CHÖÔNG 2

BOÄ NGUOÀN MOÄT CHIEÀU

CHEÁ ÑOÄ XUNG CAÙCH LY

Sơ đồ nguyên lý bộ Flyback

BBỘỘ BiBiẾẾN N ĐỔĐỔI DC/DC D NG FLYBACK I DC/DC DẠẠNG FLYBACK

Các giả thiết : - Điện dung tụ C đủ lớn => điện áp Vo = const - Mạch ở xác lập, các đại lượng áp và dòng tuần hòan - Tỳ số đóng là D (chu kỳ đóng cắt khóa : T) - Các linh kiện khóa và diode lý tưởng

BBỘỘ BiBiẾẾN N ĐỔĐỔI DC/DC D NG FLYBACK I DC/DC DẠẠNG FLYBACK

Nguyên lý vận hành:

- S đóng : năng lượng tích lũy vào Lm

- S ngắt : năng lượng chuyển cho tải

BBỘỘ BiBiẾẾN N ĐỔĐỔI DC/DC D NG FLYBACK I DC/DC DẠẠNG FLYBACK

Khóa S đóng

di

m

=

= Vv 1 s

L m

L dt

BBỘỘ BiBiẾẾN N ĐỔĐỔI DC/DC D NG FLYBACK I DC/DC DẠẠNG FLYBACK

di

i

i

m

m

m

= =

= =

= =

D D

L dt dt

L t t

L DT DT

V s mL L

Các phương trình áp và dòng :

Do đó :

2

2

=

v

V s

2

v 1

N N

N N

  

 = 

  

  

1

1

=

D D

i

(

)

L

ON

m

DTV s L m

2

-=

D

0

v

D

VV s 0

N N

 £ 

  

1

=

0

=

0

i 2 i 1

-

Khóa S ngắt => D đóng

-=

v

2

1

1

=

-=

v

v 1

2

V 0

V 0 N N

N N

2

di

1 1

= =

-= -=

v v 1

V V 0

L L m

2 N N

Lm m dt

2

BBỘỘ BiBiẾẾN N ĐỔĐỔI DC/DC D NG FLYBACK I DC/DC DẠẠNG FLYBACK

di

i

i

m

m

m

1

=

=

-=

D D

L dt

L t

1(

L TD )

N N

V 0 L m

2

- D

Do đó :

- -

) TD

V 0

1

=

i

(

OFF

)

Lm

N N

(cid:215) D

( 1 L m

2

Khóa S ngắt

Các phương trình áp và dòng khác:

1

1

-=

i

i

D

i 1

mL

N N N

N N N

    

 =   

    

    

2 2

1

=

+

BBỘỘ BiBiẾẾN N ĐỔĐỔI DC/DC D NG FLYBACK I DC/DC DẠẠNG FLYBACK

v

Sw

s

s

= VVvV 0

1

N N

2 2   

  

2

=

i

R

V 0 R

1

=

=

-

i

i

i

i C

D

R

mL

N N

V 0 R

  

 - 

2

-

Quan hệ áp tải và áp nguồn

Do mạch ở xác lập và biến thiên dòng qua Lm bằng 0:

D+ D+

= =

BBỘỘ BiBiẾẾN N ĐỔĐỔI DC/DC D NG FLYBACK I DC/DC DẠẠNG FLYBACK

i i

i i

0 0

L

ON

L

OFF

(

)

(

)

m

m

D

2

V s

=⇒ V 0

D D

D

N N

1

1

-

Giản đồ áp và dòng cơ bản :

BBỘỘ BiBiẾẾN N ĐỔĐỔI DC/DC D NG FLYBACK I DC/DC DẠẠNG FLYBACK

Phân tích dòng qua Lm :

Tính dòng trung bình qua Lm

=

P s

IV IV s s

s s

P o 2 V = 0= R R DT

I

L

m

=

=

I

s

DI L m

T

=

⇒

DIV Ls

m

2 V 0 R

=⇒ I L

m

2 V 0 DRV s

BBỘỘ BiBiẾẾN N ĐỔĐỔI DC/DC D NG FLYBACK I DC/DC DẠẠNG FLYBACK

Phân tích dòng qua Lm :

