Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế nguồn cho đèn led

BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỒ ÁN 2- THIẾT KẾ MẠCH TƢƠNG TỰ Đề tài: Thiết kế nguồn (driver) cho đèn LED cơng suất trung bình Hà Nội 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài thiết kế : Thiết kế nguồn (driver) cho đèn LED cơng suất trung bình Các số liệu ban đầu: Điện áp vào xoay chiều Uinnom = 220 AC, (Uinmin = 90V, Uinmax = 277V), f = 50Hz, đầu PFC: công suất 70W; Hiệu suất 0,9, tần số chuyển mạch 50kHz Nội dung phần thuyết minh, tính tốn: • Giới thiệu tổng quan đèn LED công suất trung bình • Tìm hiểu phân tích mộ số mạch nguồn cho đèn LED cơng suất trung bình • Chọn giải pháp (sơ đồ) thiết kế • Tính tốn mạch động lực mạch điều khiển • Khảo sát mạch điện thiết kế phần phần mềm mô mạch điện Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày nộp thiết kế: ……………… Tài liệu tham khảo Trần Văn Thịnh; Điện tử công suất; NXB ĐH Mở Hà Nội; 2021 Published by Infineon Technologies AG 81726 Munich, Germany, XDPL8221 digital PFC + flyback controller IC XDP™ digital power, Design Guide Allan A Saliva; Design Guide for Off-line Fixed Frequency DCM Flyback Converter; Infineon Technologies North America; 2013 Trần Văn Thịnh; Thiết kế cuộn dây biến áp thiết bị điện tử công suất; NXB Giáo dục; 2012 Cán hướng dẫn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐÈN LED CƠNG SUẤT TRUNG BÌNH 1.1 Giới thiệu đèn LED 1.2 Đèn LED công suất trung bình CHƯƠNG : TÌM HIỂU VÀ PHÂN TÍCH MỘT SỐ MẠCH NGUỒN CHO ĐÈN LED CƠNG SUẤT TRUNG BÌNH 2.1 Buck Converter ( băm giảm áp ) 2.1.1 Sơ đồ nguyên lý 2.1.2 Các đặc tính băm giảm áp 10 2.2 Boost Converter ( băm tăng áp ) 11 2.2.1 Sơ đồ nguyên lý 11 2.2.2 Các đặc tính băm tăng áp 12 2.2.3 Buck-Boost converter 14 2.2.4 Bộ băm tích lũy lượng điện cảm qua máy biến áp ( Flyback converter ) 17 2.2.5 Bộ băm nối tiếp ( Forward converter ) 19 2.2.6 Bộ băm kiểu đẩy kéo ( push – pull converter ) 20 CHƯƠNG 3: CHỌN GIẢI PHÁP VÀ SƠ ĐỒ THIẾT KẾ 22 3.1 Giải pháp 22 3.2 Chọn sơ đồ thiết kế 23 3.3 Phân tích nguyên lí mạch thiết kế 24 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN SƠ ĐỒ THIẾT KẾ 25 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với phát triển khoa học kĩ thuật, ngành điện - điện tử- tự động hóa ngày phát triển mạnh mẽ Rất nhiều sản phẩm thuộc ngành điện -điện tửtự động hóa đời giải tối ưu vấn đề khó xã hội thỏa mãn nhu cầu xã hội, người, doanh nghiệp nhiều làm thay đổi giới Sản phẩm mà dễ thấy quan trọng đời sống đèn LED Đèn LED có sử dụng phổ biến dễ sử dụng làm nhiều mục đích Nhưng đèn LED có nhược điểm tuổi thọ thấp chiếu sáng khơng ổn định Từ lý trên, môn học ― Đồ Án ‖ trường em chọn đề tài thiết kế ―Thiết kế nguồn (driver) cho đèn LED công suất trung bình.