Đồ án môn học Điện tử ứng dụng

Chia sẻ: Cao Tân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

0
79
lượt xem
19
download

Đồ án môn học Điện tử ứng dụng

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

Đồ án môn học Điện tử ứng dụng trình bày các nội dung sau: Tổng quan về ổn áp xung, sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của ổn áp xung, phân loại ổn áp xung, các thành phần của mạch,...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án môn học Điện tử ứng dụng

Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com<br /> 1<br /> <br /> PHẦN A : PHẦN LÝ THUYẾT<br /> 1. Tổng quan về ổn áp xung:<br /> 1.1 Khái niệm:<br /> Ổn áp xung còn gọi là ổn áp đóng ngắt, là ổn áp dựa trên nguyên lý hồi tiếp (nguyên<br /> lý bù), trong đó phần tử điều chỉnh làm việc ở chế độ xung. Ổn áp xung có những ưu<br /> điểm vượt trội so với ổn áp tuyến tính như sau:<br /> Ưu điểm:<br /> - Có tổn hao ít nên hiệu suất cao (thường trên 80%)<br /> - Độ ổn định cao do phần tử điều khiển làm việc ở chế độ xung<br /> - Thể tích và trọng lượng bộ nguồn nhỏ<br /> Nhược điểm chính của ổn áp xung:<br /> - Phân tích, thiết kế phức tạp<br /> - Bức xạ sóng, can nhiễu trong dải tần số rộng do đó cần có bộ lọc xung ở ngõ vào<br /> nguồn và bộ nguồn phải được bọc kim.<br /> 1.2 Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của ổn áp xung:<br /> 1.2.1. Sơ đồ khối:<br /> Nguồn DC<br /> chưa ổn định<br /> <br /> Nguồn xung<br /> <br /> Phần tử<br /> điều chỉnh<br /> <br /> Điều chế<br /> <br /> Lọc<br /> <br /> So<br /> sánh<br /> <br /> Tải<br /> <br /> Lấy mẫu<br /> <br /> Điều chỉnh<br /> điện áp<br /> 1.2.2. Nguyên lý hoạt động:<br /> Nguồn DC chưa ổn định được đưa đến phần tử điều chỉnh làm việc như một khóa điện<br /> tử. Khi khóa dẫn thì nguồn nối đến ngõ ra. Khi khóa tắt thì cắt nguồn DC ra khỏi mạch.<br /> Như vậy tín hiệu ở ngõ ra của khóa là một dãy xung, do vậy muốn có tín hiệu DC ra tải<br /> phải dùng bộ lọc LC. Tuỳ thuộc vào tần số và độ rộng của xung ở ngõ ra của khóa mà trị<br /> số điện áp 1 chiều trên tải có thể lớn hay nhỏ. Để ổn định điện áp DC trên tải, người ta<br /> thường so sánh nó với mức điện áp chuẩn. Sự sai lệch sẽ được biến đổi thành tín hiệu<br /> xung để điều khiển khóa điện tử. Có 3 phương pháp thực hiện tín hiệu điều khiển:<br /> <br /> 1<br /> <br /> Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com<br /> 2<br /> - Điều chế độ rộng xung: giữ tần số tín hiệu xung không đổi nhưng thay đổi độ<br /> rộng xung làm thay đổi điện áp ra.<br /> - Điều chế tần số xung: giữ độ rộng xung không thay đổi nhưng thay đổi chu kỳ tín<br /> hiệu xung làm thay đổi điện áp ra.