Nguyeãn Vaên Ñöùc

Luaän vaên toát nghieäp

III. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU CHÆNH

-Nhö ñaõ khaûo saùt ôû treân ,oån aùp xung duøng phaàn töû ñieàu chænh ñieän aùp ra, neân trong luùc ñieàu chænh linh kieän seõ daãn baõo hoøa hay taét doøng vaø aùp qua noù phuï thuoäc taûi .

-Nhö vaäy chuùng ta chæ coù theå ñieàu khieån 2 thoâng soá ñoù laø taàn soá vaø ñoä

roäng xung .

-Thay ñoåi ñoä roäng xung, taàn soá coá ñònh.

-Thay ñoåi taàn soá, ñoä roäng xung coá ñònh.

-Thay ñoåi caû taàn soá vaø ñoä roäng xung.

1.Boä oån aùp switching thay ñoåi ñoä roäng xung, taàn soá coá ñònh.

(Phaàn naøy ñaõ ñöôïc giôùi thieäu ôû chöông I ,muïc III.4.)

2.Boä oån aùp switching coù ñoä roäng xung khoâng ñoåi, taàn soá xung thay

ñoåi.

-Thay ñoåi taàn soá naøy tuøy theo ñieän aùp nguoàn vaø doøng ñieän qua taûi, ñeå giaûm bôùt nhöõng toån thaát qua transistor vaø trong bieán aùp thì taàn soá naøy khoâng ñöôïc döôùi vaøi Khz.Maïch ñieän naøy ñôn giaûn nhöng khoù loïc döôïc caùc gôïn soùng ñaàu ra. Vì vaäy trong thöïc teá ít duøng.

Trong ñoù :

-VC0:dao ñoäng ñöôïc ñieàu khieån baèng ñieän aùp

-Ñôn oån:Khi coù xung ñieàu khieå maïch ñôn oån cho ra moät xung coù ñoä

roäng xung coá ñònh roài trôû veà traïng thaùi ban ñaàu.

Trang 11

-Taàn soá xung cuûa maïch ñôn oån ñöôïc thay ñoåi do xung kích töø VCO. Thôøi gian daãn cuûa transistor ñöôïc xaùc ñònh baèng thôøi haèng cuûa maïch ñôn oån vaø ñöôïc giöõ coá ñònh.ñaây laø loaïi maïch cho pheùp ñieàu chænh ñoäc laäp taàn soá xung ñoái vôùi ñoä roäng xung.

Nguyeãn Vaên Ñöùc

Luaän vaên toát nghieäp

3. Boä oån aùp switching thay ñoåi caû taàn soá vaø ñoä roäng xung.

-Ñaây laø boä oån aùp töï kích ,treân nguyeân taéc töï dao ñoäng caùc ñieàu kieän taùc

ñoäng vaøo caû taàn soá vaø ñoä roäng xung cuûa maïch.

Giaûi thích :Boä khueách ñaïi sai leäch chính laø maïch so saùnh ñieän aùp ra (qua ñieän trôû R3) vôùi ñieän aùp chuaån . Khi ñieän aùp ra cuûa boä oån aùp giaûm, maïch so saùnh seõ môû transistor (transistor daãn) vaø khi ñieän aùp ra taêng boä khueách ñaïi so saùnh seõ ngaét transistor giao hoaùn. Do taùc ñoäng cuûa voøng hoài tieáp seõ ñieàu chænh söï bieán thieân hai thoâng soá naøy ñeå oån ñònh ñieän aùp ra.

*Toång quaùt boä oån aùp switching taïo ra söï thay ñoåi beà roäng xung töông

öùng vôùi söï thay ñoåi ñieän aùp vaøo chöa ñieàu chænh.

*Nhaän xeùt: Neáu ta yeâu caàu chaát löôïng cao vaø taàn soá oån ñònh traùnh cho nhöõng linh kieän ôû boä loïc phaûi lôùn (vì taàn soá danh ñònh taét môû phaûi lôùn hôn nhieàu laàn taàn soá löôùi maø ôû ñaây laø taàn soá bieán thieân khoâng bieát tröôùc ñöôïc)

*Keát luaän:

Qua vieäc khaûo saùt caùc phöông phaùp ñieàu chænh treân vaø vôùi caùc öu khuyeát ñieåm cuûa noù. Ta choïn phöông phaùp ñieàu roäng xung, giöõ taàn soá coá ñònh ñeå deã choïn linh kieän ñaùp öùng yeâu caàu taàn soá.