‖ để hiểu rõ việc dụng đèn LED để bảo vệ, chiếu sáng ổn định kéo dài tuổi thọ cho đèn LED Do hiểu biết kinh nghiệm lĩnh vực cịn hạn chế nên khơng tránh xảy sai sót q trình thực hiện, em mong nhận giúp đỡ, đóng góp thầy bạn bè để hồn thiện Sinh viên thực CHƢƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐÈN LED CƠNG SUẤT TRUNG BÌNH 1.1 Giới thiệu đèn LED Thị trường đèn LED dự kiến tăng gần gấp lần thập kỷ tới, từ 67,6 tỷ đô la vào năm 2019 lên 262,8 tỷ đô la vào năm 2030, tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) 12,9% Tính đến 2016, nhiều loại bóng đèn LED tiêu thụ khoảng 10–25% lượng tiêu thụ bóng đèn sợi đốt, lại bền đến 25 lần so với đèn sợi đốt Tương tự đèn sợi đốt (và khác với đèn huỳnh quang), đèn LED đạt đến độ sáng tối đa mà khơng có độ trễ khởi động Việc bật tắt thường xuyên không làm giảm tuổi thọ với đèn huỳnh quang Công suất ánh sáng (light output) giảm dần theo tuổi thọ hoạt động đèn LED Một số bóng đèn LED dùng thay trực tiếp cho đèn sợi đốt đèn huỳnh quang loại đèn bị hư hỏng Trên vỏ hộp sản phẩm bóng đèn LED hiển thị cơng suất ánh sáng tính Lumen (lm), cơng suất tiêu thụ tính Watt (W), nhiệt độ màu tính Kelvin (K), mô tả màu "trắng ấm", "trắng mát" "ánh sáng ban ngày", phạm vi nhiệt độ hoạt động, thể công suất tương đương với đèn sợi đốt cung cấp công suất tính lumen Hình 1.1 : Bóng đèn LED Tương tự đèn sợi đốt (và khác với đèn huỳnh quang), đèn LED đạt đến độ sáng tối đa mà khơng có độ trễ khởi động Việc bật tắt thường xuyên không làm giảm tuổi thọ với đèn huỳnh quang Công suất ánh sáng (light output) giảm dần theo tuổi thọ hoạt động đèn LED Một số bóng đèn LED dùng thay trực tiếp cho đèn sợi đốt đèn huỳnh quang loại đèn bị hư hỏng Trên vỏ hộp sản phẩm bóng đèn LED hiển thị cơng suất ánh sáng tính Lumen (lm), cơng suất tiêu thụ tính Watt (W), nhiệt độ màu tính Kelvin (K), mơ tả màu "trắng ấm", "trắng mát" "ánh sáng ban ngày", phạm vi nhiệt độ hoạt động, thể công suất tương đương với đèn sợi đốt cung cấp cơng suất tính lumen Đặc tính phát xạ có hướng bóng đèn LED ảnh hưởng đến thiết kế đèn Một bóng đèn LED cung cấp lượng ánh sáng với bóng sợi đốt vốn tiêu thụ điện gấp nhiều lần; nhiên, với hầu hết hệ thống chiếu sáng thông dụng, người ta sử dụng nhiều đèn LED kết hợp với Điều giúp tạo bóng đèn với chi phí rẻ với đặc tính cải thiện tốt hơn, khả phân bố ánh sáng, tản nhiệt số hoàn màu Đèn LED sử dụng dòng điện chiều (DC), mạch điện dịng điện xoay chiều (AC) thường có điện áp cao nhiều so với mức mà đèn LED chịu Do vây, bên đèn LED chứa mạch điện để chuyển đổi nguồn điện xoay chiều thành dòng điện chiều mức điện