Đề Tài : Tính toán và thiết kế bộ nguồn ổn áp xung

Chia sẻ: Khinh Kha Kha | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:67

0
244
lượt xem
161
download

Đề Tài : Tính toán và thiết kế bộ nguồn ổn áp xung

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chức năng của mọi ổn áp DC và biến đổi điện áp vào DC (một chiều) thành điện áp ra DC xác định , ổn định và duy trì điện áp đó không đổi trên một tầm rộng của các điều khiện điện áp vào và dòng tải, để thực hiện việc này, một ổn áp thường gồm có: Phần tử chuẩn, phần tử lấy mẫu, phần tử khuếch đại sai biệt...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đề Tài : Tính toán và thiết kế bộ nguồn ổn áp xung

  1. Luận văn Đề Tài: Tính toán và thiết kế bộ nguồn ổn áp xung
  2. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp Chöông I: GIÔÙI THIEÄU CHUNG VEÀ OÅN AÙP DC I. LYÙ THUYEÁT CÔ BAÛN VEÀ OÅN AÙP - Chöùc naêng cuûa moïi oån aùp DC vaø bieán ñoåi ñieän aùp vaøo DC ( moät chieàu) thaønh ñieän aùp ra DC xaùc ñònh , oån ñònh vaø duy trì ñieän aùp ñoù khoâng ñoåi treân moät taàm roäng cuûa caùc ñieàu kieän ñieän aùp vaøo vaø doøng taûi. Ñeå thöïc hieän vieäc naøy, moät oån aùp thöôøng goàm coù. 1. “Phaàn töû chuaån” ñeå cung caáp moät möùc ñieän aùp ra oån ñònh bieát tröôùc (VREF). 2. “Phaàn töû laáy maãu” ñeå laáy maãu ñieän aùp ra. 3. “Phaàn töû khueách ñaïi sai bieät” ñeå so saùnh maãu ñieän aùp chuaån vaø taïo ra tín hieäu sai bieät. 4. “Phaàn töû ñieàu khieån” ñeå bieán ñoåi ñieän aùp ra thaønh ñieän aùp ra mong muoán khi ñieàu kieän taûi thay ñoåi vaø ñöôïc ñieàu khieån baèng tín hieäu sai bieät. - Maëc duø maïch thaät söï coù söï thay ñoåi, nhöng coù 3 kieåu oån aùp cô baûn laø: OÅn aùp noái tieáp, song song (shunt) vaø xung (coøn goïi laø giao hoaùn hay ngaén ñoaïn). Nhöng 4 thaønh cô baûn ôû ñieàu coù ôû caû 3 kieåu oån aùp ñoù. Ñieän aùp vaøo Ñieän aùp ra oån ñònh Phaàn töû ñieàu khieån Phaàn töû chuaån REF Khueách ñaïi o Phaàn töû sai bieät laáy maåu Hình 1.1 Sô ñoà khoái cuûa moät nguoàn oån aùp cô baûn II.CAÙC THAØNH PHAÀN CUÛA OÅN AÙP 1. Phaàn töû chuaån. -Phaàn töû chuaån laø neàn taûn cuûa taát caû caùc oån aùp vaø ñieän aùp ra ñöôïc ñieàu khieån tröïc tieáp baèng ñieän aùp chuaån VREF. Nhöõng bieán ñoåi cuûa ñieän aùp chuaån Trang 1
  3. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp qua khueách ñaïi sai bieät seõ laøm cho ñieän aùp ra thay ñoåi theo. Ñeå coù ñöôïc söï oån ñònh nhö yeâu caàu, phaàn töû chuaån phaûi oån ñònh, ñoái vôùi moïi bieán ñoåi cuûa ñieän aùp nguoàn vaø caùc nhieät ñoä tieáp xuùc coù nhieàu kyõ thuaät phoå bieán coù theå duøng giaûi quyeát caùc baøi toaùn thieát keá duøng IC oån aùp. 2. Phaàn töû laáy maãu. -Phaàn töû laáy maãu giaùm saùt ñieän aùp ra vaø ñoåi noù thaønh moät möùc ñieän aùp baèng ñieän aùp chuaån khi ñieän aùp ra ñuùng. Khi noù coù söï thay ñoåi ñieän aùp laøm cho ñieän aùp cho ñieän aùp hoài tieáp lôùn hôn hay nhoû hôn ñieän aùp chuaån. Hieäu soá ñieän aùp cuûa ñieän aùp chuaån vaø ñieän aùp laáy maãu duøng ñeå ñieàu khieån oån aùp laøm cho noù coù ñaùp öùng thích hôïp vaø ñuùng vôùi yeâu caàu. 3. Khueách ñaïi sai bieät. -Khueách ñaïi sai bieät cuûa oån aùp duøng ñeå so saùnh ñieän aùp hoài tieáp vôùi ñieän aùp chuaån. Noù cuõng khueách ñaïi möùc sai bieät ñeå laùi maïch ñieàu khieån ñeå ñöa ñieän aùp ra veà möùc ñaët tröôùc. 