Thiết kế và thi công mạch nguồn Ổn Áp Điều chỉnh từ 0 30v

LOI NOIDAU Để tài * THIẾT KẾ VÀ THỊ CÔNG MẠCH NGUỒN ỔN ÁP CÓ ĐIỀU KHIỂN TỪ OVOLLT ĐẾN 30VOI/T” nhằm mục đích giúp cho xưởng có thêm một số đổ dùng thiết bị để sinh viên các khóa thực tậ

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC SU’ PHAM KY THUAT

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

HGMUIIE

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP NGÀNH LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

THIẾT KÉ VÀ THỊ CÔNG MẠCH NGUON ON ÁP ĐIÊU CHỈNH TỪ 0- 30V

GVHD: NGUYEN DUY THAO

DOD em

“8$

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM KỸ THUẬT

1997 — 2001

SKL 000533

BQ GIAO DUC VA DAO TAO ` Ự AO - CONG HOA XÃ HỘI CHỦ Ộ NGHĨA VIỆT NAM NGHĨ,

TRUONG DAI HOC SU PHAM KY THUAT ĐỘC LẬP - TỰ DO- HẠNH PHÚC

5 Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN DUY THẢO

6 Ngày giao để tài: 08/01/2001

7 Ngày nộp để tài: 03/03/2001

Giáo viên hướng dẫn Thông qua bộ môn

Ngày thang 03 năm 2001

Nguyen Dey ưa đạn co

NHAN XET CUA GIAO VIEN HUGNG DAN

NHAN XET CUA GIAO VIEN DUYET

LOI CAM TA

Sau tám tuần làm đổ án em xin chân thành cám ơn thầy NGUYỄN DUY THẢO

đã tận tình hướng dẫn em trong thời gian qua đồng thời em cũng gi lời cắm ơn đến các

thây cô trong trường đã tích lũy được trong em những kến thức để em hoàn thành được

LOI NOIDAU

Để tài * THIẾT KẾ VÀ THỊ CÔNG MẠCH NGUỒN ỔN ÁP CÓ ĐIỀU KHIỂN

TỪ OVOLLT ĐẾN 30VOI/T” nhằm mục đích giúp cho xưởng có thêm một số đổ dùng thiết bị để sinh viên các khóa thực tập

Trong để tài này em giới thiêu về cách thiết kế, tính toán và thi công một nguồn

ổn áp có điểu khiến và hiển thị số với đồng ngõ ra là 2A

Khi tiến hành làm để ti này em đã học hỏi được nhiều điểu mới lạ về bộ

nguẫn mà tàng lý thuyết sách vở không đê cập đến

ty để tài này hoàn thành đúng thời han nhưng do sự hạn chế về kiến thức, tài liệu và thi gián (tỏi nền không ưánh khỏi những s⁄t St rất mong sự chỉ bảo của các thấy và để để tài của em được hoàn thiện hơn

