توپولوژی منبع تغذیه سوئیچینگ

مرحله بعدی در استخراج توپولوژی منبع تغذیه سوئیچینگ، معرفی یک ترانسفورماتور در تنظیمات Buck و غیر ایزوله Flyback است. شایان ذکر است که نیازی به مطالعه مدار بوست کوپل شده با ترانسفورماتور نیست، زیرا با استفاده از ترانسفورماتور، توپولوژی های Boost و Flyback دقیقاً یکسان می شوند. با این حال، توپولوژی های Buck و Flyback با افزودن یک ترانسفورماتور به عملکردهای بسیار متفاوتی دست می یابند. در واقع، نام توپولوژی مدار باک با ترانسفورماتور را به توپولوژی مبدل "به جلو" تغییر می دهیم و نام مبدل فلای بک را حفظ می کنیم. مشاهده می شود که این نام ها می توانند ویژگی های اساسی مدار را به طور شهودی تر توصیف کنند. در مبدل فوروارد، پالس انرژی تولید شده در هر سیکل بلافاصله به خروجی منتقل می شود، در حالی که در مبدل فلای بک، انرژی هر پالس به طور موقت در هسته مغناطیسی ذخیره می شود و سپس به خروجی رها می شود. این فرآیند تا حدودی شبیه فشرده کردن فنر و سپس برگرداندن آن به موقعیت اولیه است.
هر دو توپولوژی مزایای زیادی دارند. اولاً، ترانسفورماتور اضافه شده امکان جداسازی ایمن را فراهم می کند زیرا ترانسفورماتور جریان DC را نمی گذراند و قطبیت خروجی را می توان تنظیم کرد که به انعطاف پذیری بیشتری در سیم پیچ اتصال به زمین اجازه می دهد. علاوه بر این، نسبت دور بین سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه (N=N2/N1) تنظیم آسان ولتاژ را امکان‌پذیر می‌سازد، بنابراین اکنون طراحان منبع تغذیه محدود به محدوده عملکرد ورودی و خروجی نیستند. مزیت نهایی این است که سیم پیچ های ثانویه متعدد را می توان به ترانسفورماتور جفت کرد تا خروجی های ولتاژ چندگانه را به دست آورد. لطفاً توجه داشته باشید که فرمول‌های نسبت بهره (نسبت ولتاژ) برای فوروارد و فلای‌بک مانند ساختار غیر ایزوله بالا باقی می‌مانند، اما یک ضریب نسبت دور اضافه می‌شود (به طور کلی، پس از تکمیل طراحی ترانسفورماتور ثابت است).

یکی از محدودیت های توپولوژی تک سوئیچ (تک سوئیچ) که در بالا ذکر شد این است که سوئیچ ترانسفورماتور را در یک جهت هدایت می کند، بنابراین ترانسفورماتور به مکانیزم تنظیم مجدد نیاز دارد و شار مغناطیسی باید به نقطه شروع بازگردد. این تکنیک‌های بازنشانی بعداً به تفصیل مورد بحث قرار خواهند گرفت، رایج‌ترین روش استفاده از تنظیم مجدد ولت-ثانیه برابر با پالس انرژی است، اما انجام این کار حداکثر چرخه کار را محدود می‌کند.

تفاوت بین دو توپولوژی ترانسفورماتور است و این تفاوت آشکار است. همانطور که قبلا ذکر شد، ترانسفورماتور جلو بسیار نزدیک به ترانسفورماتور ایده آل است، بنابراین فقط انرژی بسیار کمی ذخیره می شود (القایی مغناطیسی بزرگ)، بنابراین جریان در سمت اولیه مستقیماً از طریق سیم پیچ ترانسفورماتور جفت می شود و به مرحله فیلتر خروجی جریان می یابد. در مقابل، ترانسفورماتور فلای بک دارای اندوکتانس مغناطیسی بسیار کوچکتری است که نیاز به ذخیره تمام انرژی مورد نیاز بار خروجی دارد، در حالی که جریان جانبی ثانویه توسط دیود یکسو کننده خروجی قطع می شود. هنگامی که کلید اصلی خاموش می شود، قطبیت سیم پیچ معکوس می شود و انرژی ذخیره شده از طریق یکسو کننده خروجی به صورت جریان جریان می یابد. این تفاوت ها را می توان از شکل موج های نشان داده شده در شکل زیر به وضوح مشاهده کرد، هر دو مدار در چرخه کاری 50 درصد کار می کنند (توجه داشته باشید که به دلیل ولتاژ بالاتر مدار فلای بک، تعداد چرخش های ثانویه باید نصف شود تا ثابت بماند. ولتاژ خروجی).