MẠCH NGUỒN XUNG uc 3842

- Chân 2: VFB đây là chân nhận điện áp hồi tiếp, có thế hồi tiếp so quang hoặc hồitiếp trực tiếp từ cuộn hồi tiếp sau khi đi qua cầu phân áp, điện áp hồi tiếp về chân 2 tỷ lệ nghịch vớ

thế) Chính vì thế mà càng gây khó khăn cho sinh viên tiếp cận, học hỏi.

Với việc thiết kế 1 nguồn xung đòi hỏi sự hiếu biết, nguủi thiết kế phải có những kỹnăng điện tủ' vững thì mới có thế thiết kế được Khó khăn lớn nhất cho nhũng người

thiết kế là về mặt biến áp xung, vì biến áp xung đòi hỏi độ chính xác cao, với cácthông số mà khó có thế đưa ra 1 công thức chung, chỉ có máy đo thì mới chính

I. CẢCH HOẠT ĐỘNG VÀ Ý NGHĨA CỦA UC3842 VÀ TL 431

UC3842 hay KA3842 là một

Sơ đồ khối bên trong IC - KA3842

* IC ƯC3842 có 8 chân và nhiệm vụ của các chân như sau :

- Chân 1: (COMP) đây là chân nhận điện áp so sánh, điện áp chân số 1 tỷ

lệ thuậnvới điện áp ra, thông thường trong mạch nguồn, chân 1 không nhận áp hồi tiếp mà chỉ

đấu qua một R sang chân sổ 2

- Chân 2: (VFB ) đây là chân nhận điện áp hồi tiếp, có thế hồi tiếp so

quang hoặc hồitiếp trực tiếp từ cuộn hồi tiếp sau khi đi qua cầu phân áp, điện áp hồi tiếp

về chân 2 tỷ

lệ nghịch với điện áp ra, nếu một lý do nào đó làm điện áp đưa về chân 2 tăng lên thì

điện áp ra sẽ giảm thấp hoặc bị ngắt

- Chân 3: ( CURRENT SENSE ) chân cảm biến dòng, chân này theo dõi

điện áp ởchân s của đèn Mosfet, nếu dòng qua Mosfet tăng => điện áp chân s sẽ tăng => điện

áp chân 3 sẽ tăng, nếu áp chân 3 tăng đến ngưỡng khoảng 0,6V thì dao động ra sẽ bị

ngắt, điện trở chân s xuống mass khoảng 0,22 ohm, nếu điện trở này tăng trị số hoặc

bị thay trị số lớn hơn thì khi chạy có tải là nguồn bị ngắt

- Chân 4: ( Rt / Ct) chân nổi với R-C tạo dao động, tần số dao động phụ

thuộc vào trị

số R và C ở chân 4, người ta thường đưa xung dòng hồi tiếp về chân 4 đế

máy, bao gồm các điện áp

- 12V cung cấp cho mạch 1NVERTER (Mạch cao áp)

- 5V cung cấp cho Vi xử lý

- 3,3V cung cấp cho mạch xử lý hình ảnh

- Điện áp đầu vào là nguồn 220V AC

2. Các thành phần trong khối nguồn:

a. Mạch lọc nhiễu

lấy ra nhiều mức điện áp khác nhau theo ý muốn

3. Tính toán cho khối nguồn:

Nguồn chia làm hai phần là so cấp và thứ cấp, hai phần này có điện áp chênh lệch

khoảng 300V, bên sơ cấp thường có cảnh báo “Nguy hiểm” sờ vào sẽ bị giật,

còn bên

Input (VAC) V (VAC)

HO

í*

C739 24

vệ \ v

R6011->2U

-WV-Ị

F6ai

H

VRT601

Cầuchỉ

Mạch bảo vệ đầu vào:

- Ó ngay đầu vào người ta gắn một cầu chì, cầu chì này có tác dụng ngắt

Có 2 dải điện áp thường được sử dụng là:

- Dải thông dụng có băng điện áp ngõ vào trong khoảng 85-265 Vrms

- Dải European có băng điện áp ngõ vào trong khoảng 195-265 Vrms

Trang 8

I(D) dòng của Diode, được tính ớ phần IX

Điện áp trên tụ của ngõ thứ n

ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG uc 3842R(C) là điện trở có ích của tụ ngõ ra

Đôi khi có nhưng hệ số đặc biết với kiểu 1 ngõ ra, mà ta không có được trở như mong

muốn, ta có thế thay thế băng lọc LC với tần số khoảng bằng 1/10 hoặc 1/5 của

mạch, không được quá thấp

Cuộn L dung loại bead với dòng ra <1A, còn dùng dạng cuộn nếu >1A

Step 27 Deỉerniine output capacỉtor ripple current I

Output capacitor ripple current

/ RIPPLE SRXíS

vvhere 1 is the output DC current

ESR specitìcation: ưse low ẸSR, electrolytic capacitor.|

Chọn Diode chỉnh lưu cho cuộn thứ cấp dựa trên dòng

Điện áp và dòng cho Diode chỉnh lưu được lấy :

EGP10B 'OOV 1 A 50 "9 DO-41

UF4C02 *ŨO V1 A 50 "3 DO-41

EGP20B 'OO V 2 A 50' -3 DO-'S

EGP30B 'OOV 3 A 50' -3 DO-2'OAD

EGP'OJ ÔOO 1A 50 -3 DO-4'

lF > ị rms 'Dịn)

V(RRM) áp lớn nhất, I(F) dòng trung bình của Diode

Việc chọn Diode được cho bởi bảng 2 với t(rr) là thời gian phục hồi lớn nhất:

ds : dòng hiệu dụng trên Mosfet.

T peak Ẳds: dòng đỉnh cực đại trên Mosfet.

rRMS

Ta có công thức tính Vdc lớn nhất khi chế độ CCM có tải:

Chọn công suất vào và dòng Ids cho MosfetVới dòng Ids max được cho ở mục rv thì ta chọn Mosfet với dòng quá tải của Mosfet

I over lớn hơn Ids (peak) Với sai sổ cho 1 over là 12%, đồng thời cũng quan

2 Jsn

Khi Mosfet tắt thì có 1 điện áp khá cao của dòng tự cảm đặt lên chân drain của Mos,

và có thể làm Mos bị chết, vì vậy cần có mạch snuuber đế bảo vệ Mos

Figure 10 Circuit diagram of the snubber netvvork

Diode đế dẫn dòng rò đi lên, tụ là đế dòng rò nạp vào đó

Đầu tiên thiết kế mạch snubber với điện áp trên tụ snubber tại thời điếm áp vào nhỏnhất và điều kiện có tải chọn Vsn, công suất của mạch snubber khi áp vào nhỏ nhất và

khi có tải:

(Vsn)2

= lf L (I peak)

ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG uc 3842

Điện trở snubber phù hợp với công suất định mức dựa trên công suất thất thoát

fs tần số của mạch switching, thông thường là 5-10%

Với mạch thiết kế theo CCM, dòng drain và áp trên tụ snubber giảm thì

Với DCM thì

Từ Vsn2,Điện áp lớn nhất trên Mos

Còn diode thì thường chọn Ultra fast diode với dòng là 1A

e. Tính toán cho cuộn biến áp xung :

Điện áp rơi trên cuộn sơ cấp:

- Trong mạch Fly-back có 2 chế độ làm việc là: chế độ dẫn liên tục (continuous

conduction mode-CCM) và không liên tục (discontinuous conduction mode - DCM)

Mỗi loại đều có những ưu nhược điểm riêng của nó

- DCM : cung cấp điều kiện chuyến mạch cho Diode chỉnh lưu tốt hơn, kích thước

biến áp nhỏ hơn nên sự tích trữ năng lượng sẽ ít hơn CCM Tuy nhiên bản thân DCM

cho dòng RMS cao hơn DCM thường được dùng cho những mạch có ngõ ra điện áp

cao, dòng thấp Trong khi đó CCM dùng cho áp thấp, dòng cao Điện áp

từ ngõ vào

v ds ~ v DC v RO

RO : điện áp cuộn sơ câp

ds , ds ta lấy 65- 70% điện áp đỉnh của Mosfet Trong trường hợp điện áp Mosfet

đối với chế độ

CCM

JỴnom Tỵ^max ,

VTa chọn Dmax sao cho lớn nhất có thế, thường thì đề chọn Dmax ta dựa vào

■y nom 'ự' nom

Một sổ hình dạng

biến áp xung:

ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG uc 3842

EXAMPLE: SRVV24LQ, SRVV24LQL TYPE(BOBBIN TYPE: I)

Kiểu 2 :

J p ~ R 4 (vòng)

Các kiếu lõi Ferrite :

Figure 1 Ferrite core (TDK)

Figure 6 Simplitied diagram of the transtormer

Sơ đồ rút gọn của Biến Áp

Trong đó ta xem ngõ ra Vol là gốc đế điều chỉnh các ngõ ra khác

Tính số vòng dây cho các ngõ ra:

Hệ số vòng dây:

N p , Nsl : số vòng cuộn sơ cấp, thứ cấp

Vol :điện áp ngõ ra

VF 1 : điện áp rơi trên Diode

Nsl sẽ được làm tròn sao cho Np lớn hơn NpMin

Số vòng cho ngõ ra thứ n :

Aả-: giá trị AL khi không có khc, đơn vị là nH Ị vòng2.