4. Phaàn töû ñieàu khieån. a. Noái tieáp: Rs Vo=Vs -IL.Rs b. Song song: Vs R Vo Vo =VI-(IL+Is).Rs Is Rs c. Xung: Ton Vo =Vs Ton + Toff Caáu hình cuûa phaàn töû ñieàu khieån  Taát caû caùc phaàn töû ñaõ giôùi thieäu ôû treân haàu nhö khoâng ñoåi ñoái vôùi caùc maïch oån aùp. Traùi laïi thì phaàn töû ñieàu khieån thay ñoåi theo oån aùp seõ thieát keá. Trang 2
  4. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp -Ngöôøi ta döïa vaøo phaàn töû naøy ñeå phaân loaïi oån aùp noái tieáp, song song hay oån aùp xung(switching). II. PHAÂN LOAÏI OÅN AÙP. 1. OÅn aùp noái tieáp  OÅn aùp noái tieáp coù teân laø “noái tieáp” laø döïa vaøo phaàn töû ñieàu khieån, ôû oån aùp naøy phaàn töû ñieàu khieån maéc noái tieáp vôùi taûi. Phaàn töû ñieàu khieån thöôøng laø moät transistor vaø noù coù chöùc naêng nhö moät ñieän trôû thay ñoåi ñöôïc(Rs). Tích soá cuûa Rs vaø doøng taûi IL laøm cho sai bieät ñieän aùp vaøo ra(Vi-Vo) thay ñoåi vaø ñieän aùp naøy boå chính cho ñieän aùp vaøo vaø doøng taûi thay ñoåi.  OÅn aùp noái tieáp cô baûn ñöôïc minh hoïa nhö hình veõ sau: Vref R1 Vo =Vref(1+R1/R2) Vôùi :Vref laø ñieän aùp chuaån  Baát lôïi cô baûn cuûa oån aùp noái tieáp laø: Coâng suaát tieâu thuï cuûa noù phuï thuoäc vaøo doøng taûi vaø sai bieät ñieän aùp vaøo ra. Coâng suaát tieâu thuï seõ trôû neân ñaùng keå khi doøng taûi taêng hay hieäu soá ñieän aùp vaøo ra taêng. 2. OÅn aùp song song.  OÅn aùp song song duøng linh kieän tích cöïc maéc song song vôùi taûi vaø ñieàu khieån doøng dieän qua noù ñeå buø caùc bieán ñoäng cuûa caùc ñieän aùp vaøo hay caùc ñieàu kieän taûi thay ñoåi.  OÅn aùp song song cô baûn döôïc minh hoïa nhö hình veõ sau: Trang 3
  5. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp Vôùi -Vref: ñieän aùp chuaån -IL: doøng taûi -Ishunt: doøng qua phaàn töû ñieàu khieån -Khi doøng IL taêng, Ishunt giaûm ñeå ñieàu chænh suït aùp qua Rs. Theo caùch naøy thì Vo giöõ khoâng ñoåi. -Vo=VI-Is.Rs -Vôùi Is=IL+Ishunt -Vo=VI-Rs(IL+Ishunt)  Rshunt: bieåu dieãn ñieän trôû töông ñöông cuûa phaàn töû ñieàu khieån. *Öu nhöôïc ñieåm: -Maëc duø oån aùp naøy thoâng thöôøng ít höõu hieäu hôn oån aùp noái tieáp hay oån aùp xung, nhöng ñoái vôùi moät soá öùng duïng noù laïi coù lôïi. OÅn aùp song song ít nhaïy vôùi nhöõng bieán ñoåi töùc thôøi cuûa ñieän aùp vaøo, noù khoâng phaûn aùnh nhöõng bieán ñoåi nhaát thôøi cuûa doøng taûi trôû veà nguoàn. 