Đang tải... (xem toàn văn)
Mục tiêu của Giáo trình Điện tử công suất và ứng dụng giúp các bạn có thể mô tả đặc trưng và những ứng dụng chủ yếu của các linh kiện Diode, Mosfet, DIAC, TRIAC, IGBT, SCR, GTO; Giải thích dạng sóng vào, ra ở bộ biến đổi AC-AC; Giải thích nguyên lý làm việc và tính toán những bộ biến đổi DC-DC. Mời các bạn cùng tham khảo!
Bài BIẾN ĐỔI DC-DC (DC-DC converter) A MỤC TIÊU - Trình bày nhiệm vụ chức khối biến đổi DC - DC - Lắp ráp biến đổi DC - DC không cách ly - Lắp ráp ổn áp tuyến tính khả điều chỉnh - Kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch biến đổi DC - DC theo yêu cầu kỹ thuật - Sử dụng chức loại mạch biến đổi DC - DC đáp ứng thiết bị điện điện tử thực tế B NỘI DUNG I Đại cương biến đổi DC - DC Khái quát điều áp chiều Bộ biến đổi DC-DC điều khiển dòng điện điện áp chiều nguồn cấp chiều Các phương pháp điều áp chiều - Điều khiển cách mắc nối tiếp với tải điện trở - Điều khiển liên tục cách mắc nối tiếp với tải Transistor - Điều khiển băm áp (xung áp) Điều khiển cách mắc nối tiếp với tải điện trở Sơ đồ Hình 3.1 Điều áp mắc nối tiếp điện trở 67 Dòng điện điện áp tính: U U 1 R ;U = I = d d R +R d R +R f d f d Nhược điểm phương pháp hiệu suất thấp không điều chỉnh liên tục dòng tải lớn Điều khiển cách mắc nối tiếp với tải transistor a Sơ đồ Hình 3.2 Điều áp mắc nối tiếp transistor Dòng điện điện áp tính: IC = ßIB ; UT = U1 – IC.Rd Điện áp qua Rd: Ud = Ic.Rd = ßIB Rd Nhược điểm phương pháp tổn hao transistor lớn, phát nhiệt nhiều làm transistor dễ hỏng Điều khiển băm áp (băm xung) Băm áp chiều biến đổi điện áp chiều thành xung điện áp Điều chỉnh độ rộng xung điện áp, điều chỉnh trị số trung bình tải Hình 3.3 Điều áp băm xung Các băm áp chiều thực theo sơ đồ mạch nối tiếp) phần tử nối tiếp đóng cắt với tải) theo sơ đồ mạch song song 68 Nguồn cấp băm xung chiều Nguồn áp: nguồn mà dạng sóng giá trị điện áp khơng phụ thuộc vào dịng điện)kể giá trị tốc độ biến thiên) Đặc trưng nguồn áp điện áp không đổi điện trở nhỏ để sụt áp nguồn nhỏ Nguồn dịng: nguồn mà dạng sóng giá trị dịng điện khơng phụ thuộc vào điện áp (kể giá trị tốc độ biến thiên) Đặc trưng nguồn dòng dịng điện khơng đổi điện trở lớn để sụt dịng nguồn nhỏ Tính thuận nghịch nguồn Nguồn có tính thuận nghịch - Điện áp không đảo chiều (acquy) hay đảo chiều (máy phát điện chiều) - Dịng điện thường đảo chiều - Cơng suất p = u.i đổi chiều hai đại lượng u, i đảo chiều Cải thiện đặc tính nguồn - Nguồn áp thường có Ro, Lo, có dịng điện R0i, L(di/dt) làm cho điện áp cực thay đổi Để cải thiện đặc tính nguồn áp người ta thường mắc song song với nguồn tụ - Tương tự, nguồn dòng có Z0 = ∞ Khi có biến thiên du/dt làm cho dịng điện thay đổi Để cải thiện đặc tính nguồn dòng người ta mắc nối tiếp với nguồn điện