Qu’est-ce qu’un transformateur flyback ?
Un transformateur flyback est un transformateur utilisé dans un transformateur flyback.
Il s’agit d’un type de méthode de circuit pour les alimentations à découpage isolées telles que les convertisseurs DC/DC isolés et les convertisseurs AC/DC, ainsi que les méthodes forward, de résonance LLC et push-pull.
Dans la méthode flyback, l’énergie est stockée et libérée de manière répétée dans le transformateur au cours de la conversion de l’énergie. Par conséquent, contrairement aux transformateurs d’autres types, les transformateurs flyback doivent avoir la caractéristique de stocker de grandes quantités d’énergie.
Utilisations des transformateurs flyback
Les transformateurs flyback sont utilisés dans les transformateurs de circuits d’alimentation à découpage utilisés dans diverses utilisations grand public et industrielles. La puissance que ces alimentations peuvent gérer n’est que de quelques dizaines de watts, ce qui les rend adaptées à des utilisations de puissance relativement faible par rapport à d’autres types d’alimentations à découpage isolées.
En revanche, elle se caractérise par une large plage de tension d’entrée. L’avantage est que la configuration du circuit d’alimentation est simple, le nombre de composants est faible et les coûts sont bas. Cependant, le courant de crête est plus élevé, il faut donc faire attention aux spécifications lors de la sélection des éléments de commutation, des diodes de redressement et d’autres composants.
De plus, le courant d’ondulation est plus élevé que dans d’autres systèmes, de sorte que la capacité du condensateur de lissage doit être augmentée.
Principe des transformateurs flyback
Le transformateur flyback est basé sur la charge lorsque le courant passe par le côté primaire du transformateur et sur la décharge par le côté secondaire du transformateur après l’interruption du courant. En raison du principe de fonctionnement, l’accumulation d’énergie électromagnétique dans le transformateur est très importante en termes de caractéristiques.
Des éléments de commutation (par exemple des transistors de puissance, des MOSFET de puissance) sont connectés au côté primaire du transformateur flyback et un condensateur de lissage est connecté au côté secondaire par l’intermédiaire d’une diode de redressement. La polarité des enroulements est inversée de sorte que lorsqu’un courant d’excitation est appliqué au côté primaire du transformateur, une tension est générée dans la direction dans laquelle la diode de redressement du côté secondaire est désactivée.
Lorsque l’élément de commutation est activé, le courant d’excitation circule dans le côté primaire du transformateur et l’énergie électromagnétique est stockée dans le transformateur. Lorsque l’élément de commutation est désactivé dans cet état, le courant d’excitation du côté primaire est interrompu, le sens de la tension du côté secondaire est inversé et l’énergie électromagnétique stockée dans le transformateur est libérée par la diode de redressement. Cette énergie est lissée par un condensateur pour produire une tension de sortie continue.
Le transformateur flyback doit stocker une grande quantité d’énergie électromagnétique. Les transformateurs destinés à la transmission d’énergie, comme dans d’autres méthodes, utilisent des matériaux de noyau à haute perméabilité magnétique pour augmenter le coefficient de couplage, mais ces matériaux sont généralement incapables de stocker de grandes quantités d’énergie électromagnétique. Dans les transformateurs flyback, un entrefer est donc créé dans une partie du noyau où la perméabilité magnétique est faible, et l’énergie est stockée dans cet entrefer.
Autres informations sur les transformateurs flyback
1. Différences entre les alimentations flyback et forward
Les alimentations de type flyback nécessitent un transformateur relativement grand car l’énergie électromagnétique doit être stockée dans le transformateur, et un minuscule espace est créé dans une partie du noyau pour abaisser la perméabilité et stocker l’énergie électromagnétique. Les alimentations en amont, en revanche, n’ont pas besoin d’un tel espace minuscule parce que le transformateur n’a pas besoin de stocker de l’énergie électromagnétique et qu’il peut être plus petit.
De plus, les alimentations flyback ne nécessitent pas de séparation d’isolation des circuits de retour primaire et secondaire, ce qui rend la configuration du circuit très simple, alors que les alimentations forward nécessitent une isolation et un circuit de retour de tension à partir de la sortie.
2. Matériau ferrite utilisé dans les transformateurs flyback
Les transformateurs flyback sont largement utilisés dans les alimentations à découpage AC-DC en raison de leur construction, mais les dispositifs semi-conducteurs pour la commutation et le transformateur sont les deux zones présentant les pertes les plus élevées dans les alimentations à découpage AC-DC. Pendant les opérations de commutation à grande vitesse, des changements rapides de flux magnétique se produisent dans le transformateur, et si un noyau de fer est utilisé pour le noyau du transformateur, la chaleur générée par les pertes dues aux courants de Foucault rend le transformateur inutilisable.
C’est pourquoi les transformateurs flyback pour les alimentations à découpage AC-DC à haute fréquence utilisent souvent de la ferrite comme matériau de base. Comme les propriétés de la ferrite dépendent de la fréquence et de la température, il est important de choisir un transformateur flyback dont le noyau est constitué d’un matériau ferrite adapté à la vitesse de fonctionnement souhaitée.