BÀI GIẢI bài tập CHƯƠNG 3 p3 điện tử công suất

Bài 3.11: a Giá trị cần thiết L để I L  40% I L Với L thiết kế thỏa điều kiện I L  nên mạch chế độ dòng liên tục Từ tính được: Vo D   D  0.6 Vd  D Ta có: I L  I L  I L Theo điều kiện đề bài: I L  40% I L , suy ra: I L  I L  I L  0.4 I L  I L  1.2 I L Với: I L  L  Lmin  Vd D V R 36 10 , I L  o   A , suy giá trị cần thiết L là: Lf s  D  0.6 Vd D 24  0.6   0.022  103 H  22  H 1.2 I L fs 1.2   60  103 b Giá trị tụ C để dợn sóng điện áp ngõ Vo Vo  0.5% Vo D D 0.6   0.5%  C  Cmin    0.2  103 F  200 F Vo RCf s 0.005  Rf s 0.005  10  60  10 c Điện áp đặt lên transistor diode mạch hoạt động dịng trung bình qua linh kiện Khi mạch chế độ dòng liên tục (SV tự tìm hiểu chứng minh quan hệ sau): Điện áp đặt lên transistor tắt (khi diode dẫn) là: VCE =Vd +Vo = 60V Dịng trung bình qua transistor = dịng trung bình Id nguồn (SV tự tính dịng này) Điện áp đặt lên diode tắt (khi transistor dẫn) là: VAK = -(Vo+Vd) = -60V Dịng trung bình qua diode (ID): I D  I o (SV tự tính dịng này) 10 Phần 3: BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU ĐÓNG NGẮT KIỂU CÁCH LY Mạch Flyback Bài 3.12: a Tỉ số điều chế D cần thiết (giả thiết mạch chế độ dòng liên tục) Với giả thiết mạch hoạt động chế độ dịng liên tục, ta có:  D   N2  Vo  Vd      D   N1  D 1   0.385 Vd Vo  N / N1    24 51 / 3  b Dòng từ hóa: ILm , ILm, max, ILm, Ta có cơng thức tính dịng từ hóa trung bình: I Lm  V02 52   0.54 A Vd DR 24  0.385  Ngồi ra, ta có: I Lm  Vd D 24  0.385   0.46 A Lm f s 0.5  103  40  103 Từ tính được: I Lm ,max  I Lm  0.46  ILm  0.54   0.77 A 2 I Lm ,min  I Lm   ILm 0.46  0.54   0.31A 2 (Sinh viên tự vẽ dạng sóng iLm xác định đó: ILm , ILm, max, ILm, min) c Độ dợn sóng điện áp ngõ Vo / Vo Vo D 0.385    0.0096  0.96% Vo RCf s  200  106  40  103 11 Bài 3.13: Tính tỉ số biến áp N1/N2  N  Vo   D  36   0.4          16.36  N1  Vd  D  3.3  0.4  Để dễ tính chọn số vịng dây, ta chọn tỉ số cho số vòng dây N1, N2 phải số nguyên, ví dụ, chọn tỉ số N N1  16 16.5 Khi đó, chọn N2 = 16 N1 = (với N N1  16 ) N2 = 33 N1 = (với N N1  16.5 ) Ở đây, chọn N N1  16 , đó, tính lại giá trị D cần thiết là: D = 0.405 Giá trị cần thiết Lm tụ lọc C Để mạch chế độ dòng liên tục, điều kiện sau cần thỏa: Lm  Lm ,min 1  D   Trong đó: R  fs R  N  1  0.405  360 16  2.5 H     100  103  N1  2 Vo 36   360  I o 0.1 Tụ C chọn theo công thức: Vo D D 0.405   2%  C    0.56 F Vo RCf s R  f s  0.02 360  100  103  0.02 Mạch Forward Bài 3.14: a Điện áp ngõ Vo, dòng qua cuộn lọc L: IL,max IL,min, độ dợn sóng điện áp ngõ Vo / Vo Sinh viên tự kiểm tra lại với thông số cho, mạch hoạt động chế độ dòng liên tục (lưu ý chế độ dịng liên tục có nghĩa dịng qua cuộn lọc L liên tục, dạng sóng dịng áp cn L tương tự dạng dịng áp cuôn L nguồn kiểu giảm áp, nên công thức điều kiện L, fs, D R để mạch hoạt động chế độ dòng liên tục giảm áp áp dụng đây) Từ tính giá trị N  Điện áp ngõ ra: Vo  Vd D    48  0.4   12.8V 1.5  N1  12 Dịng trung bình qua cuộn lọc L ngõ ra: I L  Io  Vo 12.8   1.28 A R 10 Ngoài ra, dợn sóng dịng ngõ mạch forward tính sau (giống cơng thức cho nguồn kiểu giảm áp – SV tự kiểm chứng điều này): iL  Vo 1  D  12.8 1  0.4    0.55 A Lf s 0.4  103  35  103 Từ suy ra: I L ,max  I L  I L 0.55  1.28   1.56 A 2 I L ,min  I L  I L 0.55  1.28   1.01A 2 Độ dợn sóng điện áp ngõ (công thức giống trường hợp nguồn kiểu giảm áp ngõ mạch forward giống ngõ nguồn kiểu giảm áp – SV tự kiểm chứng): Vo  D  0.4    0.153% Vo 8LCf s  0.4  103  100  106   35  103 2 b Dòng đỉnh (peak current) qua cuộn thứ cấp / sơ cấp biến áp Dòng đỉnh qua cuộn thứ cấp biến áp dịng đỉnh qua cuộn dây L: I2,max = IL,max = 1.56A S/v xem lại hình vẽ phần lý thuyết để thấy dòng đỉnh qua cuộn sơ cấp biến áp = dòng đỉnh qua cuộn thứ cấp quy đổi sang cuộn sơ cấp + dịng từ hóa max (là dịng max qua điện cảm từ hóa Lm) Ta có dịng từ hóa cực đại tính cơng thức (S/V tự chứng minh): I m ,max  I Lm ,max  Vd DTs 48  0.4   35  10  Lm  103   0.11A Dòng đỉnh qua cuộn sơ cấp: I1,max  I 2,max N2  I m ,max  1.56  0.11  1.15 A N1 1.5 c Tính thời gian khử từ tm -Kiểm chứng biến áp khử từ hoàn toàn chu kỳ đóng ngắt Thời gian khử từ: tm  N3  11.4  s DTs   0.4  N1 35  103 13 Thời gian tắt transistor T: toff  (1  D )Ts  (1  0.4)   17.1 s 35  103 Từ suy ra: tm  toff  Biến áp khử từ hoàn toàn chu kỳ đóng cắt Ts Bài 3.15: Thiết kế mạch forward: tính chọn tỉ số biến áp N1 N , , cuộn cảm lọc L, tụ lọc C N2 N3 Tính chọn tỉ số biến áp Chọn N1   Dmax = 0.5 (S/V xem lại lý thuyết) N3 Với D = 0.35 đề bài, suy giá trị cấn thiết N1 là: N2 N1 Vd D 170  0.35    11.9 N2 Vo Chọn D N1  12  Tỉ số điều chế D cần thiết cần chỉnh lại sau: N2 Vo N1 12  0.353  Vd N 170 Tính chọn cuộn cảm lọc L, tụ lọc C Để mạch chế độ dòng liên tục yêu cầu đề bài, giá trị cần thiết L (giống công thức cho nguồn kiểu giảm áp – SV tự kiểm chứng): L  Lmin  (1  D ) R (1  0.353)(5V / A)   3.24  H fs  100  103 Chọn L = 5.6µH (theo giá trị điện cảm chế tạo sẵn) Từ suy giá trị cần thiết tụ C (SV chọn giá trị điện cảm khác, tính giá trị tụ Cmin khác với đây): Vo  D 1 D  0.353   1%  C  Cmin    144.4  F 2 0.01  8Lf s 0.01   (5.6  106 )(100  103 ) Vo 8LCf s 14 Mạch Push-Pull Bài 3.16: (a): Sơ đồ nguyên lý mạch push-pull (b): Dạng sóng dịng áp ngõ Hình Hình cho thấy dạng sóng voi iLa có ngõ mạch Push-Pull Có thể thấy dạng sóng tương tự dạng sóng nguồn kiểu giảm áp (Buck converter), sinh viên tìm cơng thức để tính iL , Vo tương tự cách thực khảo sát nguồn kiểu giảm Vo áp N  Điện áp ngõ ra: Vo    DVd    0.3  30  9V  N1  15 Cơng thức tính dợn sóng dịng qua cuộn L, iL, suy từ đồ thị dạng sóng hình 5(b) Ví dụ, xét khoảng thời gian ton = DTs, ta có phương trình dịng áp qua cuộn L là: L diL N N i Vd  Vo  L L  Vd  Vo  dt N1 ton N1 Vậy:  N2   N2  1   N Vd  Vo  DTs  N Vd  Vo  D  30   0.3    2  iL     0.36 A 3 0.5  10  10  103 L Lf s Từ hình 5(a), thấy dịng trung bình qua cuộn L = dịng ngõ Io, nghĩa là: I L  I o  Vo R   1.5 A Từ đó, tính được: I L ,max  I L  I L 0.36  1.5   1.68 A 2 I L ,min  I L  0.36 I L  1.5   1.32 A 2 Tương tự cách phân tích thực với nguồn kiểu giảm áp, dẫn cơng thức sau (sinh viên tự chứng minh): Vo  D Vo   0.3     0.005  0.5% 3 Vo 32 LCf s Vo 32  0.5  10  50  106  (10  103 )2 16 ... dợn sóng điện áp ngõ Vo / Vo Vo D 0 .38 5    0.0096  0.96% Vo RCf s  200  106  40  1 03 11 Bài 3. 13: Tính tỉ số biến áp N1/N2  N  Vo   D  36   0.4          16 .36  N1...  0.405  36 0 16  2.5 H     100  1 03  N1  2 Vo 36   36 0  I o 0.1 Tụ C chọn theo công thức: Vo D D 0.405   2%  C    0.56 F Vo RCf s R  f s  0.02 36 0  100  1 03  0.02 Mạch... N3  11.4  s DTs   0.4  N1 35  1 03 13 Thời gian tắt transistor T: toff  (1  D )Ts  (1  0.4)   17.1 s 35  1 03 Từ suy ra: tm  toff  Biến áp khử từ hoàn toàn chu kỳ đóng cắt Ts Bài