Boost Converter là bộ biến đổi nguồn DCDC có điện áp đầu ra lớn hơn điện áp đầu vào. Nó chứa ít nhất hai chuyển mạch bán dẫn (một diode và một transistor) và ít nhất một phần tử tích lũy năng lượng, một tụ điện, một cuộn dây hoặc cả hai Nguyên lý bộ buck converter khá đơn giản, với một cuộn dây, và 2 khóa (sử dụng 1 transistor và một diode) để điều khiển bộ biến đổi cuộn dây. Trong bộ biến đổi lý tưởng, tất cả thành phần được tính toán hoàn chỉnh. Đặc biệt khóa và diode có giá trị điện áp 0 giảm xuống và dòng zero khi tắt và cuộn dây ngắn mạch điện trở nối tiếp. Tuy nhiên, điện áp đầu vào và đầu ra không thay đổi suốt chu kỳ
Chương 4: BỘ BiẾN ĐỔI ĐiỆN ÁP MỘT CHIỀU ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ Khái quát điều áp chiều Băm áp chiều nối tiếp Băm áp song song Băm áp đảo chiều Tích luỹ lượng băm áp Bộ băm tăng áp 4.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU ÁP MỘT CHIỀU • Điều áp chiều định nghĩa điều khiển dòng điện điện áp chiều nguồn cấp điện chiều I Các phương pháp điều áp chiều Có số pp điều khiển điện áp DC như: • Điều khiển cách mắc nối tiếp với tải điện trở • Điều khiển cách mắc nối tiếp với tải tranzitor • Điều khiển cách băm áp DC (xung áp) II Điều khiển điện trở • Sơ đồ • Dịng điện điện áp điều chỉnh tính Vs Io = ; Rf + R L Vs Vo = RL R f + RL Io Rf vs Vo RL Nhược điểm phương pháp: • Hiệu suất thấp (Pf = IC VT) • Khơng điều chỉnh liên tục dịng tải lớn III Điều khiển Transistor Sơ đồ nguyên lí điều khiển U • IC = .IB • VT = Vs - IC.RL Nhược điểm pp: • Tổn hao transistor lớn • Phát nhịêt nhiều TST dễ hỏng VT T IC=Io IB RL MDK a T MDK ZL c T MDK b ZL IV Điều khiển băm áp (băm xung) Băm áp biến đổi điện áp DC thành xung điện áp • Điều chỉnh độ rộng xung điện áp • Điều chỉnh trị số trung bình điện áp tải Các băm áp chiều gồm: • Bộ băm nối tiếp (băm giảm áp ) • Bộ băm song song (băm tăng áp ) 4.2 Nguyên lí băm áp nối tiếp _ • Phần tử chuyển mạch tạo xung điện áp mắc nối tiếp với tải • Điện áp chiều tải (uo) thay đổi cách điều khiển thời gian đóng/mở khố K chu kì • Trong khoang t1 (hình 2.1b) khố K đóng điện áp tải điện áp nguồn (Vo = Vs) • Trong khoảng t1 t2 khoá K mở điện áp tải V Vs Vs Vo t1 TCK t2 Trị trung bình điện áp chiều tính U Vs Vs Vo t t1 TCK t2 • Điện áp ngõ thay đổi tỉ số D: t on t on D= = = t on f t on + t off T 4.3 Bộ biến đổi điện áp chiều Buck (STEP-DOWN) 10 Bộ chuyển đổi dc-dc C’uk • Tiếp theo, CS trung bình cung cấp nguồn phải tương đương với CS trung bình tiêu thụ tải Ps = Po Vs IL1 = −Vo IL2 IL1 Vo =− IL2 Vs 102 Bộ chuyển đổi dc-dc C’uk • Từ biểu thức trên, quan hệ điện áp ngõ với ngõ vào là: 𝐷 𝑉𝑜 = −𝑉𝑠 1−𝐷 • Dấu âm cho thấy đảo cực ngõ với ngõ vào 103 Bộ chuyển đổi dc-dc C’uk • VD: Cho chuyển đổi C’uk có điện áp ngõ vào 12V điện áp ngõ -18V, cung cấp tải có cơng suất 40W, tần số chuyển mạch 50KHz Xác định: a) Tỉ số chuyển đổi b) Tính điện cảm để dịng điện cảm khơng lớn 10% dịng trung bình c) Tính để độ gợn sóng điện áp ngõ khơng q 1% d) Tính độ gợn sóng điện áp tụ C1 không 5% 104 Bộ chuyển đổi dc-dc C’uk •Lưu ý: Các thành phần ngõ ( L2, C2 R) tương đương với chuyển đổi Buck dịng qua cuộn cảm có dạng tương đương chuyển đổi Buck Bởi vậy, độ gợn sóng hay độ biến thiên điện áp ngõ giống chuyển đổi Buck: ∆Vo 1−D = Vo 8L2 C2 f 105 Bộ chuyển đổi dc-dc C’uk • Độ gợn sóng điện áp ngõ bị ảnh hưởng trở kháng tụ giống chuyển đổi trước • Độ gợn sóng C1 ước tính thay đổi vC1 khoảng thời gian khóa mở dịng iL1 giống dòng iC1 106 Bộ chuyển đổi dc-dc C’uk 107 Bộ chuyển đổi dc-dc C’uk 108 Bộ chuyển đổi dc-dc C’uk 109 Bộ chuyển đổi dc-dc C’uk 110 Bộ chuyển đổi dc-dc C’uk 111 VD: Một chuyển đổi C’uk có điện áp ngõ vào 12V ngõ -18V cung cấp tải 40W Chọn tỉ số, tần số chuyển mạch, giá trị cuộn cảm cho dòng thay đổi qua cuộn khơng q 10% dịng trung bình qua cuộn cảm, điện áp gợn sóng ngõ khơng q 1%, điện áp gợn sóng qua C1 khơng 5% 112 BT1: Cho chuyển đổi C’uk có thông số Vs = 12 V, D = 0.6, L1= 200µH, L2= 100µH, C1= C2= 2µF, and R= 12Ω, tần số chuyển mạch 250kHz Xác định: a) Điện áp ngõ (Vo) b) Giá trị trung bình(IL) độ biến thiên đỉnh đỉnh(ΔiL) dòng L1 L2, c) Gợn sóng điện áp đỉnh-đỉnh(Δvc) tụ 113 BT2: Bộ chuyển đổi C’uk có đầu vào 20V cung cấp nột đầu 1A 10V Tần số chuyển mạch 100 kHz Xác định giá trị L1 L2 cho độ thay đổi đỉnh - đỉnh dòng cuộn dây nhỏ 10% giá trị trung bình 114 BT3: Th.kế chuyển đổi C’uk cho ngõ vào 25V ngõ 30V Tải 60W Xác định: a) Tỷ số D, tần số chuyển mạch, b) Các giá trị điện cảm điện dung Biết độ thay đổi max dòng cuộn dây phải 20% giá trị trung bình Gợn sóng điện áp qua C1 phải bé 5%, gợn sóng điện áp ngõ nhỏ 1% 115 HẾT 116 ... Vs = = ∆t DT L 46 Bộ chuyển đổi dc- dc Boost • Giải ∆iL , khóa đóng: ∆iL đóng Vs DT = L 47 Bộ chuyển đổi dc- dc Boost ❖ Phân tích khóa mở 48 Bộ chuyển đổi dc- dc Boost – Dòng điện qua cuộn dây thay... ĐỔI DC- DC BOOST • Bộ chuyển đổi DC- DC kiểu Boost hình Đây chuyển mạch khác hoạt động chu kỳ đóng mở khóa điện tử • Nó gọi biến đổi kiểu Boost, điện áp ngõ lớn điện áp ngõ vào 41 Bộ chuyển đổi dc- dc... chiều Buck (STEP-DOWN) 10 Bộ chuyển đổi dc- dc Buck Khóa đóng vL= Vs- Vo 11 Bộ chuyển đổi dc- dc Buck Khóa mở 12 Bộ chuyển đổi dc- dc Buck Bộ chuyển đổi DC- DC Buck theo tính chất hoạt động trạng