Calculadora de conversor flyback

Estime o ciclo de trabalho ideal, as correntes e a energia de chaveamento de um estágio flyback básico.

Calcular valores do conversor flyback
Este modelo preliminar considera relação de espiras de 1:1 e conversão ideal de tensão em condução contínua.

Sobre os cálculos de conversores flyback

Um conversor flyback armazena energia em um indutor acoplado enquanto a chave primária está ligada e a entrega ao secundário e à carga quando a chave desliga. Esta calculadora fornece valores preliminares de operação a partir das tensões de entrada e saída, potência de saída, eficiência e frequência de chaveamento. O ciclo de trabalho ideal exibido considera o mesmo número de espiras no primário e no secundário. Nessa hipótese, o balanço volt-segundo resulta em ciclo de trabalho igual à tensão de saída dividida pela soma das tensões de entrada e saída. A corrente média de saída é a potência de saída dividida pela tensão de saída. Quando a eficiência é menor que um, a corrente média de entrada supera a potência de saída dividida pela tensão de entrada, pois a fonte também precisa suprir as perdas. A energia de entrada por ciclo é a potência de entrada dividida pela frequência de chaveamento. Essas médias ajudam a definir a escala do projeto, mas não são as correntes de pico ou RMS da chave, do diodo, dos enrolamentos ou dos capacitores. As formas de onda flyback são pulsadas, então os esforços nos componentes podem superar muito os valores médios. A relação de espiras altera a relação entre tensão e ciclo de trabalho. Se a relação primário-secundário for diferente de um, é preciso incluir a tensão de saída refletida. A queda direta do diodo, a queda na chave, a resistência dos enrolamentos, a indutância de dispersão, as perdas no snubber, o tempo morto e os limites do modo de controle também afastam o circuito real do resultado ideal. Os modos de condução contínua e descontínua têm formas de onda e equações de projeto diferentes. A indutância magnetizante e a corrente de pico permitida determinam a energia realmente armazenável a cada ciclo. Use os resultados para conferir a coerência da relação de conversão, da corrente da fonte, da corrente da carga e da energia por ciclo antes do projeto magnético detalhado. Um projeto completo deve contemplar toda a faixa de entrada e carga, área do núcleo, densidade de fluxo, entreferro, densidade de corrente no fio, isolamento, distâncias de escoamento e de separação pelo ar, elevação de temperatura, interferência eletromagnética, estabilidade da malha de controle e esforços transitórios de tensão. Escolha semicondutores e capacitores com margens adequadas de tensão, corrente, ondulação, temperatura e segurança. Circuitos flyback ligados à rede ou de alta tensão podem reter energia letal; revisão qualificada e procedimentos seguros de laboratório são essenciais.

Exemplos de conversor flyback

Entradas elétricasValores calculadosContexto do projeto
12 V para 24 V, 48 W, 80%, 100 kHz66.67% de ciclo; 5 A de entrada; 600 µJEstimativa elevadora ideal 1:1
48 V para 12 V, 60 W, 90%, 200 kHz20% de ciclo; 1.389 A de entrada; 333.33 µJEstimativa abaixadora ideal 1:1
24 V para 24 V, 36 W, 85%, 150 kHz50% de ciclo; 1.765 A de entrada; 282.35 µJReferência com tensões iguais

Como estimar valores flyback

  1. Informe a tensão de entrada de operação e a tensão de saída desejada.
  2. Informe a potência entregue na saída e a eficiência esperada.
  3. Informe a frequência de chaveamento em quilohertz.
  4. Selecione Calcular valores flyback e confira o ciclo ideal e as correntes médias.
  5. Faça os cálculos magnéticos e de esforços detalhados antes de selecionar componentes.

Perguntas frequentes

Qual relação do transformador a calculadora considera?

O ciclo de trabalho ideal considera o mesmo número de espiras no primário e no secundário. Outra relação muda a tensão refletida e, portanto, o ciclo de trabalho necessário.

As correntes exibidas são correntes de pico?

Não, são correntes médias da fonte e da carga baseadas no balanço de potência. As correntes de pico ou RMS da chave, do diodo e dos enrolamentos exigem cálculos do modo de condução e da indutância magnetizante.

Por que a eficiência afeta a corrente de entrada?

A potência de entrada precisa cobrir a potência útil e as perdas. Assim, uma eficiência menor exige mais corrente da fonte para a mesma tensão de entrada e potência de saída.

O que significa energia por ciclo?

É a potência média de entrada dividida pela frequência de chaveamento. Indica a escala de energia processada por ciclo, mas não define sozinha a indutância magnetizante nem a corrente de pico.

Posso usar este resultado para montar um conversor ligado à rede?

Não, é apenas uma estimativa ideal preliminar. Conversores ligados à rede exigem tratamento especializado de isolamento, esforços transitórios, EMI, comportamento térmico, proteção e normas de segurança aplicáveis.