Tính toán và thiết kế bộ nguồn ổn áp xung nguồn, chương 1

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

542
lượt xem 251
download

Tính toán và thiết kế bộ nguồn ổn áp xung nguồn, chương 1

Mô tả tài liệu

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chức năng của mọi ổn áp DC và biến đổi điện áp vào DC ( một chiều) thành điện áp ra DC xác định , ổn định và duy trì điện áp đó không đổi trên một tầm rộng của các điều kiện điện áp vào và dòng tải. Để thực hiện việc này, một ổn áp thường gồm có. 1. “Phần tử chuẩn để cung cấp một mức điện áp ra ổn định biết trước .

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tính toán và thiết kế bộ nguồn ổn áp xung nguồn, chương 1

Chöông I: GIÔÙI THIEÄU CHUNG VEÀ OÅN AÙP DC I. LYÙ THUYEÁT CÔ BAÛN VEÀ OÅN AÙP - Chöùc naêng cuûa moïi oån aùp DC vaø bieán ñoåi ñieän aùp vaøo DC ( moät chieàu) thaønh ñieän aùp ra DC xaùc ñònh , oån ñònh vaø duy trì ñieän aùp ñoù khoâng ñoåi treân moät taàm roäng cuûa caùc ñieàu kieän ñieän aùp vaøo vaø doøng taûi. Ñeå thöïc hieän vieäc naøy, moät oån aùp thöôøng goàm coù. 1. “Phaàn töû chuaån” ñeå cung caáp moät möùc ñieän aùp ra oån ñònh bieát tröôùc (VREF). 2. “Phaàn töû laáy maãu” ñeå laáy maãu ñieän aùp ra. 3. “Phaàn töû khueách ñaïi sai bieät” ñeå so saùnh maãu ñieän aùp chuaån vaø taïo ra tín hieäu sai bieät. 4. “Phaàn töû ñieàu khieån” ñeå bieán ñoåi ñieän aùp ra thaønh ñieän aùp ra mong muoán khi ñieàu kieän taûi thay ñoåi vaø ñöôïc ñieàu khieån baèng tín hieäu sai bieät. - Maëc duø maïch thaät söï coù söï thay ñoåi, nhöng coù 3 kieåu oån aùp cô baûn laø: OÅn aùp noái tieáp, song song (shunt) vaø xung (coøn goïi laø giao hoaùn hay ngaén ñoaïn). Nhöng 4 thaønh cô baûn ôû ñieàu coù ôû caû 3 kieåu oån aùp ñoù. Ñieän aùp vaøo Ñieän aùp ra oån ñònh Phaàn töû ñieàu khieån Phaàn töû chuaån REF Khueách ñaïi o Phaàn töû sai bieät laáy maåu
Hình 1.1 Sô ñoà khoái cuûa moät nguoàn oån aùp cô baûn II.CAÙC THAØNH PHAÀN CUÛA OÅN AÙP 1. Phaàn töû chuaån. -Phaàn töû chuaån laø neàn taûn cuûa taát caû caùc oån aùp vaø ñieän aùp ra ñöôïc ñieàu khieån tröïc tieáp baèng ñieän aùp chuaån VREF. Nhöõng bieán ñoåi cuûa ñieän aùp chuaån qua khueách ñaïi sai bieät seõ laøm cho ñieän aùp ra thay ñoåi theo. Ñeå coù ñöôïc söï oån ñònh nhö yeâu caàu, phaàn töû chuaån phaûi oån ñònh, ñoái vôùi moïi bieán ñoåi cuûa ñieän aùp nguoàn vaø caùc nhieät ñoä tieáp xuùc coù nhieàu kyõ thuaät phoå bieán coù theå duøng giaûi quyeát caùc baøi toaùn thieát keá duøng IC oån aùp. 2. Phaàn töû laáy maãu. -Phaàn töû laáy maãu giaùm saùt ñieän aùp ra vaø ñoåi noù thaønh moät möùc ñieän aùp baèng ñieän aùp chuaån khi ñieän aùp ra ñuùng. Khi noù coù söï thay ñoåi ñieän aùp laøm cho ñieän aùp cho ñieän aùp hoài tieáp lôùn hôn hay nhoû hôn ñieän aùp chuaån. Hieäu soá ñieän aùp cuûa ñieän aùp chuaån vaø ñieän aùp laáy maãu duøng ñeå ñieàu khieån oån aùp laøm cho noù coù ñaùp öùng thích hôïp vaø ñuùng vôùi yeâu caàu. 3. Khueách ñaïi sai bieät. -Khueách ñaïi sai bieät cuûa oån aùp duøng ñeå so saùnh ñieän aùp hoài tieáp vôùi ñieän aùp chuaån. Noù cuõng khueách ñaïi möùc sai bieät ñeå laùi maïch ñieàu khieån ñeå ñöa ñieän aùp ra veà möùc ñaët tröôùc. 4. Phaàn töû ñieàu khieån. a. Noái tieáp: Rs Vo=Vs -IL.Rs b. Song song:
Vs R Vo Vo =VI-(IL+Is).Rs Is Rs c. Xung: Ton Vo =Vs Ton + Toff Caáu hình cuûa phaàn töû ñieàu khieån  Taát caû caùc phaàn töû ñaõ giôùi thieäu ôû treân haàu nhö khoâng ñoåi ñoái vôùi caùc maïch oån aùp. Traùi laïi thì phaàn töû ñieàu khieån thay ñoåi theo oån aùp seõ thieát keá. -Ngöôøi ta döïa vaøo phaàn töû naøy ñeå phaân loaïi oån aùp noái tieáp, song song hay oån aùp xung(switching). II. PHAÂN LOAÏI OÅN AÙP. 1. OÅn aùp noái tieáp  OÅn aùp noái tieáp coù teân laø “noái tieáp” laø döïa vaøo phaàn töû ñieàu khieån, ôû oån aùp naøy phaàn töû ñieàu khieån maéc noái tieáp vôùi taûi. Phaàn töû ñieàu khieån thöôøng laø moät transistor vaø noù coù chöùc naêng nhö moät ñieän trôû thay ñoåi ñöôïc(Rs). Tích soá cuûa Rs vaø doøng taûi IL laøm cho sai bieät ñieän aùp vaøo ra(Vi-Vo) thay ñoåi vaø ñieän aùp naøy boå chính cho ñieän aùp vaøo vaø doøng taûi thay ñoåi.  OÅn aùp noái tieáp cô baûn ñöôïc minh hoïa nhö hình veõ sau: Vref R1 Vo =Vref(1+R1/R2)
Vôùi :Vref laø ñieän aùp chuaån  Baát lôïi cô baûn cuûa oån aùp noái tieáp laø: Coâng suaát tieâu thuï cuûa noù phuï thuoäc vaøo doøng taûi vaø sai bieät ñieän aùp vaøo ra. Coâng suaát tieâu thuï seõ trôû neân ñaùng keå khi doøng taûi taêng hay hieäu soá ñieän aùp vaøo ra taêng. 2. OÅn aùp song song.  OÅn aùp song song duøng linh kieän tích cöïc maéc song song vôùi taûi vaø ñieàu khieån doøng dieän qua noù ñeå buø caùc bieán ñoäng cuûa caùc ñieän aùp vaøo hay caùc ñieàu kieän taûi thay ñoåi.  OÅn aùp song song cô baûn döôïc minh hoïa nhö hình veõ sau: Vôùi -Vref: ñieän aùp chuaån -IL: doøng taûi -Ishunt: doøng qua phaàn töû ñieàu khieån -Khi doøng IL taêng, Ishunt giaûm ñeå ñieàu chænh suït aùp qua Rs. Theo caùch naøy thì Vo giöõ khoâng ñoåi. -Vo=VI-Is.Rs -Vôùi Is=IL+Ishunt -Vo=VI-Rs(IL+Ishunt)
 Rshunt: bieåu dieãn ñieän trôû töông ñöông cuûa phaàn töû ñieàu khieån. *Öu nhöôïc ñieåm: -Maëc duø oån aùp naøy thoâng thöôøng ít höõu hieäu hôn oån aùp noái tieáp hay oån aùp xung, nhöng ñoái vôùi moät soá öùng duïng noù laïi coù lôïi. OÅn aùp song song ít nhaïy vôùi nhöõng bieán ñoåi töùc thôøi cuûa ñieän aùp vaøo, noù khoâng phaûn aùnh nhöõng bieán ñoåi nhaát thôøi cuûa doøng taûi trôû veà nguoàn. 3.Caùc vi maïch oån aùp DC tuyeán tính. -Caùc vi maïch oån aùp DC tuyeán tính ñöôïc söû duïng raát roäng raûi do nhöõng öu ñieåm cuûa noù nhö :Tích hôïp toaøn boä linh kieän trong moät voû kích thöôùc beù, khoâng caàn söû duïng hoaëc chæ söû duïng theâm moät vaøi linh kieän ngoaøi ñeå taïo maïch hoaøn chænh, maïch baûo veä quaù doøng, quaù nhieät coù saún beân trong vi maïch … Moät trong nhöõng loïai vi maïch oån aùp DC tuyeán tính thoâng duïng laø hoï vi maïch 78xx ( oån aùp döông) vaø oån aùp 79xx(oån aùp aâm) coù ba chaân. Tuøy theo hình daïng voû, caùc vi maïch oån aùp ba chaân coù theå cung caáp doøng töø 100mA ñeán 1A vaø cho ñieän aùp ra coá ñònh ôû nhieàu giaù trò khaùc nhau töông öùng vôùi maõ soá: -Daïng maïch ñieän duøng vi maïch oån aùp ba chaân. VI 78XX Vo (79XX) Ci Co -Trong ñoù Ci ñöôïc theâm vaøo khi vi maïch ñaët xa nguoàn chænh löu vaø loïc ñeå oån ñònh ñieän aùp ngoõ vaøo; Co ñeå loïc nhieãu cao taàn.
