Εισαγωγή στον μετασχηματιστή Flyback

Όπως όλοι γνωρίζετε, ο μετασχηματιστής είναι μια ηλεκτρική συσκευή που μετατρέπει την υψηλή τάση σε χαμηλή τάση και το αντίστροφο χρησιμοποιώντας αμοιβαία επαγωγή.

Ο μετασχηματιστής flyback είναι ένας ειδικός τύπος μετασχηματιστή ανόδου που παράγει σήματα υψηλής τάσης και έχει τεράστια δυνατότητα ενίσχυσης. Οι λυχνίες εικόνας και η τηλεόραση CRT είναι μερικά παραδείγματα εφαρμογών όπου χρησιμοποιείται μετασχηματιστής flyback.

Με είσοδο 230 V, αυτοί οι μετασχηματιστές μπορούν να παρέχουν έξοδο περίπου 20,000 V. Μπορούν ακόμη και να λειτουργούν σε τάσεις τόσο χαμηλές από 12 V έως 5 V.

Σχεδιασμός Flyback Transformer

Αποτελείται από μικρό αριθμό ηλεκτρικών εξαρτημάτων. Μια συσκευή μεταγωγής που αποτελείται από τρανζίστορ ή MOSFET υπάρχει στην είσοδο για την ενεργοποίηση και τη διακοπή της τάσης εισόδου του πρωτεύοντος πηνίου. Το δευτερεύον πηνίο έχει μια δίοδο που περιορίζει τη ροή ρεύματος σε αντίστροφη πόλωση.

Εικ 1. Κατασκευή μετασχηματιστή Flyback

Σε αντίθεση με τους κανονικούς μετασχηματιστές, ένας μετασχηματιστής flyback είναι σχεδιασμένος με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορεί να διεγείρεται χρησιμοποιώντας τάση DC. Το πρωτεύον τύλιγμα κινείται από διακόπτη που χρησιμοποιεί παροχή DC. Όταν το πρωτεύον πηνίο ενεργοποιείται, η μαγνητική ροή μεταφέρεται στο δευτερεύον πηνίο. Αλλά δεδομένου ότι το δευτερεύον πηνίο είναι συνδεδεμένο με μια δίοδο σε αντίστροφη πόλωση, το ρεύμα αποθηκεύεται. Επομένως ο επόμενος εισερχόμενος παλμός από το πρωτεύον τύλιγμα προσθέτει σε αυτό το αποθηκευμένο ρεύμα (δηλαδή την ενέργεια που αποθηκεύτηκε στον προηγούμενο παλμό). Αυτή η επακόλουθη προσθήκη έχει ως αποτέλεσμα έναν πολύ υψηλό παλμό ηλεκτρισμού στην έξοδο.

Αρχή του Flyback Transformer

Ένας μετασχηματιστής flyback λειτουργεί αποθηκεύοντας ενέργεια με τη μορφή μαγνητικού πεδίου κατά τη διάρκεια του πρώτου μισού κύκλου και στη συνέχεια απελευθερώνοντας αυτήν την ενέργεια με αντίστροφη τάση τερματικού. Η συσκευή χρησιμοποιεί μια δίοδο (επίσης γνωστή ως δίοδο flyback) για τη διεξαγωγή και τη διακοπή της μετάδοσης ενέργειας.

Εικ. 2: Ρεύμα κατά την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση

Όταν ο κύριος διακόπτης πηνίου είναι σε κατάσταση ενεργοποίησης, τότε λόγω επαγωγής, δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα. Το δευτερεύον πηνίο που συνδέεται με τη δίοδο flyback σε σειρά αντιτίθεται στον σχηματισμό ρεύματος. Αντίθετα, η ενέργεια αποθηκεύεται στον μαγνητικό πυρήνα.

Ρεύμα όταν είναι απενεργοποιημένο

Όταν ο διακόπτης του πρωτεύοντος πηνίου βρίσκεται σε κατάσταση εκτός λειτουργίας, η πολικότητα της τάσης αντιστρέφεται λόγω του μαγνητικού νόμου της επαγωγής, προκαλώντας τη μετατόπιση της δίοδος σε πόλωση προς τα εμπρός. Έτσι τώρα, το δευτερεύον πηνίο αρχίζει να μεταφέρει ρεύμα.

Πλεονέκτημα του μετατροπέα Flyback

Μπορούν να τροφοδοτηθούν πολλαπλές τάσεις ενώ είναι απομονωμένες από το πρωτεύον τύλιγμα.

Πολλαπλές τάσεις μπορούν να ρυθμιστούν με ένα μόνο χειριστήριο

Μπορεί να λειτουργήσει σε ένα ευρύ φάσμα τάσης εισόδου

Εφαρμογή του Flyback Transformer

Τηλεόραση CRT για έλεγχο οριζόντιας δέσμης ελέγχου

Τηλεπικοινωνιακό σύστημα μετατροπής τάσης DC-DC

Αεροναυπηγική για παροχή ηλεκτρικού ρεύματος υψηλής τάσης

Οι ηλεκτρικοί μετατροπείς χρησιμοποιούν αυτόν τον μετασχηματιστή σε κυμαινόμενες συχνότητες και μετατρέπουν τη χαμηλή τάση σε υψηλή τάση

Αυτοί οι μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται επίσης μαζί με βιομηχανικούς κινητήρες, γεννήτριες και αντλίες