1 Elektroniczne Układy i Systemy ZasilaniaWykład 7 Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki dr inż. Ryszard Siurek

2 Przetwornica dwutaktowa (zaporowa) przekładnia transformatora(ang. flyback) Ip ID D1 I0 IC Uwe Zp Zw C R0 U0 IT Cwe T t T przekładnia transformatora wyjątkowa struktura przetwornicy zawierająca transformator i dławik w jednym elemencie magnetycznym układ charakteryzuje się najmniejszą liczba elementów – rozwiązanie najtańsze A d L T IT ID D1 I0 IC Uwe Zp Zw C R0 U0 Cwe t T Analogia do sterownika STRI

3 Analiza podstawowych przebiegów w przetwornicy dwutaktowejTakt I tranzystor T włączony IT D1 I0 IC Ipmax Uwe Zp Zw C R0 U0 B IT t BS T Energia magnetyczna zgromadzona w rdzeniu pod koniec taktu I H Takt II tranzystor T wyłączony ID ID D1 I0 IDmax IC dUp T Zp Zw C R0 t t’ B Uwe nU0 U0 BS IT=0 T H Energia magnetyczna oddana z rdzeniu pod koniec taktu II

4 Lw Ro Z bilansu energetycznego wynika: IDmax (1) iD(t) I0 ~ UC (2) U0Z równania (1) obliczamy: Al stała rdzenia tak więc: Również bilansu energetycznego obliczamy U0: pod warunkiem, że przepływ strumienia jest nieciągły, czyli t’ < T - t (3) Dla czasu t’ ID(t’) = 0, a więc: (4)

5 g > 0,5 g = 0,5 g < 0,5 I0kr I0 Z zależności (4) wynika: IDIDmax U0(R0) U’0(R’0 < R0) t t’ T Porównaj ze sterowni- kiem STRI! Dla R0 < R0kr (I0 > I0kr) strumień w rdzeniu nie zanika do zera - rozpoczyna się tzw. „przepływ ciągły strumienia magnetycznego” U0 IT g > 0,5 ITmax g = 0,5 t T g < 0,5 ID IDmax = nITmax IDmax IDmin = nITmin I0kr I0 IDmin

6 Rzeczywiste schematy przetwornic dwutaktowychUkład odzyskiwania energii zgromadzonej w indukcyjności rozproszenia Dd Zp=Zd D Zp Zw C R0 U0 Cwe Zd Uwe Cs Układ tłumiący przepięcia oraz zmniejszający straty mocy w tranzystorze (ang. snubbar circuit) T Rs Ds Zalety: energia zgromadzona w indukcyjności rozproszenia jest odzyskiwana, napięcie na tranzystorze nie przekracza 2Uwe Wady: Skomplikowany i drogi transformator

7 Pomiar indukcyjności rozproszeniaLs Ls D Ls Rs Cs Zp Zw C R0 U0 Up Uwe Cwe T UT=Up+Uwe Wady: energia zgromadzona w indukcyjności rozproszenia jest tracona w rezystorze Rs, mniejsza sprawność, konieczność stosowania rezystora (rezystorów) dużej mocy, nagrzewanie elementów, możliwość występowania na tranzystorze napięcia większego od 2Uwe Zalety: tańszy i prostszy transformator, brak dodatkowych przepięć na tranzystorze W tej konfiguracji przetwornicy układ często stosowany w praktyce dla mocy do 100W

8 Przetwornice o kilku napięciach wyjściowychStruktura dwutaktowa ID1 D1 I01 Zw1 Uw1 C1 R01 U01 Zp ID2 D2 I02 Uwe T Cwe Zw2 Uw2 C2 R02 U02 Sprzężenie zwrotne W takcie II-gim U01 = Uw1 U02 = Uw2 W tej konfiguracji napięcia wyjściowe zależne są wyłącznie od liczby zwojów uzwojeń wtórnych. Przy idealnym sprzężeniu magnetycznym uzwojeń wystarczy stabilizować jedno napięcie wyjściowe, aby pozostałe były również stabilizowane. Zależność ważna dla przepływu ciągłego oraz nieciągłego! Jest to jedna z najprostszych i najtańszych konfiguracji umożliwiających uzyskanie kilku stabilizowanych napięć wyjściowych.

9 Struktura jednotaktowaL1 Dd Zw1 D2 C R01 U01 Zp Cwe D3 L2 Zd Uwe Zw2 D4 C R02 U02 T Ta zależność ważna tylko w przypadku ciągłego przepływu strumienia w L1 i L2

10 Sprzężone magnetycznie dławiki filtrów wyjściowychDd Zw1 D2 C1 R01 U01 Zp Cwe D3 L2 Zd Uwe Zw2 D4 C2 R02 U02 T W pierwszym takcie pracy obowiązuje następujący schemat zastępczy dla obwodów wyjściowych : L1 U01 L2 U02

11 W drugim takcie pracy obowiązuje następujący schemat zastępczy dla obwodów wyjściowych :Tak więc warunek prawidłowej relacji pomiędzy napięciami wyjściowymi : W rzeczywistym układzie: duży wpływ spadku napięcia na diodzie i nieliniowości charakterystyki diody duży wpływ rezystancji uzwojeń duży wpływ rozproszenia magnetycznego W praktyce dokładne relacje pomiędzy uzwojeniami ustala się eksperymentalnie – podane wzory stanowią jedynie pierwsze przybliżenie.

12 Inny typowy sposób tworzenia dodatkowych stabilizowanych napięć wyjściowych stabilizowanych pośrednio o niewielkiej obciążalności : Dd Cd Rd Ud Dd Ld Zp=Zd D2 L Zp Zw D1 C R0 U0 Cwe Zd Uwe T Cd Rd Ud Cd Rd Ud zd Ld Ld zL U0 L U0 L