Sinh viên

ĐỖ HỮU THANH DŨNG

MUC LUC

CHUONG I

TONG QUAN VE BO NGUON 6N AP Dc

I TONG QUAN

II LY THUYẾT CƠ BẢN VỀ NGUỒN ỔN ÁP MỘT CHIỂU

1 CÁC DANG ON ÁP MOT CHIEU CO BAN

A.ON ÁP NỔI TIẾP

B, ON AP SONG SONG

2 CAC LOALON AP MOT CH

TU REAL NUM vi, XUNG

1 CAC RHALNIEM CO BẢN

CÁC VĂN BE NGO VAO VA NGO KA 1¥OSG NGUON ON AP

UL CAC VAN BE NGO RA

1 BO CHINH LUU NGO RA

2.BỘ LỌC NGÕ RA

a) SOLUGC Vii BO LOC LC

b) TÍNH TOÁN CUỘN CẢM L Ill KỸ THUẬT NHÂN ĐÔI ĐIỆN ÁP

CHƯƠNG III

CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN DOI NGUON

A BIẾN DOI PUSH-PULL

1 BỘ BIẾN BOI PUSH-PULL

IL BIEN AP CUA BỘ BIẾN DOI Pl a

ILL TRANSISTOR CUA BO BIEN BOI PUSH PULL

IV UU DIEM VA HAN CHE CUA MẠCH PUSH-PULL 19

2 TỤ NỐI TIẾP

3 CAC DIODE CHUYEN MACH

4 MẠCH TOÀN CÂU

B BO BIẾN ĐỔI FLYBACK

1 BỘ BIẾN ĐỔI FLYBACK CÁCH LY

TL TRANSISTOR SWITCH CUA 6 BIEN DOI FLYBACK

TH BIẾN AP CUON CAM CUA BỘ BIẾN ĐỔI FLYBACK

IV NHỮNG THAY ĐỔI CỦA BỘ BIẾN ĐỔI FLYBACK CƠ BẢN .30

C BỘ BIẾN ĐỔI FORWARD

1 BỘ BIẾN ĐỔI FORWARD CÁCH LY

II TRANSISTOR SWITCH CUA BO BIEN BOI FORWARD

IIL BIEN AP CUA BỘ BIẾN ĐỔI FORWARD

1V NHỮNG THAY ĐỔI CỬA BỘ BIẾN ĐỔI FORWA

1 CAC VAN DE COA LOLEERIT

2 TRÌNH TỰ THIẾT KẾ: BIẾN ÁP XUNG

CHƯNG V

THẾ E NẾVÀ THỊ CÔNG NGUỒN ỔN Át CÓ ĐIỀU KHIỂN VÀ HIỂN THỊ

Á YÊU CẢ THIẾT KẾ „

UL XƠ ĐỒ KHỐI BỘ NGUỒN

IV SƠ ĐỒ KHOI PHAN DIEU KHIỂN

I CÁC THÔNG SỐ CỦA MẠCH Ð

2 NHIEM VU CUA CÁC KHỐI

3, $0 BO NGUYENLY MACH DIEU KH

PHAN TINH TOAN |

TINH TOAN MACH ON AP XUNG

I TÍNH TOAN BIEN AP XUNG

II TÍNH BỘ LOC NGO RA

-ĐIỆN ÁP RA CỦA ỔN AP DIEU CHỈNH ĐƯỢC

2 MỘT SỐ MẠCH BẢO VỆ ỔN ÁP

a MẠCH GIỚI HẠN DÒNG

b MACH BAO VE QUA DONG BAT Ở NGÕ RA

ILMACH BANE QUA AP

1 MACH BAO VE DUNG DIODE ZENER CAM BIẾN

2 MACH BAO VE DUNG VI MACH 3423

Il MACH BAO VE TRANSISTOR CHUYEN MACH

NOI DUNG

DO AN

lượng ổn định cho thiết bị hoạt động được coi là một trong những vấn để quan trọng nhất

Để có được một nguồn điện áp một chiểu ổn định và phẳng cung cấp cho mạch điện của thiết bi thì nhà thiết kế cần quan tâm đến những vấn để sau:

1.Việc biến đổi điện áp xoay chiếu từ lưới điện quốc gia sang mức điện áp một chiều

cân thiết, Trong vấn để này, nhà thiết kế cÂn quan tâm đến dãy rộng cuả mức điện áp đầu vào dầy theo yêu cầu được đái ra cho việc sử dụng thiết bị)

Dây động

TY PROV ag - 260VẠc

Viv 90V¿¿ - IROVAc

Huy đấy động liên tục từ; 90Vực = 260Vạc -

3 ác mức điện áp và đồng điện một chiều

À Chọn giải pháp thiết kế và công suất của bộ ø;

4 Hiên độ điện áp gợn sóng một chiều đầu ra

Bộ nguồn ổn áp là một yếu tố mang tính ở

cả về giá thành của thiết bị Do đó các vấn vấn đề

trong phần thiết kế

tên áp dầu vào được phân áp ?

1 LY THUYẾT CƠ BẢN VỀ NGUÔN ỔN ÁP MOT CHIEU:

1.CAC DANG ON AP MOT CHIẾU CƠ BẤN:

A.ỔN ÁP NỐI TIẾP:

TÀ loại ổn áp có phần tử điều khiển mắt nối tiếp với tải Điện áp ra được ổn định

bằng cách biến điệu “phân tử tích cực” nối tiếp và có chức năng như một điện trở thay

đổi được Khi điện áp vào Vị thay đổi sẽ gây ra sự thay đổi trong điện trở tương

đương

(Rs) của phân tử nối tiếp Tích số Rs Ik (iu: dong tai) làm cho điện áp sai biệt (Vị— Vo) thay đổi dẫn đến việc bổ chính cho điện áp vào thay đổi Ổn áp nối tiếp được dùng cho trường hợp tải ít biến đổi và điện áp biến đổi nhiều

Đầ án tốt nghiệp

Hình 1-1 :Ổn áp nối tiếp đơn giản

Các phương trình đất trưng cho ổn áp nối tiếp là:

ôn khá ổn định Nhược điểm của

công suất nhiều làm cho hiệu

Mach ổn áp nối tiếp đơn giản và rẻ tiền, Ìzj ở

qó là có sụL áp lớn ở phân tử điều khiển nền gốy ¥

suất ra thấp khi nó ứng dụng ở dòng điện lớn

B ON AP SONG SONG:

La 6n 4p c6 phan ti diéu khién mac song song vdi tải Và nó điểu khiển đồng

điện trong phân tử điều khiển để bổ chính các biến đóng điện áp vào và các điều kiện tải

Gn áp song song được dùng trong trường hợp tảithay đổi nhiều và điện áp ít thay đổi

Khi đồng tải 1, tăng, đồng Isoxr giảm để điều chỉnh sụt ấp qua Rs, Do 46 Vo

luôn không đổi

Hình 1.2: Ổn áp song song #n giàn

Rsuuvr: điện trổ tương đương của phẩn tử điều khiển, Mạch ổn áp song song ít

thông dụng, nhưng Ở một số ứng dụng nó lại có điể t nhạy với biến đổi nhất thời

của điện áp vào

2 CÁC LOALỔN ÁP MỘT CHIỀU:

Để chọn giải pháp thiết kế một bộ nguồn ổn áp DC, thông thường người ta có thể

chọn một trong hai loại sau đây (hoặc kết hợp cả hai) tầy theo yêu cầu, mục đích sử

Sơ đỗ khối một bộ nguồn ổn áp tuyến tính cơ bản:

Hình 1.3: Sơ đổ khối của một nguồn ổn áp đơn giản

Trang 3

Hình 3: Sơ đô khối của một nguuồn 62

* Chức năng của từng khối:

1) Khối ổn áp(Regulation):

Đây là khối công suất,trọng tâm khối công suất là mốt Transistor công suất lớn đóng, vai trò như một điện trở thay đổi nối tiếp từ nguồn dương chưa ổn (từ bộ nắn)

đến ngõ ra Vour đã ổn áp Vì phải thường xuyên chịu dòng cao nên thường người ta

mắc thêm điện trở công suất lớn song song với Transistor công suất để gánh bớt dong

cho Transistor này

2) Khối lấy mẫu(Sampline): - ‘

Đây là khối lấy mẫu, khối này lấy một phẩn áp ở ngõ ra để tạo thành

áp lấy mẫu cung cấp cho khối đồ sai Để giữ cho điện áp ngõ ra Vour luôn luôn

điện áp lấy mẫu cũng thay đổi theo

3)_ Khối tham chiéu (Reference):

Thường là một nguồn áp không đ

sẼ đưa ra ấp sửa sai(hay áp sai số)

ở một mức tĩnh một chiều nào đó, wong Ung với mạch đã thiết kế để

Voụr ra đúng như

đổi của một Diode Zener và cũng đưa vào khối dò

Đồ án tốt nghiệp

thiết kế Nếu Vogr bị gợn, tụt xuống chẳng hạn, áp lấy mẫu sẽ bị tụt xuống dưới một mức

tương ứng so với áp tham chiếu trong lúc áp tham chiếu vẫn không thay đổi

Khối đó sai sẽ lập tức nhận ra sự sai biệt này và cho ra áp sửa sai cao hơn mức tương ứng

Số BI cho ngõ ra Vour không đổi Tương tự như vậy nếu ngõ ra Vour tăng cao thì khối

dò sai cũng sẽ lập tức nhận ra sự sai biệt này và cho ra áp sửa sai thấp hơn mức tương

ứng để giữ cho ngõ ra Vour không đổi

5)_ Khối khuếch đại (DC Amply):

_Phần khuếch đại sẽ khuếch đại áp sai số lên cao đủ để điều khiển khối công suất Kết gửa là Transixtor ổn áp sẽ dẫn mạnh hay dẫn yếu tùy thuộc theo áp sai số đưa vào

B Transistor ổn áp là cao hay thấp, sau cho Voự luôn ổn định ở một mức thiết kế

Người ta thường sứ dụng bộ nguộn ẩn áp luyến tính khi thiết bị được sử dụng với dãy

đồng điện áp nguồn xoay chiêu đầu váu nhỏ và không quan tâm đến vấn để kích thước

Gy Ngoài ra trong thực tế một số riach ấn áp còn thiết kế thêm các mạch bảo

nh tình trạng hồng hàng loạt các lisb kiến khi có sự cố

số của một mạch điều chính độ rộng xung Sóng vu2sz ra tit mach điểu chỉnh độ rộng

xung khi ở mức cao sẽ làm cho Transistor én 4p din manh trong lúc ở mức thấp ở mức thấp sẽ làm cho Transistor ổn áp ngất

y i Hình 1.4: Điện áp Vạ thay đổi khi thời gian ngắt mở thay đổi

Hình 1.5 trên là toàn bộ nguyénly bộ nguồn ngất mỡ đơn giản dùng mạch dao động

có thể xem đây là nguồn ổn áp cải tiến Transistor ổn áp (phan tử ngất mở) nhờ việc

chạy lúc ngất lúc dẫn nên nó sẽ ítbị nóng hơn Do đó có thể dùng Transistor công suất

nhỏ hơn, hiệu suất của bộ nguồn cao hơn vì không có đòng thường xuyên làm nóng qúa

Transistor Cách tạo các phần tử trong mạch ổn áp xung cũng giống như mạch ổn áp

tuyến tính chỉ trừ mạch dao động, ta có thể dùng nhiều kiểu mạch đao động cho mạch

dao động như dao động đa hài, dao động nghẹt

II KHÁI NIÊM VỀ XUNG:

1 CÁC KHÁI NIÊM CƠ BẢN:

Trong kỹ thuật điện tử thường tổn tại hai loại tín hiệu: là tín hiệu liên tục và tín hiệu

xung Tín hiệu xung hay tín hiệu rời rạc là những điện áp hay đồng điện tồn

2.CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA XUNG:

người ta thường dùng các tham số cơ bản sau :

Để đặt trưng cho dạng tín hiệu X4",

Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.7: B6 thi biéu din cde tham sf cia ổn áp xung

„ Độ tông xung bị là khoảng thời gian 16 tei cla aung N6 dude do bang khoding thời gian xuug lớn hơn 0,1 Vis

„Biên độ xung Uạ là giá trị cực đại của xung

,Độ rộng sườn trước tại của xung là khoảng thối zien tang cũa biên độ xung, xác định

từ khoảng thời gian xung tăng từ 0, 1U„ đến 0,9U»+

„ Độ rộng sườn xung tz; là khoảng thời gian giam

gian xung giảmtừ 0 ,0U„ đến 0,1m

„ Độ sụt đỉnh xung Uon là độ giảm biên độ xung ở phân đỉnh xung

„ Chu kỳ lập lại xung T là khoảng thời gian giữa các điểm tương ứng của hai xung kế tiếp nhau

xung xác định bằng khoảng thời

Đối với bất kỳ nguồn Gn 4p DC nào, ở ngõ ra của nó luôn là bộ chỉnh lưu Bộ chỉnh

lưu có nhiệm vụ chính lưu dòng điện xoay chiêu thành dòng điện một chiểu Có nhiều

dang chính hưu nhưng phố biến bơn cả là mạch chỉnh lưu toàn kỳ(4 điode) Dù cho sử dụng mạch chính leu nào thì thiết kế cân phải chú ý các tham số giới hạn sau đây:

Điện áp neve eve dai cho phép V4»¿24 „2z ¿do trong ổn áp xung, môi trường làm

việc thường có điện áp cao, nên cân lựa chọn các diode chỉnh lưu có giá trị điện ấp

ñgính vao để tránh bị đánh thủng (thường > 600%,

Long điện thuận cực đại cho phép luax :

mà lựa chọn diode có đồng Iựạx thích hợp, nhị

Sau bd chỉnh lưu là bộ lọc ngõ vào Chức năng

phẳng điện áp ra từ bộ chỉnh lưu Thường thì tụ din hay được sử dụng làm bộ lọc ngõ

0 CAC VAN DEC g ra của nó phải có bộ chỉnh lưu và lọc Do điện áp

a eon là những xung vuông 2 tần

Đồ án tốt nghiệp

1 BỘ CHINH LUU NGO RA:

Khi lựa chọn diode làm bộ chỉnh lưu ngõ ra cần chú ý rằng các diode chỉnh lưu thông thường không thích hợp cho nguồn xung vì chúng có hiệu suất thấp, thời gian hổi phục

Các loại diode xung như diode Schottky thường có thời gian hổi phục nhanh, điện áp

phân cực thuận rơi trên diodc thấp và hiệu suất cao nên thường, được sử dụng làm bộ

Cac diode xung thường có điện áp khóa cao, điện áp thuận rơi trên diode khoảng 0,8

122 VolL Đổi với nguồn ổn áp xúng tân số làm việc của nó cao(vài chục KH2), cho nên

tùy theo yên cầu thiết kế nà lựa chọn diode xung, Chú ý thời gian phục hổi ngược của

diode ở này thấp nhất, Thường chọn dýode xung có thời gian phục hổi ngược gấp ba lần

thối pian tang vắaa 'Enansistor chuyển znacb, do đó các xung nhọn của điện áp Ở ngõ ra

SẼ giảm tắt nhiều,

Vy ahode xung khi làm việc không

vệ cũng thường được các nhà sẵn cung cấp (nhiết 2 giáp thường khoảng 1755) Từ

dụ cũng có thể dễ dàng xác định được dòng làm viếc lớn nhất của nó Đối với diode Nehottky đây là loại điode bán dẫn có lớp tiếp giáp kim loại bán dẫn, So với diode thông

thường dòng ngược của nó rất nhỏ sụt áp gua đi rất thấp(khoảng 0,5v) Ngoài ra

diode Schottky còn có quán tính nhỏ điều đó rét thich hep ichi ding để làm việc ở chế độ

xung trong phạm vi tân số lớn

2 BO LOC NGO RA:

a) SƠ LƯỢC VỀ BO LOCLC:

Trong nguồn ổn áp xung người ta thường dùng bộ lọc LC để làm giảm độ gợn

sóng(hay độ nhấp nhô) của điện áp DC ngõ ra vì hiệu suất của nó cao hơn so với khi chỉ dùng bộ lọc đơn giản kiểu Lhay kiểu C -

Bộ lọc LC có thé chia lam hai dang: bộ lọc Y

Đồ án tốt nghiệp

7 Hình 3.1: Bộ lọc đầu vào điện dung

he - hư 3.1 trên cho ra thành phẩn không đổi của điện áp(tức điện áp DC) lớn

n do tụ điện được nạp đến trị số cực đại của điện áp Đây cũng là nhược điểm của bộ

lọc này do nó đồi hỏi linh kiện chỉnh lưu điện khi tụ nạp phải chịu đựng được dòng lớn

Do đó kiểu lọc này không được thông dụng lắm : có :

* B6 loc vdi dau vao điện cảm:

tuong bộ lọc hình 3.2 cuộn dây L có vai trò rữ náng lượng của mạch ở dạng từ

trường trong những khoảng thời gian ma dong tro .ch tặng và cụng cấp năng lượng,

cho mạch khi đồng điện này mất đi Bằng cách đó điền cảm chống lại sự thay đổi đột

ngột của dòng điện trong mạch Thành phẩn k?; n áp nhờ có điện cẩm sẽ

tăng lên và kết hợp với tụ C nang cao kha nang lam 1 d gon séng của điện áp DC trung bình

Ngoài ra người ta còn dùng bộ lọc kết hợp với đầu vào điện dung gọi là bộ lọc kiểu

Với f là tân số của bộ biến đổi (KH2)

Cân chú ý không để Ẩ Liõn ho 0,25To

Đồ án tốt nghiệp

torr; Thời gian tắt

Sa dây thường được quấn trên một lõi để làm tăng khả năng phần ứng từ

„ Khi chọn lõi cần chú ý đến hình dạng, kích thước, vật liệu của lõi và tùy theo yêu cầu thiết kế mà chọn lõi sao cho thích hợp

Các lõi thường được dùng thường là lõi feri, lõi bột sắt, lðimolypermalloy(Mpp) Lõi Mpp thường có dạng hình xuyến,có cảm ứng từ bảo hòa Bsar cao (6000 ~ 15000 Gauss)

HUAT SUAN DOLDIEN AP;

Npay nay tice the gidi Gn tai rit nbiéu mang điền khác nhau Chẳng hạn ở Mỹ

(120V, — BHI, Nhat (l00Vac — 50HZ), Vist Sam (220Vac - SOHZ ho&e 110Vac -

30112) Ta đó việc rang bị cho các thiết bị điến sử bó nguồn tự động là hết sức cẩn

thiết Vẩut tự động thường cỡ từ (80 ~260Vạc 50/4222) Khi đó người sử dụng không, cẩn bàn tầm đến nguồn điện của nhà mình nữa Ng⁄Z 12 dứng kỹ thuật nhân đôi điện áp

vế giái quyết vấn để này,

ng mạch nhân đôi điện áp sử dụng trọn chu kỳ Trong bán kỳ

thông D; tắt, tụ C¡ nạp đến mức điện áp đỉnh Qua đến trị số đỉnh Ghép mức điện áp ở trên hai tụ Cị,

Trong hình 3.7 là một đạ

đầu dây trên dương, dây dưới âm, Dị

bán kỳ âm, D¿ thông Dy tat, tu C2 nap

C¿ ngõ ra có mức điện áp nhân đôi

rng 28

Dị

Cr

+

Hình 3.4: Mạch nhân đối toàn kỳ

Đây là mạch nhân đôi toàn kỳ đổi tùy theo nguồn xoay chiều

Íxm cho mạch trở thành nhân

Vac, SCR sé ngat lúc đó ở ngõ ra

Hình 28: là nguyên tắc mạch tự động của bộ s¿

gầm ii Dị và SCR Ấp điều khiển tự động( áp a2ÿ th

ngà vàu) sẽ thay đổi độ dẫn của SCR(hoặc ngất is

hái hoặc không nhân hai Chẳng hạn khi ngõ vào l2 22

chí nhận được điện áp từ mạch nắn nữa chủ kỳ D; và C¡

Trang 15

Dé Gn t6t nghiép

CHƯƠNG II

CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI NGUỒN

Có 3 phương pháp biến đổi nguồn

* Biến đổi Push-Pull

* Biến đổi Flyback

biên đu Định pull thật sự là gÕ bái bố biến đổi Forward làm việc đối pha nhau Vì

st len tai đ mỗi nữa chu kỳ, một tên thích

- Hộ

cà hai nổa bệ biện đối Push-Pull ưuyễn œ9;

há hàai cá thể là bộ biến đổi Push-Pull,

Hinh 3.1b: mach bién 443 Push-Pull

Hình 3.1a và hinh 3.1b tinh bai mach Push-pull thing thường cơ bản và các dạng

sóng của nó Từ các dạng sóng chúng ta có thể thấy được hai Transistor chuyển mạch và

các diode ngõ ra, dòng trung bình của từng Transistor được giảm 1⁄2 trên bộ biến

đổi Forward tương đương Chú ý rằng khoảng các gilla Trasisior dẫn, diode DI và D2 dẫn đồng thời nối tắt cuộn thứ của biến áp cách ly và đưa công suất đến ngõ ra hoạt động như

nhifng diode flywheel

Điện áp ra của bộ biến đổi này có thể là:

n

Vour =

Để hai Transistor dẫn đồng thời max phải dưới 0,5

Giả sử: Š„„= 0,4 thì biểu thức trên viết lại là:

Trong đó n: là tỉ số cuộn / cuộn thứ

SKL000985

Trang 17

Đồ án tốt nghiệp

a ng Bish Forward, các biến thế chỉ sử dụng một nửa đường cong đặt

ayes ree us e hé (air gap) Giả sử rằng, trong bộ biến đổi Push-pull, thời gian

n của hai Transistor là bằng nhau (hoặc ép chúng phải bằng nhau), biến áp sẽ dùng cả

hai đường, cong B-H và thể tích lõi sẽ giảm đi một nữa Khe hở có thể là không cần thiết

Trig do tụ¿¿ là dong từ hóa,

ML TRANSISTOR CUA B BIẾN ĐỔI PUSH.PLLL¿

Vì mỗi nửa bộ biến đổi Push-Pull là một bộ 52 đất Forword, điện áp qua mỗi Transistor hic ngắt bị giới hạn đến:

Vcwax = 2-VIN (3.4) Dong Collector dinh cia m6i Transistor:

Đồ án tốt nghiệp

=> [ex LOPom G8) TV.UU DIEM VA HAN Cri CUA MACH PUSH-PULL:

tụ điểm:

Han ch

h kích đơn giản, Kích cực B không phải cách ly

rị điện áp của transistor phải chịu được hai lần điện áp vào bộ biến đổi

cộng với xung nhọn bị rỉ có thể là do điện cắm rò của biến áp như trong hình 3.2 Điều này có nghĩa là vắc transistor chuyén mạch có thể ngăn được điện áp trên 800V (khi

dùng nguồn vào 230V¿.), Điều này tôn tại một vấn để trong các bộ biến đổi công suất

cao, VÌ các Tranktstor có dòng cao, điện áp cao thường không phổ biến và rất đắt tiền

3 ae ẳ a lõi biến áp trong mạch Push-Pull Trong các Hình 3.2 trên Sạn nỉ ee ae = liệu lõi tenk được sử dụng rộng rấi do những nguôn cOng Suet na ey va tren nữa, Feit cũng nhạy cảm cao với độ bảo hòa của lõi,

Đi ghế BAN mật độ từ thông của - điểu khiển nó đến bảo hòa Do đó ở mạch Push-pull khi một di húng thấp, thường khoảng 3000 Gauss Vì thế một điện áp DC nhỏ

phân cực trong lối on uay theo một hướng của đường cong 'B-H để đảo ngược hướng,

Transistor din, ee iat va Transistor thứ hai dẫn Để cho mật độ từ thông ở hai vàng

khi Transistor a ae aga hòa và chuyển mạch của các Transistor chuyển mạch phải bằng nhau các đặt tinh DIE 1 nhiệt độ hoạt động Nếu các đặt tính cũa Transistor

giống nhau dưới những ° theo mot hung cha đường cong B-H lái lõi biến áp vào

không giống a ahi vùng bảo hòa Độ bã gia một lõi là xung đồng Collector cao trong một transistor

như được trình bày trong hình 3.2.

Đồ án tốt nghiệp

Âu ae ain này làm cho công suất hao tổn lớn trong Transistor làm nó nóng

n các đặt tính của 'Transistor mất cân bằng do chế độ bảo hòa của lõi sâu hơn, igo tet dong bảo hòa cao hơn Chu kỳ này sẽ tiếp tục cho đến khi Transistor bị hỏng do

Vấn để này có hai giải pháp :

„ Trước tiền là khe hở của lõi, tức là làm tăng điện cảm rò và vì thế cần mức tiêu tán ngắn hơn, có hiệu suất thấp

- Thứ hai là sử dụng một m

ro x389 ĐNS GD A ieee Lak 0

nguồn cân bằng bằng cách cải tị sửa đối xứng, nó bảo đắm hoạt động của biến thế

và giữ các tỉ số đóng/ngắt của mạch tạo kích bằng

nhàn, Phương pháp này cần một mạch phú làm tầng giá thành và độ phức tạp của bộ biến

Những nhiệt: điểm của bộ thể được làm giảm nhờ sử dụng bộ

thóng dụng với những nhười thiết

kẻ nguồn cung cấp, còn đối với bộ biến đổi toàn cầu trong thới gian làm đổ án sinh viên

dã làm quá nhưng do thời gian hạn chế và kiến thức c2 han nén bộ biến đổi toàn cầu chưa chạy được

V CÁC DÁNG CỦA BỘ BIẾN ĐỔI PUSH-PULL:

1 BỘ BIẾN ĐỔI NỬA CẦU:

Có hai lý do để phát triển mạch nửa câu:

© Thứ nhất là có thể làm việc vơi bộ biến đối ở cả điện áp vào 115 Vạc và 230Vạc

mà không cần lo lắng về việc dùng những Transistor cd điện áp cao -

«— Thứ hai là có thể kết hợp các phương pháp đơn giản của việc cân bằng khoảng

cách Voltage — Seconds của từng Transistor chuyén mach ma không có khe hở

của biến áp công suất, hoặc là để sử dụng các mạch sửa đối xứng

lại của biến áp được nối đến điểm nối cực Eo và cực Co: qua tụ Ca

iar dẫn, đầu này

của biến áp nối với đầu đây dương, tẠo r2 một xung điện 160V Khi Q, tắt và Q;

dẫn, cực

" iến áp đảo ngược lại, lúc này nó được nối với đường dây âm tạo ra một

san nu mm Tee eae ngất dẫn cña Q¡ và Qe tạo ra một sóng vuông 320Ypp sau đó

sn eee này trong việc đạt đến mục tiêu đầu tiên là giảm

ia —— ae ly nhờ lớ dụng các Trintidorchuyển mạch không lớn hơn Vy

im quan trọ :

cng 20

Đồ án tốt nghiệp

Lúc này các Transi ee sae điện áp thấp hơn có thể được trình bày đây đủ hơn và trong thực i

r 400V thường được dùng phổ biến trong ứng dụng này

Transistor mot cách tự động để tránh lõi ferit bị bảo hòa

Ở hình 3.3 điểu này được thực hiện bằng cách mắc một tụ nối tiếp với cuộn

sơ cấp

biến áp (xem hình 3.3) Giả sử hai Transistor chuyển mạch nguồn có các đặt tính chuyển

