Merancang sirkuit Power Supply yang efisien tidak kalah dengan tantangan. Mereka yang telah bekerja dengan sirkuit SMPS akan dengan mudah setuju bahwa desain trafo flyback memainkan peran penting dalam merancang sirkuit catu daya yang efisien. Sering kali, transformer ini tidak tersedia di rak dalam parameter yang sama persis yang sesuai dengan desain kami. Demikian dalam tutorial desain trafo inikita akan belajar bagaimana membangun trafo kita sendiri seperti yang dipersyaratkan oleh desain sirkuit kita. Perhatikan bahwa tutorial ini hanya mencakup teori yang digunakan yang nanti di tutorial lain kita akan membangun sirkuit SMPS 5V 2A dengan transformator buatan tangan seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas untuk pemaparan praktis. Jika Anda benar-benar baru mengenal trafo, silakan baca artikel Dasar-dasar Trafo untuk lebih memahami prosesnya.
Bagian dalam trafo SMP
Sebuah desain trafo SMPS memiliki bagian trafo berbeda yang secara langsung bertanggung jawab atas kinerja trafo. Bagian- bagian yang ada dalam transformator dijelaskan di bawah ini, kita akan mempelajari pentingnya setiap bagian dan bagaimana itu harus dipilih untuk desain transformator Anda. Bagian-bagian ini tetap sama dalam banyak kasus untuk jenis transformator lain juga.
Inti
SMPS adalah singkatan dari unit catu daya mode sakelar. Properti transformator SMPS sangat tergantung pada frekuensi operasinya. Frekuensi switching tinggi membuka kemungkinan untuk memilih transformator SMP yang lebih kecil, transformator SMPS frekuensi tinggi ini menggunakan inti ferit.
Desain inti trafo merupakan hal terpenting dalam suatu konstruksi trafo SMP. Sebuah inti memiliki tipe A L yang berbeda (Koefisien induktansi inti tidak terbelah) tergantung pada bahan inti, ukuran inti, dan jenis inti. Populer jenis bahan inti yang N67, N87, N27, N26, PC47, PC95, dll parameter Juga, produsen core ferit menyediakan rinci dalam datasheet, yang akan berguna saat memilih inti untuk transformator Anda
Misalnya, berikut adalah lembar data inti EE25 populer.
Gambar di atas adalah lembar data inti EE25 dari bahan PC47 dari produsen inti TDK yang sangat populer. Setiap bit informasi akan dibutuhkan untuk konstruksi transformator. Namun, Core memiliki hubungan langsung dengan watt keluaran, sehingga untuk watt SMPS yang berbeda dibutuhkan bentuk dan ukuran core yang berbeda.
Berikut adalah daftar inti tergantung pada watt. Daftar ini didasarkan pada konstruksi 0-100W. Sumber daftar diambil dari dokumentasi Integrasi Daya. Tabel ini berguna untuk memilih inti yang tepat untuk desain transformator Anda berdasarkan nilai wattnya.
| Daya Output Maksimum | Inti ferit untuk konstruksi TIW | Inti ferit untuk konstruksi Margin Wound |
| 0-10W |
EPC17, EFD15, EE16, EI16, EF15, E187, EE19, EI19 |
EEL16, EF20, EEL19, EPC25, EFD25 |
| 10-20W |
EE19, EI19, EPC19, EF20, EFD20, EE22, EI22 |
EEL19, EPC25, EFD25, EF25 |
| 20-30W | EPC25, EFD25, E24 / 25, EI25, EF25, EI28 |
EPC30, EFD30, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
| 30-50W |
EI28, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
EI30, ETD29, EER28,
EER28L, EER35 |
| 50-70W |
EER28L, ETD34, EI35, EER35 |
EER28L, ETD34, EER35, ETD39 |
| 70-100W |
EPC30, EFD30, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
EER35, ETD39, EER40, E21 |
Di sini istilahnya, TIW adalah singkatan dari konstruksi kawat berinsulasi rangkap tiga. Core E adalah yang paling populer dan banyak digunakan di transformator SMP. Namun inti E memiliki beberapa kasus, seperti EE, EI, EFD, ER, dll. Semuanya terlihat seperti huruf 'E', tetapi bagian tengahnya berbeda untuk setiap substansi. Umum jenis E core diilustrasikan di bawah ini dengan bantuan gambar.
EE Core
EI Core
ER Core
EFD Core
Gelendong
Bobbin adalah rumah inti dan belitan. Bobbin memiliki lebar efektif yang penting untuk menghitung diameter kawat dan konstruksi trafo. Tidak hanya itu, kumparan transformator juga memiliki tanda titik - titik yang memberikan informasi belitan primer. Bobbin trafo EE16 yang umum digunakan ditunjukkan di bawah ini
Gulungan primer
The SMP transformator berkelok-kelok akan memiliki berliku primer dan minimal satu gulungan sekunder, berdasarkan desain mungkin hav lebih gulungan sekunder atau tambahan berliku. Gulungan primer adalah belitan pertama dan terdalam dari sebuah transformator. Itu terhubung langsung ke sisi utama dari sebuah SMP. Biasanya jumlah lilitan pada sisi primer lebih banyak dari pada lilitan transformator lainnya. Menemukan belitan primer pada transformator itu mudah; satu hanya perlu memeriksa sisi titik transformator untuk belitan primer. Biasanya terletak di seberang sisi tegangan tinggi MOSFET.
Dalam skema SMP, Anda dapat melihat DC tegangan tinggi dari kapasitor tegangan tinggi yang terhubung dengan sisi utama transformator dan ujung lainnya terhubung dengan driver daya (pin drain mosfet internal) atau dengan pin drain MOSFET tegangan tinggi yang terpisah.