áp phù hợp Các mạch chứa chỉnh lưu, tụ điện có phận điện tử hiệu dụng khác, thiết bị điều khiển tăng–giảm độ sáng đèn Trong bóng đèn LED dây tóc, mạch điều khiển đơn giản hóa nhiều mối nối LED mắc nối tiếp có tổng điện áp hoạt động xấp xỉ điện áp nguồn điện xoay chiều Đèn LED yêu cầu hệ thống cung cấp điện (mạch điều khiển) để điều khiển tương tác với mạng điện Nói chung, dạng sóng dòng điện chứa lượng độ nhiễu định, tùy thuộc vào cơng nghệ bóng đèn LED Trước đèn LED phát minh, ba loại đèn sau sử dụng cho nhu cầu chiếu sáng thông dụng (ánh sáng trắng):  Đèn sợi đốt, tạo ánh sáng nhờ vào dây tóc đốt nóng dịng điện phát sáng Loại đèn có hiệu thấp, với hiệu suất phát sáng khoảng 10–22 lumen/Watt (lm/W) có tuổi thọ ngắn (khoảng 1.000 giờ) Chúng bị loại bỏ dần khỏi ứng dụng chiếu sáng thông dụng Đèn sợi đốt tạo xạ vật đen liên tục tương tự ánh sáng mặt trời, tạo số hồn màu (CRI) cao  Đèn huỳnh quang, tạo ánh sáng tử ngoại phóng điện phát sáng hai điện cực ống áp suất thấp chứa thủy ngân argon, chuyển thành ánh sáng khả kiến nhờ lớp phủ phosphor huỳnh quang bên ống.[18] Loại đèn hiệu đèn sợi đốt, có hiệu suất phát sáng khoảng 40–100 lm/W có tuổi thọ cao với khoảng từ 6.000–20.000 giờ[15][17] sử dụng rộng rãi cho chiếu sáng dân dụng văn phòng Đèn huỳnh quang tiêu thụ khoảng 1/5 đến 1/3 lượng tiêu thụ đèn dây tóc có độ sáng tương đương, đồng thời bền gấp 20 lần.[19] Tuy nhiên, hàm lượng thủy ngân đèn huỳnh quang gây nguy hiểm đến môi trường sau sử dụng, đèn huỳnh quang phải xử lý chất thải nguy hại  Đèn halogen kim loại (metal-halide lamp), tạo ánh sáng hồ quang hai điện cực không gian chứa argon, thủy ngân kim loại khác, iod brom Đây loại đèn điện trắng hiệu trước có đèn LED, với hiệu suất phát sáng khoảng 80–115 lm/W có tuổi thọ bóng đèn khoảng 6.000–10.000 giờ.[15] Tuy nhiên, đèn halogen kim loại cần khoảng thời gian khởi động 5–7 phút trước bật, nên loại đèn không sử dụng để chiếu sáng khu dân cư mà dùng để chiếu sáng khu vực công nghiệp thương mại, dùng làm đèn an ninh trời đèn đường Giống đèn huỳnh quang, đèn halogen kim loại chứa thủy ngân, chất nguy hiểm Dưới góc độ thiết bị chuyển đổi lượng điện, tất loại đèn không hiệu quả, biến đổi lượng vào thành nhiệt năng, thay chuyển thành ánh sáng Vào năm 1997, hệ thống điện chiếu sáng toàn cầu tiêu thụ 2.016 nghìn tỷ Watt-giờ (W-h) lượng (tương đương công suất 1.000 nhà máy phát điện lớn) Ở nước công nghiệp phát triển, việc chiếu sáng chiếm khoảng 12% tổng lượng điện tiêu thụ Sự khan nguồn lượng ngày tăng chi phí mơi trường để sản xuất lượng, đặc biệt phát tượng ấm lên toàn cầu carbon dioxide thải từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch —là nguồn lượng lớn để sản