Vcc* là điện áp danh định cung cấp cho mạch, V(Fa) điện áp rơi trên Diode Da

Thường chọn IV cho Fast diode, 0,7V cho untraFast diode, 0,5V cho Schottkydiode

Xem Vcc* như là điên áp bắt đầu của Vcc cần tránh việc quá tải

Với số vòng của cuôn sơ cấn thì ta có cône thức tính độ dài của khe

G = 4ỒĨĨÁ

í N£ ±

(mm)A(L) là giá trị AL khi không có khe (nH/vòng A 2), là hệ số điện cảm cho mỗi vòngdây quấn, cái này thường tự chọn, do ta không biết là dây đồng như thế nào, nếu tốt thì

nên có máy để đo

ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG uc 3842Dòng RMS cho ngõ ra thứ n được xác định bởi:

rms sec\ n) = Ị rms !

1-D

ds D max max

VRO 'Kụn',(VoW + VFW)

VF(n) áp rơi trên Diode DR(n)

Dòng mật độ thong thường là 5A/mmA2 khi dây cuốn >lm, khi dây quấn với số vòng

nhỏ thì là 6-10 A/mmA2 cũng có thế chấp nhận được Tránh sử dụng với đường kính

nhỏ hơn lmm để tránh mất dòng xoáy mạnh cái mà sẽ làm cho cuộn dây dễ dàng làm

việc Với ngõ ra có dòng cao tốt nhất cuốn song song với nhiều dây bện quấn mỏng đế

tranh hiệu ứng bề mặt

Ac là vùng dây dẫn thực tế, K(F) là hệ số lấp đầy thường chọn trong khoảng 0.25

0.2-nếu chỉ có 1 ngõ ra, và chọn 0.15-0.2 cho nhiều ngõ ra

Neu Awr mà lớn hơn Aw thì ta chọn lõi lớn hơn Đôi khi không thế thay đổi cho phùhợp giá cả và kích thước ràng buộc

Trong kỹ thuật CCM thì thiếu sót Aw là không đáng kể, ta giảm Lm bằng cách tăngK(RF)

Và số vòng của cuộn sơ cấp Np(min) sẽ giảm khi đó Avvr sẽ giảm

Đường kính dây được tính dựa vào dòng hiệu dụng qua dây Mật độ dòng

thông dụng là 5 A / mm2 , khi dây dài hơn 1 m Khi dây ngắn và số vòng ít thì có thể

lấy 6-10A/mm2 Lưu ý, không nên dung đường kính dây lớn hơn lmm, để tránh

Tiết diện lõi:

kiểu lõi và kích thước lõi được chọn dựa vào thông số sau : Ae : diện tích mặt cắtngang (diện tích hình trụ ở giữa) (mm2)

Aw : vùng quấn dây (mm2)

Bsat: mật độ từ thẩm bão hòa (Tesla) Thường chọn 0.3 ~ 0.35 T

Ae và Aw được thể hiện bằng hình màu vàng :

I í I

Figure 2 Window Area and Cross Sectional Area

1 hệ số quan trong cần lưu ý đó là Lm (primary side inductance), được xác định :

f. Mạch hồi tiếp so

quang:

R6Ị622K

IC So quang

R70933

'à' ĨTL_

R7

Ị Ị3.ỈK

5V OUT

r7«a

Áp lấy mẫu

KA431

- Dòng điện đi qua đi ốt so quang sẽ được IC - KA431 điều khiến

- Dòng điện qua đi ốt phát quang sẽ làm đi ốt phát sáng chiếu sang đèn thu quang =>

đèn thu quang dẫn, dòng điện đi qua đi ốt phát quang tỷ lệ thuận với dòng điện đi qua

Nguyên lý ôn áp:

- Giả sử khi điện áp đầu vào tăng, ngay tức thời thì điện áp đầu ra cũng tăng lên =>điện áp lấy mẫu tăng => điện áp chân R của TL431 tăng => dòng điện đi qua TL431

tăng => dòng điện đi qua đi ổt trong IC so quang tăng => dòng điện qua đèn thu quang

hướng giảm trở về vị trí ban đầu

- Neu điện áp đầu vào giảm thì quá trình diễn ra theo xu hướng ngược lại, và kết quả là

khi điện áp đầu vào thay đổi lớn nhưng điện áp đầu ra thay đổi không đáng kể, vòng

Điện áp vào

300V DC240V DC

Khi điện áp vào thay đôi lớn (50%) nhung nhò' có mạch hồi tiếp

mà

điện áp ra thay đối không đáng kể (khoảng 1%)

ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG uc 3842

Khi có điện áp 300V DC, điện áp đi qua R603 và R609 vào định thiên cho đèn Q602dẫn, đưa dòng điện đi qua R602 (Rmồi) đi qua đèn cấp nguồn vào chân số 7 của IC

- Tụ C617 có tác dụng làm cho điện áp đi vào chân 7 tăng tù’ tù' (mạch khởi động

rồi đưa về chân 7, đây sẽ là nguồn chính để duy trì cho IC hoạt động

- Đồng thời khi nguồn hoạt động, điện áp Vref ra từ chân 8 sẽ đi qua R610

điện áp này được đưa về chân 3 của IC.