B. ÑOÅI ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU RA ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU (Converters)

-Trong nhieàu tröôøng hôïp phuï taûi caàn ñieän moät chieàu töø nguoàn ñieän moät chieàu, moät ñieän aùp hay doøng hieäu suaát thieát bò laø moät ñieàu phaûi quan taâm.

Trang 12

-Thieát bò ñoåi ñieän moät chieàu ra ñieän moät chieàu ñöôïc laép raùp, theo nhieàu sô ñoà raát ña daïng. Nhöng ta chæ ñeà caäp ñeán moät soá sô ñoà cô baûn: Buck, Boost, Buck - Boost.

Nguyeãn Vaên Ñöùc

Luaän vaên toát nghieäp

Vaø caùc daïng khaùc nhö: Flyback, Forward, Push - Pull (ñaåy keùo)

I.

Half- Bridge (nöûa caàu), Caàu (Full - Bridge)

SÔ ÑOÀ BUCK.

T=Ton+Toff L1

Vo

DCX

Vs

iDsb

R

C

Cv

iDCX Control circuit Vo

* Sô ñoà Buck

- DCK : Transistor ngaét daãn laøm vieäc ñieàu cheá ñoä roäng xung

( ñieàu cheá xung )

Control circuit : khoái ñieàu khieån transistor.

- L : cuoän caûm khaùng tích luõy ñieän naêng.

- C : Tuï ñieän tích luõy ñieän naêng

- Dsb : Diode san baèng doøng, giuùp cho doøng ñieän qua L lieân tuïc khi doøng ñieän cung caáp qua transistor ÑCX khoâng lieân tuïc.

- Vs : Nguoàn ñieän moät chieàu ôû ngoõ vaøo.Nguoàn naøy coù theå laø moät boä chænh löu, do ñoù caàn coù tuï ñieän Cv vöøa ñeå loïc vöøa ñeå tieáp nhaän naêng löôïng töø phuï taûi traû veà. Vì boä chænh löu khoâng nhaän ñöôïc doøng traû veà.

- Maïch naøy seõ ñöôïc noái ngay sau bieán aùp nguoàn. Töø sô ñoà ta coù theå

thaáy raèng maïch naøy khaù ñôn giaûn.

- Khi transistor daãn, nguoàn ñieän seõ chaûy moät caùch tröïc tieáp ñeán ñaàu ra. Ñieän aùp naøy cuõng phaûi qua cuoän daây . Khi transistor ngaét, doøng ñaõ löu tröõ trong cuoän laøm cho diode phaân cöïc thuaän vaø cho pheùp doøng trôû veà taûi.

- Moãi chu kyø laøm vieäc goàm 2 giai ñoaïn :

i L

Vo

+

Vs

+

R

C

..

-

-

Trang 13

* Giai ñoaïn 1: D < t < Dt

Nguyeãn Vaên Ñöùc

Luaän vaên toát nghieäp

D : Heä soá chu kyø hay tæ soá thôøi gian daãn ( duty cycle) treân thôøi gian

1 f

laøm vieäc T = laø chu kyø ñoùng ngaét, f laø taàn soá ñoùng ngaét thöôøng vaøo khoaûng

10KHz  100KHz. Dsb phaân cöïc nghòch, khoâng daãn.

VL = Vs - Vo =

di L L dt

-Ñieän aùp ôû L laø : VL = Vs - Vo

Vo

VS

. t

- Vaäy iL bieán thieân tuyeán tính theo thôøi gian naøy löôïng tích luõy vaøo R,C cung caáp cho phuï taûi.

 L

iL = ILmin

-IL taêng töø ILmin ñeán ILmax trong thôøi gian T

V-V S O L

L

S

t

DT

T

V - V 0 0 i l

i = i 1

Dsb

LiV

t

DT

T

D

CX

t

DT

i Dsb

T i = i 1

Dsb

iL = t + ILmin= iDCX

-DT (2-1) Imax - ILmin =

L

Vo

+

Vs

+

 Giai ñoaïn 2: DT < t < T

.. DCX

R

C

Dsb

.. Dsbi

Trang 14

-

-

Nguyeãn Vaên Ñöùc

Luaän vaên toát nghieäp

-DCX ngöng daãn, nhôø coù Dsb neân iL vaãn lieân tuïc vì Dsb daãn :

VL = -Vo = L

-iL giaûm töø ILmax  ILmin trong thôøi gian :

T - DT = ( 1 - D ) T theo haøm soá

Vo L

IL = - ( t - DT ) + ILmax = iDSb

( 2 - 2 ) ILmin - ILmax = IL = - ( 1 - D ) T

-Ñaïi löôïng taêng doøng baèng ñaïi löôïng giaûm doøng :

