Thiết kế mạch điều khiển bộ nguồn đóng cắt

Thiết kế MBA cho sơ đồ đẩy - kéo Bước 1: Các thông số kỹ thuật đã biết

Ta có thể xác định được từ thông đỉnh (peak flux) tối ưu theo phương pháp tổn hao vật liệu (material loss) nếu biết khối lượng của lừi, tần số hoạt động và tổn hao công suất trên gram của vật liệu ferrit. Nhưng ta không thể xác định được một cách chính xác độ lớn điện áp của cuộn dây thứ cấp cho tới khi hoàn thành công việc thiết kế và giá trị điện trở của cuộn dây thứ cấp sẽ được tính toán ở bước cuối cùng. Nếu như 75% tổn hao này là tổn hao của mạch điện thứ cấp, thì với dòng điện ra là Iout = 4,5(A) ta có thể tính được điện áp tổn hao rơi trên mạch điện thứ cấp (bao gồm tổn hao của diode chỉnh lưu, cuộn cảm, điện trở MBA (trong sơ đồ này ta chọn diode Schottky)).

Thông thường, những sơ đồ được đưa ra thường có giả thiết là độ trệch mật độ từ thông bằng 0 (ví dụ sơ đồ đẩy-kéo), từ đó cho biết Bmax có giá trị bằng một nửa biên độ mật độ từ thông ∆B.

Tính toán lựa chọn loại khóa công suất

Nhằm tăng thêm độ dự trữ cho khóa để đảm bảo sự an toàn và trạng thái hoạt động ổn định thì ta phải chọn khóa có Vds = 800(V).

Tính toán lựa chọn diode ở đầu ra

Với giá trị dòng điện và điện áp như đã tính toán được ở trên, dựa vào đó giúp ta lựa chọn được loại diode nên sử dụng trong mạch này.

Giới thiệu về mạch điều khiển cổ điển cho băm áp một chiều

Một xung được coi là phù hợp để mở van là xung có đủ công suất (đủ dòng điện và điện áp điều khiển), cách ly giữa mạch điều khiển với mạch động lực khi nguồn động lực hàng chục vôn trở lên. Độ rộng xung điện áp α có thể được điều chỉnh bằng việc thay đổi cả thời điểm mở van bán dẫn ở sườn lên điện áp tựa và cả thời điểm khoá van bán dẫn tại sườn xuống điện áp tựa. Tuy nhiên việc tạo điện áp có cả hai cạnh lên và xuống cùng biến thiên như hình 5.3a thường được thực hiện bằng mạch RC, hình dạng các cạnh đó phụ thuộc vào việc nạp và xả tụ.

Khi thay đổi điện áp điều khiển, có một cạnh của tam giác là cạnh góc vuông, nên thời điểm mở (hay khoá) theo cạnh đó sẽ cố định trong một chu kì.

Giới thiệu về sơ đồ điều khiển bộ nguồn đóng cắt ngày nay

Với yêu cầu tải là máy tính xách tay, và sơ đồ mạch động lực đã chọn như ở trên ta sử dụng IC TL494 để điều khiển cho mạch động lực đã chọn ở trên. IC TL494 không chỉ là một khối cơ bản được tạo thành nhờ sự kết hợp chặt chẽ giữa các khối riêng lẻ để đáp ứng được yêu cầu điều khiển bộ nguồn mà nó còn đưa ra nguyên lý điều khiển cơ bản và giúp giảm đi số lượng mạch cần phải có để cấu tạo nên IC TL494. Việc điều chỉnh xung đầu ra được thực hiện bằng cách so sánh xung răng cưa được phát ra từ mạch tạo dao động với hai tín hiệu điều khiển.

Tín hiệu điều khiển được tạo ra từ hai nguồn: thứ nhất là mạch điều khiển thời gian chết (dead-time control circuit), thứ hai là bộ khuyếch đại sai lệch (error amplifier).

Mạch tạo dao động

Còn khi áp dụng cho sơ đồ đẩy-kéo thì tần số ra chỉ bằng 1/2 tần số của mạch tạo dao động.Tần số của mạch tạo dao động nằm trong khoảng từ 1kHz tới 300kHz. Bộ so sánh dead-time và bộ so sánh độ rộng xung PWM được kết hợp để tạo thành mạch so sánh (trong hình 5.15). Trong trường hợp điều khiển cả chu kỳ, đầu ra được điều khiển từ nguồn bên ngoài mà không phá hủy các bộ khuyếch đại sai lệch.

Bộ so sánh hoạt động trong khoảng thời gian là 400ns kể từ lúc tín hiệu điều khiển đạt lên đầu vào tới lúc đưa tới đầu ra của khóa transistor, chỉ cần tăng thêm 100mV.

Bộ khuếch đại sai lệch (error amplifier)

Trong ứng dụng cho sơ đồ đẩy-kéo hoặc sơ đồ một đầu ra, thì khả năng làm việc của mạch sẽ đạt mức tối ưu nhờ việc lựa chọn điều kiện thích hợp để đặt vào các đầu vào khác nhau. Mạch output-control input xác định trạng thái làm việc của khóa công suất transistor là hoạt động song song hay hoạt động đẩy-kéo. Bộ output-control input là bộ không đồng bộ và có điều khiển một chiều trên đầu ra, không phụ thuộc vào mạch tạo dao động hay flip-flop điều chỉnh độ rộng xung.

Trong chế độ này, những xung đầu ra của bộ điều khiển độ rộng dead-time và bộ so sánh PWM được truyền đi nhờ cả hai khóa transistor đầu ra hoạt động song song.

NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN

Nếu như với nguồn AT, việc kích hoạt chế độ bật được thực hiện qua công tắc có bốn điểm tiếp xúc điện thì với bộ nguồn ATX bạn có thể bật tắt bằng phần mềm hay chỉ cần nối mạch hai chân cắm kích nguồn (dây xanh lá cây và một trong các dây Ground đen). Gần đây xuất hiện một chuẩn mới với tên gọi BTX (Balanced Technology Extended) có cách sắp xếp các thành phần bên trong máy hoàn toàn khác với ATX hiện nay, cho phép các nhà phát triển hệ thống có thêm tùy chọn nhằm giải quyết vấn đề nhiệt lượng, độ ồn. Yếu tố xử lý nhiệt độ trong máy tính BTX được cải tiến rất nhiều: hầu hết các thành phần tỏa nhiệt chính đều được đặt trong luồng gió chính nên sẽ tránh việc phải bổ sung các quạt riêng cho chúng (sẽ gây tốn thêm năng lượng, tăng độ ồn và chật chội không cần thiết).

Ví dụ bạn cắm một loạt thiết bị với tổng công suất khoảng 430W vào bộ nguồn có chỉ số Continuous Power là 400W, chúng vẫn có thể hoạt động được trong khoảng thời gian ngắn nếu mức Peak Power của nguồn đạt trên 430W nhưng sau một khoảng thời gian nhất định, các linh kiện trong nguồn sẽ bị trục trặc.

CÁCH CHỌN BỘ NGUỒN TỐT

Mặc dù điều này không có ý nghĩa đối với những hệ thống thông thường nhưng khi sử dụng với những máy tính siêu mạnh cho game hay các ứng dụng chuyên nghiệp thì sẽ có khác biệt lớn. Tại thị trường Việt Nam hiện nay có nhiều bộ nguồn kộm chất lượng xuất xứ khụng rừ ràng, bạn thậm chớ cú thể mua được một bộ nguồn công suất cực cao lên tới 600W-700W với giá chỉ 2/3 so với bộ nguồn 350W hàng hiệu, tuy nhiên đó không phải là công suất thực. Bạn có thể lấy được những thông số về năng lượng của hầu hết các loại thiết bị từ tài liệu đi kèm sản phẩm hoặc website của nhà sản xuất để tính toán định mức gần đúng.

Một khi đã tìm được một bộ nguồn phù hợp cả về công suất lẫn đường +12V, chúng ta phải đảm bảo kiến trúc đường điện +12V đáp ứng được các thiết bị cần thiết, ví dụ riêng con chip Pentium 4 3,4 Extreme Edition đã cần tới 11A trên đường 12V.