Topologi Flyback Converter

TOPOLOGI FLYBACK CONVERTER

Konverter ini pada dasarnya adalah topologi buck-boost yang menggunakan transformator untuk
isolasi dan sebagai induktor penyimpanan. Trafo terisolasi dengan menggunakan lilitan terpisah, dan
dengan memvariasikan rasio lilitan untuk mengatur tegangan keluaran. Karena menggunakan
transformator maka dimungkinkan untuk mendapatkan beberapa keluaran (misalnya output 12V,
simetris atau non-simetris). Flyback converter adalah topologi terisolasi yang paling sederhana dan
paling umum dipakai untuk aplikasi daya rendah. Hal ini cocok untuk tegangan keluaran tinggi,
tetapi arus sakelar puncak tinggi. Topologi flyback ini tidak cocok untuk keluaran arus di atas 10A.

Satu kelebihan dari topologi flyback converter dibandingkan topologi terisolasi jenis lainnya
adalah tidak memerlukan induktor penyimpanan terpisah. Karena trafo flyback juga
merupakan induktor penyimpanan, maka tidak diperlukan induktor terpisah. Karena
rangkaian yang sederhana, ini membuat topologi flyback converter menjadi pilihan yang
murah dan populer.

Flyback converter adalah konverter switching terisolasi yang bisa berkonfigurasi step down atau step
up. Sebagian besar alat charger ponsel, tablet, dan laptop adalah jenis SMPs konverter flyback. Jika
Kamu mengenal SMPs gacun sederhana, nah itu adalah salah satu dari aplikasi jenis flyback
converter.
Komponen Dasar Fliback Converter SMPs
Trafo flyback
SMPs ini menggunakan trafo ferit yang mentransfer listrik dari lilitan primer ke skunder secara
realtime. Disisi lain ia menyimpang energi pada medan magnit primer dan setelah beberapa waktu
kemudian mengirimkannya ke kumparan skunder.

Switch
Switch atau saklar yang berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan rangkaian primer sehingga
mampu menarik magnet dan mendemagnetisasi transformator. Saklar dikontrol oleh sinyal dari
modul PWM yang dihasilkan dari pengontrol yang dipilih. Saklar disini solidstate bukan saklar
seperti saklar mekanik yang berupa MOSFET atau BJT transistor.
Rectifier dan Filter:
Penyearah atau dioda berfungsi untuk menyearahkan tegangan pada lilitan sekunder menjadi DC
yang berdenyut. Peran lain dari penyearah adalah untuk memotong dan menghubungkan beban dari
lilitan sekunder. Tegangan yang sudah disearahkan kemudian difilter oleh kapasitor untuk
meningkatkan level DCnya supaya bisa digunakan atau diaplikasikan untuk rangkaian yang disupply.

Sirkuit snubber seringkali digunakan juga pada flyback converter yang membutuhkan snubber untuk
melawan lonjakan tegangan pada saklar atau dioda.

Konverter Flyback: Desain & Cara Kerjanya

Dalam domain elektronika, kita mengetahui bahwa regulator adalah sejenis perangkat atau
aparatus yang dapat mengontrol tingkat daya keluaran. Ada banyak jenis regulator yang
tersedia di pasar yang tergantung pada pasokan listrik. Tetapi terutama, dalam proses konversi
DC ke DC, terutama ada dua jenis regulator yaitu Linear dan Switching. Jenis regulator linier
menyesuaikan output melalui penurunan tegangan resistif. Dengan demikian dapat terjadi
penurunan efisiensi dan juga rugi daya berupa panas.
Dalam switching regulator, mereka menggunakan induktor, dioda, dan sakelar daya untuk
transmisi energi dari sumber ke tujuan. Dalam skenario yang sama, konverter flyback adalah
regulator switching yang lebih banyak dipilih oleh banyak desainer. Dan di sini artikel ini
menjelaskan cara kerja, desain, topologi, konstruksi, dan aplikasi konverter flyback.

Apa itu Konverter Flyback? Konverter flyback digunakan untuk keperluan konversi AC ke DC dan
DC ke DC menggunakan isolasi galvanik di antara input dan keluaran. Perangkat ini disebut
konverter buck-boost yang induktornya dibagi menjadi transformator dan karena itu, proporsi
tegangan dikalikan dengan manfaat tambahan isolasi. Topologi konverter flyback digunakan di
mana banyak output diperlukan untuk menghasilkan satu suplai output. Bersamaan dengan ini,
topologi memungkinkan perancang untuk mengubah polaritas output yang berarti bahwa dapat
dibuat level output +4V, +8V, dan -7V dari satu modul konverter.