3.Caùc vi maïch oån aùp DC tuyeán tính. -Caùc vi maïch oån aùp DC tuyeán tính ñöôïc söû duïng raát roäng raûi do nhöõng öu ñieåm cuûa noù nhö :Tích hôïp toaøn boä linh kieän trong moät voû kích thöôùc beù, khoâng caàn söû duïng hoaëc chæ söû duïng theâm moät vaøi linh kieän ngoaøi ñeå taïo maïch hoaøn chænh, maïch baûo veä quaù doøng, quaù nhieät coù saún beân trong vi maïch … Moät trong nhöõng loïai vi maïch oån aùp DC tuyeán tính thoâng duïng laø hoï vi maïch 78xx ( oån aùp döông) vaø oån aùp 79xx(oån aùp aâm) coù ba chaân. Tuøy theo hình daïng voû, caùc vi maïch oån aùp ba chaân coù theå cung caáp doøng töø 100mA ñeán 1A vaø cho ñieän aùp ra coá ñònh ôû nhieàu giaù trò khaùc nhau töông öùng vôùi maõ soá: -Daïng maïch ñieän duøng vi maïch oån aùp ba chaân. VI 78XX Vo (79XX) Ci Co -Trong ñoù Ci ñöôïc theâm vaøo khi vi maïch ñaët xa nguoàn chænh löu vaø loïc ñeå oån ñònh ñieän aùp ngoõ vaøo; Co ñeå loïc nhieãu cao taàn. -Tuy nhieân ñeå vi maïch hoaït ñoäng toát thì ñieän aùp ngoõ vaøo toái thieåu phaûi cao hôn ñieän aùp ngoõ ra 2V. Ñaây laø moät giôùi haïn cuûa vi maïch oån aùp tuyeán tính 4.Nguoàn oån aùp xung Trang 4
  6. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp -Sô ñoà minh hoïa nguyeân lyù hoïat ñoäng cuûa nguoàn oån aùp xung. Coâng taéc (transistor) Io + + Is Maïch loïc ( LC ) Vs So KÑ Taûi Vo saùnh sai - Vref leäch - -Khi coâng taéc hôû, naêng löôïng tích tröõ ban ñaàu trong maïch loïc ñöôïc caáp cho taûi.Khi ñieän aùp treân taûi giaûm daàn ñeán luùc ngoõ ra maïch so saùng ñoåi traïn g thaùi, coâng taéc ñoùng laïi. Doøng ñieän töø nguoàn vaøo Vs cung caáp naêng löôïng cho taûi vaø tích tröõ trong maïch loïc. Do ñoù VL taêng, laøm ngoõ ra maïch so saùnh ñaûo traïng thaùi ñeå môû coâng taéc. Töông töï khi doøng taûi taêng, maïch so saùnh seõ ñieàu khieån coâng taéc trong thôøi gian laâu hôn so vôùi thôùi gian môû coâng taéc ñeå duy trì ñieän aùp ra oån ñònh; ngöôïc laïi, thôøi gian coâng taéc môû seõ laâu hôn thôøi gian ñoùng khi doøng taûi beù. -Phaàn töû ñieàu khieån (transistor) noái tieáp laùi doøng trong nguoàn oån aùp xung hoaït ñoäng ôû cheá ñoä ñoùng ngaét neân coâng suaát tieâu taùn raát beù so vôùi transistor laùi doøng ôû nguoàn oån aùp tuyeán tính phaûi daãõn ñieän lieân tuïc, nhaát laø khi ñieän aùp vaøo lôùn hôn ñieän aùp ra. Do ñoù hieäu suaát cuûa nguoàn oån aùp xung (khoaûng 85%) cao hôn hieäu suaát cuûa nguoàn oån aùp tuyeán tính. Vieäc chon transistor laùi doøng vaø toûa nhieät cho noù ñoái vôùi nguoàn oån aùp xung seõ ñôn giaûn hôn nhieàu so vôùi nguoàn oån aùp tuyeán tính, vôùi cuøng möùc coâng suaát ra taûi -Trong thöïc teá, coâng taéc transistor ñöôïc ñieàu khieån baèng moät nguoàn dao Ton ñoäng taàn soá coá ñònh, coù chu kyø nhieäm vuï D= ñöôïc ñieàu bieán bôûi ñieän aùp T ngoõ ra maïch so saùnh. Taàn soá ñoùng môû coá ñònh cuûa coâng taéc transistor cho pheùp toái öu hoùa caùc thaønh phaàn loïc, giaûm ñöôïc ñoä gôïn soùng ngoõ ra. Taàn soá dao ñoäng coù theå töø vaøi Khz ñeán vaøi chuïc Khz, tuøy theo ñaùp öùng cuûa transistor laùi. -Ngaøy nay, ta coù nhöõng loaïi MOS vaø BJT coâng suaát lôùn coù ñaùp öùng cao hôn 500Khz, neân coù theå taêng taàn soá dao ñoâng cao hôn ñeå giaûm ñöôïc kích thöôùc maïch loïc ngoõ ra. VI Maïch chænh Khoùa Maïch loïc löu vaø loïc BJT Taûi ( LC ) Trang 5 VL Vc Ve KÑ
