Ang pagdidisenyo ng isang mahusay na Power Supply circuit ay hindi mas mababa sa isang hamon. Ang mga nagtrabaho na sa mga circuit ng SMPS ay madaling sumasang-ayon na ang disenyo ng flyback transpormer ay may mahalagang papel sa pagdidisenyo ng isang mahusay na circuit ng supply ng kuryente. Karamihan sa mga oras na ang mga transformer na ito ay hindi magagamit sa istante sa eksaktong parehong parameter na nababagay sa aming disenyo. Kaya sa tutorial ng disenyo ng transpormer na itomatututunan natin kung paano bumuo ng aming sariling transpormer ayon sa hinihiling ng aming disenyo ng circuit. Tandaan na ang tutorial na ito ay sumasaklaw lamang sa teorya gamit kung saan sa ibang tutorial ay magtatayo kami ng isang 5V 2A SMPS circuit na may isang handmade transformer tulad ng ipinakita sa imahe sa itaas para sa praktikal na pagkakalantad. Kung ganap kang bago sa transpormer pagkatapos ay mangyaring basahin ang artikulo ng Mga Pangunahing Kaalaman ng Transformer upang mas mahusay na maunawaan ang mga paglilitis.
Mga bahagi sa isang SMPS transpormer
Ang isang disenyo ng SMPS transpormer ay may iba't ibang mga bahagi ng transpormer na direktang responsable para sa pagganap ng transpormer. Ang mga bahagi na naroroon sa isang transpormador ay ipinaliwanag sa ibaba, malalaman namin ang kahalagahan ng bawat bahagi at kung paano ito dapat mapili para sa iyong disenyo ng transpormer. Ang mga bahaging ito ay mayroong pareho sa karamihan ng mga kaso para sa iba pang mga uri ng mga transformer din.
Core
Ang SMPS ay kumakatawan sa switch-mode power supply unit. Ang mga katangian ng isang SMPS transpormer ay lubos na nakasalalay sa dalas kung saan sila gumana. Ang mataas na dalas ng paglipat ay bubukas ang mga posibilidad na pumili ng mas maliit na mga SMPS transformer ng mataas na dalas na ito, ang mga SMPS transformer ay gumagamit ng mga ferrite core.
Ang pangunahing disenyo ng transpormer ay ang pinakamahalagang bagay sa isang konstruksyon ng SMPS transpormer. Ang isang core ay may iba't ibang uri ng A L (Ungapped core inductance Coefficient) depende sa pangunahing materyal, laki ng core, at pangunahing uri. Ang mga tanyag na uri ng pangunahing materyal ay ang N67, N87, N27, N26, PC47, PC95, atbp. Gayundin, ang tagagawa ng ferrite cores ay nagbibigay ng detalyadong mga parameter sa datasheet, na magiging kapaki-pakinabang habang pinipili ang core para sa iyong transpormer
Halimbawa, narito ang isang datasheet ng tanyag na pangunahing EE25.
Ang imahe sa itaas ay isang datasheet ng EE25 core ng PC47 na materyal mula sa isang malawak na tanyag na pangunahing tagagawa ng TDK. Ang bawat at kaunting impormasyon ay kinakailangan para sa konstruksyon ng transpormer. Gayunpaman, ang Cores ay may direktang ugnayan ng output wattage, kaya para sa iba't ibang wattage ng SMPS iba't ibang mga hugis at sukat ng mga core ay kinakailangan.
Narito ang listahan ng mga core depende sa wattage. Ang listahan ay batay sa 0-100W konstruksyon. Ang pinagmulan ng listahan ay kinuha mula sa dokumentasyon ng Power Integration. Ang talahanayan na ito ay magiging kapaki-pakinabang upang piliin ang tamang core para sa iyong disenyo ng transpormer batay sa rating ng wattage nito.
| Pinakamataas na Lakas ng Output | Mga core ng ferit para sa pagbuo ng TIW | Mga ferit core para sa pagtatayo ng Margin Wound |
| 0-10W |
EPC17, EFD15, EE16, EI16, EF15, E187, EE19, EI19 |
EEL16, EF20, EEL19, EPC25, EFD25 |
| 10-20W |
EE19, EI19, EPC19, EF20, EFD20, EE22, EI22 |
EEL19, EPC25, EFD25, EF25 |
| 20-30W | EPC25, EFD25, E24 / 25, EI25, EF25, EI28 |
EPC30, EFD30, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
| 30-50W |
EI28, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
EI30, ETD29, EER28,
EER28L, EER35 |
| 50-70W |
EER28L, ETD34, EI35, EER35 |
EER28L, ETD34, EER35, ETD39 |
| 70-100W |
EPC30, EFD30, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
EER35, ETD39, EER40, E21 |
Dito ang term, ang TIW ay nangangahulugang Triple insulated wire konstruksyon. Ang mga E core ay ang pinakatanyag at malawak na ginagamit sa mga SMPS transformer. Gayunpaman, ang mga E core ay may maraming mga kaso, tulad ng EE, EI, EFD, ER, atbp. Lahat sila ay katulad ng letrang 'E', ngunit ang gitnang bahagi ay magkakaiba para sa bawat sangkap. Ang mga karaniwang uri ng E core ay isinalarawan sa ibaba sa tulong ng mga imahe.
