플라이 백 컨버터 토폴로지의 효과적인 전력 제한은 무엇이며 그 이유는 무엇입니까?

플라이 백 은 여러 가지 서로 다른 절연 컨버터 토폴로지를 살펴보면 가장 간단한 것처럼 보입니다. 스위치는 하나뿐이므로 드라이버는 하나 뿐이며 다른 모든 요소는 동일해야 비용이 절감됩니다. 그러나 높은 전력 수준 (5kW +)에서 플라이 백은 일반적으로 실용적이지 않은 것으로 보입니다. 나는 왜 경력 초기에 물었고 대답은 모호했다.

나는 일반적으로 자신의 플라이 백 변압기를 감는 한 사람을 만났습니다. 그는 한 번에 500W를 얻었지만 간신히 변압기를 최적화하기 위해 많은 양의 되감기가 있다고 말했다. 내가 말한 상업용 제조업체는 조용히 뛰거나 플라이 백 변압기를 원하는 큰 일을 물었다.

내가 접한 오래된 책은 플라이 백 변압기를 고주파수로 작동해야하며, 가용 스위치는 이러한 전력 수준에서 플라이 백 컨버터의 스트레스를 견뎌 낼 수 없다고 말했다. 그러나 왜 이러한 스트레스가 부스트 컨버터와 같은 다른 단일 스위치 토폴로지보다 나쁜지에 대해서는 명확하지 않았습니다. 왜 주파수가 그렇게 높아야하는지 명확하지 않았습니다. 트랜스포머 / 커플 링 된 인덕터에 걸쳐 매우 단단한 커플 링이 필요하기 때문에 코어 재료 및 크기의 선택을 제한하여 주파수 선택을 결정하고 스위치 선택을 추가로 지시합니다. 그러나 그것은 단지 추측 일뿐입니다.

실제 거래는 무엇입니까? 플라이 백 토폴로지의 유효 전력 제한은 무엇이며 그 이유는 무엇입니까?

플라이 백 토폴로지의 출력 전력에는 제한이 없습니다. 주어진 상황에 가장 적합한 문제입니다. 1kW 플라이 백을 만들 수는 있지만 경제적이지 않을 수 있습니다. 이 회사는 3 센트 다이오드를 통해 카페트에서 혈액 회의를 진행하며 제품에 몇 페니를 추가하는 것보다 다른 풀 타임 엔지니어를 고용하는 것이 더 저렴하다는 것을 인식하고 있습니다. 요구 사항에 가장 적합한 토폴로지는 경력을 단축시킬 수 있습니다.

플라이 백 컨버터는 코어를 덜 효율적으로 사용합니다 (코어에 대한 더 많은 돈, 크기 및 무게를 의미하며 전력 수준이 올라 갈수록 더 중요합니다). Russell이 지적한 것처럼 플라이 백은 스위치가 켜질 때 에너지를 전달하는 다른 대부분의 유형과 달리, 전달 된 에너지를 인덕터에 저장하고 출력으로 방출합니다. 즉, 모든 에너지가 단일 스위치로 전송되고 시간의 일부일 수 있기 때문에 반드시 전류 스트레스가 높아야합니다. (일부 손실은 전류의 제곱에 비례하므로 시간의 33 %에 대한 10A와 시간의 100 %에 대한 3A는 동일한 부하 전력을 나타내지 만 낮은 듀티 사이클 스위치의 저항 손실은 3.7 배 더 높습니다.

플라이 백에서 스위치의 전압 스트레스는 2 스위치 포워드 컨버터 (입력 전압 만)에 비해 훨씬 높습니다 (이중 입력 전압). 이는 특히 칩 크기 (및 비용)가 전압 정격에 따라 급격히 상승하는 다른 MOSFET의 경우 스위치를 더 비싸게 만든다. 전압에 덜 민감한 (비용) 스위치는 속도가 느리기 때문에 (BJT 및 IGBT), 코어가 더 많이 필요하므로 플라이 백 컨버터에는 적합하지 않습니다.