  7. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp Vc Vosc Ve Ton T -Sô ñoà khoái minh hoïa cuûa moät nguoàn oån aùp xung ñieàu khieån baèng taàn soá coá ñònh. -Khoái so saùnh va økhueách ñieän aùp sai leäch thöïc hieän vieäc so saùnh ñieän aùp ra Vo vôùi ñieän aùp chuaån Vref taïo ra tín hieäu Ve. Tín hieäu naøy cuøng vôùi ñieän aùp hình raêng cöa Vosc do boä taïo soùng taïo ra (coù fo=1/T) ñöôïc so saùnh vôùi nhau trong khoái ñieàu khieån ñoä roäng xung taïo ra chuoåi Ve duøng ñeå ñieàu khieån söï ñoùng môû cuûa khoùa transistor. -Khi Vosc >Ve, tín hieäu ôû möùc cao(Ton). -Khi Vosc
  8. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp  Keát luaän: Töø nhöõng öu ñieåm ñaõ phaân tích ôû treân cuûa oån aùp xung, neân ta choïn kieåu oån aùp xung ñeå thieát keá maïch oån aùp 5V/10A; -15V/3A;+15V/3A vôùi muïc ñích laø seõ lôïi duïng ñöôïc nhöõng öu ñieåm ñoù. Trang 7
  9. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp Chöông II: NGUOÀN OÅN AÙP XUNG A. LINH KIEÄN ÑOÙNG NGAÉT -OÅn aùp xung thöôøng ñöôïc söû duïng hai linh kieän baùn daãn ñoùng ngaét thoâng thöôøng nhö: thyristor (SCR), transistro coâng suaát hay transistor tröôøng. I. Ñoùng ngaét baèng SCR -Söï baát lôò khi duøng linh kieän ñoùng môû baèng SCR laø chuùng ta ñieàu khieån caû hai quaù trình kích khôûi vaø ngaét cuûa SCR. Vì vaäy laøm phöùc taïp theâm trong quaù trình ñieàu khieån vaø haïn cheá vieäc naâng cao taàn soá. -Theo nguyeân lyù SCR seõ töï duy trì traïng thaùi daãn ñieän sau khi ñöôïc kích. Muoán SCR ñang ôû traïng thaùi daãn chuyeån sang traïng thaùi taét thì phaûi cho IG=0 vaø ñieän theá VAK=0v. ñeå SCR coù theå taét ñöôïc thì thôøi gian VAK=0 ñuû daøi. Vaäy phaûi coù theâm thôøi gian taét SCR. -Ñeå SCR daãn ñieän trong tröôøng hôïp ñieän theá VAK thaáp thì phaûi coù doøng ñieän kích cöïc G cuûa SCR. Doøng IG min laø trò soá doøng kích nhoû nhaát ñuû ñeå ñieàu khieån SCR daãn vaø IG min coù trò soá lôùn hay nhoû tuøy thuoäc coâng suaát cuûa SCR. Neáu SCR caøng lôùn thì IG min caøng lôùn. -Vôùi: -toff =tIt = 0 +toff SCR -tIt=0: thôøi gian doøng giaûm xuoáng 0 -toff SCR: thôøi gian taét SCR. -toff: thôøi gian töø luùc taùc ñoäng ñeán SCR taét *Caùc phöông phaùp ngaét: a. Ngaét nguoàn ñieän aùp VAK ra khoûi SCR (caùch naøy thöôøng khoâng ñöôïc söû duïngvì phaûi toán hao naêng löôïng ngaét, toác ñoä laøm vieäc chaäm) b. Giaûm doøng qua SCR xuoáng döôùi giaù trò doøng duy trì IH (phöông phaùp ñaûo löu eùp) c. Ñaûo cöïc tính ñieän aùp caáp cho AK. II. ÑOÙNG NGAÉT BAÈNG TRANSISTOR. -Coù nhieàu loïai BJT treân thò tröôøng töø nhöõng BJT Ge,Si, ñeán BJT darlington raát toát, chuùng thöôøng laøm moät soá coâng vieäc nhaát ñònh Trang 8