Tingkat efisiensi dapat ditingkatkan dalam kedua situasi. Fitur lain dalam konverter flyback
adalah isolasi listrik untuk input dan output. Isolasi diperlukan untuk mengurangi tingkat
kebisingan dan untuk beberapa kegiatan yang berhubungan dengan
keselamatan.Pengoperasian Konverter FlybackPerangkat ini terdiri dari trafo flyback, penyearah,
filter, dan sakelar. Bahkan berisi proses pengendalian untuk mensimulasikan saklar dan
menyediakan regulasi. Ini adalah jenis pengalih jumlah bagian bawah dari konverter dan
dengan demikian mudah dibuat.

Selain itu, konverter flyback adalah jenis konverter switching yang terisolasi yang dapat berupa
step-up atau step-down. Transformator Flyback Secara umum, transformator memiliki fungsi
transmisi energi dari belitan primer ke belitan sekunder secara sempurna dan real-time. .
Sedangkan trafo flyback mengakumulasi energi di medan magnet primernya dan kemudian
setelah periode waktu tertentu energi tersebut ditransfer ke belitan sekunder. SakelarFungsi
utama sakelar adalah untuk membalik kondisi ON dan OFF yang sesuai dengan kemampuan
sirkuit primer untuk memagnetisasi atau mendemagnetisasi trafo flyback. Sakelar ini diatur oleh
sinyal PWM yang diterima dari pengontrol yang dipilih.

Penyaringan dan Penyearahan Di sini, penyearah tegangan dilakukan oleh penyearah pada
belitan sekunder transformator yang membuat jenis DC berdenyut. Fungsi lain dari dioda atau
penyearah adalah untuk memotong dan kemudian menghubungkan bagian beban dari belitan
sekunder. Tegangan yang diperbaiki ini kemudian disaring menggunakan kapasitor dimana
menambah level DC dan dapat diterapkan untuk aplikasi yang diinginkan.

Kerja Konverter Flyback di Switch ONCara Kerja Konverter Flyback pada Sakelar ON
Pengoperasian konverter flyback terutama didasarkan pada pengoperasian sakelar. Ketika
saklar dalam keadaan ON, maka akan terjadi aliran arus dari Vin turun ke primer kemudian ke
tanah. Hal ini cenderung akumulasi energi ke dalam gulungan primer. Pada saat ini, tidak akan
ada arus yang mengalir pada belitan sekunder karena dioda dalam kondisi bias mundur. Pada
kondisi ini, permintaan beban akan dikirimkan oleh kapasitansi keluaran yaitu Cout. Derivasinya
ditunjukkan di bawah ini. Tepatnya, konverter flyback berfungsi untuk mengakumulasi dan
mentransfer energi. Ketika sakelar dalam kondisi ON, belitan primer transformator terisi dan
aliran arus terjadi. Jadi, dengan penerapan hukum Kirchhoff, Vin -VL – Vs = 0Dalam skenario
ideal, jatuh tegangan adalah '0' pada kondisi ini dan Vin – VL = 0, jadi Vin = VLVL = Lp
(di/dt)di = ( VL/Lp) dtAs Vin = VL, kita dapatkan di = (Vin/Lp) dtDengan penerapan integrasi
ke rumus di atas, kita mendapatkan Ipri = ʃ0TON (Vin/Lp) dt= ipri = (Vin/Lp) TONBila
persamaan dinyatakan dalam bentuk energi akumulasi, makaEpri = (1/2)ipri2Lp= (1/2)
](Vin/Lp).TON]2LpDi sini, Vin sesuai dengan tegangan input belitan primerLp sesuai dengan
induktansi primer transformatorTON adalah waktu yang dipertimbangkan pada saat sakelar ON
Pengoperasian saat Sakelar OFF Desain konverter flyback saat sakelar dalam kondisi OFF
ditunjukkan di bawah ini:

Pengoperasian Flyback saat Saklar OFFPengoperasian Flyback saat Sakelar OFFKetika sakelar
awal dalam keadaan terputus, belitan primer transformator tahan terhadap perubahan arus
yang cepat dan polaritas belitan dibalik. Ini cenderung untuk bias maju dari dioda keluaran.
Akumulasi energi pada belitan primer akan ditransfer ke belitan sekunder dan kemudian ke
bagian beban melalui dioda. Pada kondisi ini, kapasitor keluaran cenderung mendapatkan
muatannya.