EE Core
EI Core
ER Core
EFD Core
Bobbin
Ang bobbin ay ang pabahay ng mga core at paikot-ikot na. Ang isang bobbin ay may mabisang lapad na kung saan ay mahalaga upang makalkula ang mga diameter ng kawad at ang pagbuo ng transpormer. Hindi lamang ito, ang isang bobbin ng isang transpormer ay mayroon ding isang tuldok na marka na nagbibigay ng impormasyon ng pangunahing paikot-ikot. Ang karaniwang ginamit na EE16 transformer bobbin ay ipinapakita sa ibaba
Pangunahing paikot-ikot
Ang paikot-ikot na SMPS transpormer ay magkakaroon ng pangunahing paikot-ikot at isang minimum na isang pangalawang paikot-ikot, batay sa disenyo na maaaring ito ay higit na pangalawang paikot-ikot o isang pandiwang pantulong na paikot-ikot. Ang pangunahing paikot-ikot ay ang una at pinakaloob na paikot-ikot ng isang transpormer. Direkta itong nakakonekta sa pangunahing bahagi ng isang SMPS. Karaniwan ang bilang ng paikot-ikot sa pangunahing bahagi ay higit pa sa iba pang mga paikot-ikot ng transpormer. Ang paghahanap ng Pangunahing paikot-ikot na sa isang transpormer ay madali; kailangan lamang suriin ng isa ang tuldok na bahagi ng transpormer para sa pangunahing paikot-ikot. Sa pangkalahatan ay matatagpuan ito sa kabila ng mataas na boltahe na bahagi ng mosfet.
Sa isang eskematiko ng SMPS, mapapansin mo ang mataas na boltahe DC mula sa mataas na boltahe ng capacitor na konektado sa pangunahing bahagi ng transpormer at ang kabilang dulo ay konektado sa driver ng kuryente (Panloob na pin ng kanal ng mosfet) o may hiwalay na pin na kanal ng boltahe ng MOSFET.
Pangalawang paikot-ikot
Ang pangalawang paikot-ikot na pag-convert ng boltahe pati na rin ang kasalukuyang sa pangunahing bahagi sa kinakailangang halaga. Ang paghanap ng pangalawang output ay medyo kumplikado tulad ng sa ilang mga disenyo ng SMPS ang transpormer ay karaniwang may maraming mga pangalawang output. Gayunpaman, ang output o mababang boltahe na bahagi ng isang SMPS circuit ay pangkalahatang konektado sa pangalawang paikot-ikot. Ang isang bahagi ng pangalawang paikot-ikot ay ang DC, GND at ang kabilang panig ay konektado sa buong output diode.
Tulad ng tinalakay, ang isang SMPS transpormer ay maaaring magkaroon ng maraming output. Samakatuwid ang isang SMPS transpormer ay maaari ding magkaroon ng maraming pangalawang paikot-ikot.
Auxiliary winding
Mayroong iba't ibang mga uri ng disenyo ng SMPS kung saan ang driver circuit ay nangangailangan ng isang karagdagang mapagkukunan ng boltahe upang mapagana ang driver IC. Ginagamit ang auxiliary winding upang maibigay ang karagdagang boltahe na ito sa driver circuit. Halimbawa kung ang iyong driver ng IC ay tumatakbo sa 12V kung gayon ang SMPS transpormer ay magkakaroon ng isang auxiliary output winding na maaaring magamit upang mapagana ang IC na ito.
Insulation tape
Ang mga transformer ay walang koneksyon sa kuryente sa pagitan ng iba't ibang mga paikot-ikot. Samakatuwid, bago balutin ang iba't ibang mga winding, kinakailangan ng mga tape ng pagkakabukod upang ibalot sa paikot-ikot para sa paghihiwalay. Ang mga karaniwang polyester na teyp na hadlang ay ginagamit na may iba't ibang lapad para sa iba't ibang uri ng mga bobbins. Ang mga kapal ng mga teyp ay kinakailangan na 1-2mil para sa pagbibigay ng pagkakabukod.
Mga Hakbang sa Disenyo ng Transformer:
Ngayon alam na natin ang mga pangunahing elemento sa isang transpormer maaari naming sundin ang mga hakbang sa ibaba upang mag-disenyo ng aming sariling transpormer
Hakbang 1 : Hanapin ang tamang core para sa nais na output. Piliin ang tamang mga core na nakalista sa seksyon sa itaas.
