intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Chương 4: Bộ biến đổi điện áp một chiều - Phần 2

Chia sẻ: Liêm Phan | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:33

Thêm vào BST
Báo xấu
194
lượt xem 28
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 2 "Bộ nguồn kiểu đóng ngắt" thuộc bài giảng chương 4 Bộ biến đổi điện áp một chiều giới thiệu đến các bạn những nội dung về bộ nguồn kiểu đóng ngắt, bộ nguồn kiểu tăng, giảm áp, bộ nguồn Cúk. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài giảng để nắm bắt nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Chương 4: Bộ biến đổi điện áp một chiều - Phần 2

  1. Chương 4 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU 1
  2. Chương 4 Phần 2 Bộ nguồn kiểu đóng ngắt 2
  3. Bộ nguồn kiểu đóng ngắt Các bô nguồn kiểu đóng ngắt (Switching Mode Power Supply) hiện được sử dụng rộng  rãi do có hiệu suất cao hơn và kích thước nhỏ hơn so với bộ nguồn một chiểu kiểu tuyến  tính (Linear Mode Power Supplies) cùng công suất. Đó là vì các khoá bán dẫn trong  nguồn một chiều kiểu đóng ngắt chỉ hoạt động ở chế độ dẫn hoặc tắt nên có tổn hao thấp.  Ngoài ra, do hoạt động ở tần số cao, các phần tử lọc trong nguồn một chiều kiểu đóng  ngắt như cuộn cảm và tụ điện cũng có kích thước giảm đi đáng kể so với phần tử tương  tự trong nguồn một chiều tuyến tính.  Phần này sẽ khảo sát các cấu hình các bộ biến đổi cơ bản ứng dụng làm nguồn một chiều  kiểu đóng ngắt (không cách ly)  ­ Bộ nguồn kiểu giảm áp (Buck converter)  ­ Bộ nguồn kiểu tăng áp (Boost converter)  ­ Bộ nguồn kiểu tăng / giảm áp (Buck/Boost converter)  3 ­ Bộ nguồn Cuk 
  4. Bộ nguồn kiểu giảm áp id Mạch lọc thông thấp (Low-pass filter) (a): Sơ đồ nguyên lý bộ nguồn kiểu giảm áp iL io Ud R uoi uL uo = Uo (Tải) Ud Uo Uo (b): Dạng sóng ngõ ra và phổ tần của uoi Ufs Phổ tần của u oi U2fs U3fs 4
  5. Bộ nguồn kiểu giảm áp uL (Ud - Uo ) A B (- Uo ) i Lmax iLmin uL uL Ud Uo Ud Uo a. Khóa bán dẫn đóng b. Khóa bán dẫn ngắt 5 Dạng áp và dòng qua L trong một chu kỳ đóng cắt
  6. Bộ nguồn kiểu giảm áp Quan hệ giữa dòng/áp ngõ ra và ngõ vào Giả thiết L đủ lớn để mạch hoạt động ở chế độ dòng liên tục (nghĩa là dòng qua L liên  tục) và tụ lọc C đủ lớn để áp ra uo là phẳng ( uo U o ).   Lưu ý là điện áp trung bình trên L trong một chu kỳ bằng zero nên diên tích phần A =  diện tích phần B, suy ra:  (U d U o )ton U o (Ts ton )     Hay:  Uo ton   Ud Ts Bỏ qua tổn hao trên các phần tử mạch, công suất ngõ vào  Pd U d I d  sẽ bằng công suất  ngõ ra  Po U o I o . Từ đó suy ra:  Io Ud Ts 1     Id Uo ton 6  
  7. Bộ nguồn kiểu giảm áp Quan hệ giữa L và fs để mạch ở chế độ dòng liên tục Giả thiết mạch ở chế độ dòng liên tục, gọi  I L I L max I L min  là độ biến thiên dòng qua L.  di uL Lưu ý:  L , ta có:  dt L diL iL iL (U d U o )   dt t Ts L Do đó:  Ud Uo Uo iL Ts (1 )Ts   L L Dòng trung bình qua L = dòng trung bình qua tải R, nghĩa là:  Uo I L Io R 7
  8. Bộ nguồn kiểu giảm áp Quan hệ giữa L và fs để mạch ở chế độ dòng liên tục Vậy:  iL 1 (1 ) I L max I L Uo   2 R 2 Lf s iL 1 (1 ) I L min I L Uo   2 R 2 Lf s Ở trạng thái biên liên tục,  I L min 0 , từ đó ta có thể suy ra quan hệ của L và fs để mạch  luôn ở chế độ dòng liên tục với tải cho trước:  (1 ) R ( Lf s ) min 2 8
  9. Bộ nguồn kiểu giảm áp Dợn sóng điện áp ngõ ra và chọn tụ lọc C uL (Ud - U o) (- Uo ) iL ΔI L / 2 ΔQ uo ΔUo Uo Dợn sóng điện áp trên tụ C tương ứng với dòng qua L 9
  10. Bộ nguồn kiểu giảm áp Dợn sóng điện áp ngõ ra và chọn tụ lọc C Giả thiết là toàn bộ thành phần xoay chiều (dợn sóng) trong dòng  iL chạy qua tụ C, còn  thành phần trung bình của dòng  iL (nghĩa là thành phần IL, và cũng là dòng  I o ) chạy qua  tải. Như vậy, dòng qua tụ sẽ là:  iC iL I o iL I L   Ta có:  Q Cuo Q C Uo   Q Uo C Lượng điện tích nạp  Q có thể tính ra từ hình 5, là diện tích phần tam giác tô đậm:  1 Ts iL Ts iL Q 2 2 2 8 10