  10. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp -Khi choïn löïa chuùng ta phaûi chuù yù ñeán cheá ñoä hoïat ñoäng cuûa chuùng nhö: Ñòeân aùp cao, taàn soá giao hoaùn cao, doøng ñieän cao. Ngoaøi ra coøn phaûi chuù yù veà giaù thaønh cuûa chuùng. -Ñeå ñoùng ngaét caùc maïch ñieän töû ngöôøi ta duøng caùc khoùa ñieän töû. Caùc khoùa naøy coù hai traïng thaùi phaân bieät. -Traïng thaùi ñoùng (traïng thaùi daãn baõo hoøa) -Traïng thaùi ngaét (traïng thaùi taét). Vieäc chuyeån ñoåi traïng thaùi naøy sang traïng thaùi kia laø do taùc ñoäng cuûa hai tín hieäu ñieàu khieån ôû ngoõ vaøo, ñoàng thôøi quaù trình chuyeån traïng thaùi ñöôïc thöïc hieän vôí moät taàn soá nhaát ñònh. -Ñaëc tính laøm vieäc cuûa transistor ôû cheá ñoä ñoùng ngaét. Mieàn baõo hoøa I, mieàn caét II. -Ñeå ñaûm baûo cho BJT naèm ôû traïng thaùi taét thì VBE
  11. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp -IE =0 taïi ñieåm B -Taïi ñieåm B ñieän aùpUCE=0 neân coâng suaát tieâu hao P=Ic.UCE cuõng raát nhoû.Taïi A Ic=0 neân Pc coâng suaát beù. -Khi dieåm laøm vieäc di chuyeån töø A ñieán B vaø ngöôïc laïi,treân ñöôøng taûi,trong vuøng tích cöïc III,taát nhieân cuõng tieâu hao coâng suaát.song thôøi gian chuyeån dich raát ngaén . *Ñieàu kieän ñeå transistor tieán saâu vaøo traïng thaùi baõo hoøa .IB > Ic *Xung nhoïn töùc thôøi Ibtrong khoaûng thôøi gian ñoùng ngaét caàn keùo daøi töø 2% ñeán 3% thôøi gian daãn. Tr ansi st or Tr ansist or daãn ngaét Xung nhoï I n B I Bmin Doøg ñæ ngöôï I n nh c B -Khi choïn transistor laøm vieäc ôû taàng coâng suaát khoùa ñoùng môû, ta chuù yù caùc ñaëc tính sau :Ñieän aùp ngöôïc 100 ñeán 1500V ,doøng ñieän thuaän ,thôøi gian chuyeån maïch. (taàn soá chuyeån maïch). -Khoùa ñoùng môû coù theå duøng maïch gheùp 2 transistor nhö maïch gheùp Dalington hay transistor MOS. *Keát luaän: -Boä nguoàn switching duøng tansistor coâng suaát taàn soá cao laøm phaàn töû ñoùng ngaét ngöôøi ta hay duøng nhaát.Bôûi vì noù deã tìm treân thò tröôøng ,ñaùp öùng taàn soá cao , giaù thaønh khoâng cao.Vaäy trong phaàn thieát keá ta choïn linh kieän ñoùng ngaét baèng transistor . Trang 10
  12. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp III. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU CHÆNH -Nhö ñaõ khaûo saùt ôû treân ,oån aùp xung duøng phaàn töû ñieàu chænh ñieän aùp ra, neân trong luùc ñieàu chænh linh kieän seõ daãn baõo hoøa hay taét doøng vaø aùp qua noù phuï thuoäc taûi . -Nhö vaäy chuùng ta chæ coù theå ñieàu khieån 2 thoâng soá ñoù laø taàn soá vaø ñoä roäng xung . -Thay ñoåi ñoä roäng xung, taàn soá coá ñònh. -Thay ñoåi taàn soá, ñoä roäng xung coá ñònh. -Thay ñoåi caû taàn soá vaø ñoä roäng xung. 1.Boä oån aùp switching thay ñoåi ñoä roäng xung, taàn soá coá ñònh. (Phaàn naøy ñaõ ñöôïc giôùi thieäu ôû chöông I ,muïc III.4.) 