フライバックトランスの概要

皆さんご存知のとおり、変圧器は相互誘導を利用して高電圧を低電圧に、あるいはその逆に変換する電気機器です。

フライバックトランスは、高電圧信号を生成し、潜在的に巨大な昇圧容量を備えた特別なタイプの昇圧トランスです。 フライバックトランスが使用される応用例としては、ブラウン管やブラウン管テレビなどがあります。

230 V の入力で、これらの変圧器は約 20,000 V の出力を提供できます。12 V ～ 5 V の低い電圧でも動作できます。

フライバックトランスの設計

少数の電気部品で構成されています。 トランジスタまたは MOSFET で構成されるスイッチング デバイスが入力に存在し、1 次コイルの入力電圧をカットオンまたはカットオフします。 2次コイルには逆バイアス時の電流を制限するダイオードが付いています。

図1. フライバックトランスの構造

通常のトランスとは異なり、フライバックトランスはDC電圧を使用して励磁できるように設計されています。 一次巻線は、DC 電源を使用してスイッチによって駆動されます。 一次コイルが通電されると、磁束が二次コイルに伝達されます。 しかし、二次コイルは逆バイアスでダイオードに接続されているため、電流が蓄積されます。 したがって、一次巻線から次に到来するパルスは、この蓄積された電流 (つまり、前のパルスに蓄積されたエネルギー) に追加されます。 この後続の追加により、出力に非常に高い電気パルスが発生します。

フライバックトランスの原理

フライバック トランスは、最初の半サイクル中に磁界の形でエネルギーを蓄積し、そのエネルギーを逆端子電圧で放出することによって動作します。 このデバイスは、ダイオード (フライバック ダイオードとも呼ばれます) を使用して、エネルギーの伝達を伝導および停止します。

図 2: スイッチのオンとオフ時の電流

一次コイルスイッチがオン状態のとき、インダクタンスにより電流が蓄積されます。 フライバック ダイオードに直列に接続された 2 次コイルは、電流の形成を妨げます。 代わりに、エネルギーは磁気コアに保存されます。

スイッチオフ時の電流

一次コイルスイッチがオフ状態のとき、誘導磁気法則により電圧極性が反転し、ダイオードが順方向バイアスに移行します。 これで、2次コイルが電流を流し始めます。

フライバックコンバータの利点

一次巻線から絶縁しながら複数の電圧を供給できます。

単一の制御装置で複数の電圧を調整可能

幅広い入力電圧にわたって動作可能

フライバックトランスの応用

水平制御ビームを制御するブラウン管テレビ

DC-DC電圧変換用通信システム

高電圧電力供給のための航空学

電力変換器は、変動する周波数でこの変圧器を使用し、低電圧を高電圧に変換します。

これらの変圧器は、産業用モーター、発電機、ポンプと一緒に使用されます。