Surse în comutație Flyback

1. Consideratii generale asupra surselor in comutatie.

Sursele de alimentare, parte integrantă a majorităţii sistemelor electronice, reprezintă acum o piaţă semnificativă, una în creştere cu o viteză extraordinară. Timp de mulţi ani, proiectele de surse de alimentare au constat dintr-o combinaţie complexă între componente analogice şi semiconductoare de putere. Proporţia de surse de tensiune în comutaţie (SMPS) creşte, luând locul surselor liniare tradiţionale.

O sursă de tensiune în comutaţie poate oferi multe avantaje faţă de o sursă liniară, precum un randament mult mai ridicat, domenii de operare mai largi, preţ mai mic, dimensiune mai mică, în particular pentru aplicaţii de putere ridicată. Oricum, numeroasele avantaje ale unei surse în comutaţie au devenit astăzi aşteptări normale de la performanţele unei surse de tensiune, iar proiectanţii caută implementarea de bucle de control digital, pentru a oferi randament şi performanţe tot mai ridicate, reducerea numărului de componente, creşterea siguranţei şi posibilitatea de adăugare de noi caracteristici.

O sursă de tensiune în comutaţie (SMPS - Switched-Mode Power Supply – modularea impulsului ca durata) poate fi utilizată atât în aplicaţii de conversie CA / CC, cât şi în aplicaţii de conversie CC / CC, precum în cazul UPS-urilor (Uninterruptible Power Supplies). Designul liniar tradiţional pentru convertoarele CA / CC utilizează un transformator mare (şi greu) pentru coborârea valorii CA. Valoarea obţinută este apoi convertită în CC, prin utilizarea tipică a rectificării cu diode (cu pierderile inerente). Tensiunea rectificată este apoi filtrată prin utilizarea unor inductoare şi condensatoare de filtrare mari. O sursă în comutaţie CA / CC converteşte semnalul de intrare CA în semnal CC uşor filtrat şi apoi comută rapid această tensiune CC la frecvenţă înaltă. Lăţimea pulsului semnalului CC modulat este controlată prin feedback de către ieşire, pentru stabilizarea tensiunii de ieşire a sursei. Această metodă de control este cunoscută sub numele de PWM (Pulse Width Modulation). Semnalul comutat la înaltă frecvenţă este apoi aplicat unui transformator mic pentru coborârea tensiunii. Transformatorul poate fi mult mai mic datorită înaltei frecvenţe a semnalului DC. Ieşirea de joasă tensiune şi înaltă frecvenţă de la ieşirea din transformator este apoi redresată. Redresarea poate fi obţinută prin utilizarea unor FET-uri (Field Effect Tranzistor – tranzistor cu efect de camp) sincronizate, preferabil faţă de diode din punct de vedere al pierderilor. Suplimentar, pentru că frecvenţa de riplu este înaltă, pot fi utilizate inductoare şi condensatoare de filtrare mult mai mici.

În cadrul unei surse în comutaţie, bucla de control care comandă PWM (modulatorul) şi FET-urile sincrone este uzual realizată prin tehnici analogice. Era posibilă înlocuirea acestor tehnici analogice cu nişte forme de control digital, dar până de curând costul acestor tehnici şi componente era prea mare, chiar şi pentru cele mai speciale aplicaţii. Drept rezultat, majoritatea proiectanţilor de SMPS sunt încă nefamiliarizaţi cu tehnicile de control digital, ei căutând să dezvolte soluţii de circuite analogice divergente şi confidenţiale în încercarea de a fi economici şi în acelaşi timp competitivi pe piaţa surselor de tensiune în comutaţie.

1.1 Convertoare curent continuu – curent continuu izolate.

In figura 1 se prezinta la modul general sursele de alimentare (liniare) a caror schema bloc este ompusa din: TR – transformator de retea, Tr – transformator, R – redresor, F – filtru, ST – stabilizator.

Fig. 1

In figura 2 se reprezinta schema bloc pentru un convertot CC-CC izolat. PWM – pulse with modulation Fig. 2

Clasificare:

Din punct de vedere al utilizarii miezului transformatorului:

-unde se utilizeaza numai B(H) din cadranul I, cazul surselor flayback si forward;

-unde se utilizeaza integral B(H), cazul celor in semipunte si punte;

Din punct de vedere al modului de transfer al energiei:

-convertoare cu transfer direct (forward) – 1000W;

-convertoare cu transfer indirect (flyback) – 120-150W;

-convertoare cu functionare in contratimp (push-pull) – 3000W;