2.Boä oån aùp switching coù ñoä roäng xung khoâng ñoåi, taàn soá xung thay ñoåi. -Thay ñoåi taàn soá naøy tuøy theo ñieän aùp nguoàn vaø doøng ñieän qua taûi, ñeå giaûm bôùt nhöõng toån thaát qua transistor vaø trong bieán aùp thì taàn soá naøy khoâng ñöôïc döôùi vaøi Khz.Maïch ñieän naøy ñôn giaûn nhöng khoù loïc döôïc caùc gôïn soùng ñaàu ra. Vì vaäy trong thöïc teá ít duøng. Trong ñoù : -VC0:dao ñoäng ñöôïc ñieàu khieån baèng ñieän aùp -Ñôn oån:Khi coù xung ñieàu khieå maïch ñôn oån cho ra moät xung coù ñoä roäng xung coá ñònh roài trôû veà traïng thaùi ban ñaàu. -Taàn soá xung cuûa maïch ñôn oån ñöôïc thay ñoåi do xung kích töø VCO. Thôøi gian daãn cuûa transistor ñöôïc xaùc ñònh baèng thôøi haèng cuûa maïch ñôn oån vaø ñöôïc giöõ coá ñònh.ñaây laø loaïi maïch cho pheùp ñieàu chænh ñoäc laäp taàn soá xung ñoái vôùi ñoä roäng xung. Trang 11
  13. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp 3. Boä oån aùp switching thay ñoåi caû taàn soá vaø ñoä roäng xung. -Ñaây laø boä oån aùp töï kích ,treân nguyeân taéc töï dao ñoäng caùc ñieàu kieän taùc ñoäng vaøo caû taàn soá vaø ñoä roäng xung cuûa maïch. Giaûi thích :Boä khueách ñaïi sai leäch chính laø maïch so saùnh ñieän aùp ra (qua ñieän trôû R3) vôùi ñieän aùp chuaån . Khi ñieän aùp ra cuûa boä oån aùp giaûm, maïch so saùnh seõ môû transistor (transistor daãn) vaø khi ñieän aùp ra taêng boä khueách ñaïi so saùnh seõ ngaét transistor giao hoaùn. Do taùc ñoäng cuûa voøng hoài tieáp seõ ñieàu chænh söï bieán thieân hai thoâng soá naøy ñeå oån ñònh ñieän aùp ra. *Toång quaùt boä oån aùp switching taïo ra söï thay ñoåi beà roäng xung töông öùng vôùi söï thay ñoåi ñieän aùp vaøo chöa ñieàu chænh. *Nhaän xeùt: Neáu ta yeâu caàu chaát löôïng cao vaø taàn soá oån ñònh traùnh cho nhöõng linh kieän ôû boä loïc phaûi lôùn (vì taàn soá danh ñònh taét môû phaûi lôùn hôn nhieàu laàn taàn soá löôùi maø ôû ñaây laø taàn soá bieán thieân khoâng bieát tröôùc ñöôïc) *Keát luaän: Qua vieäc khaûo saùt caùc phöông phaùp ñieàu chænh treân vaø vôùi caùc öu khuyeát ñieåm cuûa noù. Ta choïn phöông phaùp ñieàu roäng xung, giöõ taàn soá coá ñònh ñeå deã choïn linh kieän ñaùp öùng yeâu caàu taàn soá. B. ÑOÅI ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU RA ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU (Converters) -Trong nhieàu tröôøng hôïp phuï taûi caàn ñieän moät chieàu töø nguoàn ñieän moät chieàu, moät ñieän aùp hay doøng hieäu suaát thieát bò laø moät ñieàu phaûi quan taâm. -Thieát bò ñoåi ñieän moät chieàu ra ñieän moät chieàu ñöôïc laép raùp, theo nhieàu sô ñoà raát ña daïng. Nhöng ta chæ ñeà caäp ñeán moät soá sô ñoà cô baûn: Buck, Boost, Buck - Boost. Vaø caùc daïng khaùc nhö: Flyback, Forward, Push - Pull (ñaåy keùo) Half- Bridge (nöûa caàu), Caàu (Full - Bridge) Trang 12