-Tuy nhieân ñeå vi maïch hoaït ñoäng toát thì ñieän aùp ngoõ vaøo toái thieåu phaûi cao hôn ñieän aùp ngoõ ra 2V. Ñaây laø moät giôùi haïn cuûa vi maïch oån aùp tuyeán tính 4.Nguoàn oån aùp xung -Sô ñoà minh hoïa nguyeân lyù hoïat ñoäng cuûa nguoàn oån aùp xung. Coâng taéc (transistor) Io + + Is Maïch loïc ( LC ) Vs So KÑ Taûi Vo saùnh sai - Vref leäch - -Khi coâng taéc hôû, naêng löôïng tích tröõ ban ñaàu trong maïch loïc ñöôïc caáp cho taûi.Khi ñieän aùp treân taûi giaûm daàn ñeán luùc ngoõ ra maïch so saùng ñoåi traïng thaùi, coâng taéc ñoùng laïi. Doøng ñieän töø nguoàn vaøo Vs cung caáp naêng löôïng cho taûi vaø tích tröõ trong maïch loïc. Do ñoù VL taêng, laøm ngoõ ra maïch so saùnh ñaûo traïng thaùi ñeå môû coâng taéc. Töông töï khi doøng taûi taêng, maïch so saùnh seõ ñieàu khieån coâng taéc trong thôøi gian laâu hôn so vôùi thôùi gian môû coâng taéc ñeå duy trì ñieän aùp ra oån ñònh; ngöôïc laïi, thôøi gian coâng taéc môû seõ laâu hôn thôøi gian ñoùng khi doøng taûi beù. -Phaàn töû ñieàu khieån (transistor) noái tieáp laùi doøng trong nguoàn oån aùp xung hoaït ñoäng ôû cheá ñoä ñoùng ngaét neân coâng suaát tieâu taùn raát beù so vôùi transistor laùi doøng ôû nguoàn oån aùp tuyeán tính phaûi daãõn ñieän lieân tuïc, nhaát laø khi ñieän aùp vaøo lôùn hôn ñieän aùp ra. Do ñoù hieäu suaát cuûa nguoàn oån aùp xung (khoaûng 85%) cao
hôn hieäu suaát cuûa nguoàn oån aùp tuyeán tính. Vieäc chon transistor laùi doøng vaø toûa nhieät cho noù ñoái vôùi nguoàn oån aùp xung seõ ñôn giaûn hôn nhieàu so vôùi nguoàn oån aùp tuyeán tính, vôùi cuøng möùc coâng suaát ra taûi -Trong thöïc teá, coâng taéc transistor ñöôïc ñieàu khieån baèng moät nguoàn dao ñoäng taàn soá coá ñònh, coù chu kyø nhieäm vuï D= Ton T ñöôïc ñieàu bieán bôûi ñieän aùp ngoõ ra maïch so saùnh. Taàn soá ñoùng môû coá ñònh cuûa coâng taéc transistor cho pheùp toái öu hoùa caùc thaønh phaàn loïc, giaûm ñöôïc ñoä gôïn soùng ngoõ ra. Taàn soá dao ñoäng coù theå töø vaøi Khz ñeán vaøi chuïc Khz, tuøy theo ñaùp öùng cuûa transistor laùi. -Ngaøy nay, ta coù nhöõng loaïi MOS vaø BJT coâng suaát lôùn coù ñaùp öùng cao hôn 500Khz, neân coù theå taêng taàn soá dao ñoâng cao hôn ñeå giaûm ñöôïc kích thöôùc maïch loïc ngoõ ra. VI Maïch chænh Khoùa Maïch loïc BJT Taûi löu vaø loïc ( LC ) VL Vc Ve KÑ + sai leäch Taïo soùng Ñieän aùp raêng cöa chuaån Vc Vosc Ve Ton T
-Sô ñoà khoái minh hoïa cuûa moät nguoàn oån aùp xung ñieàu khieån baèng taàn soá coá ñònh. -Khoái so saùnh va økhueách ñieän aùp sai leäch thöïc hieän vieäc so saùnh ñieän aùp ra Vo vôùi ñieän aùp chuaån Vref taïo ra tín hieäu Ve. Tín hieäu naøy cuøng vôùi ñieän aùp hình raêng cöa Vosc do boä taïo soùng taïo ra (coù fo=1/T) ñöôïc so saùnh vôùi nhau trong khoái ñieàu khieån ñoä roäng xung taïo ra chuoåi Ve duøng ñeå ñieàu khieån söï ñoùng môû cuûa khoùa transistor. -Khi Vosc >Ve, tín hieäu ôû möùc cao(Ton). -Khi Vosc