Hakbang 2 : Pag- alam sa Primer at pangalawang pagliko.
Ang mga liko ng Pangunahin at Pangalawang ay magkakaugnay at nakasalalay sa iba pang mga parameter. Ang formula ng disenyo ng transpormer upang makalkula ang pangunahin at pangalawang pagliko ay-
Kung saan,
N p ang pangunahing liko, N s ang pangalawang pagliko, Ang Vmin ay ang minimum na boltahe ng pag-input, Ang Vds ay ang alulod sa mapagkukunan ng boltahe ng Power Mosfet, Ang Vo ay ang boltahe ng output
Ang Vd ay ang output diodes pasulong na pagbagsak ng boltahe
At ang Dmax ay ang maximum na cycle ng tungkulin.
Samakatuwid, ang Pangunahing at pangalawang pagliko ay magkakaugnay at mayroong isang ratio ng liko. Mula sa pagkalkula sa itaas ang ratio ay maaaring itakda at sa gayon sa pamamagitan ng pagpili ng pangalawang pagliko, maaaring malaman ng isa ang pangunahing pagliko. Ang mabuting kasanayan ay ang paggamit ng 1 liko bawat output boltahe ng pangalawang paikot-ikot.
Hakbang 3: Ang susunod na yugto ay upang malaman ang pangunahing inductance ng mga transformer. Maaari itong kalkulahin ng formula sa ibaba,
Kung saan, Ang P 0 ay ang lakas ng paglabas, z ang factor ng paglalaan ng pagkawala, n ay ang kahusayan, f s ay ang dalas ng paglipat, Ako p ay peak pangunahing kasalukuyang, Ang K RP ay ang ripple kasalukuyang sa ratio ng rurok.
Hakbang 4: Susunod na yugto ay upang malaman ang mabisang inductance para sa nais na gapped core.
Ipinapakita ng imahe sa itaas kung ano ang gapped core. Ang gapping ay isang pamamaraan upang mabawasan ang halaga ng pangunahing mga inductance ng mga core sa isang nais na halaga. Ang mga pangunahing tagagawa ay nagbibigay ng isang gapped core para sa ninanais na Isang rating ng LG. Kung ang halaga ay hindi magagamit ang isa ay maaaring magdagdag ng mga spacer sa pagitan ng mga core o gilingin ito upang makuha ang nais na halaga.
Hakbang 5: Ang susunod na hakbang ay upang malaman ang diameter ng pangunahin at pangalawang mga wire. Ang diameter ng pangunahing mga wire sa millimeter ay
Kung saan, ang BW E ay ang mabisang lapad ng bobbin at ang N p ang bilang ng mga pangunahing liko.
Ang diameter ng pangalawang mga wires sa millimeter ay-
Ang BW E ay ang mabisang lapad ng bobbin, ang N S ay ang bilang ng pangalawang pagliko, at ang M ay ang margin sa magkabilang panig. Ang mga wire ay kailangang mai-convert sa pamantayan ng AWG o SWG.
Para sa pangalawang konduktor, ang mas malaki sa 26 AWG ay hindi pinahihintulutan dahil sa pagtaas ng epekto sa balat. Sa ganitong kaso ang mga parallel wires ay maaaring maitayo. Sa kahanay na paikot-ikot na kawad, nangangahulugan iyon na higit sa dalawang mga wire ang kinakailangan upang paikutin para sa pangalawang bahagi, ang diameter ng bawat kawad ay maaaring ngalan ng aktwal na solong halaga ng kawad para sa mas madaling paikot-ikot sa sekundaryong bahagi ng transpormer. Ito ang dahilan kung bakit nakakita ka ng ilang mga transformer na may dalawahang mga wire sa isang solong likid.
Ito ay tungkol sa pagdidisenyo ng SMPS transpormer. Dahil sa kritikal na pagiging kumplikado na nauugnay sa disenyo, ang software ng disenyo ng SMPS tulad ng PI Expert para sa pagsasama ng kuryente o Viper mula sa ST ay nagbibigay ng mga tool at excels para sa pagbabago at pag-configure ng SMPS transpormer kung kinakailangan. Upang makakuha ng isang mas praktikal na pagkakalantad maaari mong suriin ang tutorial ng disenyo ng 5V 2A SMPS kung saan ginamit namin ang PI Expert upang bumuo ng aming sariling transpormer gamit ang mga puntong tinalakay sa ngayon.
Inaasahan kong naintindihan mo ang tutorial at nasiyahan sa pag-aaral ng isang bagong bagay, kung mayroon kang anumang mga katanungan mangyaring huwag mag-atubiling iwanan sila sa seksyon ng komento o i-post ang mga ito sa mga forum para sa mas mabilis na tugon.