플라이 백 컨버터는 여러 가지 장점 (단일 스위치로 인해 잠재적 단순성, 누설 인덕턴스가 작동하기 때문에 출력 인덕터가 필요하지 않음, 넓은 입력 전압 범위)을 갖지만 이러한 이점은 대부분 낮은 전력 레벨에서 우세합니다.

그렇기 때문에 AC 어댑터에 사용되는 플라이 백 컨버터는 거의 항상 볼 수 있으며 250W 이상의 PC 전원 공급 장치에서는 볼 수 없습니다. 그!).

과거의 취침 시간-너무 짧은 대답. 모두 행복합니다 :-).

'플라이 백'과 부스트 '를 구분합니다. 이는 동일한 것을 의미 할 수도 있지만 그렇지 않을 수도 있습니다.

플라이 백의 가장 독특한 특징은 스위치가 켜져있을 때 전달 될 에너지가 인덕터에 완전히 저장되고 스위치가 꺼지면 붕괴 자기장에 의해 출력으로 전송된다는 것입니다. 에어 갭이있는 코어 (또는 인덕터 전체에 에어 갭이 분포 된 코어)에서 에너지는 주로 갭의 '공기'에 ​​저장된다는 일부 의견이있을 것입니다. . 정확한 저장 위치에 관계없이 에너지는 자기장에 저장되며 전력을 높이려면 코어 크기를 늘려야합니다.

스위치가 켜진 상태에서 전력을 전송하는 컨버터는 주로 에너지 저장을 위해 코어와 필드에 의존하지 않습니다.

플라이 백 시스템에서 더 많은 전력을 전송하려면 사이클 당 전송되는 에너지 및 / 또는 초당 사이클 수를 늘려야합니다. 완전히 '방전 된'인덕터의 경우 :

• $E$$\frac{1}{2}LI^2$

• $f\cdot\frac{1}{2}LI^2$

$f$
$I$
$L$

$L$$I = V\cdot t/L$$t$$V$

$f\cdot\frac{1}{2}LI^2$$I$$L$$E$

$t_{charge}$$<$$<<$ $1/f$$t_{off}$$t_{on}$

초기 MOSFET은 컷오프 주파수가 극도로 제한되었습니다. 최신 FET는 고속 고전압 스위칭을위한 훨씬 더 유용한 BUT이지만 종종 IGBT가 유리합니다.

따라서 ... 수백 와트 이상의 플라이 백 컨버터는 거의 볼 수 없습니다.

더 나중에

스위치 커패시턴스가 닫힐 때마다 에너지가 손실됩니다.

이로 인해 낮은 인덕턴스 비용으로 에너지 저장 공간이 큰 플라이 코어에 대한 주파수 증가가 실용적이지 않게되었습니다.

회전 수가 많은 큰 코어를 가질 수 있지만 구리가 더 많이 손실됩니다.

SIC, GAN 및 Silicon Superjunction mosfets는 10 년 전 최고의 장치보다 정전 용량이 훨씬 적습니다. 고전력 하드 스위칭 플라이 백이 가능합니다.

가장 좋은 기술은 공명을 사용하여 스위치를 켜기 전에 스위치에 저장된 일부 또는 모든 전하를 제거합니다.

스위치 피크 전류 및 피크 전압은 실제 전력 출력을 제한하지만 반도체는 훨씬 나아지고 있습니다. 예를 들어 SiC 1200 Volt 100m ohm Mosfet는 30 amps 피크를 끌 수 있습니다. 따라서 1Kw 오프라인을 생각할 수 있습니다. 이러한 최신 스위치는 스위칭 손실이 낮지 만 변압기 누설 인덕턴스에 가해지는 에너지가 부하에 도달하지 않아 정통 변압기 기술을 사용할 때 정상 주파수에서 작동 할 때 예상되는 스위칭 손실보다 더 나쁩니다. SO 액티브 클램프 또는 누출을 해결하는 것은 손실이 적은 고출력으로가는 여권입니다.