Che cos'è un trasformatore flyback: funzionamento e le sue applicazioni

Il trasformatore flyback è una classe speciale di trasformatori ' famiglia. Fondamentalmente è un trasformatore step-up, ma con un enorme potenziale per aumentare la tensione. Rispetto ai trasformatori di potenza, è di dimensioni compatte e mobile. Una delle applicazioni più comuni dei trasformatori flyback è nei televisori a tubo CRT, dove è richiesta una tensione molto alta nel cinescopio. Per un ingresso di 230 V, un trasformatore flyback può ottenere un'uscita fino a 20.000 V. Tale è il potenziale dei trasformatori flyback. Può anche funzionare con una bassa tensione come 12 V o 5 V. Gli aspetti costruttivi sono diversi da un normale trasformatore. La prima applicazione del trasformatore flyback è iniziata con il controllo del movimento orizzontale del fascio di elettroni in un tubo a raggi catodici. Con l'avvento della tecnologia e dei dispositivi, attualmente il trasformatore flyback può persino essere eccitato con un impulso CC con l'aiuto di un circuito raddrizzatore costituito da dispositivi elettronici come MOSFET .

Cos'è un trasformatore flyback?

Definizione: Un trasformatore flyback può essere definito come un dispositivo di conversione dell'energia che trasferisce energia da una parte del circuito all'altra parte a potenza costante. In un trasformatore flyback, la tensione viene aumentata a un valore molto alto in base all'applicazione. È anche chiamato trasformatore di uscita di linea, poiché la tensione della linea di uscita viene alimentata all'altra parte del circuito. Con l'aiuto di rettificante circuito, l'avvolgimento primario del trasformatore può essere pilotato da un circuito DC.

Trasformatore flyback

Design

Come un trasformatore convenzionale, un trasformatore flyback differisce nel design e nell'applicazione. In un trasformatore convenzionale, il primario deve essere alimentato con una tensione CA, che viene aumentata o diminuita in base al numero di giri. La tensione di uscita del trasformatore convenzionale è limitata ma può essere utilizzata per varie applicazioni.

Flyback Transformer Design

In un trasformatore flyback, l'avvolgimento primario non deve essere eccitato dalla tensione CA ma può essere eccitato anche con un ingresso a impulsi CC. L'ingresso a impulsi CC può essere di bassa potenza come 5 V o 12 V, che può essere ottenuto anche da un generatore di funzioni. La tensione CC viene convertita in impulso CC con un circuito raddrizzatore. La tensione di uscita in un trasformatore convenzionale è pura tensione CA.

Ma nel caso del trasformatore flyback, è dell'arco formato, che è di altissima tensione. Questa tensione di uscita non può essere trasmessa a lunghe distanze, ma può essere utilizzata solo per applicazioni specifiche come SMPS o tubo CRT. Il nucleo del trasformatore flyback è simile al trasformatore convenzionale ma è di dimensioni compatte.

Perché si chiama trasformatore flyback?

Il nome flyback è stato coniato grazie all'applicazione di trasformatori flyback nel tubo CRT. Un trasformatore flyback può essere alimentato con una tensione molto bassa. Quando l'avvolgimento primario del trasformatore è eccitato con una tensione a dente di sega, di valore basso, a causa della natura della forma d'onda a dente di sega, viene eccitato e diseccitato rapidamente. A causa di ciò, il raggio sul CRT torna indietro da destra a sinistra. Grazie a questa peculiare proprietà che si ottiene grazie al funzionamento del trasformatore, il nome è stato coniato come trasformatore flyback.

Circuito trasformatore flyback

Di seguito è mostrato lo schema del circuito per il trasformatore flyback. Come mostrato, L1 e L2 sono le spire degli avvolgimenti. In generale, per il trasformatore flyback L2 è molto alto di L1, in quanto fondamentalmente è un trasformatore elevatore. Il condensatore sul lato di ingresso è previsto per mantenere la tensione costante. L'interruttore SW viene utilizzato per rettificare la tensione di ingresso.

Circuito trasformatore flyback

Il diodo D è utilizzato per mantenere il flusso unidirezionale della corrente secondaria. Il condensatore sul lato secondario è previsto per mantenere la tensione di uscita costante. Vin è la tensione di ingresso e Vout è la tensione di uscita. La convenzione del punto mostrata nel circuito implica la sua induttanza equivalente additiva in serie per il nucleo complessivo del trasformatore.

Flyback Transformer Arc

La tensione di uscita del trasformatore è di valore elevato anche fino a 10-20 kV. L'alta tensione non è di natura sinusoidale ma ha la forma di un arco. Un arco si forma nell'aria quando due corpi altamente conduttivi sono posti nelle vicinanze. L'aria nel mezzo viene ionizzata e l'arco si forma. Il concetto è lo stesso ogni volta che viene alimentato un interruttore, viene azionato l'isolatore o il fenomeno della corona.

