Nguyeãn Vaên Ñöùc
Luaän vaên toát nghieäp
80 . 10-6 . di 80 . 10-6 . 0,6
Co = = = 1600 F
Vr 0,03
Choïn C = 1600 F
IV.THIEÁT KEÁ MAÏCH NAÉN LOÏC NGOÛ VAØO :
1.CAÀU DIODE :
Maïch naén loïc ngoõ vaøo ñuôïc thieát keá theo maïch nhö hình veõ
Ñieän aùp nguoàn löôùi ñaët tröïc tieáp vaøo caàu naén neân 4 diode phaûi chòu
ñieän aùp ngöôïc cao.
Trò soá ñænh cuûa ñieän aùp laø : Vp = 220 . 1,414 = 311 V
Trò soá ñænh cuûa ñieän aùp nguoïc ñaët leân moãi diode laø :
Vin = 311 . 1,57 = 448 V
Neáu döï tröõ theâm 10% thì ta caàn choïn caùc diode chòu ñuoïc aùp nguôïc cho
pheùp laø 600 V.
Töø nhaän xeùt treân ta thaáy Diode 1N4007 laø thích hôïp, vì noù coù ñieän aùp
nguôïc Vin = 1000V
Doøng ñieän baûo hoøa nguoïc Is = 5 A
Doøng ñieän thuaän cöïc ñaïi IF max = 1 A
Diode 1N4007 laø loaïi diode thoâng duïng, coù nhieàu treân thò tröôøng, giaù
kinh teá. Neân ta choïn caàu Diode laø 1N4007.
2.Tuï loïc :
Vì ñaây laø maïch oån aùp xung , neân ñieän aùp ngoõ ra ñöôïc loïc ôû ngoõ ra, neân
vaán ñeà loïc ngoõ vaøo coù ñoä gôïn soùng cao vaø coù theå leân ñeán 25 – 40 %.
ta coù : 1
=
2 3 f R C
vôùi : ñoä gôïn soùng ( % )
1
C = = 192,45 F
Trang 61
2 3fRC
Nguyeãn Vaên Ñöùc
Luaän vaên toát nghieäp
vôùi = 30 % , f = 50 Hz , R = 100 K
Thöïc teá ta choïn C = 220 F
V.MAÏCH ÑIEÀU KHIEÅN :
Maïch ñieàu khieån ñoä roäng xung vôùi taàn soá coá ñònh ñuoïc xaây döïng ñeå thöïc hieän vieäc ñieàu khieån trong boä nguoàn switching. Noù ñuoïc thieát keá theo töøng khoái rôøi hay ñöôïcc tích hôïp trong caùc IC .
Neáu thieát keá theo töøng khoái rôøi thì boä nguoàn seõ phöùc taïp, ñoä chính xaùc khoâng cao ,dieän tích chieám choå lôùn . Vì vaäy ta choïn IC ñeå khaéc phuïc caùc nhöôïc ñieåm treân.
Coù nhieàu loaïi IC ñieàu khieån ñoä roäng xung nhö :SG 1524,UC 1846, TL 494, TL 495....Nhöng TL 494 coù nhieàu treân thò tröôøng, giaù thaønh reû, neân ta choïn IC TL 494.
Moâ taû IC TL 494 :
IC TL 494 bao goàm boä dao ñoäng raêng cöa tuyeán tính vôùi taàn soá ñöôïc
xaùc ñònh bôûi 2 thaønh phaàn beân ngoaøi laø RT vaø CT
Taàn soá dao ñoäng : f = 1,1 / ( RT . CT )
Ngoû ra cuûa maïch ñieàu cheá ñoä roäng xung ñöôïc thöïc hieän bôûi söï so saùnh soùng raêng cöa vôùi 2 tín hieäu ñieàu khieån ñöa ñeán coång NOR vaø sau ñoù suaát ra 2 transistor Q1 vaø Q2 .Tín hieäu suaát ra ñeán Q1,Q2 chæ xaûy ra khi tín hieäu raêng cöa lôùn hôn so vôùi 2 tín hieäu vaøo . Vì theá vieäc taêng bieân ñoä tín hieäu ñieàu khieån seõ laøm giaûm ñoä roäng xung ra ( xin tham khaûo sô ñoà veõ daïng soùng cuûa IC TL494 )
Tín hieäu ñieàu khieån 1 beân ngoaøi ñöa vaøo ñuoïc cung caáp cho maïch dead-time .Tín hieäu ñieàu khieån 2 ñöôïc ñöa vaøo maïch khueách ñaïi sai leäch hoaëc ngoû vaøo feedback .