mạch không phù hợp, Transistor Q; tét cham trong khi Transistor

Q) tat nhanh

ˆ Hình 3.4a trinh bày hiệu ứng ciia Transistor Q1 tắt chậm trên dạng

sóng điện áp AC ở

chế nối của Q¡ và Q: - Volt/giay được ve bằng màu nhạt, được

thêm vào một bên của

đạng sóng điện áp AC Nếu dạng sóng mất cân bằng này được phép điều khiển

biến áp

công suất, đường đi của từ thông sẽ xuất hiện, lân

đến bảo hòa li, Bình Z4 xung nhọn

Dòng Collector của Transistor làm giảm hiệu suất của bộ

biến đổi và cũng có thể làm

transistor bi hong do aia nhiệt

Bằng cách mắc một tụ điện n4

đưa đến phần mất cân bằng Volưgi

đối tiếp với cuộn sơ cấp biến áp Một điện áp DC cân đối jay dude tu nay lấy và dời mức DC như được trình bày

arg 20

Của Transistor | Ay BF l Chuyển mạch | |) |

của transistor | Ai | | ¡_ Cán bằng volUgiây

Aza | LY | ¥_ bing cach roi mite DC

t

Ar} i i T

@®) Hình 3.4: Dạng sóng chỉ cân bằng VolUgiây

jdm thi gian tat cia Transistor la diing diode ghim Baker trong

Một cách để làm gi g cho phép Transistor bảo hòahoàn toàn, do đó

mach cuc B( base) của nó, nó thật sự khôn;

giảm thời gian dự trữ

Đồ án tốt nghiệp

€:Tụnối (up)

L : Điện cảm phản ánh cuộn dây ((wH)

Điện cảm nhần ánh của mạch lọc đến cuộn sơ cấp biến áp là:

Để tụ nối hoạt động tuyến tính, tần số cộng hưởng phải được chon cho tốt nằm dưới

tân số chuyển mạch của bộ biến đổi, Để thực tế, ta giả sử rằng tấn số cộng hưởng phải bằng 1⁄4 tả số chuyển đổi mạch tức là :

fg = 0,25fs (3.13) Trong &6 fla tan s6 chuyển mạch của bộ biến đổi (KH2)

Một khía cạnh khác quan trọng liên quan đến giá trị của tụ nối

là điện áp nạp Vì tụ

1 i Xỷ và đời mức DC như được trình bày trong bình 3.4, điện áp của

là trừ bớt đi với giá trị Vị/2 trên cuộn sơ cấp biến áp dĩ nhiên

n trọng nhất đặt ra khi điện áp nạp của tụ nhảy đến giá trị Vịw/2

ó sẽ gây nhiễu cho tính ổn định của bộ biến đối ở đường thấp

này nạp xả mỗi nửa chu

tụ hoặc là cộng vào hoặc

là tiêu chuẩn thiết kế quai

„ vì nếu qúa điện áp này n4

PIni bước để kiểm tra điện áp này và để chỉnh đúng

t Vân số dhuyến mach — (MS)

Vali bd hiện đốt 0KI1Z có tân số làm iếc lá #0 "/, thì khoảng thời gian nạp sẽ là:

Joy

tiện áp nạp Về phải có giá trị thích hợp nằm tra

là nêu Vỹ¿2 = 160V thì độ ổn định của bộ biến để

ng 10 — 20% ctla Vin/2 tức

16V < Ve $32V Nếu điện áp vượt ngoài những giới hạn này thì cần

mới tốt hơn về giá trị

Trong đó I : Dòng điện sơ cấp trung bình (Ay

dt: Khoảng thời gian nạp (uS)

3, CAC DIODE CHUYỂN MẠCH (Commnutafine diode):

Trong hình 2) a Q¿; các diode nay được gọi là diode chuyển mạch và chúng có qua các Transistor Qivà

hai —— tbe ngất, diode chuyển mạch lái năng lượng điện cắm rò trở về đường

* i tran! ” ia dién cảm rò, như đã trình

fi ờ ác xung nhọn năng lương cao cì

, Tên io 3 trong hình 3.2 cùng vai mach Push-Pull

se không tổn tại

hie OE ối nối CE của céc Transistor, Cac diode chuyén

hai i, oa và có khả năng chịu được điện áp thấp nhất là hai lần mạch phải

arg 24

Đồ án tốt nghiệp

điện ápngắt CE của Trangi chiudiGe lncAsoy in: sistoe Các diode thường được sử dụng có điện áp ngược 1 _ + 4