xuất điện— tạo động lực để phát triển thêm loại đèn điện tiết kiệm điện Loại bóng đèn LED cơng suất thấp phát triển vào đầu thập niên 1960, tạo ánh sáng bước sóng màu đỏ, tần số thấp quang phổ Năm 1968, loại đèn LED thương mại mắt: Màn hình đèn LED công ty HewlettPackard phát triển Howard C Borden, Gerald P Pighini, kỹ sư người Ai Cập Monhamed M.Atalla đèn LED thị Công ty Monsato Tuy nhiên, đèn LED ban đầu không hiệu hiển thị màu đỏ đậm, khiến chúng không phù hợp cho việc chiếu sáng thông thường; vậy, chúng dùng hình hiển thị số đèn báo thị Đèn LED độ sáng cao màu xanh lam NakamuraShuji thuộc công ty Nichia Corporation giới thiệu vào năm 1994 Nhờ việc đèn LED xanh lam đèn LED hiệu suất cao phát minh dẫn đến phát triển 'đèn LED trắng' (white LED) đầu tiên, sử dụng lớp phủ phosphor để chuyển đổi phần ánh sáng xanh lam phát thành ánh sáng có tần số đỏ xanh lục, tạo ánh sáng có màu trắng Akasaki Isamu, Amano Hiroshi, Nakamura Shuji sau trao giải Nobel Vật lý năm 2014 cho việc phát minh đèn LED xanh lam 1.2 Đèn LED cơng suất trung bình Cơng suất đèn LED ? Khái niệm cơng suất đèn LED Công suất (Walt) đại lượng biểu thị tốc độ tiêu thụ điện để thắp sáng vòng 1h đồng hồ đèn led Cơng thức tính: P = U * I (Trong U điện áp, I cường độ nguồn) Ý nghĩa: + Đây thông số giúp người dùng lựa chọn loại đèn phù hợp với mục đích chiếu sáng; diện tích khơng gian + Lựa chọn đèn led có thơng số phù hợp giúp tiết kiệm lượng điện tiêu thụ; giảm chi phí đầu tư chiếu sáng Lƣu ý lựa chọn cơng suất đèn led : Xác định mục đích nhu cầu sử dụng trước chọn: + Trước chọn mua công suất đèn, người mua phải xác định mục đích xem chiếu sáng khơng gian Từ đó, lựa chọn loại đèn đáp ứng mục đích Ví dụ: nhà xưởng chun sản xuất đồ may mặc cần sử dụng đèn led công nghiệp công suất cao để đảm bảo ánh sáng cho nhân công + Chiếu sáng trang trí chiếu sáng hành lang; nhà vệ sinh nên chọn đèn cơng suất nhỏ để tiết kiệm điện + Xác định nhu cầu sử dụng trước chọn đèn: Tùy vào diện tích nhà xưởng hay nhà ở, khác mà công suất khác Tính tốn chiếu sáng cho phịng học: +Xác định diện tích phịng học cách đo chiều dài, chiều rộng, chiều cao Từ tính tổng diện tích theo cơng thức: D x R x C +Chọn phương pháp tính tốn chiếu sáng hệ số sử dụng cơng suất đơn vị Sau tính tổng quang thơng số lượng bóng cần sử dụng + Từ lựa chọn loại bóng đèn chiếu sáng có cơng suất phù hợp: đèn led 1m2 đèn led panel Tính tốn chiếu sáng nhà xưởng để chọn đèn phù hợp: + Trong trình thiết kế, đội ngũ kiến trúc sư phải tính tốn khơng gian cần độ rọi bao nhiêu; sử dụng loại đèn Từ đó, xác định công suất đèn led cần mua + Trước hết, cần tính tốn tổng lượng quang thơng cần sử dụng; tổng cơng suất cần dùng Sau