Avvolgimento trasformatore flyback

Per ottenere una tensione molto alta sul lato secondario, le spire secondarie sono molto grandi rispetto alle spire primarie. Gli avvolgimenti sono generalmente realizzati in rame. E come in un trasformatore convenzionale, gli avvolgimenti sono adeguatamente isolati l'uno con l'altro. L'isolamento in mica viene generalmente utilizzato per fornire l'isolamento. In alcune applicazioni come SMPS e convertitori, viene utilizzato anche isolamento in carta. A differenza di un trasformatore convenzionale, non viene utilizzato olio per scopi di isolamento o raccolta. Gli avvolgimenti sono generalmente di dimensioni sottili e quindi la perdita e l'efficienza dell'avvolgimento migliorano.

Come testare un trasformatore flyback?

Questo trasformatore può essere testato in vari aspetti. Per verificare se c'è qualche guasto nell'avvolgimento, viene utilizzato un tester del trasformatore di potenziale operato dalla linea per verificare i guasti. In caso di avvolgimento aperto, il tester indicherà un'impedenza molto alta sul lato dell'avvolgimento e, in caso di cortocircuito, l'impedenza sarebbe relativamente bassa.

Questa è un'indicazione di guasti all'avvolgimento. Negli ultimi tester, un display grafico indicherà anche la salubrità dell'avvolgimento. Per i guasti nel condensatore, sarà un'operazione rumorosa. Un rumore come un tic-tac apparirà sul lato del monitor. Questo accade per l'apertura del condensatore. In caso di cortocircuito del condensatore, il display sarà vuoto. Mostrerà un lampeggio di alimentazione. In questi casi, il condensatore deve essere sostituito.

Altri problemi comuni nel trasformatore sono il cortocircuito degli avvolgimenti, la rottura del nucleo, l'arco esterno a massa, ecc. Tutti questi problemi possono essere verificati mediante tester a linea. Un multimetro comune può anche essere utilizzato per testare la continuità del circuito e misurare la tensione in ogni punto.

Trasformatore flyback funzionante

Il principio di funzionamento del trasformatore flyback è lo stesso del trasformatore convenzionale tranne che per gli aspetti di progettazione. Come mostrato nello schema del circuito, quando l'avvolgimento primario del trasformatore è eccitato con una forma d'onda a dente di sega a bassa tensione, l'avvolgimento primario viene eccitato.

Come mostrato nelle forme d'onda, quando l'avvolgimento primario è eccitato, l'induttanza primaria sviluppa una corrente di rampa come mostrato nel diagramma. Quando la corrente di rampa raggiunge il suo valore di picco, la forma d'onda flyback sviluppa un alto potenziale. Che è indotto sul lato secondario. Il diodo sul lato secondario impedisce il passaggio della rampa sul lato opposto.

La corrente secondaria segue una rampa verso il basso, il tempo in cui la tensione raggiunge il punto di ginocchio int. A questo punto si ottiene l'alta tensione sul lato secondario. Ma poiché non può essere di natura AC, segue una struttura ad arco di potenziale molto alto che dirige il fascio di elettroni in una particolare direzione. In applicazioni come SPMS, il secondo potenziale è inferiore, ma il principio di conversione per convertire l'AC secondario in modalità commutata. In base alla natura della forma d'onda, l'operazione può anche essere classificata come modalità di funzionamento continua o discontinua.

Forme d'onda del circuito

La costruzione del trasformatore flyback prevede un avvolgimento primario, un avvolgimento secondario e un nucleo. Nel caso in cui sia eccitato da un'alimentazione CC, è costituito anche da un'unità di rettifica. In generale, le spire dell'avvolgimento primario sono inferiori alle spire dell'avvolgimento secondario. Gli avvolgimenti sono in rame e isolati l'uno dall'altro. Le tecniche di avvolgimento sono le stesse del trasformatore convenzionale.

Gli avvolgimenti sono posti sul nucleo formando una serie di circuiti magnetici. Ciò consente al trasformatore di resistere a più tensioni a specifiche di bassa potenza. La gamba centrale è di dimensioni uguali su entrambi i lati e l'avvolgimento è avvolto sopra il nucleo. Forma il circuito magnetico per essere di natura additiva.

Applicazioni

Il applicazioni trasformatore flyback include il seguente.

• Tubo CRT
• SPMS
• Tecnologie di alimentazione DC-DC
• Batteria in carica
• Telecom
• Applicazioni solari

Quindi, questo è tutto una panoramica del trasformatore flyback . Abbiamo visto il principio di funzionamento e le proprietà del trasformatore flyback. A causa dell'avvento della tecnologia, ha ottenuto enormi applicazioni, in particolare nel settore delle energie rinnovabili. Un aspetto interessante sarebbe lo studio della tensione secondaria del trasformatore flyback, che è di enorme potenziale e immagazzinabile per la ricarica di unità batteria con una bassa costante di tempo. Il condensatore sull'avvolgimento secondario può essere modificato per ottenere ciò.