  14. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp I. SÔ ÑOÀ BUCK. T=Ton+Toff L1 Vs DCX Vo iDCX Control iDsb C R Cv circuit Vo * Sô ñoà Buck - DCK : Transistor ngaét daãn laøm vieäc ñieàu cheá ñoä roäng xung ( ñieàu cheá xung ) Control circuit : khoái ñieàu khieån transistor. - L : cuoän caûm khaùng tích luõy ñieän naêng. - C : Tuï ñieän tích luõy ñieän naêng - Dsb : Diode san baèng doøng, giuùp cho doøng ñieän qua L lieân tuïc khi doøng ñieän cung caáp qua transistor ÑCX khoâng lieân tuïc. - Vs : Nguoàn ñieän moät chieàu ôû ngoõ vaøo.Nguoàn naøy coù theå laø moät boä chænh löu, do ñoù caàn coù tuï ñieän Cv vöøa ñeå loïc vöøa ñeå tieáp nhaän naêng löôïng töø phuï taûi traû veà. Vì boä chænh löu khoâng nhaän ñöôïc doøng traû veà. - Maïch naøy seõ ñöôïc noái ngay sau bieán aùp nguoàn. Töø sô ñoà ta coù theå thaáy raèng maïch naøy khaù ñôn giaûn. - Khi transistor daãn, nguoàn ñieän seõ chaûy moät caùch tröïc tieáp ñeán ñaàu ra. Ñieän aùp naøy cuõng phaûi qua cuoän daây . Khi transistor ngaét, doøng ñaõ löu tröõ trong cuoän laøm cho diode phaân cöïc thuaän vaø cho pheùp doøng trôû veà taûi. - Moãi chu kyø laøm vieäc goàm 2 giai ñoaïn : * Giai ñoaïn 1: D < t < Dt iL + Vs Vo+ . . C R - - Trang 13
  15. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp D : Heä soá chu kyø hay tæ soá thôøi gian daãn ( duty cycle) treân thôøi gian 1 laøm vieäc T = laø chu kyø ñoùng ngaét, f laø taàn soá ñoùng ngaét thöôøng vaøo khoaûng f 10KHz  100KHz. Dsb phaân cöïc nghòch, khoâng daãn. -Ñieän aùp ôû L laø : VL = Vs - Vo di L VL = V s - Vo = L dt - Vaäy iL bieán thieân tuyeán tính theo thôøi gian naøy löôïng tích luõy vaøo R,C cung caáp cho phuï taûi. V S  Vo iL = .t  ILmin L -IL taêng töø ILmin ñeán ILmax trong thôøi gian T VS - VO iL = t + ILmin= iDCX L L V -V S 0 0 DT T t il i 1 = i Dsb V iL DT T t DCX DT T t i Dsb i 1= i Dsb Imax - ILmin = -DT (2-1)  Giai ñoaïn 2: DT < t < T L + Vs . . DCX Vo+ . . Dsb iDsb C R - - Trang 14
  16. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp -DCX ngöng daãn, nhôø coù Dsb neân iL vaãn lieân tuïc vì Dsb daãn : VL = -Vo = L -iL giaûm töø ILmax  ILmin trong thôøi gian : T - DT = ( 1 - D ) T theo haøm soá Vo IL = - ( t - DT ) + ILmax = iDSb L ILmin - ILmax = IL = - ( 1 - D ) T (2-2) -Ñaïi löôïng taêng doøng baèng ñaïi löôïng giaûm doøng : Ton Ton Coäng (2-1) vaø (2-2) => V0 = D.Vs vôùi D = T T I L max  I L min V0 Ta coù : Io =  ( 2-3 ) 2 R  1 (1  D )  1 Vaäy : ILmax = DVs    vôùi f =  R 2 Lf   T  1 (1  D )  ILmin = DVs     R 2 Lf   -Ñieàu kieän ñeå coù doøng lieân tuïc laø ILmin = 0 R Vaäy : L = (1-D ) 2f -Ñieän aùp gôïn soùng Vr ñöôïc tính nhö sau : -Trong nöûa chu kyø C ñöôïc naïp theâm ñieän löôïng : 1  I L max  I L min  T Q =  x (2- 4 ) 2 2  2 0 (I L m a x + I L m i n )/2 T t D T /2 DT U0 V U0 t Trang 15
  17. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp -Cuõng trong nöûa chu kyø tuï ñieän C phoùng ra cuøng 1 ñieän löôïng.  I L max  I L min   Vaäy : Vo = Vc =  .T   8C  1 -Thay T = vaø ( ILmax-ILmin) = ( 1 - D ).T f V0 1  D T 2 V (1  D ) Vo = L  0 8C 8 LC. f 2 Vv .D(1  D ) -Hoaëc : V0 = ( 2-5 ) 8 LC. f 2 V0 -Doøng gôïn soùng : iL= (1-D) (2-6) Lf * Chæ tieâu caùc linh kieän : - Transistor DCX : -VDCXmax = Vs I 0  D(1  D )Vs -IDCXmax = 2 Lf - Diode Dsb : VDsbmax = Vs I 0  D(1  D )Vs IDsbmax = 2 Lf IDbstrung bình = (1-D).I0 (2- 7) II. SÔ ÑOÀ BOOST -Caùc chæ tieâu linh kieän tích luõy ñieän naêng laø L vaø C, ñoùng ngaét ñieän laø transistor DCX, D khoâng cho doøng töø C phoùng veà nguoàn Vs . Moãi chu kyø laøm vieäc goàm 2 giai ñoaïn : iL + Vo+ Vo Control circuit iDCX C R - - Sô ñoà Boost Trang 16