<br /> - Điều chế xung: vừa thay đổi độ rông xung, vừa thay đổi độ rộng xung.<br /> 1.3 Phân loại ổn áp xung: có 4 loại ổn áp xung<br /> - Ổn áp Buck: là loại ổn áp có điện áp trung bình ngõ ra nhỏ hơn ngõ vào.<br /> - Ổn áp Boost: là loại ổn áp có điện áp trung bình ngõ ra lớn hơn ngõ vào.<br /> - Ổn áp Buck_Boost: là loại ổn áp có điện áp ngõ ra lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp<br /> ngõ vào.<br /> - Ổn áp Cuk: là ổn áp có điện áp ngõ ra có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp ngõ<br /> vào nhưng cực tính ngược với điện áp ngõ vào.<br /> 1.4 Ổn áp xung kiểu Buck:<br /> Ổn áp Buck là loại điện áp trung bình ngõ ra nhỏ hơn điện áp ngõ vào, hoạt động theo<br /> phương pháp điều chế độ rộng xung.<br /> 1.4.1. Sơ đồ mạch:<br /> VS<br /> <br /> Q<br /> <br /> L<br /> <br /> 1<br /> <br /> VO<br /> <br /> 2<br /> <br /> 3<br /> <br /> D<br /> <br /> C<br /> <br /> Điều chế độ<br /> rộng xung<br /> <br /> Nguồn xung<br /> <br /> K<br /> <br /> Lấy mẫu<br /> <br /> So sánh<br /> <br /> Tạo điện áp<br /> chuẩn<br /> <br /> 1.4.2. Nguyên lý hoạt động:<br /> Q làm việc như một khóa điện tử, đóng hoặc mở với tần số không đổi. Xung điều<br /> khiển có tần số f do khối tạo xung nhịp tạo ra. Phần điều khiển thực hiện việc so sánh<br /> 2<br /> <br /> Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com<br /> 3<br /> điện áp ra với điện áp chuẩn, kết quả sự sai lệch đựơc khuếch đại lên. Mạch điều chế<br /> xung căn cứ vào sự sai lệch điện áp để điều chế độ rộng xung, tạo xung vuông có độ rộng<br /> thay đổi để đưa đến transistor điều khiển thời gian điều khiển của nó. Trong khoảng thời<br /> gian không tồn tại xung điều khiển, dòng ra được bảo đảm nhờ tụ C và cuộn cảm L.<br /> Gọi tx là thời gian mở của transistor chuyển mạch.<br /> Điện áp trung bình trên tải:<br /> t<br /> 1 x<br /> t<br /> v0 = ∫ v s dt = x Vs<br /> T 0<br /> T<br /> V0 t x<br /> ⇒<br /> =<br /> Vs T<br /> 0 ≤ t x ≤ T ⇒ 0 ≤ V0 ≤ Vs<br /> Vì:<br /> Vậy điện áp ra luôn nhỏ hơn điện áp vào.<br /> 1.4.3. Phương pháp tính toán ổn áp Buck:<br /> * Sơ đồ mạch:<br /> VS<br /> <br /> Q<br /> <br /> L<br /> <br /> 3<br /> <br /> 1<br /> <br /> 2<br /> <br /> D<br /> <br /> iL<br /> <br /> iC<br /> <br /> IC iO IO<br /> C<br /> Taûi<br /> <br /> Ñieàu khieån<br /> Hoạt động của mạch chia làm 2 mode:<br /> Mode 1: Ứng với thời gian BJT Q dẫn bão hòa ( VCEsat ≈ 0 )<br /> +<br /> iS = iL<br /> VS<br /> <br /> L iC<br /> <br /> IC<br /> C<br /> <br /> iO<br /> <br /> VO<br /> Taûi<br /> <br /> Bắt đầu khi Q dẫn ở tại thời điểm bằng t = 0, nếu bỏ qua V CEsat thì VD = Vs ⇒ D tắt.