Gulungan sekunder
Belitan sekunder mengubah tegangan serta arus di sisi primer ke nilai yang diperlukan. Mencari tahu keluaran sekunder agak rumit karena pada beberapa desain SMP, transformator biasanya memiliki beberapa keluaran sekunder. Namun, sisi keluaran atau tegangan rendah dari rangkaian SMPS umumnya dihubungkan ke belitan sekunder. Satu sisi belitan sekunder adalah DC, GND dan sisi lainnya terhubung melintasi dioda keluaran.
Seperti yang telah dibahas, trafo SMPS dapat memiliki banyak keluaran. Oleh karena itu, transformator SMPS juga dapat memiliki beberapa belitan sekunder.
Gulungan bantu
Ada berbagai jenis desain SMP dimana rangkaian driver membutuhkan sumber tegangan tambahan untuk menyalakan IC driver. Belitan bantu digunakan untuk memberikan tegangan tambahan ini ke sirkuit driver. Misalnya jika IC driver Anda beroperasi pada 12V maka trafo SMPS akan memiliki belitan keluaran tambahan yang dapat digunakan untuk menyalakan IC ini.
Pita isolasi
Transformer tidak memiliki sambungan listrik antara belitan yang berbeda. Oleh karena itu, sebelum membungkus lilitan yang berbeda, pita isolasi perlu dililitkan di sekeliling lilitan untuk pemisahan. Pita pembatas poliester khas digunakan dengan lebar berbeda untuk berbagai jenis kumparan. Ketebalan pita harus 1-2mil untuk menyediakan isolasi.
Langkah-langkah Desain Transformer:
Sekarang kita telah mengetahui elemen-elemen dasar dalam sebuah transformator, kita dapat mengikuti langkah-langkah di bawah ini untuk merancang transformator kita sendiri
Langkah 1 : Temukan inti yang tepat untuk hasil yang diinginkan. Pilih inti kanan yang tercantum di bagian atas.
Langkah 2 : Menemukan belokan Primer dan sekunder.
Putaran primer dan sekunder saling berhubungan dan bergantung pada parameter lainnya. The rumus desain transformator untuk menghitung bergantian primer dan sekunder adalah-
Dimana,
N p adalah lilitan primer, N s adalah lilitan sekunder, Vmin adalah tegangan input minimum, Vds adalah saluran ke tegangan sumber dari Power MOSFET, Vo adalah tegangan keluaran
Vd adalah penurunan tegangan maju dioda keluaran
Dan Dmax adalah siklus kerja maksimum.
Oleh karena itu, putaran primer dan sekunder saling berhubungan dan memiliki rasio putaran. Dari perhitungan di atas, rasio dapat diatur dan dengan memilih putaran sekunder, seseorang dapat mengetahui putaran primer. Praktik yang baik adalah menggunakan 1 putaran per tegangan keluaran dari belitan sekunder.
Langkah 3: Tahap selanjutnya adalah mengetahui induktansi primer transformator. Ini dapat dihitung dengan rumus di bawah ini,
Dimana, P 0 adalah daya keluaran, z adalah faktor alokasi kerugian, n adalah efisiensi, f s adalah frekuensi switching, I p adalah arus primer puncak, K RP adalah rasio arus ke puncak riak.
Langkah 4: Tahap selanjutnya adalah menemukan induktansi efektif untuk inti celah yang diinginkan.
Gambar di atas menunjukkan inti yang memiliki celah. Gapping adalah teknik untuk mereduksi nilai induktansi primer inti menjadi nilai yang diinginkan. Produsen inti menyediakan inti yang dikosongkan untuk peringkat LG A yang diinginkan. Jika nilainya tidak tersedia, seseorang dapat menambahkan spacer antara inti atau menggilingnya untuk mendapatkan nilai yang diinginkan.
Langkah 5: Langkah selanjutnya adalah mengetahui diameter kabel primer dan sekunder. Diameter kabel primer dalam milimeter adalah
Dimana, BW E adalah lebar spul efektif dan N p adalah jumlah kumparan primer.
The diameter kawat sekunder dalam milimeter adalah-
BW E adalah lebar spul efektif, N S adalah jumlah putaran sekunder, dan M adalah margin di kedua sisi. Kabel perlu diubah dalam standar AWG atau SWG.
Untuk konduktor sekunder, lebih besar dari 26 AWG tidak diperbolehkan karena peningkatan efek kulit. Dalam kasus seperti itu, kabel paralel dapat dibuat. Dalam belitan kawat paralel, itu berarti ketika lebih dari dua kabel diperlukan untuk dililitkan untuk sisi sekunder, diameter setiap kawat dapat mewakili nilai kawat tunggal yang sebenarnya untuk lebih mudah belitan melintasi sisi sekunder transformator. Inilah sebabnya mengapa Anda menemukan beberapa transformator memiliki kabel ganda pada satu kumparan.
Ini semua tentang mendesain transformator SMP. Karena kompleksitas terkait desain yang kritis, perangkat lunak desain SMPS seperti PI Expert untuk integrasi daya atau Viper dari ST menyediakan alat dan keunggulan untuk mengubah dan mengkonfigurasi transformator SMPS sesuai kebutuhan. Untuk mendapatkan eksposur yang lebih praktis, Anda dapat memeriksa tutorial desain SMPS 5V 2A ini di mana kami menggunakan Pakar PI untuk membangun transformator kami sendiri menggunakan poin-poin yang dibahas sejauh ini.
Harap Anda memahami tutorial dan menikmati mempelajari sesuatu yang baru, jika Anda memiliki pertanyaan, silakan tinggalkan di bagian komentar atau posting di forum untuk respons yang lebih cepat.