intTypePromotion=3

Nguồn xung

Chia sẻ: Nguyen Van Thai | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:6

0
451
lượt xem
111
download

Nguồn xung

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

Nguồn xung đang được dùng rất phổ biến bởi nó có ưu điểm là hiệu suất biến đổi năng lượng cao và khả năng thay đổi linh hoạt trong thiết kế.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nguồn xung

  1. Giới thiệu: Nguồn xung đang được dùng rất phổ biến bởi nó có ưu điểm là hiệu  suất biến đổi năng lượng cao và khả năng thay đổi linh hoạt trong  thiết kế.Chẳng hạn như có thể có nhiều đầu ra (output Voltage) với  nhiều cực khác nhau từ một đầu vào đơn(single Input voltage), khả  năng ổn định áp tại ngõ ra, hạn chế tổn hao công suất đến mức tối  thiểu, tránh nhiễu nguồn do hiện tượng dội áp và còn nhiều hơn nữa  (ai muốn biết thì tự tìm hiểu thêm) ... Nguyên lí hoạt động của các loại nguồn xung đang được dùng phổ  biến hiện nay (mỗi loại có 1 ưu khuyết điển riêng) : Buck: dùng để chuyển đổi điện áp(DC) xuống mức thấp hơn. Boost: cung cấp điện áp ra cao hơn điện áp đầu vào. Buck­Boost: Điện áp ra ngược cực tính so với điện áp vào. Fly­back: Điện áp ra nhỏ hơn hoặc lớn hơn đầu vào và có nhiều đầu  ra multi output). Một số mô hình biến đổi dùng nhiều transitor được sử dụng: Push­pull: Bộ biến đổi dùng hai transitor có hiệu quả đặc biệt ở điện  áp thấp Half­Brigde: Dùng 2 transitor biến đổi cho các ứng dụng off line Full­Brigde: Dùng 4 transitor – có thể cho công suất đầu ra cao nhất  đối với tất cả các loại nguồn kể trên. Đi kèm theo là các mạch ví dụ để tham khảo và để minh họa cho các  kiểu nguồn Buck,Boost,Flyback... Nguyên tắc chuyển mạch được dùng trong các nguồn xung: Trước khi đi vào chi tiết giải thích các mạch biến đổi năng lượng cụ  thể,một số kiến thức về biến đổi năng lượng cần được chú ý.
  2. I.Cuộn cảm và dòng điện cảm ứng. Nếu đặt một điện áp vào một cuộn cảm,sẽ xuất hiện một dòng điện  chạy qua cuộn cảm(cường độ dòng điện biến đổi theo thời gian).Chú  ý rằng : Dòng điện chạy trong cuộn cảm thay đổi theo thời gian thậm  chí là khi điện áp đặt lên nó là không đổi. Hay nói một cách khác là nếu một dòng điện thay đổi liên tục sẽ sinh  ra trên hai đầu cuộn cảm một điện áp nào đó. Một định luật cơ bản đã đưa ra quan hệ giữa điện áp và dòng điện  trong cuộn cảm bằng công thức sau: V=L.di/dt Hai đặc tính quan trọng của cuộn cảm theo như định luật đó là : 1.Điện áp sinh ra trên cuộn cảm chỉ do sự thay đổi của dòng điện  chạy trong cuộn cảm đó.Một dòng điện ổn định (DC) qua cuộn cảm  sẽ không sinh ra điện áp nào ở hai đầu cuộn cảm cả.(Không kể điện  áp rơi do điện trở của dây dẫn). Nhớ kĩ.....J 2.Dòng điện chạy qua cuộn cảm không thể thay đổi giá trị đột ngột  được (ngay lập tức).Dòng điện thay đổi càng nhanh thì điện áp sinh ra  ở hai đầu cuộn cảm càng lớn. Chú ý: không giống như dòng điện,điện áp có thể thay đổi một cách  tức thì. Hình vẽ minh họa : Quan hệ giữa điện áp và dòng điện trong cuộn  cảm Tham số quan trọng là : di/dt thể hiện mức độ thay đổi của dòng điện  theo thời gian.Đồ thị cho thấy di/dt càng lớn thì độ dốc của đường i(t)  càng lớn. Khi đó V sẽ càng lớn. Nguyên lí hoạt động của Biến áp xung:
  3. Máy biến áp là thiết bị có hai hoặc nhiều cuộn dây.Lõi từ có nhiều  dạng và làm bằng nhiều chất liệu khác nhau.Biến áp dùng trong  nguồn xung chủ yếu là làm bằng lõi ferit(Gọi là biến áp xung) chịu  được sự biến đổi ở tần số cao. Cái này chắc ai cũng biết rồi Nguyên lí Điều chế độ rộng xung(PMW): Hầu hết các bộ biến đổi kiểu switching đều dùng phương pháp này để  đóng ngắt transitor tạo dòng có tần số cao.Vòng phản hồi điều chỉnh  điện áp ra của bộ nguồn thường là thay đổi thời gian mở(ON time)  của các transitor trong bộ biến đổi. Ví dụ dưới đây thể hiện một mạch lọc L­C với dạng xung vuông . Dãy xung vuông được lọc và đưa điện áp DC ở đầu ra Các mô hình cơ bản của các bộ biến đổi kiểu Switching: Hầu hết các mạch biến đổi DC­DC hiện nay thuộc một trong các loại  sau đây. 1.Kiểu Buck: Một trong những bộ biến đổi kiểu switching hay được dùng nhất là  kiểu Buck converter.Dùng để biến đổi điện áp một chiều sang một  điện áp thấp hơn có cùng cực tính(giảm áp).Đây là điều cần thiết với  các hệ thống sử dụng các cấp điện áp cỡ 24­40V cần phải chuyển  xuống thấp hơn (15,12,5V...) với tổn hao công suất rất thấp. Các bộ biến đổi dạng này dùng transitor đóng cắt mạch điện có các  cuộn cảm .(Xem hình minh họa) Khi công tắc đóng nối Vin với cuộn cảm,dòng điện tăng lên trong  cuộn cảm.Tụ điện đang trong quá trình nạp.Chiều dòng điện như 
  4. trong hình vẽ. Khi công tắc ngắt,dòng điện giảm từ từ,Điện áp sẽ sinh ra trong cuộn  cảm sẽ có xu hướng giữ cho dòng điện không đổi.Tụ điện trong quá  trình phóng điện.Dòng điện chạy qua Diode như hình. Trong thời gian công tắc đóng (ON) dòng điện qua cuộn cảm tăng, Trong thời gian công tắc ngắt (OFF)dòng điện qua cuộn cảm giảm. Giá trị dòng điện ra tải là giá trị trung bình của dòng qua cuộn cảm Kiểu Boost (tăng áp): Kiểu boost có đặc điểm là điện áp DC đầu ra lớn hơn điện áp DC đầu  vào. ­Khi công tắc đóng (ON) ,điện áp vào sẽ làm cho dòng qua cuộn cảm  tăng lên.Chiều của dòng điện như hình(chạy qua switch).Dòng tải  được cấp bởi tụ điện. ­Khi công tắc ngắt (OFF) , dòng qua cuộn cảm giảm gây nên ở cuối  của cuộn dây một điện áp cùng với điện áp Vin làm cho áp ra của tải  lớn hơn điện áp vào Vin(Chính là điện áp trên tụ).Dòng tải được cấp  bởi điện áp Vin. Dòng ra và công suất ra tải: Một điểm cần chú ý trong thiết kế là với kiểu Boost: Dòng ra tải và dòng qua phần tử đóng cắt (switch,cụ thể là các  transitor) không bằng nhau và giá trị dòng ra của tải bao giờ cũng nhỏ  hơn dòng qua các transitor đóng ngắt. Công suất đầu vào bao giờ cũng lớn hơn đầu ra .Do đó,nếu điện áp  đầu ra lớn hơn điện áp vào thì cũng đồng nghĩa với dòng điện đầu ra  nhỏ hơn dòng vào. iểu Buck­Boost :