cảm - Chuyển đổi nguồn áp thành nguồn dòng ngược lại: Hình 3.4 Chuyển đổi qua lại nguồn II Bộ ổn áp Sơ lược lý thuyết ổn áp Mạch ổn áp chiều gọi mạch biến đổi DC-DC, mạch biến đổi từ điện áp chiều thành điện áp chiều khác 69 Hình 3.5 Sơ đồ khối ổn áp Thông thường, ổn áp phân thành loại: - Ổn áp tuyến tính - Ổn áp ngắt mở (switching regulator) Dù loại nào, mạch ổn áp phải đạt chức năng: - Ổn định điện áp ngõ điện áp ngõ vào thay đổi dòng tải thay đổi - Giảm đến mức thấp sóng dư ngõ Ổn áp tuyến tính Trong thí nghiệm ta khảo sát mạch ổn áp tuyến tính dạng nối tiếp Sơ đồ khối sau: Hình 3.6 Sơ đồ khối ổn áp tuyến tính 70 - Cơng suất ổn áp: Thường transistor công suất lớn, hoạt động điện trở thay đổi - So sánh: So sánh điện lấy mẫu điện chuẩn để tạo thành điện điều khiển VDK để điều khiển mạch kích tạo dịng kích cho cơng suất - Chuẩn: Tạo điện chuẩn Vref cho mạch so sánh (thường dùng zener) - Lấy mẫu: Lấy phần điện ngõ so sánh với điện chuẩn (điện lấy mẫu thay đổi theo điện ngõ vo) Nguyên tắc hoạt động: vo=vi-AV Giả sử vo thay đổi (vì lý đó), điện lấy mẫu thay đổi theo điện chuẩn không đổi nên ngõ VDK mạch so sánh thay đổi, điện VDK điều khiển mạch kích cơng suất thay đổi độ hoạt động (chạy mạnh/chạy yếu) để thay đổi AV cho vo ổn định Ổn áp tuyến tính dùng zenner transistor Hình 3.7 Mạch ổn áp dùng zener transistor Q1: Công suất ; Q2: Thúc (kiểu darlington) ;Q3: So sánh Zener D: tạo điện chuẩnR3, R4,VR: Lấy mẫu 71 C2: Giảm sóng dư ngõ Do dòng tải IL chạy thẳng thường trực qua Q1 nên Q1 phải có cơng suất lớn phải giải nhiệt cẩn thận Mạch thường có điện trở R công suất lớn để chia bớt dòng qua Q1 Ổn áp ngắt mở - Tuy có nhiều dạng, đa số dùng phương pháp biến điệu độ rộng xung Nguyên lý chung mạch ổn áp tuyến tính thay mạch khuếch đại kích mạch dao động tạo sóng vng Tín hiệu mạch dao động kích vào transistor công suất ổn áp (thường BJT MOSFET công suất lớn), mức cao xung vuông làm transistor bảo hịa, mức thấp làm transistor ngưng Như cơng suất ổn áp hoạt động chuyển mạch (switch) Dao động tạo xung vng đa hài (cơng suất độc lập với mạch dao động) thông dụng dao động blocking (công suất tham gia vào mạch dao động) cách ly mass điện Hình 3.8 Ổn áp ngắt mở 72 -` Khi chưa mắc tụ lọc ngõ ra, v0 có dạng xung với biên độ đỉnh vi SW trạng thái ON v0=0 SW trạng thái OFF Trị trung bình v0 Ta thấy: Để thay đổi trị trung bình ngõ vo ta có thể: - Thay đổi thời gian SW trạng thái ON (Transistor dẫn bảo hòa) - Thay đổi tần số mạch dao động (Tức thay đổi chu kỳ T) - Hoặc thay đổi hai Thực tế, để tiện việc thiết kế kiểm soát, thường người ta giữ nguyên tần số dao động (thực tế máy thu hình, monitor máy tính… Người ta dùng xung quét ngang đưa để giữ cho tần số dao động với tần số quét ngang), tín hiệu lấy mẫu