回掃變壓器

縮寫為FBT(flyback transformer)。它是彩顯電路中唯一的高壓輸出部件，其輸出電壓在20～35kV。在特定時間回掃變壓器會發出一個低能量信號給偏轉磁線圈，並生成磁場。當低能量源關閉后，磁線圈的能量轉移到高能量輸出中，最後傳到電子槍發出電子束。當電子槍完成一條線的掃描后，迴轉變壓器會放出能量，關閉電子槍並消去磁場，強制光束髮到屏幕的其它位置，就能畫出下一條線。

回掃變壓器具有成本低、設計簡單、效率高等特點，廣泛應用於100W以下至150W電源。與其它具有類似拓樸結構的電路相比，回掃變壓器還具有隔離主副級的特點，並可提供多輸出，以及為輸出選擇正負電壓。

下列方程常用於確定回掃變壓器，隨即用一個典型的設計示例解釋如何使用這些方程。

令V= L dj/dt,Vin,min = (LpIppf)/(σmax)

其中，Vin = 輸入電壓, V

Lp = 初級線圈電感, mH

Ipp = 峰值電流, A

σmax = 最大占空比, μs

f = 開關頻率, kHz

對間斷模式而言，

電源輸出 = 1/2*Lp*Ipp*f

Ipp = (2Pout)/(Vin,min* σmax)

如上所述，回掃變壓器的調節是通過PWM完成的。如果變壓器Vin電壓從Vin,min增大到Vin,max，那麼

σmin = (σmax) / ((1- σmax)C + σmax)

這裡C = Vin,max / Vin,min

由於Ipp是已知的，

Lp = (Vin,min* σmax) / (Ipp*f)

儘管設計者需要依靠選擇鐵心材料的經驗，這僅會提供近似結果。下列公式可提高估計結果。

Ac*Ae = (((6.33*4)*Lp*Ipp*D)*10~8) / Bmax.

這裡Ac = 線圈面積 cm

Ae = 鐵心有效面積, cm

Bmax = Bsat/2, Gauss. 可向鐵心製造商諮詢有關材料、損耗-頻率等信息。

D = 導線直徑, 英寸

由於回掃變壓器採用單端配置，僅使用一半通量配置，所以必須為回掃變壓器計算空氣間隙。這樣會導致鐵心飽和。

Gap (cm) = lg = ((0.4*Π*Lp*Ipp)*108) / (Ae*Bmax)

當空氣間隙長度確定后，主級和次級線圈的圈數也可以確定。

Npri = (Bmax*lg) / (.4*Π*Ipp)

NSEC= (Np(Vp + Vd) (1-σmax)) / (Vin,min* σmax)

下面的示例是介紹如何設計間斷模式的回掃變壓器。現代設計利用PFC (功率因子校正)，在整流后立即定位。通常採用提升拓樸用於動態特性和輸入電壓範圍。本示例不涉及PFC。

設計參數

Vinput = 85至132 VAC

Voutput = 5VDC @ 10A = 50瓦

頻率 = 100kHz

假設σmax = .45

當開關打開時，能量都存儲在主級(在鐵心材料)內。如圖1所示，二極體和變壓器的極點放置的位置是為了使開關打開時，能量不會傳輸到負載端。當開關閉合后，因為磁場消失，則變壓器線圈的極性反轉，輸出整流器導通，存儲在鐵心材料內的能量會傳輸到負載上。這種過程會一直持續直到能量耗盡或開關再次打開。

圖1.

回掃調節器在間斷或連續模式下都可運行。工作在間斷模式時(見圖2)，當FET開啟或關閉，鐵心材料內存儲的能量會在回掃期間完全耗盡。工作在連續模式時，(參見圖3)FET會在鐵心材料耗盡回掃能量之前開啟。回掃變壓器的具體工作模式與負載和輸入電壓相關。圖2.

設計者需要考慮到低壓下的最大負載，其中包括回掃工作範圍的所有條件，這是因為變壓器會在不同周期之間關閉(間斷模式)，並等待負載滿足功率傳遞的容量。這是回掃最主要的特點，輸入電壓和負載的調節範圍大。