Điều kiện dòng qua Lm liên tục :

2 2

BBỘỘ BiBiẾẾN N ĐỔĐỔI DC/DC D NG FLYBACK I DC/DC DẠẠNG FLYBACK

( ( 1

=

Lm

min

) ) 2 2 RD f 2

N 1 N

   

   

2

- -

Bài tập : Cho bộ flyback

Vs = 24V N1/N2 = 3 Lm = 500m H R = 5W C = 200m F C = 200m F f = 40kHz V0 = 5V

Hãy xác định :

1. Tỷ số đóng

2. Các giá trị dòng iLm : max, min

3. Độ nhấp nhô áp tụ

BBỘỘ BiBiẾẾN N ĐỔĐỔI DC/DC D NG FLYBACK I DC/DC DẠẠNG FLYBACK

Sơ đồ nguyên lý bộ Forward

BBỘỘ BiBiẾẾN N ĐỔĐỔI DC/DC D NG FORWARD I DC/DC DẠẠNG FORWARD

Mô tả Biến áp cách ly có 3 cuộn dây : - Cuộn 1 và 2 truyền năng lượng cho tải khi khóa S đóng - Cuộn 3 cung cấp đường dẫn cho - Cuộn 3 cung cấp đường dẫn cho dòng từ hóa khi S ngắt và giảm dòng này về 0 trước khi kết thúc chu kỳ.

BBỘỘ BiBiẾẾN N ĐỔĐỔI DC/DC D NG FORWARD I DC/DC DẠẠNG FORWARD

iLx iLm

Khi khóa S đóng -Viết phương trình v1, v2, v3, vLx, vD3 - Suy ra biến thiên dòng D - Suy ra biến thiên dòng D - Phương trình dòng iSw

BBỘỘ BiBiẾẾN N ĐỔĐỔI DC/DC D NG FORWARD I DC/DC DẠẠNG FORWARD

iLx

Khi khóa S ngắt -Viết phương trình v3, v1, v2, vLx - Suy ra biến thiên dòng D - Suy ra quan hệ giữa áp Vo và Vs - Giải tích biến thiên dòng D iLm

BBỘỘ BiBiẾẾN N ĐỔĐỔI DC/DC D NG FORWARD I DC/DC DẠẠNG FORWARD

Giản đồ áp và dòng

BBỘỘ BiBiẾẾN N ĐỔĐỔI DC/DC D NG FORWARD I DC/DC DẠẠNG FORWARD

Bài tập : Cho bộ FORWARD

Vs = 48V N1/N2 = 1.5; N1/N3=1 Lx = 0.4mH; Lm=5mH R = 10W C = 100m F C = 100m F f = 35kHz D = 0.4

Hãy xác định :

1. Điện áp ngõ ra, dòng Lx max, min

2. Độ nhấp nhô áp ngõ ra

3. Giá trị đỉnh dòng cuộn sơ cấp máy biến áp

BBỘỘ BiBiẾẾN N ĐỔĐỔI DC/DC D NG FORWARD I DC/DC DẠẠNG FORWARD

Sơ đồ nguyên lý bộ Push-pull

PULL NG PUSH--PULL BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC D I DC/DC DẠẠNG PUSH

Giản đồ xung điều khiển

PULL NG PUSH--PULL BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC D I DC/DC DẠẠNG PUSH

Khóa Sw1 đóng

v =

1 p

V s

s

=

v

1 s

V s

N N N

p p

s

=

v

s

2

V s

N N

p

         

         

=

v

p

2

V s

=

v

Sw

2

2 V s

PULL NG PUSH--PULL BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC D I DC/DC DẠẠNG PUSH

Khóa Sw1 đóng

D1 đóng, D2 ngắt

s

=

=

v

v

x

s

V s

2

N N

p

   

s

= =

= =

PULL NG PUSH--PULL BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC D I DC/DC DẠẠNG PUSH

v

V 0

L

Vv 0 x

V s

x

N N N

p

         

  -   

s

- - -

V 0

V s

N N

   

   

-

)

=

(cid:215)

