Luận văn Thạc sĩ Điện tử - Viễn thông: Nghiên cứu giải pháp thiết kế bộ nguồn chất lượng cao dùng trong thiết bị điện tử

Chia sẻ: Anh Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:95

Thêm vào BST

Báo xấu

74
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn tìm hiểu kỹ thuật cơ bản để thiết kế nguồn chuyển mạch chất lượng cao dùng trong thiết bị điện tử. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Điện tử - Viễn thông: Nghiên cứu giải pháp thiết kế bộ nguồn chất lượng cao dùng trong thiết bị điện tử

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o ®¹i häc giao th«ng vËn t¶i ------------------------------------ Ph¹m thanh huyÒn Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ bé nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Chuyªn ngµnh: ®iÖn tö - viÔn th«ng M∙ sè: 60. 52. 70 Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: Ts. NguyÔn thanh h¶i Ch÷ ký: Hµ Néi, th¸ng 10 n¨m 2006
§Ó cã ®−îc kÕt qu¶ häc tËp nh− ngµy h«m nay, t¸c gi¶ xin bµy tá lßng biÕt ¬n tíi tËp thÓ c¸c thÇy c« gi¸o trong tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i ®· nhiÖt t×nh gi¶ng d¹y vµ t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi ®Ó líp Cao häc §iÖn tö – ViÔn Th«ng K11, nãi chung, vµ t¸c gi¶, nãi riªng, hoµn thµnh kho¸ häc cña m×nh. Xin c¸m ¬n c¸c thÇy c« trong Khoa §iÖn - §iÖn tö, ®Æc biÖt lµ TS. NguyÔn Thanh H¶i - ng−êi h−íng dÉn khoa häc trùc tiÕp cho luËn v¨n tèt nghiÖp nµy. TS. NguyÔn Thanh H¶i kh«ng chØ gîi ý ®Ò tµi mµ cßn ®−a ra nhiÒu ý kiÕn quý b¸u ®Ó t¸c gi¶ cã thÓ gi¶i quyÕt ®−îc nh÷ng vÊn ®Ò khã kh¨n n¶y sinh trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn luËn v¨n. Cuèi cïng t¸c gi¶ xin göi lêi c¸m ¬n s©u s¾c tíi gia ®×nh vµ b¹n bÌ, nh÷ng ng−êi ®· ®éng viªn vµ t¹o mäi ®iÒu kiÖn ®Ó t¸c gi¶ cã thÓ ®Çu t− tèi ®a thêi gian vµ c«ng søc hoµn thµnh c«ng viÖc cña m×nh. Xin ch©n thµnh c¸m ¬n ! T¸c gi¶
1 Môc lôc Danh môc mét sè tõ viÕt t¾t Më ®Çu Ch−¬ng 1 Tæng quan chung vµ c¸c yªu cÇu cña bé nguån trong thiÕt bÞ ®iÖn tö 1.1. Tæng quan chung ................................................................................... 7 1.1.1. VÞ trÝ vµ tÇm quan träng cña bé nguån trong hÖ thèng ...... 7 1.1.2. C¸c lo¹i nguån sö dông trong thiÕt bÞ ®iÖn tö...................... 7 1.2. §¸nh gi¸ c¸c ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ nguån æn ®Þnh ............. 9 1.2.1. Bé nguån æn ®Þnh tuyÕn tÝnh.................................................. 9 1.2.2. Bé nguån chuyÓn m¹ch ........................................................ 13 1.3. C¸c yªu cÇu cña bé nguån chuyÓn m¹ch ............................. 15 1.3.1. Khèi läc nhiÔu ®Çu vµo ......................................................... 15 1.3.2. Khèi n¾n vµ läc s¬ cÊp .......................................................... 16 1.3.3. Khèi chuyÓn m¹ch tÇn sè cao, n¾n vµ läc thø cÊp ............. 17 1.3.4. Khèi ®iÒu khiÓn ..................................................................... 17 Ch−¬ng 2 Bé biÕn ®æi ®iÖn ¸p DC/DC 2.1. Ph−¬ng ph¸p biÕn ®æi ®iÖn ¸p DC/DC.......................................... 19 2.1.1. M¹ch ng¾t qu·ng ho¹t ®éng ë chÕ ®é A ............................ 20 2.1.2. M¹ch ng¾t qu·ng ho¹t ®éng ë chÕ ®é B.............................. 21 2.1.3. M¹ch ng¾t qu·ng ho¹t ®éng ë chÕ ®é C ............................. 22 2.1.4. M¹ch ng¾t qu·ng ho¹t ®éng ë chÕ ®é D ............................. 22 2.1.5. M¹ch ng¾t qu·ng ho¹t ®éng ë c¶ 4 chÕ ®é ......................... 23 2.2. C¸c bé biÕn ®æi ®iÖn ¸p DC/DC........................................................ 24 2.2.1. Bé biÕn ®æi thÕ hÖ thø nhÊt .................................................. 24 2.2.2. Bé biÕn ®æi thÕ hÖ thø hai..................................................... 33 2.2.3. Bé biÕn ®æi thÕ hÖ thø ba...................................................... 34 §Ò tµi: Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö
2 2.2.4. Bé biÕn ®æi thÕ hÖ thø t− ...................................................... 35 2.2.5. Bé biÕn ®æi thÕ hÖ thø n¨m .................................................. 36 2.2.6. Bé biÕn ®æi thÕ hÖ thø s¸u .................................................... 36 Ch−¬ng 3 C¸c gi¶i ph¸p thiÕt kÕ bé nguån chuyÓn m¹ch 3.1. Môc ®Ých vµ yªu cÇu........................................................................... 38 3.2. ThiÕt kÕ khèi c«ng suÊt ................................................................. 39 3.2.1. Bé chuyÓn m¹ch Buck .......................................................... 39 3.2.2. Bé chuyÓn m¹ch Boost.......................................................... 42 3.2.3. Bé chuyÓn m¹ch kiÓu ®Èy - kÐo ........................................... 46 3.2.4. Bé chuyÓn m¹ch cÇu b¸n phÇn ............................................ 52 3.2.5. Bé chuyÓn m¹ch cÇu toµn phÇn........................................... 55 3.3. ThiÕt kÕ khèi ®iÒu khiÓn................................................................. 58 3.3.1. Giíi thiÖu chung .................................................................... 58 3.3.2. Nguyªn lý ®iÒu chÕ ®é réng xung (PWM) .......................... 59 Ch−¬ng 4 M« pháng 4.1. Giíi thiÖu chung vÒ c¸c phÇn mÒm m« pháng ................... 62 4.1.1. PhÇn mÒm m« pháng Matlab/Simulink.............................. 62 4.1.2. PhÇn mÒm thiÕt kÕ m¹ch ®iÖn tö ......................................... 64 4.1.3. Giíi thiÖu mét sè hä IC ®iÒu khiÓn c«ng suÊt th«ng dông 65 4.2. X©y dùng m« h×nh m« pháng......................................................... 67 4.2.1. Giíi thiÖu chung .................................................................... 67 4.2.2. TÝnh to¸n th«ng sè vµ lùa chän linh kiÖn cho tõng ®Çu ra 69 4.3. §¸nh gi¸ vµ thÝ nghiÖm kÕt qu¶ trªn m« h×nh m« pháng.................................................................................................................. 88 4.3.1. M« pháng cho m¹ch ®¬n ...................................................... 88 4.3.2. M« pháng cho m¹ch tæng hîp: ............................................ 88 Tµi liÖu tham kh¶o ................................................................................. 92 §Ò tµi: Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö
3 Danh môc Mét sè tõ viÕt t¾t AC Xoay chiÒu AC/AC BiÕn ®æi ®iÖn ¸p xoay chiÒu sang xoay chiÒu AC/DC BiÕn ®æi ®iÖn ¸p xoay chiÒu sang mét chiÒu BJT Transistor l−ìng cùc DC Mét chiÒu DC/AC BiÕn ®æi ®iÖn ¸p mét chiÒu sang xoay chiÒu DC/DC BiÕn ®æi ®iÖn ¸p mét chiÒu sang mét chiÒu EMI NhiÔu ®iÖn tõ FET Transistor hiÖu øng tr−êng IC Vi m¹ch tÝch hîp PTHC PhÇn tö hiÖu chØnh PWM Bé ®iÒu chÕ ®é réng xung RFI NhiÔu cao tÇn SMPS Bé mguån chuyÓn m¹ch §Ò tµi: Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö
4 më ®Çu 1. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi Kü thuËt cÊp nguån lµ kü thuËt liªn quan tíi viÖc cung cÊp n¨ng l−îng ®iÖn cho c¸c thiÕt bÞ sö dông. §iÒu nµy cã tÝnh quan träng sèng cßn ®èi víi ngµnh c«ng nghiÖp ®iÖn tö. C¸c bé chuyÓn ®æi d¹ng n¨ng l−îng ®iÖn ®−îc chia thµnh 4 lo¹i lµ: BiÕn ¸p biÕn ®æi AC / AC Bé chØnh l−u biÕn ®æi AC/DC Bé nghÞch l−u biÕn ®æi DC/AC Bé biÕn ®æi DC/DC Trong ®ã, biÕn ¸p vµ bé chØnh l−u kh¸ ®¬n gi¶n, chóng xuÊt hiÖn tõ rÊt l©u vµ ®−îc nghiªn cøu ®Çy ®ñ tõ lý thuyÕt tíi x©y dùng m¹ch thùc tÕ. Tíi nay vÊn ®Ò nµy cã thÓ coi nh− ®· ®−îc hoµn thiÖn. Cßn bé nghÞch l−u vµ bé biÕn ®æi DC/DC cßn rÊt nhiÒu vÊn ®Ò cÇn nghiªn cøu. Bé biÕn ®æi DC/DC (c¬ së ®Ó x©y