làm thay đổi độ rộng xung vuông tức thay đổi thời gian dẫn, ngưng transistor công suất, tức Tx - Để ổn định vo, thí dụ vi cao người ta giảm Tx, vi giảm người ta tăng Tx Mạch thường thiết kế tần số cao (hơn 10KHz) nên tụ lọc ngõ không cần lớn mà bảo đảm việc giảm tối đa sóng dư (vo gần lý tưởng) Để tạo nhiều loại điện áp khác nhau, cách ly mass điện mass máy (chống giật), người ta thường thiết kế nguồn có biến áp xung Tùy theo tần số hoạt động mạch số vòng cuộn sơ cấp, thứ cấp mà ta có điện áp khác theo yêu cầu D B1 B+ - B2 OSC SW D Hình 3.9 Sơ đồ mạch ổn áp ngắt mở III Bộ băm áp (chopper) Bộ băm tăng áp (boost) Sơ đồ 73 Hình 3.10 Sơ đồ mạch tăng áp boost Mạch điện gồm linh kiện điện tử cuộn dây L1, khóa chuyển mạch Mosfet ( BJT) ,diode D1 tụ điện C1 Chức mạch biến đổi điện áp vào từ điện áp thấp thành điện áp cao Hoạt động Khi Mosfet dẫn (kích vào chân G) lúc điện áp trở L1 = Vin (giả thiết van lý tường tức thơng dịng trở CE 0) lúc diode D1 ngắt bị phân cực ngược cắt mạch tải khỏi nguồn E đồng thời dòng cuộn dây L xuất tăng từ dần từ giá trị ban đầu Imin đó, lúc dịng qua tải trì nhờ tụ C đóng vài trị nguồn (Tụ C phóng) đến thời điểm ta cho Mosfet ngắt lúc cuộn dây L1 xuất điện áp tự cảm chống lại giảm dòng il Điện áp tự cảm cộng với nguồn Vin có chiều + đặt vầo chân Anot diode làm diode dẫn lập tực nạp bổ xung cho tụ C Q trình lặp lặp có điện áp cấp cho tải Ngày nhà sản xuất tích hợp sẵn phần tử khóa chuyển mạch sẵn IC chuyên dụng ic gọi IC boost điển hình thực tế IC LM27313 Hình 3.11 Sơ đồ mạch tăng áp boost dùng LM27313 74 Nguyên lý hoạt động: Nhìn vào sơ đồ bạn thấy bao gồm linh kiện mạch boost cuộn dây L1 ,diode D1, tụ điện C3 khóa chuyển mạch tích hợp sẵn IC LM27313 Hai điện trở R2, R3 có nhiệm vụ lấy mẫy điện áp đầu đưa chân feedback để khống chế dao động điện áp bị tăng cao bị giảm thấp Ứng dụng Mạch tăng áp boost thường dùng làm mạch nguồn DC cần nguồn điện áp tăng so với nguồn có Ngồi mạch boost dùng làm mạch desunfat bảo dưỡng ắc quy, cấp nguồn cho thiết bị đòi hỏi điện áp cao cỡ vài chục Vôn nguồn cấp có điện áp thấp cỡ 1.5V hay 3.7V Nâng áp mạnh nguồn xung TV, LED Bộ băm giảm áp (buck) Sơ đồ Hình 3.12 Sơ đồ mạch giảm áp buck Mạch điện gồm linh kiện điện là: Khóa chuyển mạch điện tử, diode D1, cuộn dây L1 tụ điện C1 Hoạt động Khi Transistor dẫn dịng qua transistor dịng qua L1 nạp vào cho tụ điện trì dịng qua tải Dịng qua L1 dịng nạp vào tụ C1 khơng tăng đột ngột mà tăng từ từ điện áp tải tăng từ từ ,lúc diode D1 khơng dẫn bị phân cực ngược Khi transistor tắt dòng qua tải lấy từ cuộn cảm L1 phần nhỏ tụ điện C1 (tụ phóng) lúc diode D1 dẫn dịng qua tải lúc dịng qua diode Diode D1 bắt buộcphải có để bảo vệ transistor khỏi bị hỏng điện áp ngược đặt lên cắt dòng Điện áp ngược cuộn cảm L1 sinh cộng với nguồn E đánh chết tranistor 75 Trong thực tế mạch buck không tạo điện áp dương mà cịn tạo điện áp âm ,sơ đồ mạch điện gồm linh kiện khóa chuyển mạch, cuộn cảm L1, diode D1 C1 diode D1 với cuộn cảm L1 đổi chỗ cho đảo cực tụ hóa C1, ngun lí hoạt động giống hệt mạch buck tạo điện áp dương Hình 3.13 Sơ đồ mạch buck nguồn âm đơn giảng Ứng dụng Mạch tăng áp buck thường dùng làm mạch nguồn DC cần nguồn điện áp tăng so với nguồn có Ngồi mạch buck cịn dùng chuyển độ POL cho máy tính để bàn máy tính xách tay, sạc pin, … IV Nguồn ổn áp đóng cắt Bộ nguồn đóng – cắt (nguồn xung) nguồn nhẹ có hiệu suất cao sử dụng xung đóng – cắt để điều khiển đóng mở thiết bị cơng suất (linh kiện đóng ngắt mạch) để điều áp ngõ Năng lượng điện điều tiết theo nguyên tắc đóng – mở chúng tiết kiệm lượng só với nguồn tuyến tính Nhược điểm chúng khó tìm lỗi hỏng hóc để sửa chữa mà thay block hay nguồn, nhiên nhược điểm không gây phiền hà nhiều cho người sử dụng giá thánh nguồn ngày giảm công nghệ điện tử ngày phát triển Trong nguồn xung, nguồn xoay chiều AC chỉnh lưu thành dòng chiều, tiếp dịng chiều băm với tần số cao 20-40KHz nhờ phần tử bán dẫn cao tần transistor MOS hay IGBT, kết hợp với biến áp cao tần để điều chỉnh điện áp chiều đầu Biến áp cao tần nhỏ nhiều so với biến áp tần số thấp Do công suất nguốn hiệu chỉnh theo phương pháp điều độ rộng xung PWM Pulse Width Modulation (điều chế độ rộng xung PWM - tìm hiểu tiếp theo) nên lượng điện thất thoát nhỏ nhiều 76 Thực hành Hãy lắp đo kiểm tra mạch sau: II Flyback converter ( Bộ đổi Flyback): Lý thuyết Mạch flyback Mạch flyback hay flyback converter cấu trúc liên kết cung cấp điện sử dụng cuộn cảm ghép đơi lẫn nhau, để lưu trữ lượng dịng điện chạy qua giải phóng lượng nguồn điện bị ngắt Mạch flyback tương tự mạch boost cấu tạo hiệu suất Tuy nhiên, cuộn sơ cấp máy biến áp thay cuộn cảm cuộn thứ cấp cung cấp đầu Trong cấu hình flyback, cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp sử dụng hai cuộn cảm riêng biệt Nguyên lý hoạt động mạch flyback Khi dòng điện chạy qua cuộn cảm bị cắt, lượng tích trữ từ trường giải phóng đổi chiều đột ngột điện áp cực Nếu diode đặt vị trí để dẫn lượng tích trữ đến nơi hữu ích, diode gọi diode flyback Điều yêu cầu cuộn dây cuộn cảm, cuộn cảm gọi biến áp flyback Sự xếp có đặc tính thú vị truyền lượng sang phía thứ cấp nguồn điện cơng tắc sơ cấp tắt Mạch flyback sử dụng số lượng linh kiện tương đối nhỏ Thiết bị chuyển mạch cắt điện áp DC đầu vào lượng cuộn sơ cấp chuyển sang thứ cấp thông qua máy biến áp chuyển mạch Một diode cuộn thứ cấp chỉnh lưu điện áp tụ điện làm mịn điện áp chỉnh lưu Trong mạch thực tế, mạch phản hồi sử dụng để giám sát điện áp đầu 118 Trong ứng dụng điển hình, thiết bị chuyển mạch transistor bật tắt thường tín hiệu điều chế độ rộng xung Cực máy biến áp thường đảo ngược để transistor bật, dòng điện chạy cuộn sơ cấp, nhiên, diode thứ cấp phân cực ngược dòng điện không chạy cuộn dây Năng lượng lưu trữ máy biến áp tắt MOSFET Năng lượng lưu trữ tạo dòng điện phân cực thuận diode chỉnh lưu để tạo đầu DC Ưu điểm mạch flyback Cuộn sơ cấp cách ly với đầu Có khả cung cấp nhiều điện áp đầu ra, tất cách ly với nguồn Khả điều chỉnh nhiều điện áp đầu với điều khiển Có thể hoạt động nhiều loại điện áp đầu vào Mạch flyback sử dụng linh kiện so với loại SMPS khác Các ứng dụng mạch flyback Mạch flyback sử dụng cho nhiều ứng dụng điện tử như: Máy thu hình tiêu thụ lượng điện nhỏ, lên đến khoảng 250W Nguồn điện dự phịng cho máy tính Điện thoại di động sạc thiết bị di động Nguồn cung cấp điện áp cao TV hình CRT, laser, đèn pin Xenon, máy photocopy, 119 Thực hành: Lắp mạch đo dạng song ngõ mạch sau: III Boost converter ( Bộ đổi Boost) Lý thuyết Các nguồn hoạt động với chế độ xung sử dụng cho nhiều mục đích bao gồm biến đổi điện áp chiều Mặc dù sử dụng pin ắc quy làm nguồn điện chiều, điện áp khả dụng khơng phù hợp với hệ thống cung cấp Ví dụ, động sử dụng để điều khiển ô tô điện yêu cầu điện áp cao nhiều (khoảng 500V) so với mức điện áp cung cấp ắc quy Ngay sử dụng nhiều ắc quy trọng lượng khơng gian tăng thêm lớn để thực 120 Câu trả lời cho vấn đề sử dụng ắc quy tăng điện áp DC có sẵn lên mức cần thiết cách sử dụng biến đổi chiều tăng áp (boost converter) Một vấn đề khác ắc quy, dù lớn hay nhỏ, điện áp đầu ắc quy thay đổi lượng điện tích có sẵn sử dụng hết đôi khi, điện áp ắc quy trở nên thấp để cung cấp lượng cho mạch Tuy nhiên, mức đầu thấp tăng trở lại mức hữu ích lần nữa, cách sử dụng biến đổi điện áp chiều tăng áp, tuổi thọ ắc quy kéo dài Hình 7-1 Điện áp chiều ngõ vào biến đổi điện áp chiều tăng áp cấp từ nhiều nguồn khác chẳng hạn ắc quy, điện áp DC từ ngõ mạch chỉnh lưu, điện áp DC từ pin mặt trời, pin nhiên liệu, máy phát điện chiều, v.v Bộ biến đổi điện áp chiều tăng áp khác với biến đổi điện áp chiều giảm áp chỗ điện áp ngõ ln ln lớn điện áp ngõ vào Tuy nhiên, điều quan trọng mà cần phải nhớ công suất (P) = điện áp (V) x dòng điện (I), điện áp ngõ tăng lên dịng điện ngõ khả dụng phải giảm Hình 7-1 minh họa mạch biến đổi điện áp chiều tăng áp Mạch gồm có linh kiện điện tử cuộn cảm L, chuyển mạch bán dẫn S (có thể MOSFET, BJT IGBT), diode D tụ điện C Nguồn điện áp DC ngõ vào nối với cuộn cảm Linh kiện bán dẫn MOSFET hoạt động cơng tắc có khả đóng mở: đóng MOSFET kích dẫn (sóng vng đưa vào cực cửa mức cao) mở MOSFET khơng kích dẫn (sóng vng đưa vào cực cửa mức thấp) Cuộn cảm kết nối với nguồn điện ngõ vào dẫn đến dòng điện ngõ vào khơng đổi, biến đổi điện áp chiều tăng áp xem nguồn dòng điện ngõ vào khơng đổi Và tải xem nguồn điện áp không đổi Chuyển mạch bán dẫn S điều khiển tắt dẫn cách sử dụng kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM) PWM dựa thời gian tần số Điều chế dựa tần số có nhược điểm để có điện áp đầu mong muốn cần phải có dải tần số rộng để điều khiển chuyển mạch bán 121 dẫn Điều chế dựa thời gian thường sử dụng cho chuyển đổi điện áp chiều Phương pháp đơn giản để xây dựng sử dụng Tần số không đổi loại điều chế độ rộng xung Nguyên lý hoạt động biến đổi điện áp chiều tăng áp Hình 7-2 minh họa hoạt động mạch khoảng thời gian sóng vng tần số cao mức cao đưa vào cực cửa MOSFET Trong khoảng thời gian MOSFET dẫn điện, làm cho đầu bên phải cuộn cảm L nối với cực âm nguồn điện Do đó, có dòng điện chạy cực dương âm nguồn điện qua cuộn dây L tăng dần từ giá trị ban đầu Cuộn dây tích lũy lượng dạng từ trường Hầu khơng có dịng điện chạy phần cịn lại mạch kết hợp D, C tải biểu thị trở kháng cao nhiều so với đường dẫn trực tiếp qua MOSFET dẫn điện mạnh Hình 7-2 Hình 7-3 cho thấy đường dòng điện khoảng thời gian sóng vng đưa vào cực cửa MOSFET mức thấp Vì MOSFET bị tắt nhanh chóng nên dịng điện giảm đột ngột làm cho cuộn dây L tạo sức điện động ngược Cực tính điện áp cuộn dây L ngược chiều so với khoảng thời gian MOSFET dẫn, để dòng điện chạy qua Điều dẫn đến hai điện áp, điện áp cung cấp VIN điện áp VL cuộn dây nối tiếp với 122 Hình 7-3 Điện áp cao (VIN + VL) phân cực thuận cho diode D Dòng điện tạo chạy qua D nạp điện cho tụ điện C đến giá trị VIN + VL trừ điện áp D, đồng thời cung cấp cho tải Hình 7-4 Hình 7-4 cho thấy hoạt động mạch MOSFET dẫn điện trở lại sau giai đoạn khởi động ban đầu Mỗi MOSFET dẫn, điện cực cathode diode D dương điện cực anode, điện áp C Do đó, diode D tắt nên ngõ mạch bị cách ly với ngõ vào, nhiên tải tiếp tục cung cấp điện áp VIN + VL từ điện áp tụ điện C Mặc dù tụ điện C xả điện qua tải làm cho điện áp tụ giảm thời gian này, tụ điện C sạc điện trở lại MOSFET dẫn, trì điện áp ngõ tải gần ổn định Điện áp DC ngõ theo lý thuyết xác định theo cơng thức Trong đó, D chu kỳ làm việc, có giá trị thay đổi từ đến (tương ứng với đến 100%) Vì D có giá trị thay đổi từ đến nên điện áp ngõ mạch luôn lớn điện áp ngõ vào Thí dụ: Nếu sóng vng điều khiển bán dẫn chuyển mạch có chu kỳ 10µs, điện áp DC ngõ vào mạch 9V MOSFET dẫn điện với chu kỳ làm việc 50%, tức MOSFET dẫn điện khoảng thời gian 5µs ngưng dẫn điện khoảng thời gian 5µs, điện áp ngõ mạch là: VOUT = / (1- 0,5) = / 0,5 = 18V 123 Vì điện áp ngõ phụ thuộc vào chu kỳ làm việc nên điều quan trọng phải điều khiển xác giá trị thơng số Ví dụ: chu kỳ làm việc tăng từ 0,5 đến 0,99 điện áp ngõ là: VOUT = / (1- 0,99) = / 0,01 = 900V Tuy nhiên, trước đạt đến mức điện áp đầu này, tất nhiên