2. Đỏnh giỏ chất lƣợng của Đ.T.T.N ( so với nội dung yờu cầu đó đề ra trong
2.2.5. Quỏ trỡnh mở và khúa của Mosfes
Khi cấp vào cực G (Gate) của Mosfes một điện ỏp thụng qua mạch Driver thỡ quỏ trỡnh mở Mosfes đƣợc thể hiện trong đồ thị sau:
Hỡnh 2.7. Quỏ trỡnh mở của Mosfes
2.2.6. Quỏ trỡnh mở của Mosfes.
Giai đoạn thứ nhất: Điện dung đầu vào của Mosfes đƣợc nạp từ điện ỏp 0V đến giỏ trị UTH, trong suốt quỏ trỡnh đú hầu hết dũng điện vào cực G đƣợc nạp cho tụ CGS, một lƣợng nhỏ nạp cho tụ CGD. Quỏ trỡnh này đƣợc gọi là quỏ trỡnh mở trễ bởi vỡ cả dũng ID và điện ỏp trờn cực D (Drain) đều khụng đổi.. Sau khi cực G đƣợc nạp tới giỏ trị điện ỏp giữ mẫu UTH, mosfet sẵn sàng để dẫn dũng điện.
Giai đoạn thứ hai: Điện ỏp cực G tiếp tục tăng từ UTH đến giỏ trị UMiller đõy là quỏ trỡnh tăng một cỏch tuyến tớnh; dũng điện ID tăng tỉ lệ với điện ỏp của cực G trong khi đú điện ỏp giữa hai cực UDS vẫn giữ nguyờn giỏ trị.
Giai đoạn thứ ba: Điện ỏp cực G giữ nguyờn ở mức điện ỏp Miller VGS,Miller trong khi đú điện ỏp trờn cực D bắt đầu giảm. Dũng điện ID trờn Mosfet giữ nguyờn ở một giỏ trị nhất định.
Giai đoạn thứ tƣ: Đõy là giai đoạn Mosfes dẫn bóo hũa khi cấp một điện ỏp cao UDRV (giỏ trị của UDVR nằm trong khoảng 10ữ20V ) vào cực G của Mosfet.
Giỏ trị cuối cựng của VGS sẽ quyết định điện trở trong RS(ODN) của van trong quỏ trỡnh mở. Do đú trong giai đoạn thứ tƣ điện ỏp trờn cực Gate tăng từ giỏ trị UMiller đến giỏ trị của mạch Driver UDRV. Trong khi đú điện ỏp giữa cực D, S (UDS) giảm mạnh gần về giỏ trị 0V, dũng điện ID giữ khụng đổi.
2.2.7. Quỏ trỡnh khúa của Mosfes.
Hỡnh 2.8. Quỏ trỡnh khúa của Mosfes
Quỏ trỡnh khúa của mosfet cũng đƣợc chia làm bốn giai đoạn :
Giai đoạn thứ nhất: Là quỏ trỡnh xả điện tớch trờn tụ CGS,DS từ giỏ trị ban đầu đến giỏ trị miller, điện ỏp trờn cực D của Mosfes bắt đầu tăng dần nhƣng rất nhỏ, dũng điện trờn cực D ( ID) khụng đổi.
Giai đoạn thứ hai: Điện ỏp giữa hai cực D - S của Mosfes sẽ tăng từ giỏ trị UDS = ID.RDS(on) tới giỏ trị cuối UDS(off).
Trong suốt giai đoạn này dũng điện trờn cực D vẫn giữ khụng đổi. Dũng điện của cực G hoàn toàn là dũng xả của tụ trờn cỏc cực của Mosfes.
Giai đoạn thứ ba: Điện ỏp cực G giảm từ giỏ trị Miller đến giỏ trị giữ mẫu UTH. Phần lớn dũng điện xả trờn cực G là phúng trờn tụ CGS.
Giai đoạn này điện ỏp UGS và dũng điện ID đều giảm tuyến tớnh. Trong khi đú điện ỏp UDS vẫn giữ nguyờn giỏ trị U (DSOFF).
Giai đoạn thứ tƣ: Giai đoạn này là quỏ trỡnh phúng điện hoàn toàn của tụ điện trờn cỏc cực của Mosfes, UGS giảm đến giỏ trị 0V. Dũng điện trờn cực D giảm về giỏ trị 0 và khụng đổi.
Túm lại quỏ trỡnh mở - khúa của Mosfes là quỏ trỡnh chuyển mạch giữa trạng thỏi trở khỏng cao và trạng thỏi trở khỏng thấp đƣợc thực hiện trong bốn giai đoạn.
Độ dài khoảng thời gian của cỏc giai đoạn đƣợc quyết định bởi giỏ trị điện dung giữa cỏc cực, điện ỏp đặt vào cực điều khiển, và dũng điện nạp xả của cỏc tụ điện trờn cực G. Đõy là thụng số quan trọng để thiết kế mạch điều khiển Mosfes trong cỏc ứng dụng cú tần số đúng cắt lớn.
