מכשירים אנלוגיים בע”מ
איור 1 מדגים את המבנה של ממיר Flyback קונבנציונלי מבודד. לרוב ניתן למצוא ממירים אלה בשיעורי הספק של עד כ- 60 W. מתח אספקה מומר למתח יציאה בעזרת מתג בצד הראשוני ושנאי עם יחס סיבוב מותאם. מידע על מתח היציאה מועבר דרך נתיב משוב לגנרטור PWM בצד הראשוני כך שניתן לשמור על מתח יציאה זה כמה שיותר יציב. אם מתח היציאה גבוה מדי או נמוך מדי, מותאם מחזור הפעילות של גנרטור ה- PWM.
נתיב משוב מסוג זה עולה כסף, תופס מקום בלוח וקובע את מתח הבידוד המרבי של המעגל יחד עם מתח הבידוד של השנאי. מצמדים אופטיים בדרך כלל מתיישנים, משנים את תכונותיהם לאורך זמן והם בדרך כלל לא מיועדים לטמפרטורות מעל 85 מעלות צלזיוס.
מלבד מצמד אופטי, ניתן להשתמש בפיתול שנאי שלישי כדי לספק מידע על מצב מתח היציאה. ויסות מתח היציאה יכול להתבסס על זה. עם זאת, סלילת שנאי נוסף זו הופכת את השנאי ליקר יותר והוויסות של מתח היציאה אינו מדויק במיוחד. חלופה טובה יותר היא מכשיר חלופי המחליף את המצמד האופטי ומודול הבקרה בצד המשני של המצמד האופטי. ה- ADuM3190 זמין לכך, עם טכנולוגיית בידוד iCoupler® משולבת שמעבירה את אותות המשוב באמצעות צימוד אינדוקטיבי – כלומר ללא מצמד אופטי – על פני הבידוד הגלווני. אף על פי כן, ישנה אפשרות נוספת מעבר לאלה. פיתרון אלגנטי במיוחד הוא לבצע זאת לחלוטין ללא נתיב משוב נפרד.
איור 2 מציג ממיר Flyback ללא נתיב משוב דיסקרטי. ממיר מתאים IC, LT8300 מקבוצת Power by Linear ™ של מכשירים אנלוגיים המוצג באיור 2, מזהה האם וכיצד יש לכוונן את מחזור התפקיד שנוצר על ידי גנרטור ה- PWM באמצעות המתח המוחזר חזרה מהצד המשני לכיוון הצד הראשוני.
היתרון בפתרון זה הוא שלא נדרש שום מצמד אופטי או מעגל משוב אחר. זה יכול לחסוך כסף ומקום. כל השפעה מגבילה אפשרית של מתח הבידוד המרבי של נתיב המשוב אינה רלוונטית עוד. כל עוד השנאי הנמצא בשימוש מיועד למתח בידוד מסוים, ניתן להפעיל את המעגל השלם עד למתח בידוד מרבי זה.
מושג זה מבוסס על ויסות מצב גבול. כאן, הזרם בצד המשני יורד לאפס אמפר בכל מחזור. ואז מתח היציאה, המוחזר חזרה לפיתול הראשוני של השנאי, בר-מדידה ושמיש לצורך ויסות הצד הראשוני.
בין אם סוג זה של מעגל חשמלי, ללא נתיב משוב נפרד, אפשרי בישום נתון, תלוי במידה רבה בדיוק הויסות של מתח היציאה הנחוץ.הוא יכול להיות טוב יותר מ- ±1%, אך הסטייה יכולה גם להיות גדולה יותר, תלוי בישום.
ניתן לחשב את מתח היציאה באמצעות הנוסחה הבאה:
Rfb מוצג באיור 2. בעזרתו ניתן לכוונן את מתח היציאה. Nps הוא יחס הסיבובים של השנאי שבשימוש, ו- Vf הוא ירידת המתח לאורך דיודה flyback בצד המשני.
לרוב זה די תלוי בטמפרטורה. עבור מתחי יציאה המוגדרים לערכים גבוהים כגון 12 וולט או 24 וולט, האפקט המוחלט של Vf הוא נמוך. עבור מתח של 3.3 וולט ואף נמוך יותר שנקבע ביציאה, השפעת הטמפרטורה על מתח היציאה גבוהה למדי.
חלק מחברי המשפחה חסרי הכוונון האופטי מציעים תיקון טמפרטורה אינטגרלי שיפצה על ירידות מתח הדיודה השונות בטמפרטורות שונות.
עומס מינימלי בפלט נחוץ בדרך כלל גם על מנת שהויסות יפעל כראוי. ב- LT8300 מדובר בכ- 0.5% מהעומס המרבי האפשרי.
מסקנה
בקרי Flyback ללא נתיבי משוב נפרדים, אך עם שליטה באמצעות פיתולי שנאי צדי ראשוניים, מאפשרים עיצוב פשוט יותר ללא נטייה אפשרית לשגיאות של הכוונים האופטיים.
על הסופר
פרדריק דוסטל למד מיקרו-אלקטרוניקה באוניברסיטת ארלנגן בנירנברג, גרמניה.
בעבודתו בעסקי ניהול צריכת חשמל בשנת 2001, הוא החל להיות פעיל בתפקידים יישומיים שונים, כולל 4 שנים בפניקס אריזונה, שם עבד על ספקי כוח ממותגים. הוא הצטרף ל- Analogue Devices ב- 2009 ועובד כמנהדס יישומי שטח לניהול כוח ב- Analogue Devices במינכן. ניתן ליצור עימו קשר באימייל frederik.dostal@analog.com.