Ton T

Ton T

I

I

L

max

L

min

Coäng (2-1) vaø (2-2) => V0 = D.Vs vôùi D =

 2

V 0 R

)

( 2-3 ) Ta coù : Io =

1 T

1 R

1( D  2 Lf

  

  

)

vôùi f = Vaäy : ILmax = DVs

1 R

1(  D 2 Lf

  

  

ILmin = DVs

-Ñieàu kieän ñeå coù doøng lieân tuïc laø ILmin = 0

R 2 f

Vaäy : L = (1-D )

-Ñieän aùp gôïn soùng Vr ñöôïc tính nhö sau :

I

I

L

max

L

min

x

-Trong nöûa chu kyø C ñöôïc naïp theâm ñieän löôïng :

1 2

 2

T 2

  

  

0 (I + I )/2

L m in

L m a x

T

t

D T

D T /2

0U

V

U

0

t

Trang 15

Q = (2- 4 )

Nguyeãn Vaên Ñöùc

Luaän vaên toát nghieäp

I

I

L

max

L

min

. T

-Cuõng trong nöûa chu kyø tuï ñieän C phoùng ra cuøng 1 ñieän löôïng.

 8 C

  

  

Vaäy : Vo = Vc =

1 f

2

 1

 TD

)

V 0 L

-Thay T = ( 1 - D ).T vaø ( ILmax-ILmin) =

C 8

 V 1( 0 . 8 LC

D 2 f

)

Vo =

D 2

DVv . 1( 8 LC .

 f

( 2-5 ) -Hoaëc : V0 =

V0 ( 1 - D ) fL

(2-6) -Doøng gôïn soùng : iL=

* Chæ tieâu caùc linh kieän :

- Transistor DCX :

I

) VD

0

s

-VDCXmax = Vs

 1( D Lf 2

-IDCXmax =

- Diode Dsb :

I

) VD

0

s

VDsbmax = Vs

 1( D Lf 2

IDsbmax =

(2- 7) IDbstrung bình = (1-D).I0

II. SÔ ÑOÀ BOOST

+

Vo +

R

Vo Control circuit

C

iDCX

-

-

Trang 16

-Caùc chæ tieâu linh kieän tích luõy ñieän naêng laø L vaø C, ñoùng ngaét ñieän laø transistor DCX, D khoâng cho doøng töø C phoùng veà nguoàn Vs . Moãi chu kyø laøm vieäc goàm 2 giai ñoaïn : i L

Nguyeãn Vaên Ñöùc

Luaän vaên toát nghieäp

Sô ñoà Boost

* Giai ñoaïn 1 : O < t < DT

d iL ; ñieän dt

- DCX daãn, D phaân cöïc nghòch neân khoâng daãn VL = Vv = L

naêng tích luõy vaøo L, C vaãn caáp ñieän cho taûi.

Lmax

LminI

-

iL

t

T

DCX

L

DCX

t

DT i DT

T

=i DCXi

t

T

DT

Ci

T

2S

t

S

= DCXi i

*Giai ñoaïn 2.

-DCX ngöng daãn, iL vaãn lieân tuïc do D daãn vaøo phuï taûi, L phoùng ñieän

L

Vs

Vo +

+

vaøo taûi.

.. D

R

C

. . DCX

-

-

V

V

O

VL = Vs- Vo; Vo> Vs

S  L

(2-8) iL = ID = (T - DT ) + ILmax

-iL giaûm töø ILmax  ILmin

Trang 17

( T - DT ) ILmin- ILmax =

Nguyeãn Vaên Ñöùc

Luaän vaên toát nghieäp

Vs 1

D

vôùi O

-Trong thöïc teá Vr khoâng lôùn hôn 5Vv

1 2

2

-Coâng suaát vaøo = [ Imax + ILmin] Vs

Vo R

-Coâng suaát ra :

-Caân baèng coâng suaát vaøo vôùi coâng suaát ra :

1 2

V 2 0 R

Ta coù : (2-10) [ ILmax + ILmin] VS =

-Töø (2-9) vaø (2-10) :

2 VS  D

22 )

R

1(

(2 - 11) Ta coù : ILmmax + ILmin =

1 T

. DVS Lf 2

VV  1( D

R

2)

- ( f = ) -Töø (2-8) vaø (2-11) ta coù : ILmin =

. DVS Lf 2

VV  1( D

R

2)

+ ILmax =

-Ñieàu kieän doøng lieân tuïc :

. DVS Lf 2

VS  1( D

R

2)

.