đó, tính số lượng bóng đèn đáp ứng ánh sáng cho diện tích + Tính số lượng đèn led cần sử dụng suy thông số watt đèn cần sử dụng CHƢƠNG : TÌM HIỂU VÀ PHÂN TÍCH MỘT SỐ MẠCH NGUỒN CHO ĐÈN LED CƠNG SUẤT TRUNG BÌNH Có nhiều loại mạch nguồn thị trường nay, lại tất loại có chung nguyên lý biến đổi điện áp đầu vào điện áp đầu thích hợp với loại thiết bị cần sử dụng Mạch nguồn gồm đầu dây nối với nguồn điện để đưa dòng điện qua điện trở biến áp nhỏ, công tắc tự động nối LED, tạo xung chỉnh lưu, tất mạch thường điều khiển tự động IC nguồn điện áp đầu Về có loại mạch nguồn: mạch nguồn xung biến đổi nguồn DC – DC 2.1 Buck Converter ( băm giảm áp ) 2.1.1 Sơ đồ nguyên lý Hình 2.1 : Sơ đồ nguyên lý Bộ băm giảm áp bao gồm công tắc đơn cực tranzitor mắc nối tiếp với điện áp vào chiều u Tranzitor đóng mạch thời gian Ton với chu kỳ đóng cắt Tck Khi tranzito T đóng mạch điện áp u’ u (giả sử trường hợp đóng mạch, điện áp T 0) Khi cắt mạch, điện áp u’ giảm đột ngột không để tránh điện áp ngược lớn đặt nên T, người ta sử dụng vịng phóng điện tự hay diode xả D 2.1.2 Các đặc tính băm giảm áp Hình 2.2 : Dạng sóng dịng điện điện áp Khi T đóng, giả sử thời điểm điện áp đặt lên 0, có điện áp (u – uc) đặt lên L Với điện áp số đặt lên cuộn dây L, dịng điện tăng lên cách tuyến tính với tỉ lệ : di/dt = (u – uc)/L (2.1) Khi T cắt, dòng điện cuộn dây thay đổi đột ngột nên điện áp đặt lên L phản ứng đảo chiều để trì dịng điện i’ Nếu khơng có diode D, u’ đạt đến giá trị âm lớn để giữ dòng điện L theo hướng trước Nhưng lúc diode D đóng mạch giữ cho điện áp đầu D ln vào khoảng 1V nên T khơng bị tình trạng q áp Dịng i’ chạy qua T đóng lại chuyển sang 10 Cơng tắc bật đại diện cho ngắn mạch lý tưởng cung cấp điện trở khơng dịng điện để cơng tắc bật, tất dịng điện chạy qua công tắc cuộn cảm quay trở lại Nguồn đầu vào DC Cuộn cảm lưu trữ điện tích thời gian cơng tắc bật cơng tắc trạng thái rắn tắt, cực tính cuộn cảm đảo ngược để dòng điện chạy qua tải qua diode quay trở lại cuộn cảm Vì chiều dịng điện qua cuộn cảm khơng đổi Giả sử công tắc bật thời gian T BẬT tắt thời gian T TẮT Chúng ta xác định khoảng thời gian, T tần số chuyển mạch (2.19) Bây xác định thuật ngữ khác chu kỳ nhiệm vụ : (2.20) Trong thực phân tích chuyển đổi Buck-Boost, phải ghi nhớ Dòng điện dẫn liên tục điều thực cách chọn giá trị L thích hợp Dịng điện dẫn trạng thái ổn định tăng từ giá trị có độ dốc dương đến giá trị cực đại trạng thái bật sau giảm trở lại giá trị ban đầu có độ dốc âm Do đó, thay đổi thực dòng điện dẫn chu kỳ hồn chỉnh khơng Chế độ II: Cơng tắc tắt, Diode bật Vì cơng tắc mở thời gian nên : (2.21) Chúng ta nói (2.22) Chúng ta biết D thay đổi khoảng từ đến Nếu D> 0,5, điện áp đầu lớn