Калькулятор обратноходового преобразователя

Введите расчет

Входное напряжение Vin (В)

Коэффициент заполнения D (0–1)

Витки первичной обмотки Np

Витки вторичной обмотки Ns

Результатов

Выходное напряжение

4

вольт (В)

Коэффициент трансформации (Ns/Np)	0,5
Множитель заполнения D/(1−D)	0,6667

Что такое калькулятор обратноходового преобразователя?

Обратноходовой преобразователь (flyback) — это импульсная DC–DC топология с гальванической развязкой, в которой энергия накапливается в связанной индуктивности (трансформаторе) во время открытого состояния ключа и передаётся в нагрузку, когда ключ закрыт. Этот калькулятор оценивает установившееся выходное напряжение в режиме непрерывного тока (CCM) по трём параметрам: входному напряжению, коэффициенту трансформации и коэффициенту заполнения.

Базовая топология обратноходового преобразователя с связанным дросселем, ключом и выходным каскадом.

Как пользоваться

Введите входное напряжение Vin, коэффициент заполнения D (значение от 0 до 1, где 0,4 означает, что ключ открыт 40% времени каждого периода), а также число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора (Np и Ns). Калькулятор выдаёт идеальное выходное напряжение, а также коэффициент трансформации и множитель заполнения для наглядности.

Разбор формулы

Основное уравнение выглядит так:

$$V_{out} = \text{Vin} \cdot \frac{\text{Ns}}{\text{Np}} \cdot \frac{\text{D}}{1 - \text{D}}$$

Множитель \(\frac{\text{Ns}}{\text{Np}}\) масштабирует приведённое напряжение в соответствии с обмотками трансформатора, а член \(\frac{\text{D}}{1-\text{D}}\) отражает баланс вольт-секунд на индуктивности намагничивания в режиме CCM. По мере приближения \(D\) к единице выходное напряжение растёт очень резко — именно поэтому на практике \(D\) держат заметно ниже максимума.

В период \(D\) ключ накапливает энергию; в период \(1-D\) эта энергия передаётся на выход.

Пример расчёта

Пусть \(\text{Vin} = 12\ \text{В}\), \(D = 0{,}4\), \(\text{Np} = 10\), \(\text{Ns} = 5\). Коэффициент трансформации равен \(5/10 = 0{,}5\). Множитель заполнения: $$\frac{0{,}4}{1-0{,}4} = \frac{0{,}4}{0{,}6} = 0{,}6667$$ Тогда $$V_{out} = 12 \times 0{,}5 \times 0{,}6667 = 4\ \text{В}$$

Часто задаваемые вопросы

Учитываются ли потери? Нет — это идеальное соотношение для режима CCM. В реальных преобразователях напряжение «съедают» падение на диоде, сопротивление обмоток и индуктивность рассеяния, поэтому измеренное выходное напряжение будет немного ниже.

Какой коэффициент заполнения выбрать? Большинство flyback-схем работают при \(D\) от 0,3 до 0,5 на номинальном входе — это оставляет запас и ограничивает нагрузку на трансформатор при сбросе энергии.

Подходит ли формула для DCM? Вид \(\frac{\text{D}}{1-\text{D}}\) справедлив для режима непрерывного тока (CCM). В режиме прерывистого тока (DCM) передаточная функция зависит от нагрузки и требует другого уравнения.