Để điều khiển hệ thống vi gắp, một điện áp cần được tạo ra từ hệđiều khiển với dòng điện đủ lớn cho sợi nhôm tỏa nhiệt. Một bộ điều khiển công suất là cần thiết
trong trường hợp này. Có nhiều giải pháp để thực hiện được yêu cầu trên, tuy nhiên với hệ thống vi gắp này thì chỉ cần điều khiển một linh kiện tích cực nối tiếp với lối ra
(hai đầu của sợi nhôm trên vi gắp). Linh kiện này có thể là một transistor trường hoặc
transistor lưỡng cực, nhưng do hệ thống vi gắp tương thích với CMOS nên chắc chắn
phải sử dụng một MOSFET. Điện áp đặt vào vi gắp sẽđược điều khiển thông qua linh
kiện này. Có hai loại MOSFET: NMOS và PMOS. Nếu sử dụng NMOS thì điện áp lối
ra bị giới hạn bởi giá trịđiện áp nguồn nuôi trừđi điện áp ngưỡng VT (khoảng 0,7 V)
trong trường hợp điện áp điều khiển vào cực Gate đạt giá trị cao nhất là điện áp nguồn
nuôi. Vì vậy nếu muốn đạt được hiệu quả điều khiển cao nhất với NMOS thì cần có
một bộtăng áp hoặc phải có thêm một điện áp nguồn nuôi cho linh kiện công suất này. Với PMOS thì điện áp lối ra có thểđạt tới điện áp nguồn nuôi, do đó chỉ cần sử dụng một nguồn điện cho hệ thống. mạch điện đề xuất cho phần điều khiển công suất cho vi gắp này được đề xuất tại Hình 3.2.
70
Hình 3.2 Mạch điều khiển công suất
Hoạt động của mạch điều khiển công suất này có thểđược coi như một mạch RC
cơ bản (PMOS đóng vai trò như một biến trở) [111] và lúc đó, hàm truyền của mạch
này có dạng [110]:
( ) = 1
. . + 1 (3.4)
Trong đó RDS là điện trở từ cực Drain đến cực Source.
Hệ vi gắp gồm hai sợi nhôm với điện trở khoảng 200 Ω. Bên cạnh đó, điện áp một chiều áp dụng vào hệ thống vi gắp là 5 V cho điều khiển ở trạng thái cân bằng. Do vậy, dòng điện cực đại mà mạch điều khiển công suất cần tạo ra là 2,5 mA. Về lý thuyết, kích thước của PMOS càng lớn thì càng tốt (điện trở RDS nhỏđồng nghĩa với việc công suất bị tiêu tán trên nó càng nhỏ). Tuy nhiên kích thước càng lớn thì cần
diện tích cho linh kiện này nhiều hơn. Trên thực tế, giá trị = 5 Ω là hợp lý, vì với
giá trị này, công suất tiêu thụ trên thành phần nối tiếp chỉ bằng khoảng 2% so với tổng
công suất dành cho vi gắp và kích thước thiết kế của linh kiện này là phù hợp. Tụ C
đóng vai trò như một bộ lọc thông thấp, nếu giá trị càng cao thì hệ thống sẽ ổn định
71
cùng được sản xuất trên một đế và một quy trình công nghệ nên kích thước và giá trị điện dung của tụ điện này rất quan trọng. Trong trường hợp này thì giá trị C = 0,1 μF
là hợp lý (giá trị này sẽ không ảnh hưởng tới thời gian đáp ứng của hệ thống). Cuối
cùng, ta có hàm truyền cho mạch điều khiển công suất [110]:
( ) = 1
5 ( ).1. 10 ( ). + 1=
1
0,00005. + 1 (3.5) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});