Ketika sakelar dalam kondisi OFF, fokusnya terutama pada belitan sekunder transformator dan
ada aliran arus di dalamnya. Jadi, dengan penerapan hukum Kirchhoff,VLsekunder– Vs – Vout
= 0Dalam skenario ideal, jatuh tegangan adalah '0' pada dioda sekunderVLsekunder – Vout =
0, jadi VLsekunder = VL = Ls (di/dt)di = ( VLsekunder/Ls) dtAs VLsekunder = Vout, kita
dapatkan di = (VLsekunder /Ls) dt = (Vout /Ls) dtDengan penerapan integrasi ke rumus di
atas, kita mendapatkan Isec = TTON (Vsec/Ls) dt= isec = (Vsec/ Ls) (T – TON)Jika persamaan
dinyatakan dalam bentuk energi yang ditransfer, makaEsec = (1/2) ](Vsec/Ls).(T – TON)]2LsDi
sini, Vsec sesuai dengan tegangan input sekunder belitanLs sesuai dengan induktansi sekunder
transformatorTON adalah waktu yang dipertimbangkan pada saat kondisi sakelar ON Bentuk
Gelombang Operasi Konverter FlybackBentuk Gelombang Operasi Konverter FlybackIni adalah
prinsip kerja dan perhitungan desain konverter flyback yang terperinci. Konverter Flyback
SMPSPenggunaan utama perangkat ini adalah di sirkuit SMPS. Diagram di atas menunjukkan
desain konverter flyback SMPS menggunakan transformator flyback dan sakelar MOSFET. Di
sini, dalam operasi perangkat pada tingkat daya apa pun yang disediakan, ia terdiri dari
komponen topologi SMPS terendah.

Pasokan yang disediakan dapat berupa arus bolak-balik atau searah. Ketika perangkat
dikonfigurasi untuk beroperasi menggunakan saluran AC, biasanya terjadi penyearahan
gelombang penuh. Inputnya adalah DC. Fungsi utama terletak pada trafo flyback. Berbeda
dengan jenis belitan trafo pada umumnya, trafo flyback tidak akan mengalirkan arus pada
kedua belitan pada periode waktu yang sama, hal ini dikarenakan adanya indikasi kebalikan dari
fasa belitan yang diwakili oleh titik pada belitan dan dioda seri pada belitan sekunder.
location.Ada banyak manfaat dari topologi SMPS ini. Penggunaan utama adalah bahwa bagian
primer dan sekunder dari pasokan diisolasi dengan cara listrik.

Ini meminimalkan kopling transien sehingga menghilangkan loop tanah dan memberikan
peningkatan fleksibilitas pada output. Trafo memungkinkan berbagai tegangan keluaran untuk
dikembangkan dalam suplai dan belitan tambahan untuk setiap tegangan yang ditambahkan.
Regulasi tergantung pada output tunggal sedangkan output sekunder biasanya diatur.
Keterbatasan Konverter flyback menghadapi beberapa keterbatasan ketika dioperasikan dalam
mode kontinu dan terputus-putus dan itu adalah: Loop umpan balik tegangan membutuhkan
bandwidth minimal karena setengah bidang sisi kanan nol di respon konverter Harus ada
kompensasi kemiringan dalam kondisi siklus kerja lebih dari 50% Karena sakelar daya
dioperasikan dengan aliran arus positif, kecepatan penyalaan sakelar juga penting untuk
meminimalkan limbah panas di komponen switching Akan ada tingkat puncak arus, RMS, dan
ekskursi fluks di induktor.

AplikasiAplikasi konverter flyback adalah sebagai berikut:
Digunakan terutama di sirkuit SMPS yang seperti pengisi daya ponsel, persediaan siaga di
komputer, dan banyak lainnya.Digunakan dalam catu daya keluaran dengan harga minimal
yang merupakan komputer pribadi kurang dari 250 watt Digunakan untuk catu daya rentang
tinggi untuk oscillosco pes di monitor dan televisi Digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan
tegangan tingkat tinggi seperti laser, mesin photostat, lampu flash jenis xenon, dan lain-lain
Driver gerbang terisolasiSolar jenis mikroinverterDigunakan di departemen
telekomunikasiLampu LED Aplikasi Power over EthernetIni semua tentang konverter flyback.
Artikel ini telah memberikan analisis rinci tentang desain konverter flyback, pengoperasian,
penggunaan SMPS, dan aplikasi perangkat. Untuk mendapatkan analisis yang jelas tentang
topik ini, ketahui apa saja contoh nyata dari konverter flyback dan bagaimana
pengoperasiannya?