Calculateur de convertisseur forward

Calculez rapport cyclique, puissance, courant d'entrée et période de commutation d'un convertisseur forward DC-DC isolé.

Concevoir un convertisseur forward
Saisissez des valeurs électriques positives, le rapport de spires primaire-secondaire, le rendement décimal et la fréquence de commutation.

À propos de la conception d'un convertisseur forward

Un convertisseur forward est une topologie DC-DC isolée qui transfère l'énergie du primaire au secondaire pendant la conduction de l'interrupteur principal. Contrairement au flyback, il ne stocke pas volontairement toute l'énergie du cycle dans le noyau. Le redresseur et l'inductance de sortie lissent les impulsions secondaires en une sortie continue régulée. Ce calculateur estime le rapport cyclique idéal à partir des tensions d'entrée et de sortie souhaitée et du rapport de spires primaire-secondaire. Il calcule aussi les puissances de sortie et d'entrée, le courant d'entrée moyen et la période de commutation. La relation utilisée est : tension de sortie égale rapport cyclique multiplié par tension d'entrée, divisé par rapport de spires. Le rapport cyclique vaut donc tension de sortie multipliée par rapport de spires, divisée par tension d'entrée. Saisissez toujours le nombre de spires primaires divisé par les spires secondaires. Un rapport cyclique supérieur à cent pour cent est impossible ; les montages réels à un interrupteur exigent généralement une marge de démagnétisation bien plus importante. Chutes des semiconducteurs, résistance des enroulements, inductance de fuite, temps mort et limites de commande diminuent encore la tension disponible. La puissance de sortie est tension de sortie multipliée par courant de sortie. La puissance d'entrée estimée divise ce résultat par le rendement décimal : 0.85 signifie 85 pour cent. Le courant d'entrée moyen est la puissance d'entrée divisée par sa tension. Ce sont des moyennes en régime permanent utiles à une première estimation, pas des courants de crête des interrupteurs ou enroulements. Les crêtes dépendent du courant magnétisant, de l'ondulation d'inductance, du transformateur, des transitions et du mode de conduction. La période est l'inverse de la fréquence, affichée en microsecondes. Utilisez le résultat comme premier contrôle avant de choisir contrôleur, transformateur, réseau de démagnétisation, redresseurs et filtre. Vérifiez les limites du contrôleur et de remise à zéro du flux sur toute la plage d'entrée. Dimensionnez les composants pour les pires tensions, courants, températures et contraintes transitoires, pas seulement les moyennes nominales. Le rendement varie avec charge et fréquence ; en production, remplacez la valeur unique par des pertes mesurées ou un modèle détaillé. Distances d'isolement, thermique, compatibilité électromagnétique, stabilité de boucle et protection contre les défauts nécessitent des analyses distinctes.

Exemples de convertisseur forward

Données de conceptionValeurs calculéesApplication
De 24 V à 5 V, N 4, 2 A, η 0.85Rapport cyclique 83.333333%, sortie 10 WAlimentation isolée de faible puissance
De 48 V à 12 V, N 3, 5 A, η 0.88Rapport cyclique 75%, sortie 60 WAlimentation de puissance moyenne
De 400 V à 24 V, N 12, 10 A, η 0.92Rapport cyclique 72%, sortie 240 WConception à entrée haute tension

Comment calculer un convertisseur forward

  1. Saisissez la tension d'entrée minimale en fonctionnement et la tension de sortie requise.
  2. Saisissez le rapport de spires primaire-secondaire et le courant de sortie.
  3. Exprimez le rendement en décimal, puis la fréquence de commutation en hertz.
  4. Sélectionnez Calculer et vérifiez rapport cyclique, puissance, courant et période.

Questions fréquentes

Comment calcule-t-on le rapport cyclique ?

Multipliez la tension de sortie par le rapport de spires primaire-secondaire, puis divisez par la tension d'entrée. Vérifiez ce résultat idéal par rapport aux limites du contrôleur et de démagnétisation.

Faut-il saisir le rendement en pourcentage ?

Saisissez un décimal, par exemple 0.85 pour 85 pour cent. Il sert à estimer la puissance et le courant moyen d'entrée.

Pourquoi le rapport calculé peut-il être irréalisable ?

L'équation idéale omet le temps de démagnétisation, les pertes de commutation et les chutes des semiconducteurs. Un montage réel exige une marge pour réinitialiser le flux du noyau en sécurité.

Le courant d'entrée moyen est-il le courant de crête de l'interrupteur ?

Non, c'est une moyenne issue du bilan de puissance en régime permanent. La crête inclut aussi ondulation et courant magnétisant et exige une conception détaillée de l'étage de puissance.

Que modifie la fréquence de commutation ?

Une fréquence plus élevée raccourcit la période et peut réduire la taille des composants magnétiques. Elle peut aussi augmenter les pertes de commutation et du noyau : c'est un compromis de conception.