مثال آموزش طراحی مبدل فلای‌بک کم توان ۱۲ ولت ۱۲‌وات

در این فصل یک مثال طراحی به طور مفصل شرح داده خواهد شد تا خواننده درک بهتری از نحوه ی استفاده از روابط طراحی توضیح داده شده در فصل های قبل و همچنین ملاحظات عملی مسائل طراحی داشته باشد.

طراحی مبدل فلای‌بک کم توان

در این مثال میخواهیم منبع تغذیه ای طراحی کنیم که مشخصات و خروجی زیر را داشته باشد.

رنج ولتاژ ورودی:

VDC 12-28

خروجی‌ها:

       0.5A  با جریان  12VDC-

     0.5A  با جریان  12VDC+

1 ) ابتدا توان خروجی را از رابطه ی زیر بدست می آوریم.

2 ) اگر بازده منبع تغذیه را %75 در نظر بگیریم ، توان ورودی نیز از رابطه زیر قابل محاسبه است.

3 ) حداقل و حداکثر جریان متوسط ورودی از روابط زیر بدست می آید.

4 ) حداکثر جریان سلف خروجی از رابطه زیر حساب می شود.

5 ) از روی جریان متوسط ورودی ، اندازه و قطر سیم پیچ اولیه به دست می آید.که برای این منبع سیم AWG20 انتخاب می شود.

طراحی ترانس منبع تغذیه

1-ماکزیمم اندوکتانس مورد نیاز برای سیم پیچ اولیه از رابطه زیر به دست می آید.

2 – در مرحله بعد باید هسته ترانس را انتخاب کنیم در این مرحله باید از هسته های شکاف دار استفاده کنیم . برای این منظور ما از چنبره molypermalloy استفاده خواهیم کرد.

3 – در این مرحله باید اندازه هسته ی چنبره ای شکل molypermalloy را تعیین کنیم . برای این منظور شرکت سازنده این هسته (Mognectics Inc) از روشی استفاده می کند که در این روش انرژی ذخیره شده در هسته، سایز و نفوذ پذیری آن را مشخص می کند . برای انجام این کار ابتدا مقدار LI² را به صورت زیر حساب می کنیم .

سپس با استفاده از شکل 9- 6 فصل شش و روشی که در انتخاب هسته مبدل های فلای بک در فصل 6 گفته شده ، نوع هسته را انتخاب می کنیم . که برای این مدل هسته پارت نامبر 55120 بدست می آید . قطر این چنبره 0.65-in و نفوذ پذیری آن 125 می باشد .

4 – با مراجعه به کاتالوگ این هسته ، و پیدا کردن مقدار L₁₀₀₀از کاتالوگ هسته ، تعداد دور اولیه ترانس را به صورت زیر حساب می کنیم .

مقدار L₁₀₀₀ برای این هسته 71 می باشد.

5 – از طریق رابطه ی زیر تعداد دور ثانویه را حساب می کنیم .

6 – سیم مورد نیاز برای ثانویه با توجه به جریان آن AWG24 انتخاب می شود.

انتخاب قطعات نیمه هادی

 انتخاب دیود

برای انتخاب دیودهای مبدل های فلای بک ، معمولا جریان عبوری از دیود را 5/1 برابر بزرگتر از جریان های متوسط منبع انتخاب می کنند. توضیحات بیشتر در مورد دیود‌های منابع تغذیه سوئیچینگ در مقاله زیر موجود است.

• یکسوکننده‌ها در منابع تغذیه سوئیچینگ

یعنی:

همچنین ولتاژ قابل تحمل دیود در بایاس معکوس باید بزرگتر از ولتاژی باشد که دیود در بدترین حالت آن ولتاژ را می بیند ، یعنی :

در مبدل های فلای بک زمان بازیابی معکوس دیود ، نقش بسزایی در اسپایک های تولید شده در زمان خاموشی ترانزیستور سوئیچینگ دارد . بنا بر این باید با سرعترین دیود ممکن انتخاب شود . با در نظر گرفتن تمامی ملاحظات بالا ، ما دیود های زیر را انتخاب می کنیم

MBR050 schottky 50V at 1A

یا

MUR110 ultra-fast recovery 100V at 1A

اسپایک تولیدی چنبره ها برای مبدل های فلای بک معمولا 35 ولت می باشد . بنا بر این $V_{ds}>76$ باید باشد . در این جا برای احتیاط ما ماسفتی را انتخاب می کنیم که قابلیت تحمل 100 ولت را داشته باشد . یعنی MTP2N10

طراحی قسمت کنترلر مدار

برای طراحی قسمت کنترلر از آی سی های MC34063 و UC3843 استفاده خواهیم کرد . آی سی اولی دارای مد ولتاژی و آی سی دومی با استفاده از تکنیک مد جریان خروجی را کنترل می کنند .

استفاده از آی سی MC34063

1-محاسبه مقدار مقاومت حسگر جریان:

2-محاسبه خازن اسیلاتور:           

3-برای طراحی مقاومت های مقسم ولتاژ خروجی یا فیدبک ، ابتدا جریان عبوری از آن ها را مشخص می کنیم . در این جا ما این جریان را 1m A در نظر می گیریم :

4-محاسبه مقدار مقاومت  startup:

 

5-محاسبه ظرفیت خازن فیلتر خروجی:

استفاده از آی سی UC 3843:

با استفاده از رابطه 5-7 بهره DC مدار را حساب می‌کنیم.

.

حداکثر فرکانس قطع را یک پنجم فرکانس کاری منبع در نظر می گیریم FS/5=8KHZ سپس از طریق رابطه 4-7 ، قطب های فیلتر را برای بارهای سبک و سنگین محاسبه می کنیم :

در مرحله بعد باید بهره تابع تبدیل مربوطه را در فرکانس 8 کیلو هرتز محاسبه کنیم .

پارامتر محاسبه شده در بالا همان $A_{xo}$ رابطه 7-7 می‌باشد که توسط رابطه 13-7 بدست آمده است.

از طریق پارامترهای محاسبه شده در بالا ، مقادیر خازن ها و مقاومت ها را به صورت زیر با استفاده از روابط 8-7 ، 9-7 و 10-7 حساب می کنیم.

شکل 1-9 مدار مبدل قلای‌بک با استفاده از آی سی MC34063

شکل 2-9 مدار مبدل قلای‌بک با استفاده از آی سی UC3843

امیدوارم مثال آموزش طراحی مبدل فلای‌بک کم توان براتون مفید واقع شده باشه. یک مثال دیگری هم در جلسه بعدی باهم حل می‌کنیم پس بریم جلسه بعدی.

اگر این نوشته‌ برایتان مفید بود لطفا کامنت بنویسید.