4.1 Thiết kế mạch tạo xung PWM.
Mạch tạo tín hiệu cung cấp tín hiệu xung hoạt động ở tần số siêu âm cho mạch công suất. Ở chế độ dạng xung cảm biến siêu âm sẽ hoạt động ở chế độ đóng ngắt theo một thời gian nhất định (Ton) có tần số thấp hơn tần số cộng hƣởng của riêng nó. Để tạo ra đƣợc tín hiệu có thể điều chỉnh tần số và độ rộng xung trong luận văn này em sử dụng IC SG3525 là IC tạo xung PWM với 2 đầu ra lệch pha nhau 180º đa năng và đƣợc phổ biến đƣợc sản xuất bởi nhiều nhà sản xuất nhƣ ST Microelectronics, Fairchild Semiconductors, On Semconduct.
38
Hình 4.2 Sơ đồ chân IC SG3525A [6]
PWM đƣợc sử dụng trong điều khiển mạch công suất và mạch lái MOSFET, một số ví dụ phổ biến nhƣ điều khiển động cơ, bộ chuyển đổi DC-DC, bộ biến tần DC-AC và bộ điều chỉnh đèn. SG3525 đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong bộ chuyển đổi DC-DC, biến tần, hệ thống UPS tại nhà, bộ biến tần năng lƣợng mặt trời, nguồn điện, sạc pin và nhiều ứng dụng khác. Hình 4.2 là mô tả chi tiết về IC SG3525.
39
Chân 1 (Inverting Input – đầu vào đảo), chân 2 (Non Inverting Input – đầu vào không đảo) là đầu vào của bộ khuếch đại sai số. Nó nhƣ một bộ so sánh kiểm soát việc tăng hoặc giảm chu kỳ xung tùy theo mức diện áp đầu vào ở chân đảo và không đảo.
Khi điện áp đầu vào đảo (chân 1) lớn hơn điện áp đầu vào không đảo (chân 2), chu kỳ xung sẽ giảm
Ngƣợc lại khi đầu vào điện áp không đảo (chân2) lớn hơn đàu vào đảo (chân 1), chu kỳ xung sẽ tăng.
Chân 3 (Sycn): dùng để kết hợp với các bộ ổn áp xung khác để hoạt động đồng bộ.
Chân 4 (OSC ouput): Xuất ra tín hiệu tần số dao động
Chân 5 (CT): Tụ điều chỉnh tần số dao động
Chân 6 (RT): Điện trở điều chỉnh tần số dao dộng
Chân 7 (Discharge ): RD điều chỉnh thời gian deadtime
Chân 8 (Soft-start ): Chân này có chức năng khởi động mềm
Chân 9 ( COMP): là chần bù, hiệu chỉnh, nó đƣợc kết hợp với chân 1 để cung cấp sự hiệu chỉnh.
Chân 10 (Shutdown): Khi ở mức thấp PWM đƣợc bật. Khi chốt này cao, chốt PWM đƣợc đặt ngay lập tức. Điều này cung cấp tín hiệu tắt nhanh nhất cho đầu ra. Đồng thời, tụ điện khởi động mềm đƣợc xả với nguồn dòng 150 µA.
Chân 11 và chân 14 là đầu ra của các xung PWM, 2 chân này có xung lệch pha 180º.
Chân 12 (Ground): Chân kết nối với ground của mạch nguồn.
Chân 13 là VC - điện áp cung cấp cho giai đoạn trình điều khiển SG3525. Nó đƣợc kết nối với các collector của các bóng bán dẫn NPN trong giai đoạn cực đại đầu ra.
Chân 15 là VCC - điện áp cung cấp cho SG3525 làm cho nó chạy.
Chân 16 là đầu ra từ phần tham chiếu điện áp. SG3525 chứa mô-đun tham chiếu điện áp bên trong đƣợc đánh giá ở mức + 5.1V đƣợc cắt để cung cấp độ chính xác ± 1%.
Tần số của PWM phụ thuộc vào sự điều chỉnh tụ và điện trở. Tụ điều chỉnh kết nối giữa chân 5 và ground. Điện trở điều chỉnh kết nối giữa chân 6 và
40 ground Điện trở nằm giữa chân 5 và chân 7 (RD)xác định thời gian deadtime ( và cũng có ảnh hƣởng đến tần số ).
f =
RT và RD đơn vị là Ώ , CT là Fara , f là Hezt.
Có một flip-flop nằm trƣớc tầng điều khiển, do đó tín hiệu đầu ra sẽ có tần số bằng một nửa tần số dao động tính bằng cách sử dụng công thức trên. Ví dụ nếu cần tần số 5khz để điều khiển FET thì tần số lái FET là 5khz thì tần số dao động là 10khz.
Sau đây là một số thông số quan trọng của nhà sản xuất đƣa ra mà chúng ta cần chú ý. [6]
Bảng 4-1 Các chỉ số tối đa mà IC SG3525A có thể cung cấp
Ký hiệu Tham số Giá trị Ghi chú
VI Điện áp cung cấp <=40V VC Điện áp cung cấp chân collector <=40V Io Dòng đầu ra 500mA Ton Độ rộn xung 0%<Ton<=49%
Bảng 4-2 Các giá trị điều kiện hoạt động mà nhà sản xuất đƣa ra
Tham số Giá trị
Điện áp đầu vào 8 – 35V
Điện áp cung cấp Collector (Vc) 4.5 – 35V Phạm vi tần số dao động 100Hz – 400KHz
RT 2KΏ – 150KΏ
CT 0.001µF – 0.1µF
41