Tài liệu Tính toán và thiết kế bộ nguồn ổn áp xung nguồn, chương 10 pdf

Chương X: THIẾT KẾ BỘ LỌC NGỎ RA A-5V/10A : -Cuộn lọc ngỏ ra(Lo) Lo= 0,5.V0 .T / I0 Với V0 = Vdc . Ở ngỏ ra : Vo = 5V T = 1/f ; f = 62 KHz Ion = Idc = 10 A 0,5 . 5 => Lo = = 4 H 10 . 62 . 103 -Tụ lọc ngỏ ra (Co) Ta có : dI = 2 . I dc min Với I dc min = 1/10 . I dc Biên độ dòng điện đỉnh đỉnh gợn sóng của cuộn dây : dI = 2 A Điện áp gộn sóng đỉnh đỉnh Vr = Ro . dI Ro : Điện trở tương đương Ro thườngng rất nhỏ, chọn Ro = 0,05 Vr = 0,05 . 2 = 0,1 V Co = 80 . 16-6 . dI / Vr = 1600 F B- 15 V / 3A : Cuộn lọc ngỏ ra : Lo 0,5 . Vo . T 0,5 . 15 Lo = = = 40 H Io 3 . 62 . 103 Với I on = I dc = 3A T = 1/f ; f = 62 KHz Tụ lọc ngỏ ra Co : Ta có dI = 2 . I dc min Với I dc min = I dc /10 dI = 0,6 A Điện áp gợn sóng đỉnh : Vr = Ro . dI Chọn Ro = 0,05  : Điện trở tuong đuong Vr = 0,05 . 0,6 = 0,03 V 80 . 10-6 . di 80 . 10 -6 . 0,6 Co = = = 1600 F Vr 0,03 Chọn C = 1600 F IV.THIẾT KẾ MẠCH NẮN LỌC NGỎ VÀO : 1.CẦU DIODE : Mạch nắn lọc ngõ vào đïc thiết kế theo mạch như hình vẽ Điện áp nguồn lưới đặt trực tiếp vào cầu nắn nên 4 diode phải chòu điện áp ngược cao. Trò số đỉnh của điện áp là : V p = 220 . 1,414 = 311 V Trò số đỉnh của điện áp nguọc đặt lên mỗi diode là : V in = 311 . 1,57 = 448 V Nếu dự trữ thêm 10% thì ta cần chọn các diode chòu đuọc áp ngïc cho phép là 600 V. Từ nhận xét trên ta thấy Diode 1N4007 là thích hợp, vì nó có điện áp ngïc Vin = 1000V Dòng điện bảo hòa nguọc Is = 5 A Dòng điện thuận cực đại I F max = 1 A Diode 1N4007 là loại diode thông dụng, có nhiều trên thò trường, giá kinh tế. Nên ta chọn cầu Diode là 1N4007. 2.Tụ lọc : Vì đây là mạch ổn áp xung , nên điện áp ngõ ra được lọc ở ngõ ra, nên vấn đề lọc ngõ vào có độ gợn sóng cao và có thể lên đến 25 – 40 %. ta có : 1  = 2 3 f R C với  : độ gợn sóng ( % ) 1 C = = 192,45  F 2 3fRC với  = 30 % , f = 50 Hz , R = 100 K Thực tế ta chọn C = 220 F V.MẠCH ĐIỀU KHIỂN : Mạch điều khiển độ rộng xung với tần số cố đònh đuọc xây dựng để thực hiện việc điều khiển trong bộ nguồn switching. Nó đuọc thiết kế theo từng khối rời hay đượcc tích hợp trong các IC . Nếu thiết kế theo từng khối rời thì bộ nguồn sẽ phức tạp, độ chính xác không cao ,diện tích chiếm chổ lớn . Vì vậy ta chọn IC để khắc phục các nhược điểm trên. Có nhiều loại IC điều khiển độ rộng xung như :SG 1524,UC 1846, TL 494, TL 495 Nhưng TL 494 có nhiều trên thò trường, giá thành rẻ, nên ta chọn IC TL 494. Mô tả IC TL 494 : IC TL 494 bao gồm bộ dao động răng cưa tuyến tính với tần số được xác đònh bởi 2 thành phần bên ngoài là R T và C T Tần số dao động : f = 1,1 / ( R T . C T ) Ngỏ ra của mạch điều chế độ rộng xung được thực hiện bởi sự so sánh sóng răng cưa với 2 tín hiệu điều khiển đưa đến cổng NOR và sau đó suất ra 2 transistor Q1 và Q2 .Tín hiệu suất ra đến Q1,Q2 chỉ xảy ra khi tín hiệu răng cưa lớn hơn so với 2 tín hiệu vào . Vì thế việc tăng biên độ tín hiệu điều khiển sẽ làm giảm độ rộng xung ra ( xin tham khảo sơ đồ vẽ dạng sóng của IC TL494 ) Tín hiệu điều khiển 1 bên ngoài đưa vào đuọc cung cấp cho mạch dead-time .Tín hiệu điều khiển 2 được đưa vào mạch khuếch đại sai lệch hoặc ngỏ vào feedback . Mạch so sánh điều khiển độ rộng xung sẽ so sánh điện áp đưa từ bên ngoài vào để cho ra 1 xung có độ rộng xung tùy thuộc vào điện thế ngỏ vào.Thời gian hoạt động của xung tùy thuộc vào thời gian dead-time và độ rộng xung của mạch so sánh PWM. IC TL 494 có 1 điện thế ổn áp bên trong là 5V với dòng là 10 mA và được đưa ra chân số 14 để làm điện áp chuẩn Như đã nói ở trên tần số dao động được đònh bởi R T và C T ,thực tế trên mạch là C36 và R36 và fosc = 62 KHz Ta có fosc = 36 C . 36 R 1 = 62 KHz Chọn R36 = 18 K Thay các giá trò vào ta đuọc C36 = 958 pF = 1000 pF Dòng IC 494 là 10 mA và áp của nó cung cấp cho mạch là 5V R42 = 5/10 = 0,5 K Chọn R42 = 1K Q3 ( C 945 ) và Q4 ( C 945 ) là 2 transistor ở tầng driver : C 945 có đặc tính kỹ thuật sau : B VCBO = 70 V B VCEO = 70 V B VEBO = 4 V Tính R18 ,ta có : R18 V BQ4 = Vcc R17 + R18 Khi Q4 dẩn ,ta có V BQ4 = 0,6 V , Vcc = 5 V Chọn R18 = 1 K Thay các giá trò trên vào công thức ta đuọc R17 = 4,2 K Chọn R17 = 3,9 K Bằng cách dùng 2 công thức trên áp dụng cho Q3 với 2 điện trở phân cực là R21 và R19 ( chọn R21 = 3,9 K ) ta có : R19 = 1,2 K Thực tế chọn R19 = 1,5 K p dụng cho Q6 ta cũng đuọc kết quả R39 = 39 K R40 = 1 K Thông số kỹ thuật của transistro A 733 ( Q5 ) B VCBO = 100 B VCEO = 80 B VEBO = 5 Ic max = 0,5 A P = 0,5 W ,  =120 -Ở chế độ Q5 bắt đầu dẩn thì dòng Ic = 0,12 mA nên ta cũng có I BQ5 = Ic /  = 1 mA Nên R41 = ( 5-V BEQ1 ) / I BQ1 Với V BEQ1 = 0,2 V =>I BQ1 = 1 mA -Thay các giá trò vào ta được : R41 = 4,8 K -Thực tế chọn R41 = 4,7 K -Tính tụ liên lạc C5: Ta có : I pft . 0,8 T/2 I pft . 0,8 .T/2 C5 = = dV 10 % . V CQ1 Với I pft = 1,42 A ( tính toán ở phần đầu ) V CQ1 = 150 V => C5 = 0,6 F Chọn C5 = 1 F . khiển trong bộ nguồn switching. Nó đuọc thiết kế theo từng khối rời hay đượcc tích hợp trong các IC . Nếu thiết kế theo từng khối rời thì bộ nguồn sẽ phức. độ rộng xung sẽ so sánh điện áp đưa từ bên ngoài vào để cho ra 1 xung có độ rộng xung tùy thuộc vào điện thế ngỏ vào.Thời gian hoạt động của xung tùy