Maïch so saùnh ñieàu khieån ñoä roäng xung seõ so saùnh ñieän aùp ñöa töø beân ngoaøi vaøo ñeå cho ra 1 xung coù ñoä roäng xung tuøy thuoäc vaøo ñieän theá ngoû vaøo.Thôøi gian hoaït ñoäng cuûa xung tuøy thuoäc vaøo thôøi gian dead-time vaø ñoä roäng xung cuûa maïch so saùnh PWM.
IC TL 494 coù 1 ñieän theá oån aùp beân trong laø 5V vôùi doøng laø 10 mA vaø
ñöôïc ñöa ra chaân soá 14 ñeå laøm ñieän aùp chuaån
Trang 62
Nhö ñaõ noùi ôû treân taàn soá dao ñoäng ñöôïc ñònh bôûi RT vaø CT ,thöïc teá treân maïch laø C36 vaø R36 vaø fosc = 62 KHz
Nguyeãn Vaên Ñöùc
Luaän vaên toát nghieäp
Ta coù
1 36C.36R
fosc = = 62 KHz
Choïn R36 = 18 K
Thay caùc giaù trò vaøo ta ñuoïc C36 = 958 pF = 1000 pF
Doøng IC 494 laø 10 mA vaø aùp cuûa noù cung caáp cho maïch laø 5V
R42 = 5/10 = 0,5 K
Choïn R42 = 1K
Q3 ( C 945 ) vaø Q4 ( C 945 ) laø 2 transistor ôû taàng driver :
C 945 coù ñaëc tính kyõ thuaät sau :
BVCBO = 70 V
BVCEO = 70 V
BVEBO = 4 V
Tính R18 ,ta coù :
R18
VBQ4 = Vcc
R17 + R18
Khi Q4 daån ,ta coù VBQ4 = 0,6 V , Vcc = 5 V
Choïn R18 = 1 K
Thay caùc giaù trò treân vaøo coâng thöùc ta ñuoïc
R17 = 4,2 K
Choïn R17 = 3,9 K
Baèng caùch duøng 2 coâng thöùc treân aùp duïng cho Q3 vôùi 2 ñieän trôû phaân cöïc
laø R21 vaø R19 ( choïn R21 = 3,9 K ) ta coù : R19 = 1,2 K
Thöïc teá choïn R19 = 1,5 K
Aùp duïng cho Q6 ta cuõng ñuoïc keát quaû
R39 = 39 K
R40 = 1 K
Thoâng soá kyõ thuaät cuûa transistro A 733 ( Q5 )
Trang 63
BVCBO = 100
Nguyeãn Vaên Ñöùc
Luaän vaên toát nghieäp
BVCEO = 80
BVEBO = 5
Ic max = 0,5 A
P = 0,5 W , =120
-ÔÛ cheá ñoä Q5 baét ñaàu daån thì doøng Ic = 0,12 mA neân ta cuõng coù
IBQ5 = Ic / = 1 mA
Neân R41 = ( 5-VBEQ1 ) / IBQ1
Vôùi VBEQ1 = 0,2 V =>IBQ1 = 1 mA
-Thay caùc giaù trò vaøo ta ñöôïc : R41 = 4,8 K
-Thöïc teá choïn R41 = 4,7 K
-Tính tuï lieân laïc C5:
Ta coù : Ipft . 0,8 T/2 Ipft . 0,8 .T/2
C5 = =
dV 10 % . VCQ1
Vôùi Ipft = 1,42 A ( tính toaùn ôû phaàn ñaàu )
VCQ1 = 150 V
=> C5 = 0,6 F
Choïn C5 = 1 F
VI.TRANSISTOR NGAÉT DAÃN :
Vì ñaây laø cheá ñoä Half-Bridge converter neân ñieän aùp nguoïc C-E laø :
VBCE = 220 . 1,414 . 1,21 = 376,5 V
Trong ñoù 1,21 laø heä soá döï phoøng ,neân ta choïn transistor coù ñieän aùp nguoïc
naèm trong khoaûng naøy .
