返馳式轉換器之 製作

1. 返馳式轉換器之 製作 學生:盧建嘉 指導教授:張淵智 基本電路結構 背景 近年來能源議題備受國際關注，也因此在近幾年來綠能產業蓬勃發展。其中電力電子學在綠能產業的發展上占有一席之地，加上之前修過電能處理等相關的課，於是打算從這方面著手，經由教授以及學長的指導，決定以電源轉換器中的返馳式轉換器為專題內容。 返馳式轉換器(Flyback Converter) 在 AC/DC轉換器當中相當普遍，因為具有成本低、電路成熟與架構簡單的特點，並容易達到多組輸出的目的。所以在本專題中利用對返馳式轉換器的模擬與製作，希望能瞭解電力轉換器的各種特性，在硬體製作方面有洗電路板、焊接原件、電路測試及變壓器製作，藉由以上幾個步驟來瞭解如何製作一個初階的返馳式轉換器，並進一步得去做分析與改善。 Flyback基本電路 交換式電源供應器基本結構 簡介 返馳式轉換器(Flyback Converter)的電路架構其實就是具有隔離特性的降昇型轉換器(Buck-Boost Converter)，他們具有相同的特性，唯一不同的是返馳式轉換器加入變壓器後其轉換的範圍拉大了許多，但也因為其變壓器兼具電感儲能和變壓器的功能，所以會有較大的漏感，需要額外的緩衝電路來處理漏感所儲存的能量。 工作原理 電路圖 電路動作模式1(Mp:on;Dp:off) Flyback轉換器 當開關Mp導通時變壓器一次側的電壓為VLm，並對Lm激磁及對Lk(漏感)儲能，此時二次側的二極體因為逆偏而截止，二極體承受電壓為NVi+Vo。 電路動作模式2(Mp:off;Dp:on) 電路動作模式3(Mp:off;Dp:off) 當開關Mp截止時，由於電感電流需連續，因次在二次側產生一個反電動勢，並使得二極體導通，在開關導通時，Lk釋放能量至Cds而造成高電壓突波，Mp所承受之電壓為Vi+Vo/N。 此時Lm上的能量釋放完，但開關還未打開，二次側電動勢不足以導通二極體，二極體成斷路，此時Mp承受電壓為Vi，二極體承受電壓為Vo。 製作過程 1.洗電路板 成品圖 顯影過程 蝕刻過程 2.鑽孔 3.焊接元件 4.繞變壓器 焊接元件 變壓器 波形圖(上波型為5V輸出，下波型為開關電壓) • (變壓器1層氣隙、無外接電感、pk-pk:3.19V、Output:4.967V)(變壓器1層氣隙、2顆外接電感、pk-pk:2.69V、Output:5.134V) • (變壓器2層氣隙、無外接電感、pk-pk:2.00V、Output:4.818V)(變壓器2層氣隙、2顆外接電感、pk-pk:1.81V、Output:5.132V) 結論 我實習的實驗室有很多轉換器的架構，尤其是返馳式轉換器，因其電路架構整體來說並不複雜，整體功率也不低固成為我學習轉換器的要點。在本次實驗中，最後比較佳的結果是輸出5V突波有1.81V，離原本的目標1V以內還有一段距離，目前是有想過問題可能出在變壓器、可能需要在2次側加緩衝電路，也有可能兩者皆需要，無論如何，未來的目標是從這2點著手去降低突波，並且能夠持續輸出穩定的5V電壓10分鐘以上。