Nguyờn lý cơ bản của băm xung một chiều được mụ tả trờn hỡnh 2.9. Giữa nguồn một chiều E và tải Rt là van Tr làm việc như một khúa điện tử, hoạt động của BXMC là cho van đúng cắt với quy luật:
- Trong khoảng thời gian 0 – t0 cho van dẫn (khoỏ Tr đúng mạch), điện ỏp Ut sẽ cho giỏ trị bằng điện ỏp nguồn Ut = E;
- Từ t0 đến T, van Tr khụng dẫn (mạch hở), tải bị ngắt khỏi nguồn Ut = 0. Như vậy giỏ trị trung bỡnh của điện ỏp trờn tải sẽ nhận được là:
EE E T t Edt T U t t = ∫ = 0 =γ 0 0 1 (2.6)
Hỡnh 2.9. Nguyờn lý băm xung một chiều (BXMC)
Trong đú:
- t0 là thời gian van Tr dẫn;
- γ là độ rộng xung điện ỏp chớnh là tham số điều chỉnh; - T là chu kỳ đúng cắt của van.
Biểu thức (2.6) cho thấy cú thể điều chỉnh điện ỏp ra tải bằng cỏch thay đổi tham số γ. Việc điều chỉnh điện ỏp ra bằng cỏch “băm” điện ỏp một chiều E thành cỏc “xung” điện ỏp ở đầu ra nờn thiết bị này cú tờn gọi là “ Băm xung một chiều - BXMC”. Tr E U t Rt E t0 T t t0 Ut a) b)
Cú hai phương phỏp chớnh cho phộp thay đổi tham số γ là:
- Thay đổi thời gian t0, cũn giữ chu kỳ T khụng đổi, như vậy ta dựng cỏch thay đổi độ rộng của xung điện ỏp ra tải trong quỏ trỡnh điều khiển chỉnh, nờn cỏch này được gọi là phương phỏp điều chế độ rộng xung PWM.
- Thay đổi chu kỳ T, giữ thời gian t0 khụng đổi. Cỏch này ngược lại với phương phỏp trờn, độ rộng xung điện ỏp ra tải được giữ nguyờn, mà chỉ thay đổi tần số lặp lại của xung này, vỡ vậy được gọi là phương phỏp xung - tần. Phương phỏp này khụng thuận lợi khi phải điều chỉnh điện ỏp trong một dải rộng, vỡ tần số biến thiờn nhiều sẽ làm thay đổi mạnh giỏ trị trở khỏng khi mạch cú chứa cỏc điện cảm hoặc tụ điện nờn khú tớnh toỏn thiết kế, nhất là cỏc hệ thống điều chỉnh kớn vỡ lỳc đú mạch thuộc hệ cú tham số biến đổi.
Ta thấy rằng khoỏ điện tử Tr chỉ làm việc đỳng như một van bỏn dẫn, vỡ vậy băm xung một chiều cú nhiều ưu điểm như:
- Hiệu suất cao vỡ tổn hao cụng suất trong bộ biến đổi là khụng đỏng kể so với cỏc bộ biến đổi liờn tục do tổn hao ở van bỏn dẫn là nhỏ.
- Độ chớnh xỏc cao và ớt chịu ảnh hưởng của nhiệt độ mụi trường vỡ yếu tố điều chỉnh là thời gian đúng khoỏ Tr mà khụng phải giỏ trị điện trở phần tử điều chỉnh như những bộ điều chỉnh liờn tục kinh điển.
- Kớch thước gọn và nhẹ.
Tuy nhiờn BXMC cũng cú những nhược điểm là:
- Cần cú bộ lọc đầu ra, do đú làm tăng quỏn tớnh điều chỉnh. - Tần số đúng cắt lớn sẽ gõy nhiễu cho cỏc thiết bị xung quanh.
Cỏc bộ băm xung một chiều được phõn thành BXMC khụng đảo chiều và BXMC cú đảo chiều dũng tải.