( D⇒

i

DT

L

x

ON

p L

x

Khóa Sw2 đóng

-=

v

p

2

V s

-=

v

1 p

V s

s s

-= -=

v v

1 s

V V s

N N N

p

s

-=

v

s

2

V s

N N

p

         

         

=

v

1 Sw

2 V s

PULL NG PUSH--PULL BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC D I DC/DC DẠẠNG PUSH

Khóa Sw2 đóng

D2 đóng, D1 ngắt

s

-=

=

v

v

x

S

V s

2

N N

p

   

   

s

=

=

PULL NG PUSH--PULL BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC D I DC/DC DẠẠNG PUSH

v

Vv x 0

V s

V 0

Lx

N N N

p

    

    

s

- -

V 0

V s

N N

   

   

-

)

=

(cid:215)

( D⇒

i

DT

Lx

ON

p L

x

Khóa Sw1. Sw2 ngắt : Dòng qua các cuộn sơ cấp bằng 0

Dòng qua Lx liên tục => D1, D2 đóng

= =

0 0 =

-=

PULL NG PUSH--PULL BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC D I DC/DC DẠẠNG PUSH

v vx x v

L

Vv x 0

V 0

x

-

i

i

L

x

x

=

-=

⇒

D D

L t

V 0 L x

DT

T 2 )

-=

D -

( OFF

i

L

x

  TD 

1 2

V 0 L

  

     

x

- D

Quan hệ áp ngõ ra và ngõ vào

Dòng qua Lx liên tục

D+ D+

= =

PULL NG PUSH--PULL BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC D I DC/DC DẠẠNG PUSH

i i

i i

0 0

L

L

(

)

(

)

x

x

ON

s

D D

V s

V 0

N N

   

   

+

-

DT

0

 = TD 

p L

V 0 L

1 2

  

     

x

x

      

OFF       

s

D

=⇒ V 0

2 V s

N N

p

   

   

-

Độ nhấp nhô điện áp tụ

Tương tự bộ Buck

PULL NG PUSH--PULL BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC D I DC/DC DẠẠNG PUSH

= =

2 2

V 0 V V 0

D 21 32 CfL 32 CfL x

- D

Xác định : 1. Điện áp ngõ ra 2. Dòng cực đại và cực tiểu cuộn kháng. 3. Độ nhấp nhô áp tụ 4. Vẽ dạng dòng điện qua Lx, D1, D2, Sw1, 4. Vẽ dạng dòng điện qua Lx, D1, D2, Sw1,

Sw2

BT : Vs=50V; Np/Ns=2; Lx=300µH; C= 200uF; R=8Ω; R=8Ω; f = 30kHz; D=0.35

PULL NG PUSH--PULL BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC D I DC/DC DẠẠNG PUSH

Sơ đồ nguyên lý

BRIDGE NG FULL--BRIDGE BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC D I DC/DC DẠẠNG FULL

Xung điều khiển

Tìm quan hệ áp ra và áp vào ?

BRIDGE NG FULL--BRIDGE BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC D I DC/DC DẠẠNG FULL

Xung điều khiển

s

D

V 0

= 2 V s

N N

p

   

   

BRIDGE NG FULL--BRIDGE BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC D I DC/DC DẠẠNG FULL

Xung điều khiển

Sơ đồ nguyên lý

Tìm quan hệ áp ra và áp vào ?

BRIDGE NG HALF--BRIDGE BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC D I DC/DC DẠẠNG HALF

Xung điều khiển

Sơ đồ nguyên lý

s

=

D

V 0

V s

N N

p

   

   

BRIDGE NG HALF--BRIDGE BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC D I DC/DC DẠẠNG HALF

Sơ đồ nguyên lý bộ flyback

BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC I DC/DC ĐA NGÕ RA ĐA NGÕ RA

Sơ đồ nguyên lý bộ Forward

BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC I DC/DC ĐA NGÕ RA ĐA NGÕ RA

Sơ đồ hệ điều khiển

I DC/DC BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC

Sơ đồ hệ điều khiển

I DC/DC BBỘỘ BiBiẾẾNN ĐỔĐỔI DC/DC