4 MẠCH TOÀN CẦU:

ch tia CẢ >

m avert ee ý rằng, mặc đà chúng ta giảm được mức quan trọng điện

ip của có nsis yến mạch lúc tắt đến một nửa điện áp DC vào nhưng ngược lại

là làm tăng đôi dòng Collcetor lúc dẫn Khi so sánh với mach Push-Pull sự bắt buộc này

là hoàn toàn đúng với những ứng dụng nguồn công suất thấp và vừa nhưng với những

nguồn công suất cao thì không thể, Vì các Transistor dòng cao — điện áp cao rất ít (khó

tìm trên thị

Một cách để gần đạt đến vấn đÊ nấy là lao ra môt mạch có các tính chất điện áp của

mạch nữa cầu và vác tính chất sóng điện của máach Pash-Pull,

Mạch trong hình 3,5 là mạch toàn câu Trong mách này các Transistor chéo nhau Q¡

của mạch nửa câu tương đương

‘¢ Transistor, va vi hai Transistor itag Transistor

Vac dung ctia Transistor nay tạo ra một điện ấp

giữa +VĂN va —VIN, Vi thé cée Transistor khong 5:

Ái hơa VỊN, Dòng điện qua chúng bằng một nửa đẻ

Một bất lợi của mạch này là cẩn thiết phải đùn£

dẫn cùng lúc do đó phải dùng mạch cách ly kích cực B ý

Hình 3.5: Mạch chỉnh lưu toàn câu

Giả sử hiệu suất của bộ biến agi 8 80% va chu kỳ làm việc 0,8, thì đồng làm việc

ĐỒ án tốt nghiệp

Tất cả các tính chất khá iết

sang 7 Sự khác của bộ biến đổi này giống như bộ biến đổi nửa cầu và tất cả

cho các phần tử khác cũng có thể được sử dụng ở đây

Đồ án tốt nghiệp

5 BỘ BIẾN ĐỔI FLYBACK:

1, BỘ BIẾN ĐỔI FLYBACK CÁ :

Một nguồn cung cấp kiểu ngắt quãng thông thường đòi hỏi sự cách ly với ngudn AC 8

dạng biến áp Chính xác hơn mặc dù trong khối phân tử cách ly là một biến áp, hoạt động của nó như một cuộn cảm(choke) hay nói cách khác nó là một cuộn cắm- biến

ấp(transformer ~ choke)

Hình dưới trình bày một bộ biến đổi Flyback cách ly cùng với các dạng sóng ổn định Mach hoạt đông như sau:

® Khi một Transtvtor QI dẫn (ON) xuất hiện dòng sở cấp trong cuộn sơ và năng

Weng dive trừ trong cuộn sở, 2o cực tính ngược giữa cuộn vào và cuộn ra của

translettet - choÁe se không d6 nâng lương qua tải, vì diode D bị phân cực nphích

© khi Tìansistor QL ngất (Of), cực tính của các vong đây đảo lại Lúc này diode

vẫn điện, nạp vào tụ C và xuất hiện dòng H gua t

phải thêm một cuộn cảm đầu vào đầu ra của bộ biến đố:

mạch chỉnh lưu và tụ ra có thể có một cuộn cảm nhỏ để

cao,

II TRASISTOR SWITCH CỦA BỘ BIẾN ĐỔI FLYBACK:

iến đổi Flyback phải được chọn để điều khiển điện áp đỉnh

Transistor ding trong bộ b:

của cực C lúc tắt va ddng Collector định lúc dẫn Điện áp đỉnh cực

8max : tân số làm việc cực đại

iểm tra giới hạn điện áp Collector đến giá trị an

i 4.1) trên cho chúng ta kiểm

tra giới hạn lên ip

§ i

"- ae oe phải duge gitt ở mức

thấp, thường dưới 50% hay 8max <

0,5

Thue té lay Smax = 04

Dé Gn tot nghiệp

Gidi han dién 4p Collector dinh:

Do đó các Transistor có điện ái

thiết kế biến đổi Flyback ngắt quãn,

q0 ‡TÌ xố cuộn sơ /cuộn thứ

hb Lòng tái ngô ra,

'E# biển thự (32) về dòng điện Colleeuzr đình lác làm việc từ công suất ra và điện

Ap (Av ota he biên đối tạ có thể viết được biểu thức sáng lượng trong cuộn cảm như sau: i # lượng trong cud

ue

Poor =| —* |

rong đó - #L(et) là hiệu suất của bộ biến đổi

Điện áp qua bộ biến đổi có thể viết:

Vì biến thế — cuộn cảm của bộ biến đổi Flyback

dường cong đặt tính B-H, nó phải được thiết kế sao

"Thể tích hiệu dụng của biến áp-cuộn cảm là:

38]-l Day (hơn 0

Biax

Trong đó :

Mật độ từ thông của lõi

bộ từ thẩm tương đối của vật liệu được chọn làm lõi : we

Phải chọn độ từ thẩm đủ lớn để tráng nhiệt tăng qúa

mức trong lõi do giới hạn của

kích thước dây(wire) và lõi, do đó có những tổn hao đồng và tổn hao lõi

IV NHŨNG THAY ĐỔI CỦA B IẾN ĐỔI FLYBACK CƠ BẢN:

điện áp Collector của Transistor chuyển mạch phải chịu

; ’ ¿ là gấp hai lần điện áp vào lúc tắt Trong những trường hợp mà giá

a : mm + ee a T ng mot loai Transistor ú \ ngoài thị trường, có thể sử dụng bộ ¡ đã

a gn 2 vb ack hai Transistor nh được trình bày trong hình 3.7 dưới đây:

n

6 mach Flyback od ban,