2) MẠCH LẶP LẠI THẾ
XI.6 NGUỒN ỔN ÁP XUNG
Ổn áp xung thuộc loại biến đổi DC-DC nhưng sử dụng mạch ổn áp bên trong. Người ta thường dùng sự biến điệu độ rộng xung (Pulse Width Modulation PWM) để điều khiển thời gian on/off của transistor. Bằng cách thay đổi độ rộng của xung cĩ thể ổn định điện áp lối ra khi dịng tải hoặc thế nguồn thay đổi.
Trong ổn áp nối tiếp, transistor thơng dẫn luơn luơn dẫn do đĩ cơng suất tiêu tán lớn và hiệu suất thấp. Để giảm cơng suất tiêu tán và nâng cao hiệu suất, một xung vuơng điều khiển transistor thơng dẫn chuyển giữa 2 chế độ bão hồ hoặc ngưng dẫn. Khi transistor ngưng dẫn cơng suất tiêu tán bằng 0. Khi transistor bão hồ cơng suất tiêu tán rất thấp vì sụt thế qua transistor bão hồ rất bé. Do vậy ổn áp xung cĩ thể đạt hiệu suất đến 95%. Vì hiệu suất cao và kích thước bé nên ổn áp xung dùng nhiều trong các thiết bị điện tử thế hệ mới.
Cĩ nhiều cấu hình cho ổn áp xung tuỳ theo dãi cơng suất và yêu cầu về chất lượng. Hình 11-10 là một ổn áp xung thơng thường.
Switch là transitor lưỡng cực hoặc FET cơng suất. Bộ biến điệu độ rộng xung là dao động sĩng vuơng cĩ tần số cố định (từ 10 KHz đến 100KHz) nhưng độ xốp (tỷ số giữa thời gian xung ở mức cao và thời gian xung ở mức thấp) thay đổi được. Mạch so sánh dùng OP AMP.
Ban đầu khi power on, thế ra của mạch bằng 0. Khi đĩ thế phản hồi về lối vào – của OP AMP cũng bằng 0. Thế ra của OP AMP rất lớn làm cho độ xốp của xung là cực đại. Tại phần dương của xung điều khiển, SW đĩng. Lúc này diode bị phân cực ngược và dịng vào chảy qua cuộn L. Dịng này tạo ra từ trường xung quanh cuộn L. Năng lượng từ trường cho bởi
W=0.5 LI2
Dịng điện này nạp cho tụ C và chảy qua tải. Khi xung điều khiển cĩ mức thấp, SW hở. Lúc này dịng qua cuộn giảm làm từ trường qua cuộn L cũng giảm làm xuất hiện thế tự cảm ngược chiều. Thế tự cảm này phân cực thuận diode và duy trì dịng qua cuộn như ban đầu. Dịng này chảy qua tải cũng với hướng như khi SW đĩng. Nĩi cách khác khi SW hở cuộn cảm đĩng vai trị như nguồn và tiếp tục cung cấp dịng qua tải cho đến khi cuộn trả hết năng lượng cho mạch hoặc khi SW đĩng lại. Quá trình cứ thế tiếp tục và trên tải cĩ dịng DC.
Giá trị trung bình của thế ra bằng Vout = D Vin (11-15)
Trong đĩ D là độ xốp của xung. Bằng cách kiểm sốt D cĩ thể làm cho Vout
khơng thay đổi.
Vì OP AMP cĩ hệ số khuyếch đại rất lớn và ngắn mạch ảo giữa 2 lối vào nên
VFB= VREF Do đĩ
Vout = (R1+R2)VREF/ R1 (11-16)
Các bộ nguồn ổn áp kiểu xung thế hệ mới sử dụng khuyếch đại đẩy kéo và biến áp xung cách ly giữa sơ cấp và thứ cấp của bộ nguồn. Trong trường hợp đĩ phải thực hiện nối quang học (dùng phototransitor) để phản hồi thế lối
ra về lối vào. Bộ nguồn của TV, máy tính, màn hình và máy in hiện nay đều là bộ ổn áp xung cĩ cơng suất từ vài chục đến vài trăm W. Thế vào ac được nắn lọc trực tiếp để tạo ra nguồn dc chưa ổn áp. Nguồn dc chưa ổn áp này sau đĩ lại được biến đổi DC-DC kiểu xung nhằm tạo ra các điện thế thấp và ổn định cho các mạch điện tử. Tuỳ theo ứng dụng, các điện áp dc ở lối ra của các bộ nguồn kiểu xung cĩ thể là 3.3V, 5V, 12V và một số các điện áp dc khác.