¿Qué es una calculadora de convertidor flyback?
El convertidor flyback es una topología conmutada CC–CC con aislamiento que almacena energía en un inductor acoplado (transformador) durante el tiempo de conducción del interruptor y la entrega a la salida durante el tiempo de bloqueo. Esta calculadora estima la tensión de salida en régimen permanente y en modo de conducción continua (CCM) a partir de tres parámetros: la tensión de entrada, la relación de vueltas del transformador y el ciclo de trabajo de conmutación.
Cómo usarla
Introduce la tensión de entrada Vin, el ciclo de trabajo D (un valor entre 0 y 1, donde 0,4 significa que el interruptor está activo el 40 % de cada ciclo) y el número de vueltas del primario y del secundario del transformador (Np y Ns). La calculadora devuelve la tensión de salida ideal junto con la relación de vueltas y el término del ciclo de trabajo para mayor claridad.
La fórmula explicada
La ecuación que rige el cálculo es:
$$V_{out} = \text{Vin} \cdot \frac{\text{Ns}}{\text{Np}} \cdot \frac{\text{D}}{1 - \text{D}}$$
El término \(\frac{\text{Ns}}{\text{Np}}\) ajusta la tensión reflejada según los devanados del transformador, mientras que \(\frac{\text{D}}{1-\text{D}}\) recoge el equilibrio voltio-segundo en la inductancia de magnetización en modo CCM. A medida que \(D\) se acerca a 1, la tensión de salida se dispara, y por eso en los diseños prácticos se mantiene \(D\) bastante por debajo de su valor máximo.
Ejemplo resuelto
Supongamos Vin = 12 V, D = 0,4, Np = 10 y Ns = 5. La relación de vueltas es \(5/10 = 0{,}5\). El término del ciclo de trabajo es \(0{,}4/(1-0{,}4) = 0{,}4/0{,}6 = 0{,}6667\). Por tanto, $$V_{out} = 12 \times 0{,}5 \times 0{,}6667 = 4 \text{ V}$$
Preguntas frecuentes
¿Tiene en cuenta las pérdidas? No: se trata de la relación ideal en modo CCM. Los convertidores reales pierden tensión por las caídas en los diodos, la resistencia de los devanados y la inductancia de dispersión, de modo que la salida medida es ligeramente inferior.
¿Qué ciclo de trabajo conviene usar? La mayoría de los diseños flyback funcionan entre 0,3 y 0,5 con la entrada nominal, para dejar margen y limitar el esfuerzo de reseteo del transformador.
¿Es válida en modo DCM? La expresión \(\frac{\text{D}}{1-\text{D}}\) se aplica al modo de conducción continua. El modo de conducción discontinua (DCM) tiene una función de transferencia que depende de la carga y requiere una ecuación diferente.