<br /> di<br /> Dòng ngõ vào chạy qua L, tụ C và tải. Điện áp qua L: e L = L L<br /> dt<br /> Trong thời gian t1 thì dòng cuộn dây tăng tuyến tính từ I1 → I 2 :<br /> <br /> 3<br /> <br /> Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com<br /> 4<br /> VL = Vs − V0 = L<br /> <br /> I 2 − I1<br /> ∆I<br /> ∆I<br /> = L<br /> ⇒ t1 = L<br /> t1<br /> t1<br /> Vs − V0<br /> <br /> (1.1)<br /> <br /> Mode 2: Trong khoảng thời gian t2.<br /> +<br /> D<br /> <br /> L iC<br /> <br /> IC<br /> C<br /> <br /> iO<br /> <br /> VO<br /> Taûi<br /> <br /> Bắt đầu khi Q tắt tại t = t1. Dòng qua L giảm đột ngột → xuất hiện suất điện động tự<br /> cảm có chiều như hình vẽ để chống lại sự giảm. Lúc này, D dẫn và L đóng vai trò là<br /> nguồn xả năng lượng từ trường qua L, C, D và tải. Dòng qua L giảm từ I1 → I 2 cho đến<br /> khi Q dẫn trở lại trong chu kì kế tiếp.<br /> Điện áp ngang qua L:<br /> I − I<br /> ∆I<br /> ∆I<br /> VL = V0 = L 2 1 = L<br /> ⇒ t2 = L<br /> (1.2)<br /> t2<br /> t2<br /> V0<br /> Từ (1) và (2) ta có:<br /> L.∆ I .Vs<br /> ∆I<br /> ∆I<br /> T = t1 + t 2 = L<br /> + L<br /> =<br /> (1.3)<br /> Vs − V0<br /> V0 V0 (Vs − V0 )<br /> T<br /> V<br /> Vo = Vs 0 = kVs ⇒ 0 = k<br /> Mà:<br /> T<br /> Vs<br /> V<br /> V0Vs (1 − 0 )<br /> Vs<br /> T V (V − V0 ) 1<br /> Từ (3) suy ra:<br /> ∆I = . 0 s<br /> =<br /> L<br /> Vs<br /> fL<br /> Vs<br /> (1 − k )kVs<br /> ∆I =<br /> (1.4)<br /> fL<br /> ∆ I : độ gợn dòng đỉnh - đỉnh của cuộn L<br /> ∆ I càng bé thì dòng ra càng bằng phẳng<br /> Theo định luật Kirchoff’s: i L = iC + i0<br /> ⇒ ∆ i L = ∆ iC + ∆ i0 ; ∆ i0 : dòng gợn sóng trên tải, rất nhỏ.<br /> ∆I<br /> ⇒ ∆ i L ≈ ∆ iC =<br /> (1.5)<br /> 2<br /> 4<br /> <br /> Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com<br /> 5<br /> Dòng trung bình trên tụ:<br /> 1<br /> IC =<br /> T<br /> <br /> T<br /> <br /> ∫<br /> <br /> 2<br /> <br /> 0<br /> <br /> ∆I<br /> ∆I<br /> dt =<br /> 2<br /> 4<br /> <br /> (1.6)<br /> (1.6)<br /> <br /> 1<br /> ∫ iC (t )dt + vC (t = 0)<br /> C<br /> Điện áp gợn sóng đỉnh-đỉnh của tụ:<br /> Điện áp trên tụ: vC (t ) =<br /> <br /> T<br /> <br /> T<br /> <br /> 1 2<br /> 1 2∆I<br /> ∆I<br /> (1.7)<br /> ∆ V0 = ∆ VC = vC (t ) − vC (0) =<br /> iC (t )dt =<br /> dt =<br /> ∫<br /> ∫<br /> C 0<br /> C 0 4<br /> 8 fC<br /> Thay ∆ I từ (4) vào (7), ta được:<br /> (1 − k )kVs<br /> ∆ VC =<br /> (1.8)<br /> 8 f 2 LC<br /> Từ (4) và (8) ta có thể chọn L, C nếu biết độ gợn dòng đỉnh - đỉnh của cuộn và độ gợn<br /> áp đỉnh - đỉnh của tụ bằng công thức sau:<br /> (1 − k )kVs<br /> L=<br /> (1.9)<br /> f∆ I<br /> (1 − k )kVs<br /> C=<br /> (1.10)<br /> 8 f 2 L∆ V0<br /> <br /> 5<br /> <br />

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản