- Hiệu quả ngăn chặn sự cố của mạch RC được đặc trưng bởi tỉ số CL
3.2.1 Khối đồng bộ hóa và phát sóng răng cưa
3.2.1.1 Khối đồng bộ hóa
a) Chức năng:
- Đảm bảo quan hệ về góc pha với điện áp của van lực nhằm xác định điểm gốc để tính góc điều khiển ampha, mạch có tên là mạch đồng pha.
- Hình thành điện áp có dạng phù hợp làm xung nhịp cho hoạt động của khâu tạo điện áp tựa phía sau nó,mạch này mang tên mạch đồng bộ hoặc mạch xung nhịp b) Mạch đồng bộ.
Hình 3.1: Sơ đồ mạch đồng bộ
- Chức năng: nhằm tạo điện áp có hình dạng và tần số phù hợp theo yêu cầu hoạt động của khâu tạo điện áp tựa.
- Phân loại: + Đồng bộ một nửa chu kì. + Đồng bộ hai nửa chu kì.
a) b) Hình 3.2: Các dạng xung đồng bộ
a)Đồng bộ nửa chu kì b) Đồng bộ hai nửa chu kì
• Kiểu đơn giản nhất là dạng hình sin (Ura1) mà thực chất là điện áp đơng pha lấy trực tiếp với góc pha phù hợp ( ở đây lệch pha 1800 với pha của điện áp lực).
• Thường được sử dụng cho mạch tạo răng cửa dùng transistor, đặc điểm là độ chính xác khơng cao và bị ảnh hưởng khi điện áp lưới biến động.
• Để tạo nhịp khơng bị phụ thuộc vào điện áp lưới cần xác định chính xác điểm qua 0 của lưới điện, đấy là dạng xung chữ nhật ( Ura2 và Ura3) nhờ sử dụng khuếch đại thuật toán làm khâu phát phát hiện điểm chuyển đổi dấu của điện áp nguồn.
b) Đồng bộ hai nửa chu kì:
• Dạng đơn giản là Ura4 thực chất là dạng điện áp chỉnh lưu do vậy tùy thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu mà biến áp đơng pha phải thích hợp.
• Dạng xung nhịp ngắn xuất hiện vào khoảng qua 0 của điện áp nguồn (Ura5 và Ura6) tùy thuộc vào cách tạo xung và có thể bị ảnh hưởng của lưới hay khơng.
Tính tốn lựa chọn ( mạch đồng bộ kết hợp chỉnh lưu với khuếch đại thuật tốn OA.
• Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kì có điểm giữa dùng D1,D2 và tải cho chỉnh lưu này là điện trở R0 . Điện áp Ucl này được đưa tới cửa ( +) của khuếch đại thuật toán OA1 để so sánh với điện áp ngưỡng Ung lấy từ biến trở P1, điện áp đồng bộ sẽ tuân theo quan hệ sau:
Udb =A0.(U+- U-)= A0.( Ucl -Ung)
• Do đó: +) nếu Ucl > Ung thì Udb dương và bằng điện áp bão hịa của OA: Udb = + Ubh
+) Nếu Ucl < Ung thì Udb âm và Udb = - Ubh
• Lấy điện áp đồng pha Udp1 và Udp2 bằng 10V chọn f= 50hz, Ta có; Udp max = Udp = . 10 = 28,3V
Kí hiệu I( A) Ungm(V) 1N4001 1 50 1N4002 1 100 1N4003 1 200 1N4004 1 400 1N4005 1 600 1N4006 1 800 1N4007 1 1000 BYX38 6 1200 BY229 7 800 BY329 8 1200 BYX98 10 1200 BYX99 15 1200 BYX 30 1200
Bảng 3.1: DIOT chỉnh lưu thông dụng
Với tham số Icb =1A và Ungmax=100 chọn điện trở cho tải cho chỉnh lưu Ro=1k
Mạch so sánh tạo xung đồng bộ chọn OA loại TL081 ( Nếu dùng loại Diot bảo vệ đầu vào OA cũng lấy loại 1N4002. Chọn điện trở R1=15k
Chọ dòng qua phần áp (R5+P1) là 1mA vậy tổng trở của cả bộ phân áp là: Từ đây chọn phần áp gồm điện trở R2=12k và biến trở P1=2k ( cho phép điều chỉnh ngưỡng từ 0 đến 2V).
Độ lệch pha Udp1 và Udp2 là -1800
3.2.1.2 Khâu tạo điện áp răng cưa
- Răng cưa phi tuyến ( khơng thẳng). - Răng cửa tuyến tính ( răng cưa thẳng). b) Các cách tạo điện áp răng cưa .
- Dùng diot kết hợp với nhiều cuộn dây biến áp lệch pha nhau. - Dùng diot và tụ điện.
- Dùng transistor và tụ điện.
- Dùng khuếch đại thuật toán và tụ điện.
-> Hiện nay chỉ còn dùng 2 phương pháp cuối. c) Đặc điểm
- Nếu là răng cưa sườn lên thì giữa điện áp răng cưa và góc điều khiển tỉ lệ thuận với nhau, điện áp lớn thì góc cũng lớn.
- Mặt khác ta biết rằng quan hệ giữa điều khiển và điện áp chỉnh lưu nhận được trên tải lại tuân theo quy luật tỉ lệ nghịch ( ví dụ: Ud=Ud0cos) dẫn đến tăng thì Ud
giảm.
- Như vậy tương ứng việc tăng điện áp điều khiển sẽ dẫn đến giảm điện áp chỉnh lưu, điều này nhiều khi không thuận lợi cho mạch điều chỉnh tự động. Để quan hệ này thuận, nghĩa là tương ứng với giá trị điện áp điều khiển lớn thì điện áp cũng lớn cần phải tạo răng cưa có dạng đi xuống.
d) Mạch tạo răng cưa tuyến tính hai nửa chu kì sử dụng khuếch đại thuật toán: -Hiện nay mạch tạo răng cưa sử dụng OA ngày càng được ứng dụng nhiều hơn vì khắc phục được nhược điểm chung của mạch tạo răng cưa dùng transistor là sự phụ thuộc khá rõ thời điểm mở và khóa các bóng vào điện áp đồng pha, do vậy điện áp răng cưa cũng ít nhiều bị biến động theo điện áp lưới điện xoay chiều. Điều này làm ảnh hưởng tới góc điều khiển cũng như phạm vi điều chỉnh. Mặt khác độ tuyến tính của răng cưa cũng khơng thật cao.
Hình 3.3 Sơ đồ mạch tạo răng cưa
Hình 3.4. Mơ phỏng khâu tạo điện áp răng cưa
e)Tính tốn lựa chọn
Ta có: điện áp Udp=10V tần số f=10hz, chọn phạm vi góc điều khiển 1680 • Chọn OA loại TL082 chứa 2 OA trong một vỏ IC
• Thời gian tụ phóng chính là khoảng thời gian tương ứng phạm vi điều khiển , nên 1680 quy đổi sang thời gian là:
(1)
• Chọn diot ổn áp BZX79 có Udz với điện áp Udz=10V
• Chọn C-220nF
• Tính điện trở R4 theo (1) ( lưu ý thời gian không bằng một nủa chu kỳ (T/2) mà chỉ cịn 9,33ms) ta có:
==
Chọn R4=52k
• Tính điện trở R2: ta có thời gian để tụ C nạp điện là Điện áp bão hòa của OA là: Ubh= E-1,5= 12-1,5=10,5V vậy: R2 =
Chọn R2= 2k