ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT THIẾT KẾ BỘ BIẾN đổi FLYBACK CONVERTER

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT THIẾT KẾ BỘ BIẾN ĐỔI FLYBACK CONVERTER NHĨM SINH VIÊN: Nhóm TRẦN HOÀNG NAM NGUYỄN ĐĂNG TIẾN 20174084 20174260 OUTLINE       Đề Chế độ hoạt động Sơ đồ mạch lực chế độ làm việc Tính tốn chuẩn hóa giá trị mạch lực Kết mô Kết luận Thiết kế biến đổi FlyBack Converter Nhóm ĐỀ BÀI Thiết kế tính tốn mạch flyback converter Điện áp đầu vào 𝑈𝑖𝑛 600 𝑉𝐷𝐶 Điện áp đầu 𝑈𝑜 24 𝑉𝐷𝐶 Dòng diện đầu 𝐼0 3A Công suất thiết kế Tần số chuyển mạch van MOSFET Tỉ số biến áp P 𝑓𝑠 𝑁2 𝑁1 Độ đập mạch điện áp đầu cho phép Thiết kế biến đổi FlyBack Converter Tính tốn giá trị: • Hệ số điều chế cơng suất 120W • Tính giá trị lớn điện kháng 𝐿𝑚 • Tính giá tụ 𝐶0 • Van bán dẫn Q diode D • Dịng đỉnh (𝐼𝑝𝑒𝑎𝑘 ) qua van, diode • Dịng trung bình qua van, diode 72 𝑊 100 𝑘𝐻𝑧 0.3 %𝑢𝑜 1% Nhóm ƯU ĐIỂM CỦA MẠCH FLYBACK CONVERTER  Mạch Flyback có sơ đồ đơn giản ứng dụng cho giải công suất nhỏ vài wat vài trăm wat  Số phần tử dùng tới mức tối thiểu  Sơ đồ dùng cho ứng dụng có chênh lệch cao điện áp đầu đầu vào  Mạch MBA cách ly sơ cấp thứ cấp  Nguyên lý hoạt động giống biến đổi Buck-Boost Converter Thiết kế biến đổi FlyBack Converter Nhóm CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG  Chọn mạch chế độ dịng liên tục Hình Hình • Khi van Mosfet mở, dòng điện chạy cuộn sơ cấp máy biến áp,diode bị phân cực ngược nên D khóa.Lúc điện áp trì nhờ lượng tích lũy tụ C trước Chiều dịng điện mơ tả hình Thiết kế biến đổi FlyBack Converter • Khi van Mosfet khóa,điện áp cuộn sơ cấp bị đảo ngược,và cuộn thứ cấp điện áp đảo chiều,dẫn đến diode phân cực thuận.Lúc điện áp thứ cấp điện áp Vout cuộn sơ cấp cảm ứng điện áp Vout=Vin/N Nhóm MƠ TẢ CÁC ĐẶC TÍNH Mơ tả đặc tính điện áp, dòng điện thành phần mạch: Thành phần 𝑢ⅆ𝑘 (t) on Kí hiệu Tín hiệu điều khiển 𝑢𝐿 (𝑡) Dòng điện qua cuộn cảm 𝑖𝐿 (𝑡) Dòng điện qua tụ 𝑖𝐶 (𝑡) Dòng điện qua van 𝑡 𝑖𝐶 (𝑡) 𝑖𝑣𝑎𝑛 (𝑡) 𝑡 𝑈𝑑𝑖𝑜𝑑𝑒 (𝑡) = = 8, 𝑇𝑠 = , 𝐼𝑖𝑛 = 100000 𝑖𝑣𝑎𝑛 𝑡 𝑈0 𝐼0 24.3 𝑈𝑖𝑛 = 600 = n 𝐷 1−𝐷 = 𝐷 1−𝐷 = 𝑈0 𝑛.𝑈𝑖𝑛 Thiết kế biến đổi FlyBack Converter = 𝐷= 𝑡 = 𝟎, 𝟏𝟐 (A) 𝑖𝑑𝑖𝑜𝑑𝑒 (𝑡) Hệ số điều chế công suất 120 W 𝑈0 𝑈𝑖𝑛 Uin 𝑖𝐿 (𝑡) Điện áp qua diode 𝐼𝑜 𝑡 -N.Uo 𝑖𝑑𝑖𝑜𝑑𝑒 (𝑡) Ta có: R= 𝐷′𝑇𝑠 𝑡 Dòng điện qua diode 24 𝐷𝑇𝑠 D 𝑢𝐷𝐾 (𝑡) Điện áp cuộn cảm 𝑈𝑜 off 𝑢𝐿 (𝑡) Q 𝑡 𝑈0 𝑛.𝑈𝑖𝑛 𝑈0 +1 𝑛.𝑈𝑖𝑛 = 𝟐 𝟏𝟕 𝑈𝑑𝑖𝑜𝑑𝑒 (𝑡) Nhóm 𝑡 TÍNH THƠNG SỐ CUỘN CẢM L Điện áp tức thời đầu cuộn cảm 𝐿 : 𝑑𝑖𝐿 (𝑡) 𝑢𝐿 𝑡 = 𝐿 𝑑𝑡 Từ ta có: 𝑢(𝑡)𝑑𝑡 𝐿 𝑡 𝑡 න 𝑑𝑖𝐿 𝑡 𝑑𝑡 = න 𝑢𝐿 (𝑡)𝑑𝑡 𝐿 𝑢ⅆ𝑘 (t) on off 𝑢𝐿 (𝑡) 0 𝑡 𝑡 𝑈𝑖𝑛 𝐷𝑇𝑠 𝑖𝐿 𝐷𝑇𝑠 − 𝑖𝐿 = 𝐿 𝑈𝑖𝑛 𝐷𝑇𝑠 𝑈𝑖𝑛 𝐷𝑇𝑠 𝛥𝑖𝐿 = ⇒ L= 𝐿 ∆𝑖𝐿 𝑖𝑣𝑎𝑛 𝑡 𝑡 Mà ta có độ đập mạch dịng điện : 𝑖𝑑𝑖𝑜𝑑𝑒 (𝑡) (Độ đập mạch dòng qua cuộn cảm (10-30)% IL) 𝐼 0,12 𝛥𝑖𝐿 = %𝑖𝐿 𝐼𝐿 = %𝑖𝐿 𝑖𝑛 =30% = 0,306 𝐷  𝐿𝑚 = 17 0,306 Thiết kế biến đổi FlyBack Converter Uin 𝑖𝐶 (𝑡) න 𝑑𝑖𝐿 𝑡 = න 𝑢𝐿 (𝑡)𝑑𝑡 𝐿 600 .10−5 𝑡 𝑖𝐿 (𝑡) Xét khoảng thời gian từ đến 𝐷𝑇𝑠 𝐷𝑇𝑠 𝐷′𝑇𝑠 -N.Uo 𝐷𝑇𝑠 𝐷𝑇𝑠 D 𝑡 𝑑𝑖𝐿 𝑡 = Q 17 𝑈𝑑𝑖𝑜𝑑𝑒 (𝑡) 𝑡 𝑡 = 𝟐, 𝟑 𝟏𝟎−𝟑 (𝐻) Nhóm TÍNH THƠNG SỐ TỤ ĐIỆN C 𝑢ⅆ𝑘 (t) on Dòng điện tức thời qua tụ 𝐶 : 𝑖𝐶 𝑡 𝑑𝑡 𝑑𝑢𝐶 𝑡 = 𝐶 𝐷.𝑇𝑠 𝐷.𝑇𝑠 න 𝑑𝑢𝐶 𝑡 𝑑𝑡 = න 𝑖𝐶 (𝑡)𝑑𝑡 𝐶 0 off 𝑢𝐿 (𝑡) Q 𝐷𝑇𝑠 D 𝐷′𝑇𝑠 𝑡 Uin 𝑡 -N.Uo 𝑖𝐿 (𝑡) Xét khoảng thời gian từ đến DTs thể 𝑖𝐶 (𝑡) đồ thị bên 𝑡 𝑡 𝛥𝑢𝑜 = 𝐷.𝑇𝑠.𝑈𝑜 𝑅.𝐶  C= 𝐷.𝑇𝑠.𝑈𝑜 𝑅.