The Flyback Transformer: כספת אנרגיה זעירה בתוך מטען הטלפון שלך

מָבוֹא

אם אי פעם פתחתם את הלבנה הקטנה שמטעינה את הטלפון שלכם, החלק השמנמן שבתוכו הוא כמעט תמיד שנאי לזוז . על פי ה-IEEE Technology Navigator, שנאי flyback הם "משרני אחסון אנרגיה מחוברים מגנטית" היוצרים "רכיבי ליבה של ספקי כוח מודפסים (SMPS) בטווח הספק של 5 עד 150 W" - שזה בדיוק דרגת ההספק של מטענים לטלפונים, מתאמי מחשב נייד ו-LED. במשפט אחד למתחילים: שנאי פליבק הוא מגנט קטן שקודם כל יונק אנרגיה חשמלית, ואז יורק אותה רגע לאחר מכן במתח אחר, תוך שהוא שומר אותך מבודד בבטחה מהרשת.

עיקרון וסוגים

שנאי כוח רגיל הוא מכשיר "דרך": כאשר זרם נכנס לראשוני, זרם יוצא מהשני באותו רגע, כמו מים הזורמים דרך צינור. שנאי flyback הוא שונה. לפי אותו מקור IEEE, שנאי פליבק "אוגר אנרגיה בליבה המגנטית שלו במהלך מרווח ההדלקה ומשחרר את האנרגיה הזו למעגל המשני רק לאחר שהמתג הראשי נפתח". זה, מבחינה טכנית, משרן צמוד מרווח שלובש שם שנאי .

שני מצבי פעולה נפוצים (ויקיפדיה, שנאי Flyback ):

• מצב הולכה לא רציפה (DCM) - הליבה מרוקנת את האנרגיה שלה במלואה בכל מחזור. שליטה פשוטה, פופולרי בהספק נמוך.
• מצב הולכה רציפה (CCM) - חלק מהאנרגיה נשארת תמיד בליבה. זרם שיא נמוך יותר, אדווה קטנה יותר, אך עיצוב לולאה מסובך יותר.

פרמטרים מרכזיים שהמהנדס בוחר:

• השראות ראשונית Lp (כאשר מרווח האוויר קובע את אחסון האנרגיה) ותדר המיתוג f _s (בדרך כלל 20 קילו-הרץ עד כמה מאות קילו-הרץ לליבות MnZn / NiZn פריט) - יחד עם מחזור העבודה D הם קובעים את ההספק הניתן.
• יחס סיבובים n = Np / Ns - מגדיר את מתח המוצא דרך יחס ה-flyback הסטנדרטי: V _out = V _in · (N _s / N _p ) · D / (1 - D).
• השראות דליפה - האויב; זה גורם לקוצים במתח ו-EMI, ולכן הוא בדרך כלל מהודק עם מנגנון RCD.

דוגמה ליישום: מטען טלפון 20W

רשת החשמל מתוקנת לכ-400 V DC. MOSFET מחליף את ה-prime, למשל, 65 קילו-הרץ. כאשר ה-MOSFET פועל, הזרם עולה בראשית והאנרגיה נבנית בליבת הפריט הרווחת; הדיודה המשנית מוטה הפוכה, כך שקבל המוצא לבדו מזין את הטלפון. כאשר ה-MOSFET נכבה, השדה המגנטי קורס, הדיודה המשנית מוליכה, והאנרגיה המאוחסנת מושלכת אל קבל המוצא ב-5 V (או 9 V / 20 V לטעינה מהירה). מצמד אופטו מזין את מתח המוצא בחזרה לבקר ה-PWM בצד הראשוני כדי לווסת את מחזור העבודה. ליבה אחת, פיתולים מבודדים מרובים יכולים לספק מספר מתחים בבת אחת - וזו הסיבה שכמעט כל מכשיר רב-מסילות משתמש בטופולוגיה זו.

טעות נפוצה ועובדה מהנה

התפיסה המוטעית הגדולה ביותר היא ש-Flyback "הופך" אנרגיה כמו שנאי קונבנציונלי עושה - למעשה, ראשוני ומשני לעולם אינם נושאים זרם בו-זמנית . ה-Flyback הוא התקן אחסון , לא מכשיר מעבר . מעצבים חייבים להתייחס אליו כאל משרן משולב עם פער, אחרת הניתוח משתבש מאוד.

והעובדה המהנה: אותו מעגל הומצא כדי להניע את הסוויפ האופקי של שפופרת קרני קתודית, שם הוא נודע בתור שנאי פלט קו (LOPT) . ויקיפדיה מציינת כי בטלוויזיות CRT, קצב הקו היה 15.625 קילו-הרץ (PAL) או 15.734 קילו-הרץ (NTSC), וצגי מחשב פעלו בין 30 ל-150 קילו-הרץ - גבוה מספיק כדי שהמגנטוסטיריון בליבה הפך לצליל גבוה נשמע. אותו שלב החזרה שהיום טוען בשקט את הטלפון שלך יצר פעם את מתח האצה של 15–30 קילו וולט עבור אלומת האלקטרונים בכל טלוויזיית CRT שנמכרה אי פעם.