Giới thiệu chung về Ổn áp DC và Half-Bridge Converter

MỤC LỤC

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH

Bộ ổn áp switching thay đổi cả tần số và độ rộng xung

-Đây là bộ ổn áp tự kích ,trên nguyên tắc tự dao động các điều kiện tác động vào cả tần số và độ rộng xung của mạch. Giải thích :Bộ khuếch đại sai lệch chính là mạch so sánh điện áp ra (qua điện trở R3) với điện áp chuẩn. Khi điện áp ra của bộ ổn áp giảm, mạch so sánh sẽ mở transistor (transistor dẫn) và khi điện áp ra tăng bộ khuếch đại so sánh sẽ ngắt transistor giao hoán.

Do tác động của vòng hồi tiếp sẽ điều chỉnh sự biến thiên hai thông số này để ổn định điện áp ra. *Tổng quát bộ ổn áp switching tạo ra sự thay đổi bề rộng xung tương ứng với sự thay đổi điện áp vào chưa điều chỉnh. *Nhận xét: Nếu ta yêu cầu chất lượng cao và tần số ổn định tránh cho những linh kiện ở bộ lọc phải lớn (vì tần số danh định tắt mở phải lớn hơn nhiều lần tần số lưới mà ở đây là tần số biến thiên không biết trước được).

VII - HALF - BRIDGE CONVERTER

Quan hệ giữa dòng sơ cấp, công suất ra, điện áp vào -Giả sử hiệu suất 80%

-Xung dòng đỉnh sơ cấp san bằng tương đương ứng với Vdcmin Ipft (half bridge) =.

Chọn cở dây sơ cấp

-Với dv : Độ thay đổi áp từ lúc dẫn đến lúc tắt của mỗi transistor.

SƠ ĐỒ CẦU (FULL - BRIDGE)

- Biến áp không sử dụng đầu ra ở giữa vì vậy loại trừ được sự mất cân bằng từ thông. Kết quả là loại converter này được dùng để thiết kế các bộ nguồn với công suất có thể lên đến 1000W. - Điện áp cực đại đặt lên transistor giảm đi một nữa so với trường hợp của Push - Pull converter.

Điều này dẫn đến giá thành transistor va các thành phần linh kiện liên quan cũng giảm. Từ những ưu điểm đã nêu ở trên, nên ta chọn thiết kế nguồn ổn áp xung theo kieồu Half - Bridge converter.

BIẾN ÁP XUNG

    -Hầu hết cỏc biến ỏp xung sử dụng lừi ferrite.Ferrites là vật liệu gốm sắt từ .Cấu trúc của nó gồm hổn hợp oxit sắt với Mn, kẽm oxit.Tổn hao dòng điện xoỏy của nú bỏ qua khi điện trở suất rất cao.Tổn hao lừi chủ yếu do tổn hao từ trể nhưng cũng khá thấp. -Một số chất liệu được đo đạt sau cho tổn hao lừi là nhỏ ở tần số cao và nhiệt độ cao. -Yếu tố chớnh ảnh hưởng việc chọn lựa chất liệu là đặc tớnh tổn hao lừi (thường mW/cm3) đối với tần số và mật độ từ cảm.

    -Lừi hỡnh chộn (hỡnh hộp) được sử dụng ở mức cụng suất thấp hơn 125W -Cỏc dạng lừi khỏc nhau của biến ỏp cụng suất. -Dạng súng dũng Ipft dựng để tớnh cụng suất ngừ ra đối với Bmax, tần số, Ae, Ab, Dcma. Với:Atcm tiết diện dây dẫn (circular mils) -Dòng điện gợn sóng trên nửa cuộn sơ cấp.

    -Table:Maximum Available Output Power in Half- or Full-Bridge Converter Topology (continued) Output power in watts at ( Ae, Ab :cm2; f: Khz). -Nhiệt độ của biến áp tăng cao hơn nhiệt độ của môi trường là do phụ thuộc vào tổn hao lừi, tổn hao dũng và bề mặt tản nhiệt của biến ỏp. Khụng khí thổi qua biến áp có thể làm giảm sự gia tăng nhiệt độ đáng kể.

    -Để tính toán sự gia tăng nhiệt độ người ta dựa vào một số đường đặt tính kinh nghiệm của điện trở nhiệt trên tiết diện bề mặt tản nhiệt.

    Hình soá
    Hình soá

    PHAÀN THIEÁT KEÁ

      -KHỐI CHỈNH LƯU CẦU VÀ LỌC: Dùng để biến đổi điện xoay chiều thành điện năng một chiều và làm phẳng điện áp hay dòng điện một chiều ở ngỏ ra chỉnh lưu. -DAO ĐỘNG SểNG VUễNG : Dựng để biến đổi điện ỏp DC thành điện áp AC tần số cao. -BIẾN ÁP XUNG: Dùng để cảm ứng điện áp AC sơ cấp sang thứ cấp theo tỉ số dòng dây giữa cuộn sơ cấp và các cuộn dây thứ cấp.

      -CHỈNH LƯU VÀ LỌC: Chỉnh lưu điện áp xoay chiều tần số cao ra điện ỏp một chiều và được lọc phẳng để tạo ra cỏc mức điện ỏp ngừ ra. -Từ những phân tích ở chương II , ta đã chọn Half-Bridge converter để thiết kế nguồn ổn áp xung. Biên độ dòng điện đỉnh đỉnh gợn sóng của cuộn dây : dI = 2 A Điện áp gộn sóng đỉnh đỉnh Vr = Ro.

      Điện áp nguồn lưới đặt trực tiếp vào cầu nắn nên 4 diode phải chịu điện áp ngược cao. Mạch điều khiển độ rộng xung với tần số cố định đuọc xây dựng để thực hiện việc điều khiển trong bộ nguồn switching. Nếu thiết kế theo từng khối rời thì bộ nguồn sẽ phức tạp, độ chính xác không cao ,diện tích chiếm chổ lớn.

      IC TL 494 bao gồm bộ dao động răng cưa tuyến tính với tần số được xác định bởi 2 thành phần bên ngoài là RT và CT. 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. Trong đó 1,21 là hệ số dự phòng ,nên ta chọn transistor có điện áp nguọc nằm trong khoảng này.