플라이백 SMPS 계산기

대부분의 전원 공급 장치 튜토리얼은 트랜스포머나 인덕터를 처음부터 만드는 것을 가정합니다. 물론 이는 비용과 시간이 많이 듭니다. 더 나은 접근 방식은 기성 자기 부품을 먼저 선택한 후 다른 부품을 설계하는 것입니다.

이 설계 계산기에서는 적절한 트랜스포머가 있다고 가정한 후 회로의 나머지 부분을 설계하기 위한 다른 적절한 매개변수를 파악합니다.

트랜스포머는 여러 가지 방식으로 지정됩니다. 데이터시트에는 거의 항상 1차측 인덕턴스와 권선비가 명시되어 있습니다. 다른 중요한 매개변수는 1차측 또는 2차측의 포화 전류입니다. 2차측에 전류가 지정된 경우 권선비를 사용하여 1차측에 반영해 계산할 수 있습니다.

때로는 데이터시트에 Volt-Time(전압-시간) 곱만 지정되어 있습니다. 이는 트랜스포머에 일정한 전압이 적용될 수 있는 최대 시간입니다. 예를 들어 트랜스포머의 Volt-Time 곱이 200V-usec인 경우, 이는 트랜스포머가 포화되기 전에 20V를 10us 동안 또는 10V를 20us 동안만 처리할 수 있음을 의미합니다. 이 값과 듀티 사이클은 레귤레이터의 최소 동작 주파수를 설정합니다.

Volt-Time 곱이 항상 제공되는 것은 아니며 대신 인덕턴스와 포화 전류가 제공됩니다. 이 두 값은 다음과 같이 동등합니다:

VT=Isat*L.

계산기에서는 VT 또는 1차측 포화 전류 중 하나로 트랜스포머를 지정할 수 있습니다.

2차측 전압은 목표 전압보다 높아야 합니다. 그렇지 않으면 목표 출력 전압을 달성할 수 없습니다.

Vin*N*Duty(max)> Vout

다이오드와 트랜지스터의 전압 강하를 무시하면 듀티 사이클은 다음과 같이 표현될 수 있습니다:

Duty= Vout/(Vin*N)

듀티 사이클과 최대 온 시간을 알면 이제 최소 동작 주파수를 계산할 수 있습니다. 주파수가 F(min)보다 낮으면 인덕터가 포화되고 트랜지스터 스위치는 과도한 전류로 인해 과열되어 파괴됩니다. 초보 엔지니어들은 때때로 트랜지스터가 고장나거나 과열될 때 동작 주파수를 낮추는 실수를 합니다. 주파수를 높이면 포화 문제가 해결됩니다.

F(min)= Duty/Ton(max)

주어진 듀티 사이클에 대한 주파수는 포화를 피하기 위해 Fmin보다 낮을 수 없습니다. 그러나 듀티 사이클을 줄이고 F를 비례적으로 줄여 Ton(max)를 초과하지 않도록 할 수 있습니다.

스위칭 레귤레이터는 동작 주파수와 듀티 사이클 범위에 따라 선택할 수 있습니다. 거의 모든 부스트 레귤레이터는 적절한 주파수와 듀티 사이클 범위에서 동작한다면 플라이백 레귤레이터로 작동할 수 있습니다.

전력 전달을 계산하기 위해 먼저 각 사이클에서 인덕터에 저장된 에너지를 계산합니다.

E(cycle)= L*Isat²/2

Volt Time 매개변수 또는 동등하게 I(sat)Lpri 곱은 트랜스포머의 전력 전달 능력을 직접적으로 나타냅니다. 이 곱이 높을수록 더 많은 전력을 전달할 수 있습니다.

이제 사이클당 에너지를 알면 초당 사이클 수 또는 주파수를 곱하여 전력을 계산할 수 있습니다.

P(max)= E(cycle)*f= F*L*Isat²/2

실제로는 트랜스포머를 완전히 포화 상태까지 구동하지 않을 것이므로 오류 마진을 위해 P(max)는 더 낮을 것입니다.

사용 가능한 출력 전류는 단일 출력 권선인 경우 P(max)를 출력 전압으로 나눈 값과 같습니다.

Iout1= P(max)/Vout1

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