| Artigo: Tutorial sobre Flyback: Função e Design |
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 Por Steve Chyo engenheiro senior de desenho, e Vithi Singh gerente de produção da Tyco Electronics Magnetics
Parte 2 de 2
Parâmetros de Desenho do Flyback
As seguintes equações são freqüentemente usadas para especificar um transformador flyback. Elas são seguidas por um desenho típico como exemplo.
V= L dj/dt, e Vin,min =
(LpIppf)/(δmax)
Onde Vin = tensão de entrada, V
Lp = indutância no primário, mH
Ipp = corrente de pico, A
δmax = ciclo máximo, μs
f = freqüência de operação, kHz
Para modo descontínuo,
Potência de Saída = ½*Lp*Ipp*f
Ipp = (2Psaida)/(Vin,min* δmax)
Em transformadores flyback, como mencionado acima, regulação é realizada por PWM. Se Vin do transformador varia de Vin,min para Vin,max, então
δmin = (δmax) / ((1- δmax)C + δmax)
onde C = Vin,max / Vin,min
Desde que Ipp seja conhecido,
Lp = (Vin,min* δmax) / (Ipp*f)
Embora os desenhistas possam confiar na experiência para selecionar o núcleo, isto só resulta em uma aproximação. A fórmula seguinte é recomendada para uma melhor estimativa.
Ac*Ae = (((6.33*4)*Lp*Ipp*D)*108) / Bmax.
Onde Ac = area enrolada, cm
Ae = area efetiva do núcleo, cm
Bmax = Bsat/2, Gauss. Consulte fabricantes de núcleo para material e perda vs. freqüência
D = diametro do enrolamento, polegada
A lacuna de ar deve ser calculada para o transformador flyback, já que o seu funcionamento é simples e utiliza apenas metade da capacidade de fluxo. Isto pode criar potencial para levar o núcelo a saturação.
Gap (cm) = lg = ((0.4*Π*Lp*Ipp)*108) / (Ae*Bmax)
Após a lacuna de ar ser determinada, o número de voltas no primário e no secundário podem ser encontrados.
Npri = (Bmax*lg) / (.4*Π*Ipp)
Nsec = (Np(Vp + Vd) (1-δmax)) / (Vin,min* δmax)
O exemplo a seguir mostra o desenho de um transformador flyback no modo descontínuo. Os desenhos modernos utilizam correção do fator de potência, posicionado imediatamente após a retificação. A topologia boost é freqüentemente utilizada para a sua característica dinâmica e ampla gama de tensão de entrada. Correção de Fator de Potência não será abrangida neste exemplo.
Parâmetros de desenho
Vinput = 85 to 132 VAC
Voutput = 5VDC @ 10A = 50Watts
Freqüência = 100kHz
Assume δmax = .45
Modo Descontínuo
1) Calculo do pico Ipp
Desde que Vin,min = 85VAC, então Vin,min = 85*1.4-20V para ripple e perda no diodo cerca de 100VDC.
Então, Ipp = 2Pout / (Vin,min* δmax) = 100 / (100*.45) = 2.22 A
2) Calculo do δmin
Vin,max = 132VAC*1.4 = 185VDC
Permitindo uma margem de 10% , Vin,max = 203VDC, digamos 200VDC
Permitindo uma margem de 10% para Vin,min = 90VDC
Isto nos leva a uma taxa de tensão de entrada de C = 200/90 = 2.22
Portanto δmin = .45 / ((1-.45)*2.22+ .45) = .27
Como é evidente por estes resultados, o transformador irá operar sob uma taxa de 0.27 a 0.45 para a gama de Vin de 200VDC a 90VDC.
3) Cálculo da indutância no primário
Lp = 90*.45 / (2.22*100kHz) = .18mH
4) Seleção do núcleo
Neste exemplo nós iremos usar uma densidade de corrente de cerca de 300 cm/A. Uma vez que Ipp = 2.22A, os centímetro totais serão de 300*2.22 = 666 cm. De fio, 22 AWG com diâmetro de 0.028 polegadas. Nos escolhemos material tipo “P” do catálogo da Magnetics, Inc, o Bmax = 500 Gauss. Isto irá nos dar cerca de 100mW/cm.
Portanto,
AcAe = (6.33*4) *(.00018Hy)*2.22*(.028)*(108) / (500) = 1.59 cm.
Do catálogo escolhemosPQ43230 (PQ3230) com tamanho de AcAe = 1.60 cm4.
5) Calculo do tamanho da lacuna de ar
Lg = (.4*Π*.00018*(2.22)*108) / (1.37*(500)) = .30 cm (approx).
6) Calculo do número de voltas no primário e no secundário
Npri = 500*.30 / (.4*3.14*2.22) = 54 voltas
Nsec = 54*(5 + 1) (1 - .45) / (90*.45) = 4.4 voltas.
Nós iremos usar 5 voltas porque haverá perdas no enrolamento, PCB e outras perdas parasitas que nós não incluímos. A seguir selecionamos o fio para a saída. Para 10A, um fio de 10*300 = 3000cm, nós escolhemos 16AWG para o secundário. Para minimizar perdas no cobre, nós propomos o uso de múltiplos vertentes de fios diluentes (4 vertentes de fio 22 AWG é equivalente a um simples fio de 16 AWG).
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Postado em Sunday, February 22 @ 12:31:58 BRT por teixeiramg |
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