CHƯƠNG II. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG BỘ CHUYỂN ĐỔI BUCK
2.1. Nguyên lý bộ chuyển đổi Buck
2.1.1. Sự phát triển của mạch chuyển đổi Buck
Trong phần này chúng ta sẽ từng bước tiếp cận với bộ chuyển đổi Buck. Xét mạch điện ở Hình 2.2, có một mạch chuyển mạch hai tiếp điểm đơn cực.
. Với mạch trong hình 2.2 điện áp ra bằng điện áp vào khi chuyển mạch ở vị trí A và bằng không khi chuyển mạch ở vị trí B. Bằng cách thay đổi thời gian chuyển mạch ở vị trí A và B có thể thấy rằng điện áp trung bình có thể thay đổi, nhƣng điện áp ra không hoàn toàn một chiều.
Hình 2.2. Mạch điện gồm chuyển mạch đơn cực 2 tiếp điểm
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/
với tải là điện trở
Mạch trong 2.2 có thể đƣợc thay đổi nhƣ trong hình 2.3 bằng cách thêm một cuộn cảm nối tiếp với trở kháng. Một cuộn cảm giảm sóng của dòng điện đi qua nó và điện áp ra có thể có dạng sóng nhỏ hơn vì dòng điện đi qua trở kháng tải giống nhƣ ở cuộn cảm. Khi chuyển mạch ở vị trí A, dòng điện đi qua cuộn cảm tăng lên năng lƣợng chứa trong cuộn cảm tăng lên. Khi chuyển mạch ở vị trí B, cuộn cảm làm việc nhƣ một nguồn và duy trì dòng điện đi trở kháng tải. Trong giai đoạn này, năng lƣợng chứa trong cuộn cảm giảm xuống và dòng điện của nó giảm. Điều quan trọng cần chú ý là có truyền dẫn liên tục qua tải đối với mạch này. Nếu hằng số thời gian do cuộn cảm và trở kháng tương đối lớn so với giai đoạn ở đó chuyển mạch ở vị trí A hay B. Khi đó sự tăng và giảm dòng điện đi qua cuộn cảm lớn hay nhỏ hơn đường trung bình như biểu diễn ở hình 2.3.
Hình 2.3. Mạch điện có bổ xung thêm cuộn cảm
Bước tiếp theo trong sự phát triển của mạch chuyển đổi buck là bổ sung một tụ điện lắp song song với trở kháng và mạch này biểu diễn ở hình 2.4 Một tụ điện giảm sóng điện áp khi đƣợc lắp song song với nguồn, trong khi một cuộn cảm giảm sóng dòng điện đi qua nó. Sự kết hợp hoạt động của mạch lọc LC giảm sóng của dòng điện ra ở mức rất nhỏ.
Hình 2.4. Mạch điện lắp mạch lọc LC
Với mạch ở hình 2.4 có thể sử dụng chuyển mạch bán dẫn công suất để đáp ứng sự chuyển mạch ở vị trí A và một điốt ở vị trí B. Mạch điện cho kết quả nhƣ hình 2.5.
Khi chuyển mạch ở vị trí B, dòng điện đi qua đi ốt, điều quan trọng lúc này là điều khiển chuyển mạch bán dẫn công suất.
Hình 2.5. Mạch chuyển đổi Buck với tải điện trở
Mạch điện ở hình 2.5 có thể xét đết nhƣ là mạch chuyển đổi buck cơ sở không có phản hồi. Mạch chuyển đổi Buck chuyển những phần năng lƣợng nhỏ giúp chuyển mạch công suất, một đi ốt và một cuộn cảm và đi cùng với một tụ điện lọc đầu ra và đầu vào. Tất cả các mạch chuyển đổi khác nhƣ Boost, Buck - Boost, vv, khác nhau về cách sắp xếp các chi tiết cơ bản.
Mạch này có thể thay đổi thêm nữa bằng cách đƣa vào phần phản hồi đƣợc tích hợp cho SMPS vì đƣợc dựa trên phản hồi mạch này ổn định đầu ra. Mạch nhƣ vậy đƣợc biểu diễn ở hình 2.6.
Hình 2.6. Mạch nguồn chuyển mạch giảm áp
Mạch chuyển đổi PWM (Hình 2.6) so sánh một phần điện áp DC đầu ra với một điện áp tham chiếu (Vref) và thay đổi hệ số làm đầy xung PWM bắt buộc để duy trì một điện áp DC ra không đổi. Nếu điện áp ra có xu hướng tăng, mạch PWM giảm hệ số đầy xung bắt buộc để giảm điện áp ra, duy trì nó ở mức điện áp phù hợp. Ngƣợc lại, nếu điện áp ra có xu hướng giảm, phản hồi làm cho hệ số đầy xung PWM bắt buộc tăng và đảm bảo đầu ra phù hợp. Một mạch chuyển đổi Buck hay mạch nguồn chuyển mạch giảm áp có thể dƣợc gọi là mạch điều hòa chuyển mạch (switch mode regulator).
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/