Theo lyù luaän treân ta choïn transistor C 4242 vì caùc thoâng soá cuûa C 4242
ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu treân
Thoâng soá kyõ thuaät cuûa C 4242 laø :
VCBO = 700 V
VEBO = 9 V
VCEO = 4000 V
Trang 64
I = 2 A
Nguyeãn Vaên Ñöùc
Luaän vaên toát nghieäp
Heä soá = 20
Bình thöôøng khi Q1 chöa daãn thì noù ñaõ coù 1 ñieän theá moài töø 0,2 ñeán 0,4 V ñeå chæ caàn kích moät ñieän theá nhoû töông öùng laø 0,4 V hay 0,2 V laø transisitor seõ daãn .Bình thöôøng doøng taïi cöïc B cuûa Q1 ôû cheá ñoä moài naøy raát nhoû , khoaûng vaøi microA neân ñeå doøng chính qua R6 phaân cöïc cho Q1 thì doøng qua noù phaûi lôùn gaáp nhieàu laàn so vôùi 0,2 A . Ñaây chính laø doøng phaân cöïc cho Q1
IBQ1 = 0,2 . 100 = 0,2 mA
Luùc naøy : R6 = UBEQ1/IBQ1 = 0.6 / 0.2 = 3 K
Thöïc teá choïn R6 = 2,7 K
Tính R9 : Ta coù
VCQ2 . R9
VBQ2 =
R7 + R9
Choïn R7 = 330 K , UBQ2 = 0,6 V
Thay caùc soá vaøo coâng thöùc ta ñuoïc R9 = 2,1 K
Trang 65
Thöïc teá choïn R9 = 2,7 K
Nguyeãn Vaên Ñöùc
Luaän vaên toát nghieäp
Trang 66
SÔ ÑOÀ NGUYEÂN LYÙ
Nguyeãn Vaên Ñöùc
Luaän vaên toát nghieäp
-NGUYEÂN LYÙ HOAÏT ÑOÄNG CUÛA BOÄ NGUOÀN OÅN AÙP
XUNG 5V/10A, 15V/3A :
--Khi cung caáp nguoàn ñieän AC vaøo , nguoàn ñieän vaøo ñöôïc D5 naén vaø taïo ñieän aùp moài thoâng qua R4, ñeán cöïc B cuûa Q1( C4242) laøm Q1 daãn taïo moät ñieän theá caûm öùng qua cuoän thöù caáp cuûa bieán aùp xung nhôø D14 naén vaø tuï loïc C19 loïc taïo thaønh ñieän aùp ñöa ñöa vaøo chaân soá 12 cuûa IC TL494 vaø laøm cho IC494 ± dao ñoäng vaø ñöa ñieän aùp dao ñoäng cho Q3 ( C945) kích thích dao ñoäng cho Q1 vaø Q2.
-Nhôø xung Dead-Time Q2 daãn laøm cho ñieän theá thöù caáp cuûa bieán aùp
xung ra cao.
-IC TL494 laø IC ñieàu khieån ñoä roäng xung .Nguyeân lyù ñieàu roäng xung
cuûa noù ñöôïc giaûi thích nhö sau:
+Chaân soá 2 ñöôïc cung caáp ñieän aùp VREF =2,5V.
+Chaân soá 1 ñöa ñieän aùp doø sai laáy töø Vout ra .
+Chaân soá 4 ñöôïc aùp vaøo ñieän theá ñeå khoáng cheáthôøi gian Dead –
Times khoaûng 0,4V .
-Ñieän aùp ngoõ ra phaûn hoài veà so saùnh vôùi ñieän aùp chuaån . Neáu coù söï sai leäch thì tín hieäu ngoõ ra boä khueách ñaïi sai leäch seõ ñieàu khieån ñoä roäng xung ôû ngoõ ra chaân 9 vaø chaân 10 cuûa IC TL494 .Tín hieäu ôû ngoõ ra 2 chaân naøy phaûn hoài veà kích cho Q3 vaø Q4 daãn hay ngaét ñeå ñieàu khieån thôøi gian Ton cuûa 2 Transistor giao hoaùn Q1 vaø Q2.
Maïch baûo veä quaù doøng vaø quaù aùp:
Baûo veä quaù doøng : Vì moät lyù do naøo ñoù maø doøng ñieän ngoõ ra taêng leân ñoät ngoät ( cao hôn doøng ñieän ñònh möùc ).Doøng naøy qua ñieän trôû 1K ,vaø laøm phaân cöïc ñieän aùp D5 .Luùc naøy xuaát hieän ñieän aùp phaân cöïc cho Q6 laøm Q6 daãn Q5 daãn taïo ra moät ñieän theá 5V taïi chaân 4 cuûa IC 494 .nhìn vaøo caáu taïo beân trong cuûa IC ,ta thaáy chaân 4 cuûa noù laø 5V ñieàu naøy coù nghóa laø ngoõ ra maïch so saùnh Dead Times laø 5V (töông ñöông möùc 1 ) luùc naøy seõ khoâng coù dao ñoäng ngoõ ra Maïch töï cuùp laïi khoâng hoaït ñoäng.
Trang 67
Baûo veä quaù aùp: Vì moät lyù do naøo ñoù ñieän aùp ngoõ vaøo taêng cao hôn giaù tri ñònh möùc .Thì ñieän aùp phía thöù caáp cuõng taêng cao vaø laøm phaân cöc D6 ,luùc naøy cuõng xuaát hieän ñieän aùp phaân cöïc cho Q6 .Baèng caùch lyù luaän töông töï nhö phaàn baûo veä quaù doøng Maïch töï cuùp laïi (khoâng hoaït ñoäng nöõa).
