CHƯƠNG 2: CÁC BỘ NGUỒN CHUYỂN MẠCH CƠ BẢN VÀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG
4.5 Bộ biến đổi Fly back
Hình 4.27: Mạch mô phỏng sơ đồ Fly-back bằng PSIM Mô phỏng sơ đồ Fly-back (hình 4.27) với các thông số như sau:
Điện áp đầu vào Uin=100VDC; tải thuần trở R=10Ω.
Biến áp cách ly, xét với các thông số như sau: Lm=1mH
100
NP =NS=100 vũng; RP= Rs =0,1Ω; LP=LS=10àH Khoá chuyển mạch: Sử dụng Mosfet
Xét ở giá trị = =0,5 T
D Ton .
4.5.1 Ảnh hưởng của tần số chuyển mạch tới chất lượng đầu ra
Mụ phỏng với thụng số của tụ là C=50àF ta cú cỏc kết quả như hỡnh 4.28a-mô phỏng với f=50kHz, hình 4.28b mô phỏng với f=100kHz.–
Hình 4.28: Dạng điện áp đầu ra Uo khi a) f=50kHz; b) f=100kHz
Hình 4.29: Dạng sóng của các thông số cơ bản với 5f= 0kHz
101
Mụ phỏng với C= 50àF; R=10Ω.
Thay đổi f, có kết quả mô phỏng như hình 4.30:
Hình 304. : Ảnh hưởng của f tới
a) điện áp đầu ra Uo; b) mức độ gợn sóng∆Uo
Theo tính toán lý thuyết, U V
D n
UO D in .100 100
) 5 , 0 1 .(
1 5 , . 0
) 1
.( =
= −
= − (với: n=1
là tỷ số biến áp). Kết quả mô phỏng ở hình 4.28 (mô phỏng với f=50khz và f=100kHz) cho thấy điện áp trung bình đầu ra của bộ nguồn có giá trị nhỏ hơn so với tính toán lý thuyết (100V). Đồ thị dạng sóng của các thông số cơ bản của bộ nguồn (ở 50kHz) được minh họa ởhình 4.29.
Kết quả hỡnh 4.30a, khi C đủ lớn (với f>5khz; C=50àF), cú đủ dung lượng để phóng điện trong suốt thời gian van bán dẫn đóng thì quan hệ Uo=h(f) có thể coi là tuyến tính. Khi tăng tần số f, điện áp đầu ra Uo giảm là do XL=ωL=2πfL tăng, làm tăng tổn hao trong biến áp (điều này đã giải thích kỹ ở sơ đồ Push-pull).
Hình 4.30b, cho thấy mối quan hệ ∆Uo=h(f), thể hiện ảnh hưởng của tần số chuyển mạch đến mức độ gợn sóng của điện áp đầu ra là rất lớn.
4 2 .5. Ảnh hưởng của C tới chất lượng đầu ra Xét ở tần số chuyển mạch f=10kHz
Thay đổi C, kết quả mô phỏng như hình 4.31
102
Hình 4.31: Ảnh hưởng của C tới
a) điện áp đầu ra Uo; b) mức độ gợn sóng∆Uo
Kết quả hỡnh 4.31a, khi C đủ lớn (với f=10khz; C>10àF), cú đủ dung lượng để phóng điện trong suốt thời gian van bán dẫn đóng thì quan hệ Uo=h(C) có dạng nằm ngang. Như vậy, tụ C không ảnh hưởng đến giá trị điện áp trung bình của đầu ra. Hình 4.31b, quan hệ ∆Uo=h(C) có dạng phi tuyến, cho thấy C ảnh hưởng nhiều đến mức độ gợn sóng của điện áp đầu ra.
103
KẾT LUẬN
Sau khi mô phỏng các sơ đồ bộ nguồn có biến áp cách ly có thể rút ra một số kết luận như sau:
1. Các sơ đồ có biến áp cách ly: Điện áp đầu ra có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp đầu vào, tùy thuộc vào D và tỷ số của biến áp.