D

1(

D

2)

- = 0 ILmin =

R 2 f

L =

-Ñeå tính ñöôïc ñieän aùp gôïn soùng V0 hay doøng ñieän taïi tuï loïc C

-Ñieän löôïng naïp theâm vaøo tuï ñieän C laø Ir baèng ñieän löôïng phoùng ra

Vaäy : V0 = VC =

Q C

Q = Io.DT

DT

nuoâi phuï taûi, coi doøng gôïn soùng taïi phuï taûi Ir khoâng ñaùng keå so vôùi iL

V .0 R

DV o Rf

Q = ( 2-12 )

TON T

Vôùi D : heä soá chu kyø , D =

Trang 18

f = 1/T : Taàn soá ñoùng ngaét

Nguyeãn Vaên Ñöùc

Luaän vaên toát nghieäp

.

D

DV o Rf C

V o RfC

Vaäy : V0 =

* Chæ tieâu caùc linh kieän :

- Transitor DCX : VDCXmax = VS + Vo

Io 

D

1

DV S 2 Lf

IDCXmax =

- Diode D : VDmax = VS + Vo

Io 

D

1

DV S 2 Lf

= ( 2 -13) IDmax

( 2 -14 )

III. OÅN AÙP BUCK - BOOST

-ID trung bình = Io

-

mD

- i s

Vo +

+ Vs

V D

Q 1

=Vo

i 1

cV

R

L

C

I i L, L

Control circuit Vo

-

-OÅn aùp Buck - Boost cung caáp moät ñieän aùp ngoõ ra maø coù theå thaáp hôn hay lôùn hôn ñieän aùp ngoõ vaøo. Cöïc tính ñieän aùp ngoõ ra ngöôïc vôùi ñieän aùp ngoõ vaøo.

Sô ñoà Buck Boost

*Maïch hoaït ñoäng ñöôïc chia laøm 2 giai ñoaïn.

- Giai ñoaïn 1 : Transistor Q1 daãn vaø diode Dm bò phaân cöïc ngöôïc.

Doøng ngoõ vaøo taêng vaø chaûy vaøo cuoän caûm L, Q1

- Giai ñoaïn 2 : Transistor Q1 ngaét , naêng löôïng tích tröõ trong L vaø

doøng cuoän caûm öùng tuyeán tính töø I2 ñeán I1, trong khoaûng t2

LI. Vo

I 2t

2

Vo = -L => t2=

. tVS 1 L

. tVo L

Trang 19

I =

Nguyeãn Vaên Ñöùc

Luaän vaên toát nghieäp

-Thay t1= DTvaø t2 = ( 1 - D) T

-Ñieän aùp trung bình ngoõ ra :

. DVS 1 D

Vo = - ( 2-15 )

-Vôùi D laø heä soá chu kyø

-Giaû söû maïch khoâng toån hao : VSIS = VO.IO = VS.Ia. D/ ( 1 - D )

-Doøng trung bình ngoõ vaøo : IS quan heä vôùi doøng trung bình ngoõ ra IO : IS= Io. D

Vs

)

L

L

t

t

-T : Chu kyø ngaét daãn

1

2

1 f

 I V

 I V

S

O

(. VoLI VV . S

O

T =

. 0 VV S  ( VfL

V

)

O

S

- Vaø doøng gôïn soùng ñænh ñænh : I =

. DVS Lf .

I =

- Doøng xaû trung bình cuûa tuï IC = Io

t 1

t 1

1

-Vaø ñieän aùp gôïn soùng ñænh- ñænh cuûa tuï laø :

I

dt

I

dt

C

O

0

0

1 C

1 C

Iot C

(2-16 ) VC =

Io . Vo  CfV )

.

( V

S

O

Hay : VC =

DI O . Cf

VC =

- Öu, nhöôïc ñieåm chung cuûa 3 loaïi : Buck, Boost, Buck - Boost

convertes.

* Öu ñieåm :

-Caû ba converter ñeàu khoâng söû duïng bieán aùp neân dieän tích chieám choã

cuûa boä nguoàn nhoû.

*Nhöôïc ñieåm :

Trang 20

-Söï phaûn hoài cuûa ñieän aùp oån ñònh ngoõ ra chung DC vôùi söï phaûn hoài cuûa ngoõ vaøo DC chöa loïc. Nhöng vì ngöôøi söû duïng thöôøng caàn coù ñieän aùp DC ngoõ ra oån ñònh thöù hai maø phaûi ñöôïc caùch ñieän DC vôùi ñieän aùp ngoõ ra oån ñònh thöù nhaát. Vì vaäy khoù coù theå thieát keá ñöôïc nhieàu ngoõ ra cho boä nguoàn.