Ch-ơng 2: xây dựng hệ thống biến đổi dc/ac từ
2.2.5. Giới thiệu về IC chuyờn dụng sử dụng trong mạch [13]
Trong mạch điều khiển bộ nghịch lưu ta hoàn toàn cú thể sử dụng cỏc mạch riờng rẽ ghộp lại với nhau. Mỗi một mạch sẽ thực hiện một khõu riờng: cú thể là tạo xung, so sỏnh hoặc là một khõu khuếch đại. Tuy nhiờn điều này sẽ làm cho mạch trở nờn cồng kềnh, tăng chi phớ cho sản phẩm, hơn nữa việc dựng nhiều cỏc phần tử như vậy sẽ làm cho mạch thiếu tớnh ổn định. Điều này
810 10 2, 73 4.44 16.5 50 10.000 N vũng /volt ( ) 2 I D mm 0.5 0.35( ) 2 mm 18,3 2,1( ) 2 mm
Dựa trờn nguyờn lý điều khiển chung như đó trỡnh bày ở trờn, hiện nay cỏc hóng đó chế tạo ra IC chuyờn dụng điều biến độ rộng xung PWM dựng cho cỏc nguồn chuyển mạch. Chỳng đó tạo ra được một cuộc cỏch mạng trong việc chế tạo bộ nguồn chuyển mạch.
Ngoài IC CD4047BC trờn thị trường hiện nay cũn cú một số loại IC chuyờn dụng điều biến độ rộng xung như LT1524, SG3524, HCF4047B, HCC4047B, SG3525, TL494.
Loại IC chuyờn dụng này cú nhiều ưu điểm vượt trội như :
Làm việc với dải điện ỏp rộng: 3.0V 15V đối với CD4047BC , 3.0 18V với HCC4047B.
Cú khả năng chống nhiễu cao.
Hoạt động ổn định trong dải nhiệt độ khỏ rộng: -650
C 1500C với CD4047BC. với CD4047BC.
Tạo được súng ra với tần số khỏ cao 300 kHz. Tiờu thụ năng lượng rất thấp 100 mW.
Mỗi hóng chế tạo cỏc IC này cú đụi chỳt khỏc nhau song sơ đồ cấu tạo và nguyờn lý hoạt động của chỳng đều cú những điểm giống nhau cơ bản và được trỡnh bày như hỡnh 2.21. Do vậy trong thiết kế mạch điều khiển bộ nghịch lưu ta hoàn toàn cú thể thay thế cỏc IC này cho nhau khi cần thiết.
Hỡnh 2.8 . Sơ đồ khối của IC CD4047BC.
Hỡnh 2.10 .Sơ đồ cấu tạo và nguyờn lý hoạt động của IC chuyờn dụng.
Một bộ dao động răng cưa sinh ra một xung răng cưa (hỡnh 2.21) cú biờn độ khoảng 3,3V, Vst.
Mức điện ỏp một chiều ở nền xung răng cưa vào khoảng 0,5V và ở đỉnh là 4,5V.
Chu kỳ xung răng cưa được xỏc định bởi thành phần điện trở và tụ
Sawtooth oscillator PWM PWM T1 Binary Counter Vpwm NAND Gate Q Q_ Q2 Q1 G2 G2 E2 C2 E1 C1 Overcurrent Sensing Vref Error Amplifier KVo + - + - Vst Vp Vea Rt Ct Vp Vst Vpwm Q Q E1 E2 t1 t2 Vea
Một bộ khuếch đại sai số so sỏnh một phần điện ỏp ngừ ra KV0 với điện ỏp chuẩn Vref và sinh ra điện ỏp sai số Vea, Vea được so sỏnh với điện ỏp răng cưa Vst trong bộ điều biến độ rộng xung PWM. Chỳ ý rằng trong bộ khuếch đại sai số, một phần của điện ỏp ngừ ra KV0 được cấp đến ngừ đảo để khi V0 tăng thỡ điện ỏp sai số Vea giảm.
Trong bộ điều biến độ rộng xung PWM xung răng cưa được cấp vào ngừ vào khụng đảo và Vea được cấp đến ngừ vào đảo. Do đú ngừ ra khối PWM là xung vuụng Vpwm. Giỏ trị của Vpwm õm trong suốt khoảng thời gian mà giỏ trị của điện ỏp răng cưa Vst nhỏ hơn Vea hay từ t1 đến t2. Khi điện ỏp ngừ ra tăng, KVo cũng tăng tương ứng và lỳc đú Vea sẽ giảm, Vea sẽ đi xuống phần đỏy của xung răng cưa. Dẫn tới thời gian õm của Vpwm giảm và do đú thời gian mở của transitor giảm và sẽ làm giảm điện ỏp ra. Ngược lại khi điện ỏp ngừ ra giảm, KV0 giảm tương ứng và lỳc đú Vea sẽ tăng, nú sẽ đi lờn phần đỉnh của xung răng cưa. Dẫn tới thời gian õm của Vpwm tăng và do đú thời gian mở của transitor tăng và như vậy sẽ làm tăng điện ỏp ra. Từ đõy ta thấy rằng điện ỏp ra đó được ổn định nhờ vũng hồi tiếp õm điện ỏp.
IC CD4047BC được thiết kế cho mạch đẩy kộo do đú xung õm đơn cú độ rộng điều chỉnh được Vpwm xảy ra mỗi lần trong một chu kỳ xung răng cưa phải được chuyển đổi thành hai xung lệch pha nhau 1800
với cựng độ rộng. Điều này thực hiện được nhờ bộ đếm nhị phõn và cổng lụgic NAND G1, G2. Xung dương VP xảyra ở cuối mỗi xung răng cưa được sinh ra từ bộ dao động răng cưa, xung dương này được sử dụng để khởi động bộ đếm nhị phõn.
Ngừ ra của bộ đếm nhị phõn Q và Q gồm hai súng vuụng ngược pha ở trong một chu kỳ xung răng cưa. Những súng vuụng này và Vpwm sẽ được kết hợp trong hai bộ NAND G1 và G2. Vỡ vậy cực B và cực E của hai transitor Q1 và Q2 chỉ dương trong một nửa chu kỳ luõn phiờn.
hai cực B của Q1 và Q2 đều ở mức thấp khiến cả hai transitor lực đều bị khúa. Điều này đảm bảo rằng nếu độ rộng xung Vpwm lớn nhất, tức là Vpwm ở mức thấp trong cả chu kỳ xung răng cưa thỡ hai van động lực khụng mở đồng thời ở thời điểm cuối mỗi chu kỳ. Việc mở đồng thời hai transitor lực cho dự chỉ trong thời gian ngắn là rất nguy hiểm cú thể sẽ làm phỏ hủy transitor lực.