  5. Hay còn gọi là bộ biến đổi switching đảo, lấy điện áp một chiều đầu  vào và đưa ra đầu ra điện áp một chiều có cực tính ngược lại so với  đầu vào.Độ lớn điện áp đầu ra có thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn điện áp  đầu vào. Khi công tắc đóng (ON), Điện áp Vin sinh dòng điện tăng dần trong  cuộn cảm.Lúc này, dòng ra tải là dòng điện phóng ra của tụ. Khi công tắc ngắt(OFF),dòng điện giảm dần trong cuộn cảm sinh ra  điện áp trên cuộn(như hình).Diode dẫn cho phép dòng nạp cho tụ và  cung cấp cho tải. Chú ý: Dòng tải được cung cấp bởi cuộn cảm khi công tắc đóng và bởi tụ  điện khi công tắc ngắt. Kiểu Flyback: Trong các mô hình nguồn switching,mô hình kiểu Flyback là linh hoạt  nhất. Cho phép người thiết kế tạo ra một hoặc nhiều cấp điện áp ra  (kể cả đảo chiều cực tính) Các bộ biến đổi kiểu Flyback được sử dụng rộng rãi trong các hệ  thống sử dụng nguồn pin hoặc acqui, có một nguồn điện áp vào duy  nhất để cung cấp cho hệ thống cần nhiều cấp điện áp(+5V,+12V,­ 12V) với hiệu suất chuyển đổi cao. Đặc điểm quan trọng của bộ biến đổi Flyback là pha(cực tính) của  biến áp xung được biểu diễn bởi các dấu chấm trên các cuộn sơ cấp  và thứ cấp. Khi công tắc đóng (ON),điện áp vào làm dòng điện qua cuộn sơ cấp  tăng dần.Chú ý cực tính của điện áp trong cuộn sơ cấp là chiều âm ở  nơi có điểm chấm và sinh ra điện áp cùng cực tính ở cuộn thứ cấp. (Độ lớn được quyết định bởi tỉ lệ số vòng dây sơ cấp – thứ cấp). Điện áp ở cuộn thứ cấp khoá diode chặn dòng qua cuộn thứ cấp  trong thời gian công tắc đóng .Trong khoảng thời gian này,dòng tải 
  6. được cấp bởi tụ điện phóng theo chiều như hình. Khi công tắc ngắt, dòng điện giảm dần trong cuộn thứ cấp là đảo  chiều điện áp trên cuộn thứ cấp, mở diode cấp dòng qua tải và nạp  cho tụ điện. Bộ biến đổi Flyback hoạt động cả ở hai chế độ liên tục (dòng qua  cuộn thứ cấp luôn >0) hoặc chế độ gián đoạn (dòng thứ cấp trở về 0  ở mỗi chu kì) Tạo nhiều cấp điện áp ra: Một ưu điểm lớn của kiểu Flyback là khả năng cung cấp nhiều cấp  điện áp ra Kiểu Push­Pull: Dùng hai transitor để biến đổi DC­DC. Mỗi transitor lần lượt dẫn trong mỗi nửa chu kì và không bao giờ cùng  dẫn(Chú ý!!!). Khi transitor A dẫn thì cuộn sơ cấp phía trên được cấp điện áp  Vin.Lúc đó,bên cuộn thứ cấp xuất hiện điện áp có chiều mở diode  phía dưới cho dòng qua cuộn cảm và cấp cho tụ điện và tải. Tương tụ,khi transitor B dẫn cuộn sơ cấp phía dưới có dòng làm mở  diode phía trên cấp nguồn cho tải.

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản