Đang tải... (xem toàn văn)
1. Tóm tắt thông số U¬out = 14,4V Iout = 0,5 A Vin = 20,2V fOSC = 20kHz switching frequency ΔIL = 0,08A dòng đập mạch cho phép qua cuộn dây VRip = 20mV điện áp đập mạch cho phép qua tụ 2. Sơ đồ khối hệ thống 2 Tính toán thông số mạch chỉnh lưu cầu dạng điện áp của mạch chỉnh lưu cầu: Điện áp trung bình sau chỉnh lưu: Công thức 1 điện áp vào mạch hạ áp (sau khi bị sụt áp trên Diode cầu) : công thức 3 Dòng điện sau chỉnh lưu: công thức 2 Điện áp ngược lớn nhất đặt vào van: công thức 4 Hệ số đập mạch của điện áp sau chỉnh lưu cầu: Về xem lại công thức điện tử tương tự Lựa chọn linh kiện: Lựa chọn biến áp: Biến áp có nhiệm vụ biến đổi điện áp ở đầu vào 220VAC ở phía sơ cấp và cho ra điện áp 24VAC ở phía thứ cấp. Dòng điện phía sơ cấp không yêu cầu lớn, do đó ta lựa chọn loại biến áp 22024VAC – 3A (Hình xxx). Đây là loại biến áp phổ biến trên thị trường với giá thành vừa phải và kích thước không quá cồng kềnh.
1 Tóm tắt thơng số Uout = 14,4V Iout = 0,5 A Vin = 20,2V fOSC = 20-kHz switching frequency ΔIL = 0,08-A dòng đập mạch cho phép qua cuộn dây VRip = 20-mV điện áp đập mạch cho phép qua tụ Sơ đồ khối hệ thống Tính tốn thơng số mạch chỉnh lưu cầu dạng điện áp mạch chỉnh lưu cầu: - Điện áp trung bình sau chỉnh lưu: **************Công thức *************** - điện áp vào mạch hạ áp (sau bị sụt áp Diode cầu) : *************cơng thức 3************ - Dịng điện sau chỉnh lưu: ************************công thức ************ - Điện áp ngược lớn đặt vào van: ****************công thức 4**************** - Hệ số đập mạch điện áp sau chỉnh lưu cầu: Về xem lại công thức điện tử tương tự Lựa chọn linh kiện: Lựa chọn biến áp: Biến áp có nhiệm vụ biến đổi điện áp đầu vào 220VAC phía sơ cấp cho điện áp 24VAC phía thứ cấp Dịng điện phía sơ cấp khơng u cầu lớn, ta lựa chọn loại biến áp 220/24VAC – 3A (Hình xxx) Đây loại biến áp phổ biến thị trường với giá thành vừa phải kích thước khơng q cồng kềnh Hình xxx Lựa chọn diode chỉnh lưu cầu: với dòng điện trung bình qua diode 0,71A điện áp ngược lớn đặt lên diode 33,9V, ta lựa chọn IC tích hợp diode chỉnh lưu cầu GBJ 2510 (Hình xxx) IC GBJ 2510 có thơng số điển hình: - Điện áp ngược lớn nhất: 1000V - Dịng chỉnh lưu trung bình: 25A - Sụt áp điện áp rơi diode : 1,05V Hình xxx Tính tốn mạch hạ áp – Buck Converter 3.1 Lựa chọn IC Trên thị trường có nhiều loại IC chuyển đổi điện áp, bao gồm IC chuyển đổi điện áp tuyến tính IC chuyển đổi điện áp kiểu đóng cắt (Switching) Với ứng dụng sạc cho acquy yêu cầu nguồn phải cung cấp điện áp dịng điện có tính ổn định cao, giá trị lớn khoảng thời gian dài IC kiểu tuyến tính có nhược điểm lớn tỏa nhiều nhiệt tuổi thọ IC tuyến tính giảm nhanh sử dụng cho ứn dụng sạc khoảng thời gian dài IC nguồn kiểu Switching đáp ứng yêu cầu này, phù hợp với ứng dụng sạc acquy Pin Bảng xxx bảng so sánh thông số IC nguồn Switching phổ biến thị trường Bảng xxxx: So sánh dòng IC nguồn switching Tiêu chí Điện áp DC đầu vào Dịng qua IC Dải điện áp Tần số xung Độ rộng xung Giá thành Độ dễ sử dụng LM2596 4,5 - 40V max XL2576 4,5 - 40V max TL494 - 40V max SG3524 - 40V max 3A (max 4,5A) 1,2V – 37V 150Khz Max 100% 11.000 Dễ sử dụng 4,8A (max 6,9A) 1,23 – 37V 52Khz Max 100% Không có sẵn Khó sử dụng Dịng tải khơng qua IC 0,3V – (VCC -2) 200Khz Max 96% 5.000 Dễ sử dụng Dịng tải khơng qua IC 18V 450Khz Max 45% 5000 (hết) Dễ sử dụng Dựa vào bảng so sánh trên, em lựa chọn IC TL494 cho mạch ổn áp để sạc cho acquy IC TL494 có sơ đồ khối cấu trúc hình xxx Hình xxx: Sơ đồ khối chức IC TL494 - Sơ đồ nguyên lý cho mạch ổn áp sử dụng IC TL494 (Hình xxxx) Hình xxx: Sơ đồ nguyên lý ổn áp cuả IC TL494 3.1 Tính tốn khối dao động cho IC Tụ điện điện trở mắc chân chân IC điều khiển tần số dao