IV. SỰ GIA TĂNG NHIỆT ĐỘ CỦA BIẾN ÁP
I.SƠ ĐỒ KHỐI CỦA BỘ NGUỒN:
IV.THIẾT KẾ MẠCH NẮN LỌC NGỎ VÀO:
1.CẦU DIODE :
Mạch nắn lọc ngõ vào đuợc thiết kế theo mạch như hình vẽ
Điện áp nguồn lưới đặt trực tiếp vào cầu nắn nên 4 diode phải chịu điện áp ngược cao.
Trị số đỉnh của điện áp là : Vp = 220 . 1,414 = 311 V Trị số đỉnh của điện áp nguọc đặt lên mỗi diode là : Vin = 311 . 1,57 = 448 V
Nếu dự trữ thêm 10% thì ta cần chọn các diode chịu đuọc áp nguợc cho phép là 600 V.
Từ nhận xét trên ta thấy Diode 1N4007 là thích hợp, vì nĩ cĩ điện áp nguợc Vin = 1000V
Dịng điện bảo hịa nguọc Is = 5 A Dịng điện thuận cực đại IFmax = 1 A
Diode 1N4007 là loại diode thơng dụng, cĩ nhiều trên thị 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 cĩ độ gợn sĩng cao và cĩ thể lên đến 25 – 40 %.
ta cĩ : 1 = 2 3 f R C với : độ gợn sĩng ( % ) 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 định đuọc xây dựng để thực hiện việc điều khiển trong bộ nguồn switching. Nĩ 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 khơng cao ,diện tích chiếm chổ lớn . Vì vậy ta chọn IC để khắc phục các nhược điểm trên.
Cĩ nhiều loại IC điều khiển độ rộng xung như :SG 1524,UC 1846, TL 494, TL 495....Nhưng TL 494 cĩ nhiều trên thị trường, giá thành rẻ, nên ta chọn IC TL 494.
Mơ tả IC TL 494 :
IC TL 494 bao gồm bộ dao động răng cưa tuyến tính với tần số được xác định bởi 2 thành phần bên ngồi là RT và CT
Tần số dao động : f = 1,1 / ( RT . CT )
Ngỏ ra của mạch điều chế độ rộng xung được thực hiện bởi sự so sánh sĩng răng cưa với 2 tín hiệu điều khiển đưa đến cổng NOR và sau đĩ 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 sĩng của IC TL494 )
Tín hiệu điều khiển 1 bên ngồi 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 ngồi vào để cho ra 1 xung cĩ 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 cĩ 1 điện thế ổn áp bên trong là 5V với dịng là 10 mA và được đưa ra chân số 14 để làm điện áp chuẩn
Như đã nĩi ở trên tần số dao động được định bởi RT và CT ,thực tế trên mạch là C36 và R36 và fosc = 62 KHz
Ta cĩ fosc = 36 C . 36 R 1 = 62 KHz Chọn R36 = 18 K
Thay các giá trị vào ta đuọc C36 = 958 pF = 1000 pF
Dịng IC 494 là 10 mA và áp của nĩ 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 cĩ đặc tính kỹ thuật sau : BVCBO = 70 V BVCEO = 70 V BVEBO = 4 V Tính R18 ,ta cĩ : R18 VBQ4 = Vcc R17 + R18 Khi Q4 dẩn ,ta cĩ VBQ4 = 0,6 V , Vcc = 5 V Chọn R18 = 1 K
Thay các giá trị trên vào cơng thức ta đuọc R17 = 4,2 K
Chọn R17 = 3,9 K
Bằng cách dùng 2 cơng thức trên áp dụng cho Q3 với 2 điện trở phân cực là R21 và R19 ( chọn R21 = 3,9 K ) ta cĩ : R19 = 1,2 K
Thực tế chọn R19 = 1,5 K
Aùp dụng cho Q6 ta cũng đuọc kết quả R39 = 39 K
R40 = 1 K
Thơng số kỹ thuật của transistro A 733 ( Q5 ) BVCBO = 100
BVEBO = 5 Ic max = 0,5 A P = 0,5 W , =120 -Ở chế độ Q5 bắt đầu dẩn thì dịng Ic = 0,12 mA nên ta cũng cĩ IBQ5 = Ic / = 1 mA Nên R41 = ( 5-VBEQ1 ) / IBQ1
Với VBEQ1 = 0,2 V =>IBQ1 = 1 mA
-Thay các giá trị vào ta được : R41 = 4,8 K -Thực tế chọn R41 = 4,7 K -Tính tụ liên lạc C5: Ta cĩ : Ipft . 0,8 T/2 Ipft . 0,8 .T/2 C5 = = dV 10 % . VCQ1 Với Ipft = 1,42 A ( tính tốn ở phần đầu ) VCQ1 = 150 V => C5 = 0,6 F Chọn C5 = 1 F VI.TRANSISTOR NGẮT DẪN :
Vì đây là chế độ Half-Bridge converter nên điện áp nguọc C-E là : VBCE = 220 . 1,414 . 1,21 = 376,5 V
Trong đĩ 1,21 là hệ số dự phịng ,nên ta chọn transistor cĩ điện áp nguọc nằm trong khoảng này .
Theo lý luận trên ta chọn transistor C 4242 vì các thơng số của C 4242 đáp ứng được yêu cầu trên
Thơng số kỹ thuật của C 4242 là : VCBO = 700 V
VEBO = 9 V VCEO = 4000 V I = 2 A
Bình thường khi Q1 chưa dẫn thì nĩ đã cĩ 1 điện thế mồi từ 0,2 đến 0,4 V để chỉ cần kích một điện thế nhỏ tương ứng là 0,4 V hay 0,2 V là transisitor sẽ dẫn .Bình thường dịng tại cực B của Q1 ở chế độ mồi này rất nhỏ , khoảng vài microA nên để dịng chính qua R6 phân cực cho Q1 thì dịng qua nĩ phải lớn gấp nhiều lần so với 0,2 A . Đây chính là dịng phân cực cho Q1
IBQ1 = 0,2 . 100 = 0,2 mA Lúc này : R6 = UBEQ1/IBQ1 = 0.6 / 0.2 = 3 K Thực tế chọn R6 = 2,7 K Tính R9 : Ta cĩ VCQ2 . R9 VBQ2 = R7 + R9 Chọn R7 = 330 K , UBQ2 = 0,6 V
Thay các số vào cơng thức ta đuọc R9 = 2,1 K Thực tế chọn R9 = 2,7 K