𝛥𝑢𝑜 𝑖𝑣𝑎𝑛 𝑡 𝑡 Mà ta có độ đập mạch điện áp: 𝛥𝑢𝑜 =% 𝑢𝑜 𝑈𝑜 =0,01.24= 0,24  C= 24 17 8.0,01.100000 = = 8500 Thiết kế biến đổi FlyBack Converter 𝑖𝑑𝑖𝑜𝑑𝑒 (𝑡) 𝑡 𝟑, 𝟓 𝟏𝟎−𝟒 (𝐹) 𝑈𝑑𝑖𝑜𝑑𝑒 (𝑡) Nhóm 𝑡 TÍNH TỐN MOSFET VÀ DIODE • Dịng điện cực đại qua van, diode: • 𝐼𝑝𝑒𝑎𝑘 = 𝐼𝐿𝑚𝑎𝑥 = 𝐼𝐿 + 𝛥𝑖𝐿 = 1.02 + 0.15 = 𝟏 𝟏𝟕 (𝐴) • Dịng điện trung bình qua van mosfet: 𝐼𝑣𝑎𝑛 = 𝐼𝑖𝑛 = 0,12 (A) • Dịng điện trung bình qua diode: 𝐼𝑑𝑖𝑜𝑑𝑒 = 𝐼0 = 𝟑 (𝐴) • Điện áp diode: 𝑈𝑖𝑛 600 𝑈𝑑𝑖𝑜𝑑𝑒 = 𝑈𝑜 + = 24 + 𝑁 0.3 = 𝟐𝟎𝟒 (𝑉) Thiết kế biến đổi FlyBack Converter • Điện áp van mosfet: 𝑈𝑣𝑎𝑛 = 𝑈𝑖𝑛 + 𝑈0 𝑁 = 600 + 24.1/0,3 = 𝟔𝟖𝟎 (𝑉) Nhóm KẾT QUẢ MƠ PHỎNG THỰC NGHIỆM  Sơ đồ mạch mơ Matlab Thiết kế biến đổi FlyBack Converter Nhóm 10 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG THỰC NGHIỆM  Thơng số cài đặt khối Thiết kế biến đổi FlyBack Converter Nhóm 11 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG THỰC NGHIỆM  Thông số PWM Thiết kế biến đổi FlyBack Converter Nhóm 12 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG THỰC NGHIỆM  Kết mô với giá trị cần tính Thiết kế biến đổi FlyBack Converter Nhóm 13 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THỰC NGHIỆM Sai số (%) Tính tốn Mơ ID (A) 2.909 3.03% Ivan (A) 0.12 0.1516 26.3% ID Ivan I0 I0 (A) IC (A) Thiết kế biến đổi FlyBack Converter 2.909 -0.043 3.03% IC Nhóm 14 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG THỰC NGHIỆM  Đồ thị giá trị cần xét Udk Tính tốn Mơ Sai số U0 24 23.27 3.04% Uvan 680 596 12.3% U0 Uvan Ud 204 203.2 0.39% Ud Thiết kế biến đổi FlyBack Converter Nhóm 15 ... tốn chuẩn hóa giá trị mạch lực Kết mô Kết luận Thiết kế biến đổi FlyBack Converter Nhóm ĐỀ BÀI Thiết kế tính tốn mạch flyback converter Điện áp đầu vào