Tính toán và thiết kế biến áp cho mạch off-line flyback potx

KĐT271 Trang 1 Tính toán và Thiết kế Biến áp cho mạch off-line Flyback I) Một số Hình dạng BA xung 1) Kiểu 1: KĐT271 Trang 2 2) Kiểu 2: Các kiểu lõi Ferrite : KĐT271 Trang 3 II) Tính toán thông số cho BA 1) Cách chọ n lõi : kiểu lõi và kích thước lõi được chọn dựa vào thông số sau : A e : diện tích mặt cắt ngang (diện tích hình trụ ở giữa) (mm 2 ) A w : vùng quấn dây (mm 2 ) B sat : mật độ từ thẩm bão hòa ( Tesla) . Thường chọn 0.3 ~ 0.35 T A e và A w được thể hiện bằng hình màu vàng : 1 hệ số quan trong cần lưu ý đó là L m (primary side inductance), được xác định : min 2 max ( . ) 2 DC m in s RF V D L P f K = Trong đó : P in : công suất ngõ vào lớn nhất. Được xác định bởi : o in ff P P E = P o : công suất ngõ ra lớn nhất. E ff : hiệu suất, thường chọn trong khoảng 0.7~0.85. KĐT271 Trang 4 min DC V : Điện áp DC vào nhỏ nhất s f : tần số làm việc RF K : hệ số gợn sóng. + Đối với chế độ dẫn điện không liên tục (discontinuous con- duction mode : DCM) thì RF K =1. + Đối với chế độ dẫn điện liên tục (continuous con- duction mode : CCM) thì RF K <1. Thường chọn RF K =0.3-0.5 cho băng ngõ vào phổ biến (85 V-265 Vrms), RF K =0.4-0.8 cho băng ngõ vào Châu Âu (195 V – 265 Vrms) max D : chu trình làm việc lớn nhất, được thể hiện như hình sau : Chỉ số L m được chọn dựa vào các đặc điểm sau : KĐT271 Trang 5 Trong đó : peak ds I : dòng đỉnh cực đại trên Mosfet. RMS ds I : dòng hiệu dụng trên Mosfet. L m được chọn sao cho dòng này cao nhất có thể 2) Tính toán số vòng dây Trong Việc chọn lõi, thì số vòng nhỏ nhất cho cuộn sơ cấp (cuộn chính - Primary) để tránh hiện tượng bão hòa của lõi được cho bởi công thức : min 6 .10 m over P sat e L I N B A = (vòng) Với over I : là dòng đỉnh xung cao nhất. Qua công thức ta thấy nếu over I mà lớn thì sẽ làm cho kích thước biến áp lớn. Thường chọn sao cho peak ds I = 70%-80% over I Tính số vòng dây cho các ngõ ra: KĐT271 Trang 6 Sơ đồ rút gọn của Biến Áp Trong đó ta xem ngõ ra Vo1 là gốc để điều chỉnh các ngõ ra khác. a) Hệ số vòng dây: 0 o1 1 1 R P F s V N n V V N = = + P N , 1 s N : số vòng cuộn sơ cấp, thứ cấp. o1 V :điện áp ngõ ra. 1 F V : điện áp rơi trên Diode 1 1 s N sẽ được làm tròn sao cho P N lớn hơn min P N b) Số vòng cho ngõ ra thứ n : ( ) ( ) ( ) 1 o1 1 . o n F n s n s F V V N N V V + = + (vòng) c) Số vòng dây cho cuộn Vcc : * 1 o1 1 . cc Fa a s F V V N N V V + = + (vòng) d) Chiều dài của lõi cho bởi công thức: 2 1 40 1000 P e m L N G A L A   = Π −     (mm) L A : giá trị AL khi không có khe, đơn vị là 2 / òng nH v . KĐT271 Trang 7 3) Tính toán đường kính cho dây cuốn: Đường kính dây được tính dựa vào dòng hiệu dụng qua dây. Mật độ dòng thông dụng là 2 5 / A mm , khi dây dài hơn 1m. Khi dây ngắn và số vòng ít thì có thể lấy 6-10A/mm 2 . Lưu ý, không nên dung đường kính dây lớn hơn 1mm, để tránh dòng Faulco III) Phương thức cuốn biến áp: 1. Cuộn nối tiếp a). Cách bố trí Cuộn sơ cấp: Thông thường cuộn sơ cấp được chia thành nhiều đoạn, với chiều dài nhỏ nhất để tránh tổn hao đường dây. Khi cuộn sơ cấp đã hơn 2 lớp thì lớp bên trong sẽ bắt đầu từ chân rãnh, như hình trên. b) Cuộn Vcc: Nhìn chung, thì điện áp của mỗi cuộn sẽ ành hưởng đến điện áp của cuộn bên cạnh. Vì vậy sự bố trí cuộn Vcc sẽ ảnh hưởng đến điện áp quá tải( OVP-over voltage protection), băng điện áp Vcc, và mạch điều khiển. + OVP-over voltage protection : khi điện áp ngõ ra vượt quá điều kiện hoạt động bình thường thì điện áp Vcc cũng tăng, điện áp Vcc cũng ảnh KĐT271 Trang 8 hưởng đến mạch Snubber(mạch bảo vệ cho cuộn sơ cấp), đặc biệt là điện áp trên tụ Snubber Mạch Snubber Bố trí cuộn Vcc để tránh sự biến thiến điện áp Vcc KĐT271 Trang 9 Qua hình trên ta thấy để tránh sự biến thiên điện áp Vcc thì ta nên đặt cuộn Vcc ngay kế bên cuộn N s1 và phải cách xa cuộn sơ cấp. Trong trường hợp có cuộn điều chỉnh thứ cấp thì cuộn Vcc được bố trí ở giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp, hoặc bố trí ở ngoài cùng. c) Cuộn thứ cấp: Với biến áp có nhiều ngõ ra thì cuộn thứ cấp được bố trí như sau: cuộn có công suất cao nhất đặc gần cuộn sơ cấp, rồi đến cuộn có điện cảm rò ít, rồi đến cuộn truyền tải năng lượng cao nhất. 2. Cách cuốn: Sắp xếp cuộn này trên cuộn khác : 1 kỹ thuật chung cho biến áp nhiều ngõ ra là dùng mass chung, nhằm làm giảm bớt số vòng dây cho cuộn thứ cấp. Những cuộn có ngõ ra điện áp thấp sẽ cung cấp số vòng dây cho cuộn có điện áp cao hơn. Số vòng dây của cuộn ngõ ra điện áp thấp và cuộn có điện áp cao đó lại cung cấp cho cuộn tiếp theo. Xem hình: - Sắp xếp cuộn này trên ngõ ra cuộn khác : nếu điện áp ngõ ra cao và dòng thấp - KĐT271 Trang 10 Với cách này sẽ giảm bớt điện áp rơi trên Diode 3. Làm giảm dòng điện càm rò: Cách cuốn khác có ảnh hưởng đến dòng rò: 4. Lá chắn, lá bảo vệ cho biến áp. Lá chắn được bọc ở trên và dưới cuộn sơ cấp. [...]... n bi n áp Trang 11 K T271 1) Ví d màn hình LCD : Hình trên là 1 bi n áp ơn gi n v i ngõ ra là 5V và 13V Ngõ ra 5V ư c i u ch nh b i m ch Feedback, ngõ ra 13V ư c tính toán d a vào h s vòng dây và s s p x p các cu n sao cho n nh là cao nh t Hai cách s p x p như sau : a) Trong cách này làm cho dòng i m c m rò là nh nh t b ng cách s d ng cu n nhi u l p Trang 12 K T271 Cu n Vcc ư c t ngoài cùng, và ư c... ngoài cùng, và ư c t trên n a cu n sơ c p Cu n sơ c p gi a cu n Vcc và cu n 5V thì ít vòng Cách này ph i s d ng t i o tránh ư c v n không t i ngõ ra 5V này Cu n có công su t cao (13V) t g n cu n sơ c p hơn b) Trong cách này thì dòng i n c m rò l n hơn cách trên : Phương pháp cu n nhi u l p không ư c s d ng Tuy nhiên, cu n ngõ ra 5V và cu n Vcc s ư c g n g hơn Cách này không c n t i o trong ch không... không b ng cách trên Trang 13 K T271 2) Bi n áp trong m ch ngu n CRT Hình trên là m ch ngu n ơn gi n trong màn hình CRT V i ngõ ra 80V-50V là công su t cao còn ngõ ra 5V-6,5V công su t th p hơn Ngõ ra 80V ư c x p lên ngõ ra 50V gi m b t i n áp trên Diode ch nh lưu DR1 Trang 14 K T271 a) B trí các cu n dây(v i s i u ti t c a cu n sơ c p) C u trúc c a bi n áp như hình trên Nh n xét như sau: dòng i n c... nhi u ph n nh , cu n nhi u l p và cu n ngõ ra có công su t cao ư c t g n cu n sơ c p Cu n Vcc t g n cu n công su t cao làm cho cu n này ư c g n gàng hơn Còn các ngõ ra khác ư c t ngoài cu n sơ c p, ư c cách i n v i nhau b ng gi y cách i n Trang 15 K T271 b) B trí các cu n dây(v i s i u ti t c a cu n th c p) Nh n xét : Dòng i n c m rò là nh nh t, s dùng cách cu n nhi u l p, và cu n công su t cao ư c t . KĐT271 Trang 1 Tính toán và Thiết kế Biến áp cho mạch off-line Flyback I) Một số Hình dạng BA xung 1) Kiểu 1: . Hình trên là 1 biến áp đơn giản với ngõ ra là 5V và 13V. Ngõ ra 5V được điều chỉnh bởi mạch Feedback, ngõ ra 13V được tính toán dựa vào hệ số vòng dây và sự sắp xếp các cuộn sao cho độ ổn định. cho kích thước biến áp lớn. Thường chọn sao cho peak ds I = 70%-80% over I Tính số vòng dây cho các ngõ ra: KĐT271 Trang 6 Sơ đồ rút gọn của Biến Áp