2.3. Mạch lỏi Mosfes.
Mạch khuếch đại cú nhiệm vụ tạo xung phự hợp để mở transitor. Sự phự hợp ở đõy là phự hợp về cụng suất và cỏch ly giữa mạch điều khiển với mạch động lực khi mạch động lực cú điện ỏp cao.
Tớn hiệu lỏi van sẽ đƣợc cấp từ IC điều khiển. Vấn đề cỏch ly giữa mạch lực với mạch điều khiển là khụng cần thiết do mạch lực cú điện ỏp thấp.
Hỡnh 2.9. Mạch lỏi Mosfet.
Trong nửa chu kỳ tiếp đầu cặp van Q1, Q2 mở với độ rộng xung nhất định cặp van Q2, Q4 khúa, dũng điện đi từ VDC qua van Q1, và Q2 rồi xuống 0V.
Trong cỏc chu kỳ sau thực hiện tƣơng tự, ta đƣợc dạng điện ỏp ra trờn tải là dạng bậc thang. Tần số đúng cắt của cỏc cặp van đƣợc điều khiển sao cho bằng tần số của nguồn điện lƣới là 50Hz
Hỡnh 2.10. Dạng điện ỏp đầu ra của mạch .
Độ rộng xung của một cặp van đƣợc tớnh toỏn sao cho điện ỏp trung bỡnh trờn tải Ura = 220VAC.
MOSFES IRF 3205:
Hỡnh 2.11. Hỡnh dỏng thật và cỏc thụng số cơ bản của MOSFES IRF 3205.
_ Cỏc thụng số cơ bản:
- Điện ỏp chịu đựng : VDSS = 55v.
- Điện trở khi mở giữa chõn D – S :RDS(on)= 8,0mΩ. - Dũng chịu đựng qua chõn D – S : ID = 110A.
2.4. Mạch khuếch đại đẩy kộo ( push-pull ). 2.4.1. Giới thiệu về mạch push-pull [9].
Nguyờn lý mạch đẩy kộo dạng xung dũng, ỏp đƣợc trỡnh bày nhƣ sau:
Hỡnh 2.12. Sơ đồ nguyờn lý mạch Push-pull và đồ thị cỏc dạng xung.
a) Sơ đồ nguyờn lý
b) Xung điện ỏp VDS của van Q1) Xung điện ỏp VDS của van Q2
cấp cung cấp một cặp xung vuụng lệch nhau 1800 mà biờn độ của nú đƣợc xỏc định bởi số vũng dõy cuộn thứ cấp. Hai van động lực Q1 và Q2 là loại mosfet. Khi hai van mở sẽ làm điện ỏp rơi trờn cuộn sơ cấp giảm đi một lƣợng là VDS ( là điện ỏp rơi trờn hai cực D và S của van).
Điện ỏp VDS phụ thuộc vào nội trở RDS-on của van khi dẫn và dũng chảy qua van.
Khi một trong hai van mở nú sẽ đặt một xung ỏp hỡnh vuụng cú trị số Vg - VDS đến nửa cuộn sơ cấp
Hỡnh 2.13. Dạng súng điện ỏp ra.
2.4.2. Nguyờn nhõn sự lựa chọn đẩy kộo cho bộ biến đổi điện ỏp.
Để nõng điện ỏp từ điện ỏp acquy lờn thành điện ỏp cao cú thể dựng rất nhiều mạch biến đổi nhƣ là: bộ Push-pull nhƣ đó trỡnh bày ở trờn, bộ Half bridge, bộ Full-bridge, hay bộ Flyback
Hỡnh 2.15. Sơ đồ nguyờn lý mạch Full bridge
Hỡnh 2.16. Sơ đồ nguyờn lý mạch Flyback
Tuy nhiờn bộ Flyback chỉ dựng cho mạch cụng suất bộ dƣới 100W. Với cựng một lừi biến ỏp thỡ bộ Half bridge và bộ Full bridge cú cụng suất cao hơn so với bộ Push -pull. Nhƣng trong mạch Half bridge thỡ cần cú thờm hai tụ và vỡ điện ỏp trờn cuộn dõy chỉ bằng nửa điện ỏp nguồn cấp cho nờn với cựng một điện ỏp ra cuộn thứ cấp trong biến ỏp của bộ Half bridge cú số vũng dõy lớn gấp đụi của bộ Push pull.
Bộ Full bridge khắc phục đƣợc nhƣợc điểm cú số vũng thứ cấp lớn của bộ half bridge nhƣng nú cần tới 4 Mosfet trong mạch lực, khiến mạch trở nờn phức tạp, cồng kềnh, tăng chi phớ cho sản phẩm. Với cụng suất khụng lớn (150W) ta sẽ sử dụng mạch push pull là hợp lý, vỡ mạch này tuy cú tới hai cuộn sơ cấp nhƣng cuộn sơ cấp cú số vũng nhỏ nờn sẽ kinh tế hơn .