  18. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp * Giai ñoaïn 1 : O < t < DT d iL - DCX daãn, D phaân cöïc nghòch neân khoâng daãn VL = Vv = L ; ñieän naêng dt tích luõy vaøo L, C vaãn caáp ñieän cho taûi. - Lmax i = iL DCX I Lmin t iDCX DT T i =i DCX L t iDCX DT T t iC DT T S2 T S t *Giai ñoaïn 2. -DCX ngöng daãn, iL vaãn lieân tuïc do D daãn vaøo phuï taûi, L phoùng ñieän vaøo taûi. L +Vs .D . Vo+ . .DCX C R - - VL = Vs- Vo; Vo> Vs V S  VO i L = ID = (T - DT ) + ILmax (2-8) L -iL giaûm töø ILmax  ILmin ILmin- ILmax = ( T - DT ) Vs -Neân ta coù : V0 = vôùi O
  19. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp -Trong thöïc teá Vr khoâng lôùn hôn 5Vv 1 -Coâng suaát vaøo = [ Imax + ILmin] Vs 2 2 Vo -Coâng suaát ra : R -Caân baèng coâng suaát vaøo vôùi coâng suaát ra : 1 V02 Ta coù : [ ILmax + ILmin] VS = (2-10) 2 R -Töø (2-9) vaø (2-10) : 2VS Ta coù : ILmmax + ILmin = (2 - 11) R(1  D 2 ) 2 VV V .D 1 -Töø (2-8) vaø (2-11) ta coù : ILmin = 2 - S (f= ) R(1  D ) 2 Lf T VV V .D ILmax = 2 + S R(1  D ) 2 Lf -Ñieàu kieän doøng lieân tuïc : VS V .D ILmin = 2 - S =0 R(1  D ) 2 Lf R L= .D(1  D ) 2 2f -Ñeå tính ñöôïc ñieän aùp gôïn soùng V0 hay doøng ñieän taïi tuï loïc C -Ñieän löôïng naïp theâm vaøo tuï ñieän C laø Ir baèng ñieän löôïng phoùng ra nuoâi phuï taûi, coi doøng gôïn soùng taïi phuï taûi Ir khoâng ñaùng keå so vôùi iL Q Vaäy : V0 = VC = C Q = Io.DT V0 V D Q = .DT  o ( 2-12 ) R Rf TON Vôùi D : heä soá chu kyø , D = T f = 1/T : Taàn soá ñoùng ngaét Vo D Rf V Vaäy : V0 =  o .D C RfC Trang 18
  20. Nguyeãn Vaên Ñöùc Luaän vaên toát nghieäp * Chæ tieâu caùc linh kieän : - Transitor DCX : VDCXmax = VS + Vo Io DV S IDCXmax =  1  D 2 Lf - Diode D : VDmax = VS + Vo Io DV S IDmax =  ( 2 -13) 1  D 2 Lf -ID trung bình = Io ( 2 -14 ) III. OÅN AÙP BUCK - BOOST -OÅn aùp Buck - Boost cung caáp moät ñieän aùp ngoõ ra maø coù theå thaáp hôn hay lôùn hôn ñieän aùp ngoõ vaøo. Cöïc tính ñieän aùp ngoõ ra ngöôïc vôùi ñieän aùp ngoõ vaøo. - - + Vs is Q1 VD Dm Vo+ i1 Vc=Vo Control L C R circuit I iL, L Vo - Sô ñoà Buck Boost *Maïch hoaït ñoäng ñöôïc chia laøm 2 giai ñoaïn. - Giai ñoaïn 1 : Transistor Q1 daãn vaø diode Dm bò phaân cöïc ngöôïc. Doøng ngoõ vaøo taêng vaø chaûy vaøo cuoän caûm L, Q1 - Giai ñoaïn 2 : Transistor Q1 ngaét , naêng löôïng tích tröõ trong L vaø doøng cuoän caûm öùng tuyeán tính töø I2 ñeán I1, trong khoaûng t2 I  I.L Vo = -L => t2= t2 Vo V S .t1  Vo.t 2 I =  L L -Thay t1= DTvaø t2 = ( 1 - D) T -Ñieän aùp trung bình ngoõ ra : V S .D Vo = - ( 2-15 ) 1 D Trang 19

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản