báo cáo môn điện tử công suất đề tài thiết kế bộ nguồn biến đổi dc dc

Ngày nay, các bộ biến đổi sử dụng trong các hệ thống rất thông dụng bởi hiệu suất va chất lượng điện áp.. Các bộ biến đổi điện áp một chiều là một... trong những bộ biến đổi được sử dụng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN ĐIỆN

Chương III: Thiết kế bộ điều khiển 5

3.1 Yêu cầu kĩ thuật 5

Ngày nay, các bộ biến đổi sử dụng trong các hệ thống rất thông dụng bởi hiệu suất va chất lượng điện áp Các bộ biến đổi điện áp một chiều là một

trong những bộ biến đổi được sử dụng nhiều nhất Trong đó, bộ biến đổi giảm áp (Buck Converter) sẽ cho điện áp đầu ra giảm đi so với điện áp đầuvào Nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị hay hệ thống khác nhau như: cấp nguồn cho máy tính và laptop, các bộ sạc điện thoại, nạp pin từ năng lượng mặt trời…

- Sơ đồ biến đổi Buck (giảm áp)- Sơ đồ biến đổi Boost ( tăng áp)

- Sơ đồ biến đổi Buck – Boost (đảo dấu điện áp)

Sơ đồ biến đổi DC-DC không cách ly có ưu điểm là mạch đơn giản,và giá thành thấp, thường được ứng dụng trong các bộ DC-DC côngsuất nhỏ, không cần chất lượng cao.

b Nhóm nguồn cách ly :

Điện áp một chiều đầu vào được biến đổi thành điện áp xoay chiềucao tần và biên độ điện áp xoay chiều được nâng lên qua biến ápxung, sau khi qua một hệ thống lọc LC sẽ cho ta điện áp một chiềuvới biên độ mong muốn Các sơ đồ phổ biến theo nguyên lý này gồmcó:

- Sơ đồ biến đổi FlyBlack- Sơ đồ biến đổi Push-Pull- Sơ đồ biến đổi Half-Bridge

- Sơ đồ biến đổi Full-Bridge

Chương II: Bộ biến đổi DC-DC giảm áp (biến đổiBuck)

Bộ biến đổi Buck hoạt động theo nguyên tắc sau: khi khóa (van) đóng,điện áp chênh lệch giữa ngõ vào và ngõ ra đặt lên điện cảm, làm dòngđiện trong điện cảm tăng dần theo thời gian Khi khóa (van) ngắt, điệncảm có khuynh hướng duy trì dòng điện qua nó sẽ tạo điện áp cảm ứngđủ để diode phân cực thuận Điện áp đặt vào điện cảm lúc này ngượcdấu với khi khóa (van) đóng, và có độ lớn bằng điện áp ngõ ra cộng vớiđiện áp rơi trên diode, khiến cho dòng điện qua điện cảm giảm dầntheo thời gian Tụ điện ngõ ra có giá trị đủ lớn để dao động điện áp tạingõ ra nằm trong giới hạn cho phép.

Chương III: Thiết kế bộ điều khiển3.1 Yêu cầu kĩ thuật:

- Điện áp nguồn một chiều: Vin = 8 ÷ 24 V- Điện áp đầu ra: Vout = 5 V

- Dòng tải: Iload = 0 ÷ 25 A

- (Đặt) Tần số chuyển mạch: f = 100 kHz

- (Đặt) Độ đập mạch dòng qua cuộn cảm: ∆ IL= 20% Iload = 5 A

- (Đặt) Độ đập mạch điện áp đầu ra trên tụ: ∆ Vc= 0,5% Vout= 0.025 V - (Đặt) Hệ số dự trữ kv=1.5,ki=1.5

3.2 Tính toán tham số

- Xác định hệ số điều chế D:𝐷min = Vout

V¿, max = 245 = 0.21Dmax = Vout

V¿, m∈¿¿ = 58 = 0.625- Xác định tải Rload = Vout

b Xác định MOSFET

Vmf = Vin = 24 VImf(peak) = ID(peak) = 27.5 AImf(peak),max = ki.Imf(peak) = 41.25 A

Vmf,max = kv.Vmf = 36 V

Chọn MOSFET AOD4184A

c Xác ịnh cuộn cảmđịnh cuộn cảm

Iload,rms = Iload - ∆ IL

2 + ∆ IL

√ 3 = 25.4 AKhi van ở trạng thái ON thì điện áp trên đầu cuộn cảm bằng:

Vload = Vin – v(t) hay gần đúng Vload = Vin – VVload = LdIload(t )

Đồ thị dòng điện qua cuộn cảm theo thời gian

Độ đập mạch peak-to-peak sẽ là 2∆ IL và bằng :2∆ IL= (V¿¿ ¿−Vout)

d Xác định tụ điện

Dòng điện và điện áp trên tụ

Ta có: q = C(2∆vc) hay q = 0.5Vin×∆ IL×0.5Ts

C = ∆ IL

8 ∆ vc× f = 250 𝜇FVc = Vout = 5 V

Vc,max = kvVc = 1.5 × 5 = 7.5 VChọn tụ Vishay 75-30D257G012DF5A

Chương IV: Mô phỏng

4.1 Mô phỏng lần 1

L = 10 𝜇H, C = 250 𝜇F, D=Dmin = 0.21Thu được kết quả :

Kết quả :

Iout = 24.74 =98.96%Ithông số , sai số <20%Vout = 4.949 = 98.98%Vthông số , sai số <20%Kết luận : sai số ạt tiêu chuẩn định cuộn cảm

Kết luận chung

Sau khi hoàn thành mô phỏng, kết quả đạt được là chấp nhận được vớisai lệch rất nhỏ so với yêu cầu đề ra Mặc dù vậy nhưng vẫn có một sốsự thiếu chính xác nhất định trong việc tính toán và làm tròn (ví dụ nhưviệc chọn cuộn cảm có độ tự cảm sai số gần 20%)