conversor flyback

Conversor Flyback – Modo Condução Descontínua

Circuito com componentes parasitas e Formas de onda

Conversor Flyback – Modo Condução Contínua

Circuito com componentes parasitas e Formas de onda

Conversor Flyback – Modo Condução Contínua

Diodos de retificação devem ser do tipo “ultra-rápidos”

1. Quando o transistor começa a conduzir,

ainda há corrente circulando pelo diodo

do secundário. É a entrada em condução

do transistor que força o bloqueio do

diodo do secundário.

2. Durante todo o intervalo de tempo

durante o qual o transistor e o diodo

conduzem, há um curto circuito do

transformador.

3. Durante a recuperação reversa do diodo,

é o indutor de dispersão do

transformador que limita a derivada da

corrente no diodo. A corrente reversa do

diodo pode atingir valores muito elevados

e daí a necessidade do uso de diodos

ultra-rápidos.

Modo Condução Contínua x Modo Condução Descontínua

Modo Descontínuo:

- Maiores perdas por efeito Joule nos

enrolamentos (efeito pelicular);

- Núcleos dos transformadores de

maiores dimensões;

- Filtro de entrada para redução de

EMI de maior custo;

+ Diodos do secundário de menor

custo.

Modo Contínuo:

+ Menores perdas de condução;

+ Menor filtro de entrada para

redução de EMI;

- Diodos do secundário do tipo ultra-

rápidos e maior custo.

Conversor Flyback – Circuito e Formas de onda

Efeito da Indutancia de Dispersão do Transformador

Inclusão dos componentes parasitas do transformador e do transistor Mosfet

V1504pF470nF1

H80*6,420*5330V

H80L

20N ,V5V

A6,4I ,V330V

pF470C ,nF1C

:Exemplo

peak

1l

o

pdc

ossprimary





Formas de onda durante o bloqueio do transistor Mosfet

Grampeamento por efeito Avalanche do transistor

N*VEBV

f*I*L*BV

2

1P

N*VEBV

I*L*BV

2

1W

N*VEBV

I*Lt N*VEBVV

:tde Cálculo

2

t*I*BVW

BVv

t

t1*Ii

dt*v*iW

outDSS

2

P1lDSST

outDSS

2

P1lDSST

outDSS

P1loutDSSLl1

PDSST

DSS)t(DS

p)t(DS

t

0

)t(DS)t(DST






Grampeamento por diodo Zener




Grampeamento com Diodo Zener



N*VV

f*I*L*V

2

1P

N*VV

I*L*V

2

1W

N*VV

I*Lt N*VVV

:tde Cálculo

2

t*I*VW

t

t1*Ii

dt*v*iW

outZ

2

P1lZZ

outZ

2

P1lZZ

outZ

P1loutZLl1

PZZ

p)t(Z

t

0

)t(Z)t(ZZ




Grampeamento com Snubber RCD



clampripple

clamp

clamp

2

P1l

outclampclamp

clamp

outclamp

2

P1lclamp

clamp

2

clamp

outclamp

2

P1lclamp

clamp

R*f*V

VC

f*I*L

)N*VV(*V*2R

N*VV

f*I*L*V

2

1

R

V

energiaesta dissiparirá que resistor oserá que doConsideran

N*VV

f*I*L*V

2

1P




Capacitor 10nF e Resistor 14kW



Efeito do indutor de dispersão sobre a transferência de

energia do primário para o secundário

Dimensionamento do Conversor Flyback

Modos Descontínuo e Contínuo

1 K :CCM

1 K :DCM

I*2

IK

RF

RF

EDC

RF

do

os'

do

refletida

s

p

VV

FIL2D

VV

V

N

N

:DCM Modo

max

'

maxdo

maxmin

s

p

D1D

D1VV

DE

N

N

:CCM Modo

2

p

2

sps

N

NLL

FPK2

DEL

DE

PI

inRF

2

maxminp

maxmin

inEDC

I IED

C

DmaxT D’maxT

IP

I

IEDC

DmaxT (1-Dmax)T

IP

Características do Transformador do Conversor Flyback

1. O projeto do transformador para o

conversor Flyback é diferente porque ele

consiste de dois indutores acoplados

magneticamente.

2. Como no caso dos indutores, o núcleo

deve apresentar baixa permeabilidade:

• Ferrite com entreferro;

• “Iron Powder” ou “Molypermalloy”

3. Toda a energia fica armazenada no

entreferro do transformador


Onde armazenar a energia ?

1. Para uma densidade de fluxo magnetico uniforme

Onde: = permeabilidade, H = intensidade do campo magnético,

r = material magnético e g = entreferro

2. Para o ferrite, r é da ordem de 1500 enquanto que para o entreferro ele

é da ordem de 1. Assim, a intensidade do campo magnético no

entreferro é muito maior que a intensidade do campo magnético no

ferrite.

3. A energia armazenada é proporcional ao quadrado da intensidade do

campo magnético. Deste modo, a energia é virtualmente armazenada no

entreferro.

2LI

21W

ggrr HHA

B


Limitações no projeto:

1. Indutância de dispersão;

2. Escolha adequada da densidade de fluxo máxima e da densidade de

corrente nos enrolamentos. A elevação da temperatura e o rendimento

do transformador estão associados as perdas no material magnético e

no cobre. Um aumento da temperatura, reduz as perdas no núcleo e a

densidade de saturação do material magnético.


Influência da temperatura sobre a curva de magnetização

Material N27 – SiFERRIT - EPCOS


Influência da temperatura, freqüência e densidade de fluxo

sobre as perdas no material magnético

Material N27 – SiFERRIT - EPCOS

Toroide Equivalente

Seção efetiva: Ae

Comprimento do circuito equivalente: le

2

e

2

er0

er0

e

22

l

NAμμ

·A·μμ

l

N

R

NL NAL

Onde AL = Indutância específica, indutância de uma única espira

Dimensionamento do Transformador do Conversor Flyback

Problema: o valor de não é constante em todos os pontos da curva BxH

H

B

B = r·H

A introdução do entreferro, permite

tornar a indutancia menos dependente

do valor de r.

d

g = 2·d Neste caso:

r

e

e

lg

NAL

2

0 ··

Em geral, le/r<< g e pode ser desprezado


Toroide Equivalente com entreferro

ee l

g

μ

1

μ

1

r

2i·L2

1W

Energía armazenada no indutor

Do ponto de vista elétrico:

Do ponto de vista magnético: ·2

Volume·BdV·H·B

2

1W

2

V

Se o indutor possui entreferro: g

g

2

c

c

2

·2

V·B

·2

V·BW

Núcleo Entreferro

W = WC + Wg

Wg >> Wc A maior parcela da energia é armazenada no

entreferro. Pode-se desprezar a energia armazenada

no núcleo.


L

2

e

2

max

e0

2

max

2

maxpp

A2

A

2

Volume

2

ILW

emax

maxpp

pA

ILN

r

e

max

maxpp0

μ

lINμg


A energia armazenada no indutor do primário do transformador se encontra

armazenada no circuito magnético do transformador

Após manipulações algébricas encontramos que:

p

sps

L

LNN

Referências:

www.fairchildsemi.com

www.onsemi.com

www.powerint.com

www.national.com

www.ti.com

http://www.fairchildsemi.com/

http://www.onsemi.com/

http://www.powerint.com/

http://www.national.com/

http://www.ti.com/

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