Điều khiển chế độ điện áp thông thƣờng có một số nhƣợc điểm, chẳng hạn nhƣ là điện áp đầu vào phụ thuộc vào giới hạn mạch, và phản ứng chậm với sự thay đổi điện áp đầu vào… Điều khiển chế độ điện áp với điện áp đầu vào FF (truyền thẳng) có thể sửa chữa tất cả những điểm yếu này một cách có hiệu quả. Điện áp FF đƣợc nhận ra bằng cách làm cho độ dốc của đoạn đƣờng nối dạng sóng tỉ lệ thuận với điện áp đầu vào. Để so sánh chi tiết lý do tại sao VMC đƣợc ƣa thích hoặc để so sánh lợi ích có thể đƣợc đề cập đến một cách chi tiết.
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 2.2.10.1. Điều khiển chế độ điện áp
Hình 2.33. Sơ đồ nguyên lý điều khiển chế độ điện áp
Đây là một cách điều khiển cổ điển & đơn giản, trong đó chỉ có một đƣờng truyền thẳng duy nhất từ điện áp đầu ra. Điều khiển chế độ điện áp PWM có những nhƣợc điểm. Do điện áp đầu vào là một tham số quan trọng trong giới hạn mạch, bất kỳ thay đổi nào trong điện áp đầu vào sẽ làm thay đổi giới hạn và sẽ thay đổi động lực của hệ thống. Vấn đề cốt lõi là một bộ điều khiển chế độ điện áp đơn lẻ không thể sửa chữa bất kỳ một nhiễu loạn hoặc thay đổi cho đến khi chúng đƣợc phát hiện tại đầu ra. Trong bộ điều khiển điện áp mạch bù là khó thực hiện.
Đối với mục đích chung của bộ chuyển đổi DC-DC đầu ra đơn, lợi ích tổng thể đi cùng với VMC. Mạng truyền thẳng, ngay cả với mạng bù "loại 3" xung quanh các bộ khuếch đại điện áp lỗi tƣơng đối đơn giản để bù. Ở nhiều khía cạnh cách đơn giản hơn là bù một mạch dòng cộng với một mạch điện áp, cộng với phần bù thêm. Điều này, cùng với bộ phận miễn nhiễm tiếng ồn cải thiện ở tải nhẹ, làm cho VMC thu hút từ quan điểm về hiệu suất mạch.
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 2.2.10.2. Điều khiển chế độ dòng điện
Hình 2.34. Sơ đồ nguyên lý điều khiển chế độ dòng điện
Trong điều khiển chế độ dòng điện, mạch điều khiển trong phụ đƣợc sử dụng nhƣ trong hình 2.34, nơi mà các điện áp điều khiển trực tiếp điều khiển điện dẫn đầu ra mà truyền chế độ đầu ra và sau đó điện áp ra. Lý tƣởng nhất, điện áp điều khiển nên hành động để trực tiếp kiểm soát giá trị trung bình của cuộn cảm để đáp ứng nhanh hơn. Thực tế là dòng điện truyền chế độ đầu ra đƣợc kiểm soát trực tiếp trong một điều khiển chế độ dòng có ảnh hƣởng sâu sắc tới những hoạt động linh hoat của mạch điều khiển liên hệ ngƣợc.
Bảng 2.1: So sánh chế độ điều khiển điện áp và chế độ điều khiển dòng điện
Nội dung so sánh Chế độ điện áp Chế độ dòng điện
Thiết kế đơn vòng lặp Hai tuyến
Đáp tuyến chuyển tiêp Chậm hơn chế độ dòng Nhanh hơn chế độ điện áp
Thiết bị bù Phức tạp hơn: 3 cực và 2
điểm 0 Ít phức tạp hơn: một cực Sự chia sẻ dòng Yêu cầu mạch thêm Sẵn có trong hoạt động Sự cân bằng thay đôi
XFMR Yêu cầu mạch thêm Sẵn có trong hoạt động Bộ phận miễn nhiễm Tốt Nghèo, đặc biệt là ở tải
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/
tiếng ồn thấp
Hoạt động ở hệ số đầy
xung >50% Hoạt động bình thƣờng Yêu cầu sự bù trên 50% chế độ hoạt động Giới hạn dòng điện
xung động
Yêu cầu mạch giới hạn
dòng Có sẵn trong hoạt động Hệ số khuếch đại vòng
thay đổi với VIN
Yêu cầu mạch VIN truyền thẳng
Hệ số khuếch đại không đổi
2.2.11. So sánh ứng dụng thực tiễn của CMC & VMC
Lợi thế rõ rệt của CMC là đáp ứng vòng có phản hồi, các bộ chuyển đổi tần số cao VMC đang là đối thủ cạnh tranh trực tiếp với CMC. Hầu hết các bộ điều khiển có phản hồi trong bộ chuyển đổi buck sử dụng cả hai bộ điều khiển chế độ dòng điện và chế độ điện áp PWM và bộ điều khiển chế độ dòng đƣa tới đáp ứng trạng thái ổn định tốt hơn và để giảm điện áp quá tải trong quá trình khởi động.
CHƢƠNG III
THIẾT KẾ BỘ CHUYỂN ĐỔI BUCK
Những yếu tố cần xem xét khi sử dụng giải pháp nguồn điều chỉnh điện áp: • Nguồn điện áp đầu vào có sẵn
• Điện áp đầu ra mong muốn
• Hiệu suất chuyển đổi DC/DC (công suất đầu ra/công suất đầu vào) • Gợn sóng của điện áp đầu ra
• Đáp ứng tức thời trên tải • Độ phức tạp của giải pháp • Tần số chuyển đổi
Trƣớc khi thực hiện bất kỳ một thiết kế, điều quan trọng là biết đƣợc các thông số nào là đáng quan tâm nhất. Các mối quan tâm khác nhau có thể là việc tối ƣu hóa
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ hiệu suất mạch, chi phí linh kiện hoặc mật độ năng lƣợng. Có thể ví dụ trƣờng hợp coi thời gian đáp ứng nhanh và mật độ công suất (mật độ năng lƣợng) cao là quan trọng hơn cả sẽ dẫn tới yêu cầu tiếp theo là tần số hoạt động phải cao. Mặt khác, nếu hiệu suất là tham số quan trọng nhất thì việc lựa chọn một tần số thấp là tốt nhất.
Bƣớc đầu tiên trong việc thiết kế bộ chuyển đổi Buck là xác định giá trị của cuộn cảm và tụ điện trong các bộ lọc đầu ra dựa vào phƣơng trình trong chƣơng 2 (2- 24) chúng ta có thể đƣa ra đƣợc tính toán sơ bộ.
Các thông số kỹ thuật cho của bộ chuyển đổi Buck đƣợc đƣa ra nhƣ sau:
Bảng 3.1:Thông số kỹ thuật của bộ chuyển đổi Buck thiết kế
Điện áp đầu vào 1.55 V
Công suất đầu ra 200 mW
Điện áp đầu ra 1V
Tỷ lệ gợn sóng cho phép 1%
Gợn sóng của dòng cho phép với (p-p và nguồn lý tƣởng) 20 mA
Hiệu suất tối thiểu 70%