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¿Cuáles son las limitaciones de potencia efectiva de la topología de convertidor flyback y por qué?

Buscando en diferentes aislado convertidor de topologías, flyback parece que es la más simple a primera vista. Sólo hay un interruptor, de modo que sólo hay un conductor, que (como todas las otras cosas en igualdad de condiciones, debe reducir el costo. Sin embargo, a altos niveles de potencia (5kW+) flyback parece que en general no se considera práctico. Le pregunté por qué temprano en mi carrera, y las respuestas que obtuve fueron vagas.

Conocí a una persona que fue comúnmente liquidación de sus propios transformadores flyback; dijo que fue 500W de una vez, pero apenas, y con un montón de rebobinado para optimizar el transformador. El comercial de los fabricantes con los que hablé fue en silencio, o se le preguntó qué locura cosa que me estaba haciendo a querer un transformador flyback que grande.

Un viejo libro que me llegó a través dijo que flyback transformadores necesitan ser operados en las frecuencias altas, y los modificadores disponibles no podía sobrevivir a las tensiones de un convertidor flyback en los niveles de energía. Sin embargo, no estaba claro por qué las tensiones eran peores que otras topologías de conmutador, como el impulso de los convertidores. Tampoco estaba claro por qué las frecuencias necesarias para ser tan alto. Sospecho que es porque excepcionalmente estrecho acoplamiento es necesario a través del transformador/junto inductor, que limita la elección de los materiales del núcleo y tamaños, dictando la frecuencia de elección, además de dictar interruptor de selección. Pero eso es sólo una conjetura.

Así que ¿cuál es el verdadero negocio? ¿Cuál es la potencia efectiva límite de la topología flyback, y por qué?

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Spehro Pefhany Puntos 90994

No hay un límite a la potencia de salida de una topología flyback. Es una cuestión de que es lo mejor para una situación dada. Se podría crear un 1kW flyback, pero probablemente no sería económico. Este es un negocio donde tienen sangre-en-la-alfombra reuniones de más de 3 centavos de diodos y reconocer que es más barato contratar a otro a tiempo completo ingeniero que poner un extra de unos pocos centavos de costo en el producto, así que no escoger la mejor topología de los requisitos podría foreshorten de la carrera profesional.

El convertidor flyback utiliza el núcleo de manera menos eficiente (es decir, más dinero, el tamaño y el peso de un núcleo, que es lo que importa más como niveles de potencia. Como Russell señala que el flyback tiendas de la transferencia de energía en el inductor, y la libera a la salida, en contraposición a la mayoría de los otros tipos de transferencia de energía cuando el interruptor está activado. Eso significa que necesariamente el estrés actual debe ser mayor, ya que toda la energía se transfiere de un solo interruptor, y sólo puede estar en una parte del tiempo. (Tenga en cuenta que algunas pérdidas son proporcionales al cuadrado de la corriente, por lo 10A para el 33% del tiempo frente a 3A para el 100% del tiempo representan la misma potencia de carga, pero las pérdidas resistivas en el bajo ciclo de trabajo del interruptor 3,7 veces mayor.

El estrés de voltaje en el interruptor en un flyback es mucho mayor (el doble de la tensión de entrada) en comparación con un dos-interruptor hacia adelante convertidor (sólo la tensión de entrada). Esto hace que el interruptor más caro, especialmente para los MOSFETs, donde el tamaño de la viruta (y por lo tanto el costo) sube rápidamente con la tensión nominal de todas las otras cosas son iguales. Los interruptores que son menos sensibles a la tensión (en costo) tienden a ser bastante lento (BJTs y IGBTs), así que de nuevo menos adecuado para flyback convertidores porque se requeriría de un núcleo mayor.

Flyback convertidores tienen una serie de ventajas (potencial sencillez, porque de el solo interruptor, sin salida inductores necesarios debido a la inductancia de fuga que funciona para usted, amplio rango de tensión de entrada), pero estas ventajas, sobre todo dominar a niveles de potencia más bajos.

Es por eso que casi siempre ver flyback convertidores utilizados en los adaptadores de CA, y nunca vas a ver en un 250W+ PC fuente de alimentación-- tanto en aplicaciones donde cualquier exceso de costo que es seguro para exprimir ha sido exprimida (a veces más que eso!!!).

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aryeh Puntos 1594

Pasado la hora de dormir, así que la pregunta de respuesta corta. Todos son felices :-).

Usted diferenciar entre "flyback" y aumentar " - que puede significar la misma cosa, pero no puede.

Flyback característica más singular es que la energía sea transferida se almacena completamente en el inductor cuando el interruptor está activado, y se transfiere a la salida por el colapso del campo magnético cuando el interruptor está apagado. Algunos pensaron que ponen de manifiesto que en una aislada del núcleo (o uno en el que los espacios de aire se distribuyen por todo el inductor) la energía es, de hecho, almacenan principalmente en el 'aire' en el espacio - una declaración de que va a atraer a un "sólido contrario comentario'. Independientemente de la exacta ubicación de almacenamiento, la energía se almacena en el campo magnético, y el aumento de potencia requiere un aumento en el tamaño del núcleo.

Los convertidores de que la transferencia de energía durante el conmutador del estado no se basan principalmente en el núcleo y de campo para el almacenamiento de energía.

Para transferir más potencia en un flyback sistema debe aumentar la cantidad de energía transferida por ciclo y/o el número de ciclos por segundo. Para un completamente descargada'inductor

  • La energía almacenada en el inductor = 1/2 x L x i^2.

  • Potencia = tasa de transferencia de Energía por segundo = f x I^2 x L /2

f = ciclos de descarga por segundo
I = corriente de pico. L = inductancia.

Para un determinado voltaje del sistema, para obtener más poder en un determinado disponibles inductor tiempo de carga debe DISMINUIR la L como i = V. t/L y t y V son fijos.
Como la transferencia de energía = 1/2 x f x I^2 x L
doblando yo en aislamiento, aumento de la tasa de transferencia de energía por un factor de 4, PERO como L debe disminuir para hacer esto, de hecho E aumenta casi linealmente con el aumento de corriente.

El único que queda "libre" de la variable de la frecuencia. t_charge debe Ser < a << 1/f, pero a medida que la carga y los tiempos de descarga son inversamente proporcionales a la tensión, como resultado se eleva toff cae dejando más tiempo para la tonelada y el inductor de la carga.

Principios de los MOSFETS eran extremadamente limitadas en frecuencia de corte. Moderno FETS son mucho más capaz, PERO para la alta velocidad de alta tensión de conmutación de los IGBTs son a menudo ventajoso.

Así que ... es raro ver flyback convertidores en más de un par de cientos de Vatios, y por lo general menos.

Más tarde tal vez.

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Autistic Puntos 1846

Interruptor de corrientes de pico y el pico de tensiones límite práctico salidas de potencia, PERO los Semiconductores están mucho mejor por ejemplo un SiC 1200 Voltios 100m ohm Mosfet podría desactivar 30 amperios pico por lo tanto, uno podría pensar acerca de 1Kw fuera de línea, Aunque estos modernos interruptores tienen bajas pérdidas de conmutación no es la energía atrapada en el transformador de fuga que no llega a la carga, con lo cual cuando se utiliza ortodoxa transformador tevhnology usted encontrará que es peor que cualquier posible pérdidas de conmutación cuando se ejecuta en las frecuencias normales de MANERA activa pinza o cualquier cosa que se ocupa de la fuga es el pasaporte a la alta potencia

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