đầu vào; D < 0,5, đầu nhỏ đầu vào Nhưng D = 0,5 điện áp đầu điện áp đầu vào 16 Hình 2.7 : Mơ tả chế độ 2.2.4 Bộ băm tích lũy lƣợng điện cảm qua máy biến áp ( Flyback converter ) 2.2.4.1 Sơ đồ ngun lí Hình 2.8 : Sơ đồ băm Flyback 2.2.4.2 Nguyên tắc hoạt động Trong thời gian T đóng có điện áp đặt lên cuộn dây N1, dòng điện cuộn dây tăng lên tuyến tính với tốc độ : di/dt = (U - 1)/Lµ ( 2.23 ) Với Lµ cảm kháng cuộn dây Cuối khoảng thời gian đóng dịng sơ cấp tăng lên đến giá trị : I1  (U  1).Ton L (2.24 ) Do cuộn dây mắc ngược cực tính, nên T đóng, diode bên phía thứ cấp khoá, lượng dự trữ lõi biến áp, có giá trị : 17 E L1 ( I )2 (2.25) Khi khóa ngắt, lõi xả lượng, điện áp đặt lên cuộn dây có chiều ngược lại, lúc diode dẫn cho điện áp UR Dòng diện cuộn thứ cấp giảm dần với độ dốc : di’/dt=UC/LS (2.26 ) Sơ đồ flyback hoạt động chế độ gián đoạn, chế độ liên tục Ở chế độ gián đoạn, lượng dự trữ lõi MBA tích lũy khoảng thời gian khóa cơng suất dẫn xả hồn tồn thời gian khóa cơng suất ngừng dẫn Ta dễ dàng nhận tượng nhờ việc kiểm tra điện áp khóa cơng suất lượng điện áp phản hồi tới đầu vào có cịn hay khơng trước chu kỳ làm việc khác lặp lại Trong khoảng thời gian kiểm tra này, khóa cơng suất diode ngừng dẫn, cho phép MBA xả hoàn toàn lượng dự trữ Cịn chế độ liên tục, khóa cơng suất dẫn trước lõi giải phóng hồn tồn lượng Mặc dù hai chế độ làm việc liên tục gián đoạn có mạch điện đặc tính chúng khác đáng kể Dưới đồ thị minh họa dạng điện áp dòng điện hai chế độ : Hình 2.9 : Dạng sóng dịng điện điện áp chế độ liên tục 18 Hình 2.10 : Dạng sóng dịng điện điện áp chế độ gián đoạn So với chế độ gián đoạn, chế độ liên tục có khả cung cấp công suất cao Nếu công suất đầu ra, đỉnh dòng điện chế độ gián đoạn cao chế độ liên tục, kết dòng điện làm việc lớn tất nhiên tranzitor công suất đắt tiền Tuy nhiên, chế độ gián đoạn sử dụng rộng rãi so với chế độ liên tục tương ứng Điều hai nguyên nhân: + Do điện cảm cuộn dây biến áp nhỏ hơn, nên chế độ gián đoạn nhanh chóng đáp ứng xung điện áp hẹp đầu đột ngột thay đổi tải hay thay đổi nguồn cấp + Hai là, chế độ liên tục có nửa mặt phẳng phải chuyển đổi cơng suất nên cần điều khiển vịng kín, gây khó khăn thiết kế Điện áp đẩu băm Flyback tính: Ur/Uv = D/n.(1-D) (2.27 ) Trong : D độ rộng xung n tỷ số biến áp 2.2.5 Bộ băm nối tiếp ( Forward converter ) 2.2.5.1 Sơ đồ nguyên lý 19 Hình 2.11 : Sơ đồ mạch băm xung kiểu Forward Về cấu tạo, mạch forward gần giống flyback cuộn dây biến áp mắc cực tính có thêm lọc ngõ hình 2.11 2.2.5.2 Ngun tắc hoạt động Khơng giống flyback, mạch forward, cuộn dây biến áp mắc cực tính lượng dự trữ cuộn cảm L tụ C Khi khóa dẫn, có dịng điện cấp I1 , tích luỹ lượng cuộn dây sơ cấp Vì cực tính cuộn dây sơ cấp thứ cấp nên lượng truyền trực tiếp qua cuộn thứ cấp, qua mạch lọc tới tải Khi khóa ngắt, điện áp cuộn dây thứ cấp đổi ngược, diode D1 khoá D2 dẫn, tải cấp lượng từ cuộn dây L tụ C Bộ biến đổi forward có hai chế độ làm việc : gián đoạn liên tục Nhưng khác với biến đổi flyback, biến đổi forward thường sử dụng chế độ liên tục chế độ gián đoạn, khó điều khiển 2.2.6 Bộ băm kiểu đẩy kéo ( push – pull converter ) 2.2.6.1 Sơ đồ nguyên lý 20 Hình 2.12 : Sơ đồ băm kiểu đẩy – kéo 2.2.6.2 Nguyên lý hoạt động Hoạt động mạch đẩy - kéo tương đối đơn giản Tại thời điểm có tranzitor đóng mạch cịn tranzitor ngắt mạch Khi có tranzitor đóng có dịng điện chạy nửa cuộn dây sơ cấp Tương ứng có nửa cuộn thứ cấp dẫn, đặt điện áp thuận lên chỉnh lưu Dòng điện sinh vào lọc LC dự trữ cuộn cảm tụ điện Điện áp đặt lên lọc LC có giá trị điện áp vào nhân với hệ số MBA Điều tiếp diễn đến điều khiển cắt tranzitor dẫn, tiếp có khoảng thời gian dự trữ an tồn ―dead-time‖ mà khơng có tranzitor dẫn để đảm bảo khả cắt hồn tồn dịng điện mạch Đối với tranzitor lưỡng cực công suất, thời gian vào khoảng 0,2s Đối với tranzitor trường, thời gian ngắn khoảng từ 50÷100ns Nếu khơng đảm bảo điều trường hợp hai tranzitor dẫn gây ngắn mạch MBA tạo dòng điện phá hủy tranzitor Điện áp tính : Ur/Uv=2.D/n Trong : n =N2/N1 D= Ton/Tck 21 (2.28 ) Hình 2.13 : Dạng sóng dòng điện điện áp CHƢƠNG 3: CHỌN GIẢI PHÁP VÀ SƠ ĐỒ THIẾT KẾ 3.1 Giải pháp Qua chương ta tìm hiểu số nguồn xung phù hợp với đèn LED cơng suất trung bình với thông số Uinnom = 220 AC, (Uinmin = 90V, Uinmax = 277V), f = 50Hz, đầu PFC: công suất 70W; Hiệu suất 0,9, tần số chuyển mạch 50kHz ta nhận thấy mạch nguồn xung Fly-Back phù hợp với thông số Chọn nguồn Fly – Back làm giải pháp cho số liệu 22 Hình 3.1 : Giải pháp cho nghiên cứu 3.2 Chọn sơ đồ thiết kế Hình 3.2 : Sơ đồ thiết kế mạch Fly-Back 23 3.3 Phân tích nguyên lí mạch thiết kế Nguyên lý hoạt động: Điện áp vào AC 220V sau qua cầu diode điện áp DC chỉnh lưu tới mức định, Tụ C1 có tác dụng lọc điện áp cầu diode Khi dòng điện qua cuộn làm việc sơ cấp máy biến áp sau tới chân D mosfet Q1 lúc IC tạo xung kich chân G Q1 lúc Q1 đóng ngắt liên tục từ D sang S tạo nguồn xung Để bảo vệ dòng ta dùng điện trở R10 nối đất chân IS IC lấy điện áp rơi R10 đến ngưỡng định IS IC tự động ngắt Cuộn hồi tiếp máy biến áp có tác dụng cấp nguồn nuôi VCC cho IC dao động tiếp tục hoạt động Khi cấp điện biến áp chưa hoạt động, cuộn hồi tiếp chưa có điện áp cảm ứng nên ta phải cấp điện áp mồi vào chân VCC cách dùng R2 phân áp để cấp điện áp mồi cho IC bắt đầu làm việc, IC bắt đầu làm việc tạo xung dao động chân OUT kích cho chân G mosfet bắt đầu làm việc lúc biến