dùng bé nguån chuyÓn m¹ch chÊt l−îng cao vµ bé ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu) xuÊt hiÖn sau mét thêi gian dµi vµ mÆc dï ph¸t triÓn kh«ng ngõng kÓ tõ khi ra ®êi nh−ng lý thuyÕt vÒ chóng cßn rÊt Ýt mµ hÇu hÕt ë d¹ng nh÷ng bµi b¸o ®−a ra c¸c s¬ ®å m¹ch cô thÓ mµ c¸c nhµ nghiªn cøu t×m ra ®Ó ®¸p øng ®−îc yªu cÇu cña øng dông nhÊt ®Þnh nµo ®ã. Tr−íc thùc tÕ ®ã, t¸c gi¶ luËn v¨n nµy m¹nh d¹n ®i s©u nghiªn cøu vÒ lý thuyÕt cña viÖc chuyÓn ®æi DC/DC, trªn c¬ së Êy ®−a ra c¸c gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chuyÓn m¹ch. §Ó minh chøng cho lý thuyÕt mét c¸ch trùc quan vµ sinh ®éng h¬n, luËn v¨n cã x©y dùng phÇn m« pháng cho mét øng dông cô thÓ. Sau khi hoµn thµnh, luËn v¨n sÏ gãp phÇn lµm râ lý thuyÕt còng nh− cho biÕt mét sè ®iÒu chØnh thùc tÕ cña viÖc thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö. 2. T×nh h×nh nghiªn cøu liªn quan ®Õn ®Ò tµi VÊn ®Ò nghiªn cøu nguån chuyÓn m¹ch lµ mét vÊn ®Ò kh«ng míi nh−ng cã thÓ nãi lµ rÊt khã v× chóng thay ®æi rÊt nhanh nh»m ®¸p øng nh÷ng ®ßi hái ngµy cµng phøc t¹p cña thùc tÕ. MÆc dï mang tÝnh thùc tiÔn vµ øng dông rÊt cao nh−ng nghiªn cøu lý thuyÕt vÒ nguån chuyÓn m¹ch th× cßn thiÕu rÊt nhiÒu. MÆt kh¸c, do tÝnh c¹nh tranh vÒ th−¬ng m¹i mµ c¸c nhµ s¶n xuÊt cã §Ò tµi: Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö
5 thÓ ®−a ra s¶n phÈm nh−ng kh«ng hÒ c«ng bè lý thuyÕt kÌm theo. V× vËy, nh÷ng ng−êi dïng khi cÇn söa ch÷a hoÆc muèn tù thiÕt kÕ theo yªu cÇu riªng lµ rÊt khã kh¨n. C¸c ®Ò tµi nghiªn cøu trong n−íc hÇu nh− kh«ng cã, tÊt nhiªn kh«ng kÓ tíi nh÷ng tµi liÖu nãi vÒ ®iÖn tö c«ng suÊt c¬ b¶n. Trªn thÕ giíi cã rÊt Ýt ng−êi nghiªn cøu chuyªn s©u vÒ vÊn ®Ò nµy. Tµi liÖu chØ ë d¹ng c¸c bµi b¸o ®¨ng trªn t¹p chÝ IEEE vÒ c¸c kü thuËt liªn quan tíi bé nguån chuyÓn m¹ch nh− kü thuËt DC/DC, hoÆc s¬ ®å mang tÝnh giíi thiÖu cña c¸c h·ng s¶n xuÊt (nÕu l¾p r¸p nh− vËy phÇn lín m¹ch kh«ng ho¹t ®éng vµ còng kh«ng cã c¬ së ®Ó lùa chän linh kiÖn hay thay ®æi cÊu h×nh) . Tuy vËy, còng cã tµi liÖu nãi tíi viÖc thiÕt kÕ nh−ng l¹i theo kinh nghiÖm lµ chñ yÕu. 3. Môc ®Ých, nhiÖm vô vµ ph¹m vi nghiªn cøu cña luËn v¨n Môc ®Ých: LuËn v¨n cã môc ®Ých t×m hiÓu c¸c kü thuËt c¬ b¶n ®Ó thiÕt kÕ nguån chuyÓn m¹ch chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö. NhiÖm vô: Nghiªn cøu gãp phÇn lµm râ c¬ së lý thuyÕt cña nguån chuyÓn m¹ch chÊt l−îng cao. §−a ra mét sè gi¶i ph¸p thiÕt kÕ bé nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö. M« pháng kÕt qu¶ nghiªn cøu lý thuyÕt b»ng mét sè phÇn mÒm m« pháng ®Ó minh ho¹ trùc quan cho lý thuyÕt vµ thuËn tiÖn cho viÖc c¶i tiÕn vµ ®iÒu chØnh m¹ch (x©y dùng m¹ch cho mét øng dông cô thÓ). Ph¹m vi nghiªn cøu: LuËn v¨n nghiªn cøu c¸c kü thuËt c¬ b¶n liªn quan tíi nguån chuyÓn m¹ch. ThiÕt kÕ vµ m« pháng mét bé nguån chuyÓn m¹ch cho mét øng dông cô thÓ. 4. C¬ së lý luËn vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu cña luËn v¨n C¬ së lý luËn: LuËn v¨n ®−îc nghiªn cøu trªn c¬ së lý thuyÕt kü thuËt m¹ch ®iÖn tö, ®iÖn tö c«ng suÊt, hÖ thèng ®iÒu khiÓn cã ph¶n håi … C¸c bµi b¸o, tµi liÖu khoa häc … §Ò tµi: Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö
6 H−íng dÉn sö dông c¸c phÇn mÒm m« pháng nh− Matlab, LTspice, SW Cad III, BodeCad, Swift Desinger, TPS 40 Desinger, LoPwrDC Desinger … Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu: Chñ yÕu lµ ph−¬ng ph¸p tæng hîp vµ ph©n tÝch trªn c¬ së lý thuyÕt ®· cã. Ngoµi ra, cßn thèng kª, so s¸nh ®Ó lùa chän ph−¬ng ¸n tèi −u. 5. §ãng gãp vÒ mÆt khoa häc cña luËn v¨n Giíi thiÖu vµ lµm râ lý thuyÕt c¬ b¶n vÒ nguån chuyÓn m¹ch. X©y dùng thö nghiÖm c«ng cô thiÕt kÕ nguån chuyÓn m¹ch mét c¸ch nhanh chãng vµ tiÖn lîi nhê phÇn mÒm m« pháng. 6. ý nghÜa thùc tÕ cña luËn v¨n Cung cÊp c¬ së lý thuyÕt cho viÖc ph©n tÝch vµ thiÕt kÕ bé nguån chuyÓn m¹ch. §¸nh gi¸ chÊt l−îng vµ hiÖu suÊt víi lo¹i nguån chuyÓn m¹ch. 7. KÕt cÊu cña luËn v¨n LuËn v¨n gåm 4 ch−¬ng víi 3 ch−¬ng lý thuyÕt vµ mét ch−¬ng tr×nh bµy phÇn m« pháng. Ngoµi ra cßn cã phÇn më ®Çu vµ danh môc tµi liÖu tham kh¶o. §Ò tµi: Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö
7 Ch−¬ng 1 Tæng quan chung vµ c¸c yªu cÇu cña bé nguån trong thiÕt bÞ ®iÖn tö 1.1. Tæng quan chung 1.1.1. VÞ trÝ vµ tÇm quan träng cña bé nguån trong hÖ thèng Nguån ®iÖn trong c¸c hÖ thèng ®iÖn tö ®ãng vai trß hÕt søc quan träng. §ã lµ n¬i cung cÊp n¨ng l−îng ®iÖn cho hÖ thèng ho¹t ®éng còng nh− tr¸i tim cung cÊp m¸u ®i nu«i c¬ thÓ. V× vËy cã thÓ nãi r»ng viÖc t¹o ra bé nguån chÊt l−îng cao cã vai trß quyÕt ®Þnh tíi sù sèng cßn cña c¶ hÖ thèng. C¸c hÖ thèng ®iÖn tö ngµy nay ®Òu sö dông n¨ng l−îng cña dßng ®iÖn mét chiÒu, viÖc cÊp nguån mét chiÒu cã thÓ thùc hiÖn b»ng c¸ch sö dông c¸c nguån pin, acquy, pin mÆt trêi nh−ng c¸c nguån nµy kh«ng cã tÝnh æn ®Þnh (nguån yÕu ®i sau mét thêi gian hoÆc phô thuéc qu¸ nhiÒu vµo ®iÒu kiÖn bªn ngoµi). Do ®ã, víi c¸c hÖ thèng yªu cÇu ho¹t ®éng tin cËy trong mét thêi gian dµi th× yªu cÇu bé nguån ph¶i ®¶m b¶o vÒ ®é æn ®Þnh cao vµ ph¹m vi æn ®Þnh réng. §Ó ®¸p øng ®−îc yªu cÇu ®ã c¸c bé nguån dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö ®Òu sö dông ph−¬ng ¸n tèi −u lµ lÊy nguån cung cÊp chÝnh tõ ®−êng d©y ®iÖn lùc, ®ång thêi kÕt hîp víi nguån dù phßng lµ pin hoÆc m¸y ph¸t ®iÖn. Tuy nhiªn, phÇn quan träng nhÊt ®Ó quyÕt ®Þnh tÝnh æn ®Þnh cña bé nguån l¹i kh«ng phô thuéc vµo c¸ch dïng nguån chÝnh hay nguån dù phßng v× sau ®ã chóng ®Òu cÇn ®i qua phÇn æn ®Þnh ®Ó ®¶m b¶o ®Çu ra kh«ng ®æi. Chóng ta sÏ lµm râ ®iÒu nµy ë c¸c phÇn tiÕp theo ®©y. 1.1.2. C¸c lo¹i nguån sö dông trong thiÕt bÞ ®iÖn tö Cïng víi sù ph¸t triÓn kh«ng ngõng cña ngµnh c«ng nghiÖp ®iÖn tö, c¸c bé nguån còng liªn tôc ®−îc thay ®æi ®Ó ®¸p øng nh÷ng yªu cÇu ngµy cµng cao vÒ chÊt l−îng còng nh− sù ®a d¹ng trong môc ®Ých sö dông. §Ò tµi: Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö
8 Sù æn ®Þnh cña nguån cung cÊp quyÕt ®Þnh sù an toµn cho thiÕt bÞ, t¨ng sù chÝnh x¸c trong ho¹t ®éng vµ kÐo dµi tuæi thä cña chóng, hiÖn nay viÖc æn ®Þnh nµy ®−îc thùc hiÖn hoµn toµn tù ®éng víi chÊt l−îng rÊt cao. 1 2 4 §Çu vµo ac §Çu ra dc æn ®Þnh 3 H×nh 1. 1: S¬ ®å khèi ®¬n gi¶n cña mét bé nguån Khèi 1: BiÕn ¸p Khèi 2: N¾n vµ läc s¬ cÊp Khèi 3: Nguån dù phßng Khèi 4: Bé æn ®Þnh Tõ s¬ ®å trªn cã thÓ thÊy rÊt râ lµ sù kh¸c biÖt cña c¸c bé nguån ®Ó t¹o ra chÊt l−îng kh¸c nhau chÝnh lµ ë khèi 4. Bé æn ®Þnh. Khèi 1 vµ 2 cã mét sè s¬ ®å th«ng dông nh− h×nh d−íi ®©y: R + TR + Ui + C1 C2 ac Rt Uo dc - L + TR + + Ui C1 C2 Rt Uo ac dc - H×nh 1. 2: S¬ ®å m¹ch chØnh l−u vµ läc nguån §Ò tµi: Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö
9 PhÇn tö c¬ b¶n trong bé æn ®Þnh ®−îc gäi lµ phÇn tö hiÖu chØnh (PTHC). Dùa vµo phÇn tö nµy ta cã thÓ ph©n lo¹i c¸c bé nguån nh− sau: + Dùa vµo c¸ch m¾c phÇn tö hiÖu chØnh víi t¶i, ta cã bé nguån æn ®Þnh song song vµ bé æn ®Þnh nèi tiÕp. + Dùa vµo lo¹i dßng ®iÖn mµ bé æn ®Þnh lµm viÖc, ta cã bé nguån æn ®Þnh xoay chiÒu vµ bé nguån æn ®Þnh mét chiÒu. + Dùa vµo ®Æc tÝnh lµm viÖc cña PTHC, ta cã bé æn ®Þnh liªn tôc (tuyÕn tÝnh) vµ bé æn ®Þnh ng¾t qu·ng (bé æn ®Þnh chuyÓn m¹ch). Sau ®©y ta chØ xÐt mét sè m¹ch æn ®Þnh tuyÕn tÝnh vµ m¹ch æn ®Þnh chuyÓn m¹ch ®Ó thÊy ®−îc −u nh−îc ®iÓm cña tõng lo¹i mµ lùa chän cho phï hîp víi yªu cÇu. 1.2. §¸nh gi¸ c¸c ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ nguån æn ®Þnh 1.2.1. Bé nguån tuyÕn tÝnh Nh− ®· nãi ë phÇn trªn sù kh¸c nhau c¬ b¶n cña c¸c bé nguån chÝnh lµ ë PTHC. V× vËy trong phÇn nµy ta sÏ xÐt tíi mét sè s¬ ®å ®iÓn h×nh víi PTHC kh¸c nhau ®Ó nhËn ra ®−îc −u khuyÕt ®iÓm cña bé nguån tuyÕn tÝnh. 1.2.1.1. PhÇn tö hiÖu chØnh m¾c song song víi t¶i Bé æn ®Þnh nµy kh¸ ®¬n gi¶n, PTHC lµ diode Zene hoÆc ®iÖn trë nhiÖt Tecmitto ®−îc m¾c song song víi t¶i theo s¬ ®å nh− h×nh d−íi ®©y: Rcb + + Vi D Rt Vo kh«ng æn ®Þnh ZENER æn ®Þnh - - Rcb + + R T Rt Vi Vo kh«ng æn ®Þnh Rdc æn ®Þnh - - H×nh 1. 3: S¬ ®å æn ®Þnh dïng diode Zene vµ Tecmitto §Ò tµi: Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö
10 Trong s¬ ®å thø nhÊt, néi trë cña diode Zene gi¶m theo sù gia t¨ng cña ®iÖn ¸p ng−îc ®Æt vµo, khi ®ã Uz = Iz . Rz ≈ const, tøc lµ gi÷ cho ®iÖn ¸p gi÷a hai ®Çu ®iÖn trë t¶i Rt æn ®Þnh. Trong s¬ ®å thø hai, nhiÖt trë RT ®−îc chÕ t¹o b»ng chÊt b¸n dÉn cã hÖ sè nhiÖt ©m, khi nhiÖt ®é t¨ng 1000C th× ®iÖn trë b¶n th©n cña RT gi¶m xuèng tõ 20 – 400 lÇn. Khi ®iÖn ¸p ®Çu vµo t¨ng th× dßng còng t¨ng lµm cho nhiÖt trë nãng lªn, dÉn ®Õn ®iÖn trë cña nã gi¶m xuèng, kÕt qu¶ lµ tæng trë cña nh¸nh RT, Rp song song víi t¶i gi¶m xuèng, sôt ¸p trªn Rcb t¨ng vµ gi÷ cho Vo æn ®Þnh. Tõ s¬ ®å nguyªn lý vµ ho¹t ®éng cña c¸c m¹ch trªn cã thÓ nhËn thÊy r»ng chóng cã −u ®iÓm lµ ®¬n gi¶n nh−ng kh¶ n¨ng æn ®Þnh cña m¹ch hoµn toµn phô thuéc vµo tÝnh chÊt vËt lý cña vËt liÖu chÕ t¹o linh kiÖn lµm PTHC. Thªm n÷a, c¸c m¹ch nµy chØ cã thÓ t¹o ra ®−îc ®iÖn ¸p thÊp æn ®Þnh tõ ®iÖn ¸p cao h¬n, tøc lµ kh«ng thÓ n©ng ®−îc ®iÖn ¸p lªn khi nã bÞ gi¶m. MÆt kh¸c, b¶n th©n c¸c PTHC nµy lµm tiªu hao mét phÇn c«ng suÊt kh¸ lín nªn ¶nh h−ëng tíi hiÖu suÊt cña toµn m¹ch. 1.2.1.2. PhÇn tö hiÖu chØnh m¾c nèi tiÕp víi t¶i Bé æn ®Þnh nµy cßn gäi lµ bé æn ®Þnh cã håi tiÕp, khi ®ã hÖ sè æn ®Þnh cao vµ c«ng suÊt ra lín. Uv PhÇn tö Ur §iÖn ¸p mét chiÒu hiÖu chØnh §iÖn ¸p T¶i ch−a æn ®Þnh mét chiÒu æn ®Þnh Bé M¹ch khuÕch ®¹i håi tiÕp Bé Nguån chuÈn so s¸nh H×nh 1. 4: S¬ ®å khèi cña bé æn ®Þnh cã håi tiÕp PTHC ®−îc ®iÒu khiÓn b»ng tÝn hiÖu mét chiÒu tõ bé khuÕch ®¹i. Trong s¬ ®å nµy PTHC lµ c¸c BJT hoÆc FET lo¹i c«ng suÊt lµm viÖc ë chÕ ®é khuÕch ®¹i, khi ®ã néi trë cña chóng biÕn ®æi theo ®iÖn ¸p ra, nÕu b»ng §Ò tµi: Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö
11 c¸ch nµo ®ã ®iÒu khiÓn ®−îc sù thay ®æi cña néi trë nµy ta sÏ lµm cho ®iÖn ¸p trªn t¶i æn ®Þnh. M¹ch håi tiÕp lÊy ®iÖn ¸p ra hoÆc mét phÇn ®iÖn ¸p ra ®−a vÒ bé so s¸nh. Bé so s¸nh thùc hiÖn viÖc so s¸nh ®iÖn ¸p ra cña m¹ch håi tiÕp víi nguån ®iÖn ¸p chuÈn. KÕt qu¶ so s¸nh lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu ®−îc ®−a tíi PTHC sau khi qua bé khuÕch ®¹i ®Ó t¨ng kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn. Nguån chuÈn t¹o ra ®iÖn ¸p æn ®Þnh kh«ng phô thuéc vµo sù thay ®æi cña ®iÖn ¸p vµo hay ®iÖn ¸p ra ®Ó cung cÊp cho bé so s¸nh. Nguån chuÈn th−êng dïng diode Zene ®Ó t¹o ®iÖn ¸p chuÈn æn ®Þnh. §Ó ®¸nh gi¸ −u nh−îc ®iÓm cña bé nguån tuyÕn tÝnh cã håi tiÕp ta xÐt s¬ ®å phæ biÕn sau ®©y: D1 Q1 Io Vo R1 T1 Bé khuÕch ®¹i sai sè + C + Vi ac R2 D2 Vref KhuÕch ®¹i dßng H×nh 1. 5: Bé nguån tuyÕn tÝnh cã håi tiÕp Trong ®ã, Transistor ho¹t ®éng ë chÕ ®é tuyÕn tÝnh, cã néi trë thay ®æi ®Ó ®iÖn ¸p ra lu«n lµ h»ng sè. Bé khuÕch ®¹i sai sè thùc chÊt lµ bé so s¸nh mét phÇn ®iÖn ¸p ra (lÊy qua bé chia ¸p R1, R2) víi ®iÖn ¸p chuÈn Vref. §iÖn ¸p ra cña bé khuÕch ®¹i sai sè ®iÒu khiÓn cùc gèc cña BJT th«ng qua bé khuÕch ®¹i dßng ®iÖn. NÕu ®iÖn ¸p ngâ ra t¨ng (do t¨ng ®iÖn ¸p ngâ vµo hoÆc do gi¶m dßng t¶i) th× ®iÖn ¸p cùc ph¸t cña BJT t¨ng, trong khi ®iÖn ¸p cùc gèc gi¶m v× tÝn hiÖu håi tiÕp ®−a tíi bé so s¸nh lµ håi tiÕp ©m, do ®ã néi trë cña BJT t¨ng lªn, sôt ¸p trªn BJT t¨ng vµ ®iÖn ¸p ngâ ra gi¶m xuèng. §iÖn ¸p míi ®−îc t¹o ra l¹i tiÕp tôc ®−îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p mÉu tíi khi ®¹t tr¹ng th¸i c©n b»ng víi ®iÖn ¸p mÉu. Nh−ng khi ®iÖn ¸p ngâ ra gi¶m, qu¸ tr×nh trªn l¹i kh«ng diÔn ra ng−îc l¹i. Nh− vËy cã thÓ thÊy khuyÕt ®iÓm râ rµng cña bé æn ®Þnh tuyÕn tÝnh cã håi tiÕp lµ: §Ò tµi: Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö
12 ChØ t¹o ®−îc ®iÖn ¸p thÊp tõ ®iÖn ¸p cao h¬n Ngâ vµo vµ ngâ ra kh«ng ®−îc c¸ch ly vÒ mÆt mét chiÒu Toµn bé dßng t¶i qua transistor, transistor nµy lµm viÖc liªn tôc ë chÕ ®é tuyÕn tÝnh nªn tæn hao lµ qu¸ lín. Trong hÇu hÕt c¸c tr−êng hîp sôt ¸p trªn transistor lµ 2.5V ®èi víi lo¹i NPN vµ 1V ®èi víi lo¹i PNP. Khi ®iÖn ¸p DC th« lÊy ra tõ cuén thø cÊp cña biÕn ¸p ®· ®−îc chØnh l−u, vµ sö dông tô läc ®ñ lín ®Ó läc ®é gîn sãng v« nghÜa, th−êng chän sè vßng d©y cuén thø cÊp ®Ó ®iÖn ¸p thø cÊp ®· chØnh l−u lµ Vo + 2.5V khi ngâ vµo AC ë møc dung sai nhá. Nh−ng khi ®iÖn ¸p AC cã dung sai lín th× sai lÖch sÏ lín h¬n vµ tæn hao trªn PTHC sÏ lín h¬n vµ do vËy hiÖu suÊt cÊp nguån sÏ gi¶m ®i. §Ó chøng minh cho ®iÒu nµy cã thÓ xem xÐt vÝ dô sau: Vo Io Vdc(min) Vdc(max) Vi sai(max) Pi(max) Po(max) Tæn hao HiÖu suÊt V A V V V W W Qmax Po/Pi(max) % 5 10 7.5 9.25 4.75 97.5 50 47.5 51.25 15 10 17.5 22.8 7.75 228 150 78 65.9 20 10 32.5 42.25 12.25 423 300 123 71 B¶ng trªn cho thÊy c¸c gi¸ trÞ t−¬ng øng cña m¹ch khi dung sai ngâ vµo AC lµ ± 15%. §iÖn ¸p DC th« ®−îc chän lµ (Vo + 2.5V) khi ®iÖn ¸p ngâ vµo AC ë møc dung sai nhá – 15%. Khi ®ã, ®Çu vµo DC ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i lµ 1.3(Vo + 2.5V) khi ®iÖn ¸p ngâ vµo AC ë møc dung sai lín +15%. Ngoµi ra, tõ b¶ng ®ã còng thÊy r»ng nÕu ®iÖn ¸p ra Vo lín th× hiÖu suÊt cao h¬n so víi khi ®iÖn ¸p ra nhá. 1.2.1.3. PhÇn tö hiÖu chØnh lµ vi m¹ch tÝch hîp (IC) IC æn ¸p cã 3 cùc: cùc vµo, cùc ra vµ cùc chung. Mçi lo¹i IC ®−îc chÕ t¹o víi c¸c møc ®iÖn ¸p ra chuÈn d−¬ng hoÆc ©m, v× vËy m¹ch æn ®Þnh ®iÖn ¸p b»ng IC còng ®−îc chia lµm 2 lo¹i lµ m¹ch æn ¸p d−¬ng vµ m¹ch æn ¸p ©m. 78L05 79L05 IN OUT IN OUT + + - - COM COM C2 + C1 + C1 C2 Vi Vo + Vo + Vi kh«ng æn ®Þnh æn ®Þnh kh«ng æn ®Þnh æn ®Þnh H×nh 1. 6: S¬ ®å m¹ch æn ¸p d−¬ng vµ ©m dïng IC æn ¸p §Ò tµi: Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö
13 Vi m¹ch tÝch hîp ®−îc sö dông trong c¸c bé nguån æn ®Þnh tuyÕn tÝnh thùc chÊt lµ mét m¹ch bao gåm ®Çy ®ñ c¸c thµnh phÇn cña mét s¬ ®å æn ¸p cã håi tiÕp, cã m¹ch h¹n chÕ dßng vµ b¶o vÖ qu¸ ¸p. §iÒu nµy khiÕn cho viÖc æn ®Þnh nguån trë nªn ®¬n gi¶n vµ thuËn lîi cho ng−êi sö dông. Tuy nhiªn, c¸c m¹ch nµy th−êng cã dßng nhá (vÝ dô hai lo¹i 78L05 vµ 79L05 nh− h×nh trªn chØ cho dßng 100mA) v× khi dßng lín (tõ 3A trë lªn) th× IC ph¶i cã vá bäc kim lo¹i víi gi¸ thµnh cao vµ tæn hao bªn trong cña c¸c transistor còng kh¸ lín. Tãm l¹i, −u ®iÓm lín nhÊt cña bé nguån æn ®Þnh tuyÕn tÝnh lµ sù ®¬n gi¶n trong s¬ ®å, nh−ng nh−îc ®iÓm c¬ b¶n l¹i t−¬ng ®èi nhiÒu, cã thÓ kÓ ra lµ: Sö dông biÕn ¸p nguån víi tÇn sè thÊp (50 – 60Hz) nªn kÝch th−íc vµ träng l−îng lín Tiªu thô c«ng suÊt lín trªn PTHC. Dßng phô t¶i cµng lín, d¶i æn ®Þnh ®iÖn ¸p cµng réng th× PTHC tiªu thô c«ng suÊt cµng lín. V× vËy, bé nguån tuyÕn tÝnh chØ lµm viÖc víi dßng ngâ ra nhá h¬n 5A. HiÖu suÊt cña m¹ch thÊp (th−êng tõ 30% - 60%) KÝch th−íc cña PTHC lín v× ph¶i to¶ nhiÖt, mËt ®é c«ng suÊt t¶i ra chØ tõ 0.2 – 0.3W/in3, nghÜa lµ t−¬ng ®èi lín víi hÖ thèng nhá lµm b»ng IC. 1.2.2. Bé nguån chuyÓn m¹ch Vµo cuèi nh÷ng n¨m 70 cña thÕ kû 20, ng−êi ta ®· t¹o ra ®−îc mét lo¹i nguån æn ®Þnh míi lµ nguån ng¾t qu·ng (nguån xung) hay cßn gäi lµ nguån chuyÓn m¹ch (SMPS – Switching Mode Power Supply). Bé nguån nµy lµm viÖc víi hiÖu suÊt cao (tõ 80 – trªn 90%), d¶i ®iÖn ¸p lµm viÖc réng vµ kÝch th−íc, träng l−îng nhá nhÑ. S¬ ®å khèi cña bé nguån chuyÓn m¹ch ®−îc cho trong h×nh 1.7. Chó ý r»ng s¬ ®å nµy lµ s¬ ®å ®Çy ®ñ víi nguån cÊp ban ®Çu lµ nguån ®iÖn l−íi xoay chiÒu, tuú nh÷ng ®iÒu kiÖn cô thÓ mµ s¬ ®å cña bé nguån thùc tÕ cã thÓ kh«ng cã mét sè khèi. VÝ dô, nÕu bé nguån chuyÓn m¹ch dïng pin hay acquy th× kh«ng cÇn cã khèi (1) – Khèi läc nhiÔu ®Çu vµo vµ (2) – Khèi n¾n vµ läc s¬ cÊp. §Ò tµi: Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö
14 (1) (2) (3) (4) (5) (10) (8) (9) (6) (7) è Ò Ó H×nh 1. 7: S¬ ®å khèi cña bé nguån chuyÓn m¹ch Trong ®ã: 1). Läc nhiÔu tÇn sè cao 2). Bé n¾n vµ läc s¬ cÊp 3). PhÇn chuyÓn m¹ch chÝnh 4). Bé n¾n vµ läc thø cÊp 5). Håi tiÕp ®Ó lÊy mÉu ®iÖn ¸p ra 6). KhuÕch ®¹i sai lÖch cña ®iÖn ¸p lÊy mÉu vµ ®iÖn ¸p chuÈn (thùc chÊt lµ bé so s¸nh cã khuÕch ®¹i) 7). Bé t¹o ®iÖn ¸p chuÈn 8). Bé t¹o xung tam gi¸c 9). Bé ®iÒu chÕ ®é réng xung 10). Bé khuÕch ®¹i kÝch thÝch vµ ®¶o pha ®Ó ®iÒu khiÓn phÇn chuyÓn m¹ch chÝnh. TÇn sè c«ng t¸c cña bé nguån xung (tÇn sè chuyÓn m¹ch) th−êng tõ 10KHz ®Õn 500KHz. Së dÜ cã gi¸ trÞ nµy v× nÕu tÇn sè thÊp th× khã läc thø cÊp, kÝch th−íc linh kiÖn (cuén chÆn, tô läc) lín, gi¸ thµnh còng nh− kÝch th−íc cña nguån t¨ng. NÕu tÇn sè qu¸ cao th× n¨ng l−îng ®iÖn sÏ ph¸t x¹ t¹i chç, khi ®ã n¨ng l−îng ®iÖn sÏ biÕn thµnh n¨ng l−îng tõ tr−êng, ®iÖn tr−êng vµ nhiÖt, lµm gi¶m hiÖu suÊt cña bé nguån. H¬n n÷a, trong d¶i tÇn 10KHz – 500KHz, biÕn ¸p dïng lâi ferit cã ®é tõ thÈm hiÖu dông lín, nªn sè vßng d©y sÏ gi¶m ®i rÊt nhiÒu, tøc lµ gi¶m ®−îc kÝch th−íc vµ träng l−îng cña biÕn ¸p, cuén chÆn so víi bé nguån th«ng th−êng cã cïng c«ng suÊt. §Ò tµi: Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö
15 PhÇn chuyÓn m¹ch chÝnh sö dông c¸c BJT vµ MOSFET c«ng suÊt lín, tÇn sè chuyÓn m¹ch cao, lµm viÖc ë chÕ ®é ng¾t / më nªn tæn hao c«ng suÊt rÊt nhá, to¶ nhiÖt ®¬n gi¶n. Tõ c¸c ®Æc ®iÓm trªn lµm cho SMPS cã c¸c −u ®iÓm v−ît tréi so víi bé nguån tuyÕn tÝnh nh− sau: PhÇn tö chuyÓn m¹ch tÝch cùc ho¹t ®éng ë mét trong hai chÕ ®é ®ãng hoÆc ng¾t nªn kh¶ n¨ng truyÒn t¶i c«ng suÊt lín h¬n nhiÒu so víi ë chÕ ®é tuyÕn tÝnh. Nhê vËy hiÖu suÊt cao (80 – 90%) trong khi c¸c bé nguån tuyÕn tÝnh cã hiÖu suÊt thÊp (
16 Khèi nµy cã nhiÖm vô läc bá c¸c nhiÔu cao tÇn. Trong kh«ng gian cã rÊt nhiÒu c¸c nhiÔu cao tÇn ph¸t ra tõ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö cã nguån ph¸t x¹ RFI. Thªm n÷a, b¶n th©n nguån xung còng lµ nguån t¹o ra c¸c thµnh phÇn tÇn sè cao g©y nhiÔu cho c¸c thiÕt bÞ xung quanh. Bé läc sÏ chÆn l¹i c¸c tÝn hiÖu nhiÔu ®ã kh«ng ®−a ra ®−êng d©y, ®ång thêi nã còng chÆn c¸c xung nhiÔu RFI tõ ngoµi kh«ng cho ¶nh h−ëng tíi bé nguån (®Æc biÖt lµ khèi chuyÓn m¹ch) Bé läc gåm c¸c tô läc cao tÇn vµ biÕn ¸p cao tÇn. BiÕn ¸p nµy cã rÊt Ýt vßng d©y, cã nhiÖm vô chÆn nhiÔu cao tÇn ®èi xøng tõ ®Çu vµo vµ ®Çu ra nh−ng trë kh¸ng cña nã l¹i coi nh− b»ng kh«ng víi dßng cung cÊp tÇn sè 50 - 60Hz. Tô läc cao tÇn cã ®iÖn dung chØ vµi chôc nF, víi nhiÖm vô läc nhiÔu cao tÇn kh«ng ®èi xøng tõ ®Çu vµo vµ ®Çu ra, trë kh¸ng cña c¸c tô nµy rÊt lín (coi nh− ∞) víi dßng cung cÊp tÇn sè 50 – 60Hz. Tõ nhiÖm vô nh− trªn cña khèi läc nhiÔu cao tÇn, ta thÊy khèi nµy cÇn ®¶m b¶o: CÊu tróc nhá gän Läc RFI trong khi kh«ng g©y ¶nh h−ëng g× tíi tÇn sè c¬ b¶n 50 – 60Hz Kh«ng g©y suy gi¶m tÝn hiÖu, kh«ng lµm tæn thÊt n¨ng l−îng ®iÖn. 1.3.2. Khèi n¾n vµ läc s¬ cÊp Bé nguån cã ®Çu vµo lµ nguån AC nªn ph¶i cã phÇn n¾n vµ läc s¬ cÊp tr−íc khi ®−a vµo phÇn chuyÓn m¹ch chÝnh. Nguån AC cã thÓ lµ 1 pha hoÆc 3 pha, tuy nhiªn trong thiÕt bÞ ®iÖn tö do c¸c bé nguån chØ yªu cÇu c«ng suÊt nhá vµ võa nªn chØ sö dông nguån AC 1 pha (220V, 50/60 Hz). C¸c s¬ ®å th«ng dông cña khèi nµy ®· ®−îc ®Ò cËp trong phÇn 1.1 cña ch−¬ng 1 nªn ë ®©y chØ nªu ra yªu cÇu chÊt l−îng cho khèi n¾n vµ läc s¬ cÊp nh− sau: T¹o ra ®iÖn ¸p DC cã ®é æn ®Þnh tèt, tøc lµ ®é gîn sãng cµng nhá cµng tèt C¸c linh kiÖn, ®Æc biÖt lµ diode ph¶i cã kh¶ n¨ng chÞu ®iÖn ¸p ng−îc vµ dßng ®iÖn ng−îc lín v× lo¹i nguån chuyÓn m¹ch kh«ng dïng biÕn ¸p, nghÜa lµ ®iÖn ¸p 220V AC ®−îc trùc tiÕp chØnh l−u nªn c¸c tham sè nµy lín h¬n rÊt nhiÒu so víi m¹ch cã sö dông biÕn ¸p nguån. Tuy nhiªn, c«ng suÊt tæn hao d−íi d¹ng nhiÖt cña diode ph¶i cµng nhá cµng tèt. §Ò tµi: Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö
17 §Ó lo¹i bá c¸c thµnh phÇn gîn sãng cña ®iÖn ¸p ra sau khi n¾n, cÇn sö dông c¸c m¹ch läc nguån. Nh−ng m¹ch läc nguån kh«ng ®−îc ph¸ vì chÕ ®é ho¹t ®éng b×nh th−êng cña m¹ch chØnh l−u, kh«ng ®−îc g©y mÐo thªm, kh«ng ®−îc g©y ra qu¸ tr×nh qu¸ ®é lµm háng van chØnh l−u, tÇn sè dao ®éng riªng cña bé läc ph¶i kh¸c xa tÇn sè cña thµnh phÇn gîn sãng mµ nã ph¶i läc ®Ó tr¸nh hiÖn t−îng céng h−ëng lµm ph¸ háng chÕ ®é ho¹t ®éng cña m¹ch n¾n, vµ tæn hao trªn m¹ch läc ph¶i nhá. 1.3.3. Khèi chuyÓn m¹ch tÇn sè cao, n¾n vµ läc thø cÊp Khèi nµy cßn ®−îc gäi lµ bé biÕn ®æi DC/DC v× ®Çu vµo lµ mét chiÒu vµ ®Çu ra còng lµ mét chiÒu. §©y lµ khèi c¬ b¶n cña nguån chuyÓn m¹ch, viÖc ph©n tÝch cÊu tróc cña khèi nµy ®Ó t×m ra ®−îc ph−¬ng ¸n tèi −u ®−îc tr×nh bµy kü trong ch−¬ng 2 vµ ch−¬ng 3. ë ®©y, chØ ®Ò cËp tíi yªu cÇu chÊt l−îng cña bé DC/DC: Tiªu thô c«ng suÊt nhá trªn phÇn tö chuyÓn m¹ch ®Ó t¨ng hiÖu suÊt cña m¹ch. MËt ®é c«ng suÊt t¶i ra ®¹t møc cao (lo¹i phæ biÕn lµ 1 – 4W/inch2 vµ lo¹i ®Æc biÖt lµ 40 – 50W/inch2) M¹ch ®¬n gi¶n nh−ng hiÖu suÊt cao. C«ng suÊt, ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn ®Çu ra phï hîp víi yªu cÇu cña tõng øng dông 1.3.4. Khèi ®iÒu khiÓn Khèi ®iÒu khiÓn cña nguån chuyÓn m¹ch gåm c¸c khèi 5, 6, 7, 8, 9, 10. ViÖc ph©n tÝch cÊu tróc cña khèi nµy sÏ ®−îc tr×nh bµy cô thÓ trong ch−¬ng 3. Tuy nhiªn, cã thÓ nhËn ra yªu cÇu cña khèi nµy nh− sau: T¹o ra c¸c xung vu«ng ®é réng biÕn ®æi ng−îc víi ®iÖn ¸p trªn t¶i ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c transistor chuyÓn m¹ch. Cã thÓ ®iÒu khiÓn ®−îc ®iÖn ¸p trung b×nh ë ngâ ra b»ng c¸ch thay ®æi d·y xung vu«ng nµy. §Ó t¹o ra d·y xung vu«ng cã ®é réng xung thay ®æi ng−êi ta cã thÓ thùc hiÖn theo c¸ch gi÷ cho tÇn sè cè ®Þnh hoÆc thay ®æi tÇn sè trong khi gi÷ cho thêi gian kh«ng cã xung cè ®Þnh. Cung cÊp ®ñ c«ng suÊt kÝch thÝch cho c¸c chuyÓn m¹ch chÝnh B¶o vÖ qu¸ dßng vµ qu¸ ¸p trªn t¶i B¶o vÖ khö ®iÖn ¸p vµo qu¸ thÊp hoÆc qu¸ cao. §Ò tµi: Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö
18 KÕt luËn: Khèi cÊp nguån dïng cho c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö cã thÓ ®−îc thiÕt kÕ theo hai ph−¬ng ¸n lµ nguån tuyÕn tÝnh hoÆc nguån chuyÓn m¹ch. Theo nh÷ng ph©n tÝch ë trªn th× nguån chuyÓn m¹ch cã nhiÒu −u thÕ h¬n c¶, ®©y chÝnh lµ xu h−íng ph¸t triÓn cña kü thuËt cÊp nguån trong thêi gian qua. Víi nh÷ng −u ®iÓm hoµn toµn v−ît tréi cña m×nh, lo¹i nguån nµy xuÊt hiÖn trong hÇu hÕt c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö hiÖn ®¹i. Tuy nhiªn, còng nhËn thÊy ngay r»ng ®Ó cã ®−îc nh÷ng −u ®iÓm ®ã, nguån chuyÓn m¹ch cã cÊu tróc phøc t¹p vµ rÊt ®a d¹ng tuú vµo nh÷ng øng dông kh¸c nhau. Víi nh÷ng b−íc tiÕn kh«ng ngõng cña kü thuËt tÝch hîp th× hiÖn nay c¸c bé nguån chuyÓn m¹ch còng ®−îc ®¬n gi¶n ho¸ kh¸ nhiÒu v× phÇn lín m¹ch ®· ®−îc tÝch hîp trong c¸c IC chÝnh (vÝ dô nh− IC ®iÒu khiÓn). ViÖc x¸c ®Þnh ®−îc yªu cÇu c¬ b¶n cña bé nguån chuyÓn m¹ch dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö sÏ gióp cho viÖc thiÕt kÕ bé nguån ®−îc chÝnh x¸c vµ ®¹t hiÖu qu¶ cao. C¸c ch−¬ng tiÕp theo sÏ ph©n tÝch lý thuyÕt vµ ®−a ra c¸c cÊu h×nh m¹ch ®Ó ®¸p øng ®−îc c¸c yªu cÇu ®ã. §Ò tµi: Nghiªn cøu gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nguån chÊt l−îng cao dïng trong thiÕt bÞ ®iÖn tö