động IC TL494 - ********************************viết lại công thức chỗ ************** Chọn CT = 1µF tần số dao động 10 Khz, ta suy RT = 100 ohm 3.2 Tính tốn khối khuyếch đại vi sai cho IC Khối có nhiệm vụ ổn định điện áp ra, so sánh chênh lệch điện áp đầu điện áp tham chiếu để điều chỉnh xung PWM đưa vào van Hình xxx sơ đồ chức khối khuyếch đại vi sai, điện áp tham chiếu Vref có giá trị 5V, qua phân áp R3 = 10K R4 = 1K điện áp 0,45V Điện áp đầu Vout 14,4V phân áp R8 R9 cho điện áp vào chân có giá trị điện áp vào chân Để hiệu chỉnh điện áp đầu xác ta chọn R9 5K sử dụng biến trở cho vị trí R8 để điều chỉnh điện áp vào chân Sai lệch giá trị (xảy tải đầu thay đổi) khuyếch đại với hệ số khuyếch đại + = 101 (R7 = 5K, R5 = 500 ohm), vịng lặp làm tăng tính ổn định khâu khuyếch đại vi sai Hình xxx Khối điều chỉnh điện áp đầu 3.3 Tính tốn thơng số giới hạn dịng đầu Thơng số thiết kế tính tốn với dịng điện giới hạn đầu 0,5A Điện áp chuẩn Vref = 5V phân áp R1 R2 Điện áp vào chân 15 (hốn đổi vị trí chân 15 chân 16) có giá trị = Vref * = 0,45V Dịng điện qua tải phía đầu qua điện trở R11 vào chân 16, dòng điện đạt ngưỡng giới hạn điện áp với giá trị 0,45V Như ta tính R11 = = 0,9 ohm (chọn điện trở ohm) Hình xxx sơ đồ chức khối giới hạn dòng điện đầu Hình xxx: Khối giới hạn dịng điện đầu 3.4 Tính tốn cuộn dây tụ điện đầu Hình xxx sơ đồ đơn giản hóa mạch Buck điển hình, với van mosfet thay ký hiệu khóa đóng cắt Để tính thơng số cuộn dây L ta cần dựa vào nguyên lý nêu phần sở lý thuyết, độ biến thiên dòng điện qua cuộn dây tỉ lệ với điện áp hai đầu cuộn dây: UL =L * Do ta có: Duty cycle = = = 0,71 Fosc = 10 Khz Ton = 71 µs Toff = 29 µs L = = mH Tụ điện đầu có chức giảm độ đập mạch điện áp Đối với tụ ln có nội trở ESR Do dịng điện khơng ổn định điện áp đầu tụ nhấp nhô theo, nhiên tính chất nạp xả tụ giúp điện áp phẳng Điện áp gợn sóng đầu thông thường phải bé 5% điện áp trung bình Do ta lấy = 0,1V Tụ C đầu tính theo cơng thức C = F Hình xxx: Sơ đồ đơn giản hóa mạch Buck Tính tốn mạch ổn dịng Phần mạch chức ổn định dòng điện sử dụng IC chuyên dụng IC LM317 hình xxx IC LM317 có thơng số: - Điện áp điều chỉnh dải 1,25 – 37 V - Có khả cung cấp dịng đầu lớn 1,5A Hình xxx: Sơ đồ chân IC LM317 Dòng điện sạc cho acquy chế độ dịng điện khơng đổi (chế độ đẳng dòng) phải nằm khoảng (0,28; 0,5)A, đặt thiết kế dòng điện mức 0,3A nêu phần sở lý thuyết Sơ đồ nguyên lý mạch ổn định dịng điện thể Hình xxx Hình xxx: Sơ đồ ngun lý mạch ổn định dịng điện Giữa chân output (2) chân Adjust (1) trì điện áp 1,25V Dịng điện ln trì đầu giá trị cố định nhờ đường phản hồi từ mạch chân ADJ (dịng vào chân ADJ nhỏ, cỡ µA nên bỏ qua thành phần này) Dòng điện đầu hình xxx là: Iout = = = 0,3A Biến trở VR1 sử dụng để điều chỉnh dòng nạp cần thiết Tính tốn mạch báo mạch bảo vệ Mạch báo bảo vệ kết nối với mạch ổn áp ổn dòng Mạch có chức tự động chuyển chế độ sạc từ chế độ ổn dòng sang chế độ ổn áp, báo đèn LED pin sạc gần đầy, giảm dòng điện pin đầy chống cắm ngược acquy (chống mắc ngược acquy cầu chì LED báo) Sơ đồ nguyên lý mạch thể hình xxx: Hình xxx: Sơ đồ nguyên lý mạch bảo vệ báo trạng thái sạc ... nạp cần thiết Tính toán mạch báo mạch bảo vệ Mạch báo bảo vệ kết nối với mạch ổn áp ổn dịng Mạch có chức tự động chuyển chế độ sạc từ chế độ ổn dòng sang chế độ ổn áp, báo đèn LED pin sạc gần... sánh trên, em lựa chọn IC TL494 cho mạch ổn áp để sạc cho acquy IC TL494 có sơ đồ khối cấu trúc hình xxx Hình xxx: Sơ đồ khối chức IC TL494 - Sơ đồ nguyên lý cho mạch ổn áp sử dụng IC TL494 (Hình... LM317 Dòng điện sạc cho acquy chế độ dòng điện khơng đổi (chế độ đẳng dịng) phải nằm khoảng (0,28; 0,5)A, đặt thiết kế dòng điện mức 0,3A nêu phần sở lý thuyết Sơ đồ nguyên lý mạch ổn định dòng