2. Tần số chuyển mạch f ảnh hưởng rất nhiều đến điện áp trung bình đầu ra và cả mức độ gợn sóng của điện áp đầu ra. Khi L và C đủ lớn để bộ nguồn làm việc ở chế độ liên tục, điện áp đầu ra Uo=h(f) có thể coi là tuyến tính. Khi f tăng, Uo giảm uyếnt tính. Do đó trong tính toán biến áp xung, tần số f có vai trò rất quan trọng tới thông số của biến áp. Nếu như thông số điện cảm của biến áp lớn, khi tăng cao tần số chuyển mạch có thể làm cho tổn thất trên biến áp rất lớn và điện áp đầu ra rất nhỏ
3. Với mỗi thông số của f, R, D và các thông số của MBA cố định, khi L và C đủ lớn để bộ nguồn làm việc ở chế độ liên tục thì khi đó L và C sẽ không ảnh hưởng đến giá trị điện áp trung bình đầu ra của bộ nguồn. Mà chỉ ảnh hưởng tới mức độ gợn sóng của điện áp đầu ra.
4. Khi bộ nguồn làm việc ở chế độ liên tục, tăng f hoặc L thì dòng điện đầu ra và dòng điện đầu vào giảm theo đường đặc tính tuyến tính nhưng không tỷ lệ với nhau.
5. Khi bộ nguồn làm việc ở chế độ không liên tục, tăng f hoặc L thì dòng điện đầu ra và dòng điện đầu vào giảm theo đường đặc tính phi tuyến và cũng không tỷ lệ với nhau.
104
KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 1. Các bộ nguồn có thể làm việc ở 2 chế độ là chế độ liên tục và chế độ không liên tục. Ở chế độ không liên tục, chất lượng đầu ra của bộ nguồn thấp, mức độ gợn són của điện áp đầu ra cao và không ổn địnhg khi có tần số chuyển mạch f hoặc thông số của cuộn kháng L thay đổi Vì vậy, cần thiết kế . bộ nguồn làm việc ở chế độ liên tục, chỉ sử dụng bộ nguồn làm việc ở chế độ không liên tục cho những mục đích đặc biệt.
2. Khi tăng tần số chuyển mạch f, cảm kháng L, tụ C thì mức độ gợn sóng của điện áp (dòng điện) đầu ra giảm, chất lượng điện áp và dòng điện của bộ nguồn tăng. Nhưng không phải cứ tăng mãi, f, L, C tăng đến một giá trị nhất định thì việc tăng đó không còn ý nghĩa nữa, mặt khác khi đó làm tăng tổn hao, làm giảm hiệu suất của bộ nguồn
3. Khi tăng tần số chuyển mạch f hoặc điện kháng L:
- Trường hợp bộ nguồn làm việc ở chế độ liên tục: dòng điện đầu ra và dòng điện đầu vào không đổi đối với các sơ đồ không có biến áp cách ly;
giảm tuyến tính nhưng không tỷ lệ với nhau đối với các sơ đồ có biến áp cách ly.
- Trường hợp bộ nguồn làm việc ở chế độ không liên tục: dòng điện đầu ra và dòng điện đầu vào giảm theo đặc tính phi tuyến và cũng không tỷ lệ với nhau đối với cả sơ đồ có biến áp cách ly và sơ đồ không có biến áp cách ly.
4. Khi thay đổi D hoặc tải R thì các thông số khác cũng cần thay đổi theo thì mới đảm bảo chất lượng của bộ nguồn không đổi.
Hướng phát triển của đề tài:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của mạch từ máy biến áp xung đến chất lượng của bộ nguồn chuyển mạch.
- Nghiên cứu chuyên sâu về từng bộ nguồn chuyển mạch, đưa ra phương pháp thiết kế tối ưu bộ nguồn chuyển mạch.
105