- Khi dòng tiêu thụ tăng cao, đèn công suất hoạt động mạnh, sụt áp trên Rs tăng lên,

nếu điện áp tăng > 0,5V thì IC sẽ ngắt dao động ra, đèn công suất được bảo vệ

- Khi mạch bảo vệ hoạt động và ngắt đèn công suất, dòng qua đèn không

Khi có các sự cố như mất hồi tiếp về chân 2, khi đó điện áp ra sẽ tăng cao gây nguyhiếm cho các mạch của máy, đế bảo vệ máy không bị hỏng khi có sự cố trên, người ta

thiết kế mạch bảo vệ quá áp, mạch được thiết kế như sau:

-AMr'

RS18 10K

0613

Hình 1.1Khối nguồn và các khối khác trên Monitor LCD ACER

đi Ốtchỉnh lưu

Ổn áp 3,3V

Tụ lọc nguồn chính Biên áp xung

Mạch lọc nhiẻu

ĐÒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG uc 3842

Hình 1.2

Các bộ phận chính trên khối nguồn Monitor LCD ACER

Khối nguồn và khối cao áp trên Monitor LCD AOC

ĐÒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG uc 3842

Chú ý:

v' Các giá trị của tụ điện phải có điện áp phù hợp

Y' Các điện trở phải đúng công suất, điện trở nào chỉ ghi giá trị tức làđiện trở thường, điện trở nào ghi 1 % tức là điện trở 5 vòng màu.v' Cuộn dây L2 như hình sau:

V Chú ý mắc cho đúng chân Đây là cuộn lọc AC, thường thấy trong board

màn hình máy tính Ta có thê mua những cuộn cũ, miễn sao cuộn không bị

Đe quấn biến áp xung thì cần những vật liệu sau:

o Lõi Ferrite (người ta con gọi là lõi than)

o Khuôn tương ứng với lõi đó

o Dây đồng

o Băng cách điện (loại băng này có màu vàng)

o Keo (đế khi quấn xong mỗi lớp mình sẽ quét lớp keo này lên)

Tất cả vật liệu trên mua tại tiệm Tâm Tiên, trên lầu sạp Cl, cao ốc ANguyễn Kim,p7,Q10 (chợ Nhật Tảo)

Cuộn L cũ có thế mua những tiệm kế bên, cũng ở trên lầu luôn Hoặc cũng

có thể mua mới tại tiệm này

Dây đồng thì mua tại tiệm dây đồng : cuộn sơ cấp (45T : 45 vòng) và cuộnBias (6T) dùng loại dây 0.3mm, cuộn thứ cấp (3T) dùng loại 0.5mm

về phần dây dồng và biến áp này nên mua chung bởi vì họ không bán lẻ, và

sẽ rẻ hơn rất nhiều, cử 1 người đại diện mua cho tất cả, dây đồng thường người ta

tại chân kia.

Quấn các cuộn theo 1 chiều nhất định

Quấn sao cho thật đều, đẹp và gọn gang tòng lớp

Quấn xong 1 lớp thì quét keo, rồi mới quấn tiếp lớp 2

Khi quấn xong các cuộn thì phải quấn băng cách điện, ít nhất 3 vòng

Khi quấn sẽ quấn tù’ dưới lên, từ trái qua phải Khi đã quấn đến điếm trêncùng thì sẽ từ trên xuống Neu đang quấn đến lưng chừng mà xong thì phải quấn 1

lớp băng cách điện, rồi mới kéo dây xuống đế hàn vào chân

Đế cho tốt thì nên mua 1 vài cục biến áp xung cũ, tháo ra xem cách người ta quấndây, cách ra dây như thế nào, phủ lớp băng cách điện ra sao, những điểm nào quan

trọng thì ghi chú lại

ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG uc 3842

> Không chạm tay vào mạch để tránh bị giật

> Sờ tay lên thân UC3842, Mosfet và Biến áp xem có nóng bấtthường không Neu khi vừa cắm nguồn khoảng 2s ~ 3s màthấy nóng thì phải rút nguồn ra liền vì có chạm chập ở đâu đó,

tiến hành kiếm tra

> Mạch nguồn xung này chạy khoảng vài phút thì Mosfet có thế

nóng 1 chút, vì thế cản tản nhiệt cho nó, và biến áp xung lànóng nhất

Đèn led sáng là tốt, và đo đầu ra có đúng 5V không Tiếp tục thay tải khác, mạch