  11. Bộ nguồn kiểu giảm áp Dợn sóng điện áp ngõ ra và chọn tụ lọc C Từ công thức tính  iL và  U o ở trên, suy ra:  U o (1 ) Uo     8LCf s2 Hay:  2 2 U o   (1 ) fc 1   Uo 8 LCf s2 2 fs 1 1 Trong đó:  f s , và:  f c   Ts 2 LC Công thức cho thấy dợn sóng điện áp có thể giảm đi rất nhiều bằng cách chọn tần số cắt  của mạch lọc thông thấp LC ở ngõ ra rất nhỏ hơn tẩn số đóng cắt của mạch, nghĩa là  f c  f s . Ngoài ra, có thể thấy rằng khi mạch hoạt động ở chế độ dòng liên tục, độ dợn  sóng điện áp ngõ ra không phụ thuộc vào tải.  11
  12. Bộ nguồn kiểu tăng áp Sơ đồ nguyên lý bộ nguồn kiểu tăng áp io iL D uL Uo Ud S Giả thiết mạch hoạt động ở chế độ dòng liên tục (dòng qua L là liên tục) và tụ C đủ lớn  đểU   o có thể coi là phẳng.    12
  13. Bộ nguồn kiểu tăng áp uL Ud U d - Uo iLmax iLmax iLmin i Lmin uL uL Ud Uo Ud Uo a. Khóa bán dẫn đóng b. Khóa bán dẫn ngắt 13 Dạng áp và dòng qua L trong một chu kỳ đóng cắt
  14. Bộ nguồn kiểu tăng áp Quan hệ giữa dòng/áp ngõ ra và ngõ vào Ở chế độ xác lập, áp trung bình trên điện cảm L bằng zero, suy ra:  U d ton (U d U o )toff 0  Từ đó suy ra:  Uo Ts 1   Ud toff 1 Giả thiết tổn hao trên mạch bằng zero:  Pd Po , có thể suy ra:  Io (1 )  Id Lưu ý là:  I d I L .  14
  15. Bộ nguồn kiểu tăng áp Quan hệ giữa L và fs để mạch ở chế độ dòng liên tục Từ đồ thị dạng dòng áp trên L ở chế độ dòng liên tục, có thể tính được độ biến thiên dòng  I L I L max I L min như sau:  iL iL U d   t Ts L Suy ra:  Ud Uo iL Ts (1 ) Ts   L L Dòng trung bình  I L  qua cuộn dây có thể tính được từ sự cân bằng công suất giữa ngõ ra  U o2 và ngõ vào của mạch:  Po U d I d U d I L , vậy:  R Io Uo Ud IL (1 ) R(1 ) R(1 ) 2 15
  16. Bộ nguồn kiểu tăng áp Quan hệ giữa L và fs để mạch ở chế độ dòng liên tục Từ đây có thể tính được:  iL Ud U d Ts Uo U o (1 ) Ts I L max I L   2 (1 ) 2 R 2L (1 ) R 2L iL Ud U d Ts Uo U o (1 ) Ts I L min I L   2 (1 ) 2 R 2L (1 ) R 2L Ở trạng thái biên liên tục,  I L min 0 , từ đó ta có thể suy ra quan hệ của L và fs cần thiết để  mạch luôn ở chế độ dòng liên tục với tải cho trước:  Ud U d Ts I L min 0 2   (1 ) R 2L Vậy:  (1 ) 2 R ( Lf s ) min   2 Nếu cho trước fs có thể tính được giá trị điện cảm nhỏ nhất để đảm bảo dòng liên tục với  tải cho trước R như sau:  (1 ) 2 R Lmin 2 fs 16
  17. Bộ nguồn kiểu tăng áp Dợn sóng điện áp ngõ ra và chọn tụ lọc C ΔQ ΔQ uo ΔUo Uo γ Ts (1−γ) Ts Dợn sóng điện áp trên tụ C tương ứng với dòng qua diode D 17
  18. Bộ nguồn kiểu tăng áp Dợn sóng điện áp ngõ ra và chọn tụ lọc C Giả thiết là toàn bộ thành phần xoay chiều (dợn sóng) trong dòng qua diode, iD, chạy qua  tụ C, còn thành phần trung bình của dòng này chạy qua tải, phần tô đen trên hình trước  biểu thị điện tích nạp xả trên tụ C trong một chu kỳ biến thiên của iD.  Giả thiết dòng tải Io không đổi, từ đồ thị trước có thể tính được biến thiên điện tích  Q trên tụ:  Uo Q Ts C U o   R Từ công thức trên suy ra dợn sóng điện áp trên tụ:  U o Ts Uo Uo   RC RCf s Hoặc:  Uo Ts  (với  RC )  Uo RCf s Từ đây, với yêu cầu về dợn sóng áp ngõ ra cho trước, có thể tính được tụ C cần thiết cho  18 mạch lọc. 
  19. Bộ nguồn kiểu tăng/giảm áp Sơ đồ nguyên lý id Ud iL uL Uo io Giả thiết mạch ở chế độ dòng liên tục, nghĩa là dòng qua cuộn cảm L liên tục  Lưu ý là điện áp ngõ ra Uo ngược dấu với điện áp ngõ vào Ud  19
  20. Bộ nguồn kiểu tăng/giảm áp uL Ud -U d iL IL=Id+Io (1−γ) Ts γTs = t on = t off Ud Ud uL Uo uL Uo a. Khóa bán dẫn đóng b. Khóa bán dẫn ngắt 20 Dạng áp và dòng qua L trong một chu kỳ đóng cắt
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2