áp có dịng biến thiên chạy qua cuộn hồi tiếp có điện cảm ứng Nguồn ni qua diode D5 có tác dụng chỉnh lưu nguồn ni, tụ C5 có tác dụng lọc nguồn Khi mosfet hoạt động tạo điện áp ngược cuận sơ cấp dịng điện dương ngược qua mạch dập xung ngược gồm có diode D4, điện trở R1 tụ C1 có tác dụng dập xung ngược chiều hoạt động PC817 có tác dụng làm ổn định đầu tải thay đổi điện áp vào thay đổi Khi nguồn có xu hướng thay đổi điện áp đưa chân R transistor TL431 thay đổi (dòng chảy từ K sang A thay đổi) dẫn tới LED bên opto qang PC817 phát sáng: Phát sáng yếu dịng chảy PC817 yếu dẫn đến điện áp chân INV IC có xu hướng giảm lúc IC nhận biết điện áp có xu hướng giảm tự động tăng dòng hoạt động mosfet lên để trì điện áp đầu ln ổn định Phát sáng mạnh (ngược lại) Tụ C9 có tác dụng dập xung nhiễu điện áp hồi tiếp 24 CHƢƠNG 4: TÍNH TỐN SƠ ĐỒ THIẾT KẾ Tính tốn : Chọn cầu trì : = 0,3 A => 0,3 1,5 = 0,45 => chọn cầu trì 0,5 A Chọn varistor : V250NA4 : 250 Chọn tụ C5, C6, C8, C9 =0,1µF C2 = 100µF Điện áp sau chỉnh lưu U2 = √ U1 = 220 √ = 311V Chọn điot cầu : { => { Chọn Con điot : 1N4004 Hình điot 1N4004 Chọn tụ C3: 311=> Vtụ >1,5.V1=466,5V  Chọn tụ có điện dung : {  C = 4700 / 25 Hình tụ4700 / Để xác định cảm kháng từ hoá máy biến áp xác định chu kỳ lớn nhất.Khoảng thời gian chuyển mạch lớn xảy raowr đỉnh dòng điện đầu vào Iin(max) pk đặt điện áp đầu vào tối thiểu định nghĩa : IQ max = Iin(max) pk Iin max = = = 0,86 IQ max = Iin(max) pk = LM 1,2 = 4A = 3,76.10-4 =  LM = 376µH Áp dụng cuộn dây EER3435 với 0,33mm khe hở khơng khí máy biến áp 14,9µ đo 10 vịng vào lõi thu 0,149.10-6 gía trị AL-value Do số lượt vế tính tốn 44,5 từ cơng thức AL value = xác định 44 vòng  N2 = N1 = 44 vòng ( √ ) ( ) = ( √ ) = vịng Tính Mofest : 26 Vd = √ Vin max +2,5.n.V0 = √ 277+2,5  24 = 685V Chọn Mofest : P9NK70ZFP : 7,5A/700V Chọn điot : VR max = V0 + = V0 + = 24+ IR pk = Vin max pk Vin max √ √ 277 = 104V = 14,15A Chọn điot xung : D92-02 : 20A/200V Hình diot xung D92-02 27 Chọn ốc to quay PC718 Chọn Vds = Vin +Vclamp => Vclamp = Vds -Vin = 685-220 =465 R= ( ) √ = 42510 28 29 30 ... trường em chọn đề tài thiết kế ? ?Thiết kế nguồn (driver) cho đèn LED công suất trung bình.‖ để hiểu rõ việc dụng đèn LED để bảo vệ, chiếu sáng ổn định kéo dài tuổi thọ cho đèn LED Do hiểu biết kinh... LED Trước đèn LED phát minh, ba loại đèn sau sử dụng cho nhu cầu chiếu sáng thông dụng (ánh sáng trắng):  Đèn sợi đốt, tạo ánh sáng nhờ vào dây tóc đốt nóng dịng điện phát sáng Loại đèn có hiệu... mạch nguồn xung Fly-Back phù hợp với thông số Chọn nguồn Fly – Back làm giải pháp cho số liệu 22 Hình 3.1 : Giải pháp cho nghiên cứu 3.2 Chọn sơ đồ thiết kế Hình 3.2 : Sơ đồ thiết kế mạch Fly-Back