có số hư hỏng mạch nghiêm trọng xảy ra, thực tế, trừ mạch thiết kế đặc biệt cho điện áp cao, thay đổi chu kỳ làm việc giữ thấp nhiều so với giá trị ví dụ Thực hành: Mơ hoạt động mạch phần mềm PSIM Giá trị linh kiện mạch mô phỏng: cuộn dây L 20mH, tụ điện C 100µF tải điện trở 20Ω Tần số chuyển mạch kHz Điện áp đầu vào 100V DC chu kỳ làm việc 0,5 IV Buck – boost converter ( Bộ đổi Buck – boost) Lý thuyết Kiến thức Thiết kế mạch buck converter 124 Trong hình trên, mạch điều chỉnh Buck đơn giản thể gồm có cuộn cảm, diode, tụ điện công tắc sử dụng Đầu vào kết nối trực tiếp qua công tắc Cuộn cảm tụ điện kết nối qua đầu ra, tải có dạng sóng dịng điện đầu mượt mà Diode sử dụng để chặn dòng điện âm Trong trường hợp điều chỉnh tăng chuyển đổi, có hai giai đoạn, giai đoạn Sạc điện dẫn giai đoạn bật (Cơng tắc đóng thực tế) giai đoạn xả giai đoạn đóng cắt (Công tắc mở) Giả sử công tắc vị trí mở thời gian dài cường độ dịng điện mạch khơng có điện áp Trong tình này, cơng tắc đóng dịng điện tăng lên cuộn cảm tạo điện áp Sự sụt giảm điện áp làm giảm thiểu điện áp nguồn đầu ra, sau thời gian tốc độ thay đổi dòng điện giảm điện áp cuộn cảm giảm, cuối làm 125 tăng điện áp tải Năng lượng lưu trữ cuộn cảm cách sử dụng từ trường Vì vậy, bật cơng tắc, cuộn cảm điện áp V L = Vin – Vout Dòng điện cuộn cảm tăng với tốc độ (Vin – Vout) / L Dòng điện qua cuộn cảm tăng tuyến tính theo thời gian Tốc độ tăng dịng tuyến tính tỷ lệ với điện áp đầu vào trừ điện áp đầu chia cho độ tự cảm 𝑑𝑖 𝑑𝑡 = 𝑉𝑖𝑛 − 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝐿 Đồ thị cho thấy pha sạc cuộn cảm Trục x biểu thị t (thời gian) trục Y biểu thị i (dịng điện qua cuộn cảm) Dịng điện tăng tuyến tính theo thời gian cơng tắc đóng BẬT Bây công tắc mở thời gian dịng điện thay đổi, ln có sụt giảm điện áp xảy cuộn cảm Điện áp tải thấp điện áp đầu vào Trong trạng thái tắt, công tắc mở, nguồn điện áp đầu vào bị ngắt kết nối cuộn cảm truyền lượng tích trữ cho tải Các cuộn cảm trở thành nguồn dòng cho tải Diode D1 cung cấp đường trở lại dịng điện chạy qua cuộn cảm q trình chuyển mạch trạng thái tắt Dòng điện dẫn giảm với độ dốc –Vout / L 126 Chế độ hoạt động Buck Converter Bộ chuyển đổi Buck hoạt động hai chế độ khác Chế độ liên tục chế độ không liên tục * Chế độ liên tục Trong chế độ Liên tục , cuộn cảm không xả hết, chu kỳ sạc bắt đầu cuộn cảm xả phần Trong hình trên, thấy, cơng tắc bật dịng điện dẫn (iI) tăng tuyến tính, sau cơng tắc tắt, điện dẫn bắt đầu giảm, công tắc lại bật cuộn cảm phóng điện phần Đây chế độ hoạt động liên tục Năng lượng tích trữ cuộn cảm E = (LI L ) / * Chế độ không liên tục Chế độ không liên tục khác so với chế độ liên tục Ở chế độ Khơng liên tục, Cuộn cảm phóng điện hồn tồn trước bắt đầu chu kỳ sạc Cuộn cảm phóng điện hồn tồn trước bật công tắc 127 Trong chế độ không liên tục, thấy hình cơng tắc bật, dịng điện dẫn (il) tăng tuyến tính, sau cơng tắc tắt, điện dẫn bắt đầu giảm, cơng tắc bật sau cuộn cảm phóng điện hồn tồn dịng điện dẫn trở nên hồn tồn khơng Đây chế độ hoạt động khơng liên tục Trong hoạt động này, dòng điện chạy qua cuộn cảm không liên tục Thực hành: Hãy lắp mạch: V Cuk converter ( Bộ đổi Cuk) Lý thuyết Được dịch từ tiếng Anh-Bộ chuyển đổi Ćuk loại chuyển đổi buck-boost với 128 dòng điện khơng Bộ chuyển đổi Ćuk coi kết hợp chuyển đổi tăng cường chuyển đổi buck, có thiết bị chuyển đổi tụ điện tương hỗ, để ghép nối lượng Nguyên tắc hoạt động Bộ chuyển đổi Ćuk không cách ly bao gồm hai cuộn cảm, hai tụ điện, công tắc (thường Transistor) diode Sơ đồ nhìn thấy hình Nó chuyển đổi đảo ngược, điện áp đầu âm so với điện áp đầu vào Ưu điểm chuyển đổi dòng điện liên tục đầu vào đầu chuyển đổi Hình a Tụ điện C1 dùng để truyền lượng Nó kết nối luân phiên với đầu vào đầu chuyển đổi thông qua chuyển mạch Transistor diode (xem hình a b) Hình b 129 Hình c Hai cuộn cảm L1 L2 dùng để biến đổi nguồn điện áp vào (Vs) nguồn điện áp (Vo) thành nguồn dòng điện Ở thời gian ngắn, cuộn cảm coi nguồn dịng điện trì dịng điện khơng đổi Việc chuyển đổi cần thiết tụ điện kết nối trực tiếp với nguồn điện áp, dòng điện bị hạn chế điện trở k ý sinh, dẫn đến tổn thất lượng cao Tụ điện nạp nguồn (cuộn cảm) ngăn ngừa giới hạn dòng điện trở tổn thất lượng liên quan Thực hành Lắp mạch theo nguyên lý hình vẽ với linh kiện sơ đồ thực hành phát cho học viên Các yêu cầu thực hành giáo viên trang bị theo phiếu thực hành 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đề cương môđun/môn học nghề Sửa chữa thiết bị điện tử công nghiệp”, Dự án Giáo dục kỹ thuật Dạy nghề (VTEP), Tổng cục Dạy Nghề, Hà Nội, 2003 [2] Power electronic - Heinz- Piest-Institut fur Handwekstechnik at the University of Hannover [3] Leistungelektronik - Rainer Felderhoff [4] Điện tử công suất điều khiển động điện Cyril W Lander [5] Nguyễn Bính: Điện tử công suất NXB Khoa học kỹ thuật 2005 [6] Nguyễn Tấn Phước: điện tử công suất nxb khoa học kỹ thuật 2004 131 132 ... suất ổn áp hoạt động chuyển mạch (switch) Dao động tạo xung vng đa hài (công suất độc lập với mạch dao động) thông dụng dao động blocking (công suất tham gia vào mạch dao động) cách ly mass điện. .. tạo điện áp xoay chiều ngõ với trị hiệu dụng tần số điều khiển được, trị hiệu dụng tần số điện áp ngõ nhỏ hiệu dụng tần số điện áp nguồn Bộ biến tần loại ứng dụng điều khiển truyền động động điện. .. giảm điện áp cung cấp cho động Và động hoạt động với tần số định mức điện áp động giữ khơng đổi định mức giới hạn cách điện Stator điện áp nguồn cung cấp, moment động bị giảm 1 12 Phương pháp điều