THIẾT kế máy BIẾN áp XUNG KIỂU PUSH PULL

THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP XUNG KIỂU
PUSH-PULL
Đây là dạng kiểu nguồn xung được truyền công suất gián tiếp thông qua
biến áp, cho điện áp đầu ra nhỏ hơn hay lớn hơn so với điện áp đầu
vào, từ một điện áp đầu vào cũng có thể cho nhiều điện áp đầu ra. Nó
được gọi là nguồn đẩy - kéo.
Xét sơ đồ nguyên lý sau :
Đối với nguồn xung loại Push - Pull này thì dùng tới 2 van để đóng cắt biến
áp xung và mỗi van dẫn trong 1 nửa chu kì. Nguyên tắc cũng gần giống với
nguồn flyback.
Khi A được mở B đóng thì cuộn dây Np ở phía trên sơ cấp có điện đồng thời
cảm ứng sang cuộn dây N
s
phía trên ở thứ cấp có điện và điện áp sinh ra có
cùng cực tính. Dòng điện bên thứ cấp qua Diode cấp cho tải.
Khi B mở và A đóng thì cuộn dây Np ở phía dưới sơ cấp có điện
đồng thời cảm ứng sang cuộn dây N
s
phía dưới thứ cấp có điện và
điện áp này sinh ra cũng cùng cực tính.
Với việc đóng cắt liên tục hai van này thì luôn luôn xuất hiện dòng
điện liên tục trên tải. Chính vì ưu điểm này mà nguồn Push-Pull cho
hiệu suất biến đổi là cao nhất và được dùng nhiều trong các bộ
nguồn như UPS, Inverter
Công thức tính cho nguồn Push-Pull:
V
out
= (V
in
/2) x (n
2

/n
1
) x f x (Ton,A + Ton,B)
Với :
V
out
= Điện áp đầu ra - V.
V
in
= Điện áp đầu vào - V
N
2
= 0.5 x cuộn dây thứ cấp. Tức là cuộn dây thứ cấp sẽ quấn sau đó chia 2.
N
1
= Cuộn dây sơ cấp
f = Tần số đóng cắt – Hertz
Ton,A = thời gian mở Van A – Seconds
Ton,B = thời gian mở Van B– Seconds

1.Điệnápđầuvào  V
in
=24V
2.Điệnápđầura V
O
=330V
3.Dòngđiệnđầura I
O
=1A
4.Tầnsố f=100kHz

5.Hệsốhiệuchỉnh α=0,5%
6.Hiệusuất η=98%
7.Cườngđộtừtrường B
m
=0,1T
8.Chấtliệulõi Ferit
9.Hệsốlấpđầy K
u
=0,4
10.ĐiệnáprơitrênDiod V
d
=1V
11.Hệsốsửdụng D
max
=0,5
12.Độtăngnhiệtđộ T
r
=25°C
Đặc điểm thiết kế của máy biến áp xung kiểu Push-
Pull:

Hình 1: Máy biến áp xung kiểu Push-Pull một đầu ra
Chọn dây quấn MBA sao
cho:

Bán kính dây
quấn ε:

Đường kính dây D
AWG

:
1
AC
DC
R
R
=
6,62
f
ε
=
6,62
0,0209(cm)
100000
ε
= =
( )
2
2.0,0209 0,0418
AWG
AWG
D
D cm
ε
=
= =
Tiết diện dây A
W

Từ bảng 4-9, chương 4 trang 164 TL[1], chọn dây #26 AWG có các

thông số:

2
w
2
2
w
4
3,1416.0,0418
0,00137(cm )
4
D
A
A
π
=
= =
2
(B)
2
0,001280(cm )
0,001603(cm )
1345
wp
wp
A
A
cm
µ
=

=
Ω
=
Bước 1: Tính công suất ra MBA P
0
Bước 2: Tính công suất biểu kiến P
t
Bước 3: Tính hệ số điện K
e
1.
( )
(330 ) 3311 (W)
O O O d
O
P I V V
P =
= +
= +
2
( 2)
2
331.( 2) 945,76(W)
0,98
t O
t
P P
P
η
= +
= + =

[ ]
2 2 2 4
2 2 2 4
4,0
0,145. . . .10
0,145.4 .100000 .0,1 .10 23200

e f m
e
f
K sóng vu
K K f B
ô
K
ng
−
−
=
=
= =
Bước 4: Tính hệ số lõi K
g
5
2
945,76
0,0408(cm )
2.23200.0,5
t
g
e

g
P
K
K
K
α
=
= =

Bước 5: Chọn lõi phù hợp
Với K
g
đã tính ở trên, tra bảng 3-22, chương 3, trang 126 TL[1]. Ta chọn được lõi
EC với các thông số sau:
Core number………………………… ….EC-35
Manufacturer…………………………Magnetics
Magnetic material……………………… Ferrite
Magnetic path length, MPL…………….7,59cm
Core weight, W
tfe
……………………….…36,0g
Copper weight, W
cu
……………………… 35,1g
Mean length turn, MLT………………… 6,3cm
Iron area, A
c
……………………………0,710cm
2
Window area, W

a
………………… …1,571cm
2
Area product, A
p
……………………….1,115cm
4
Core geometry, K
g
…………………….0,050cm
5
Surface area, A
t
…………………………50,2cm
2
Hình 2: Cấu trúc lõi EC Ferit
Bước 6: Tính số vòng dây cuộn sơ cấp N
p

Chọn N
p
= 2 (vòng)
Bước 7: Tính mật độ dòng điện J
4
4
.10
. . .
24.10
2,11
100000.0,71.0,1.4

in
p
c AC f
p
V
N
f A B K
N
=
= =
4
4
2
.10
. . . .
945,76.10
530,13(A/ cm )
100000.1,115.0,1.0,4.4
t
p AC u f
P
J
f A B K K
J
=
= =
Bước 8: Tính dòng điện đầu vào MBA I
in

Bước 9: Tính tiết diện dây cuộn sơ cấp A

wp(B)
0
.
331
28,146(A)
12.0,98
in
in
in
P
I
V
I
η
=
= =
ax
w (B)
2
w (B)
.
28,146. 0,5
0,03956(cm )
503,13
in m
p
p
I D
A
J

A
=
= =
Bước 10: Tính số sợi trong 1 dây quấn sơ cấp S
np
Chọn S
np
= 31
Bước 11: Tính µ Ω/cm mới
( )
#26
wp B
np
A
S =
0,03956
30,9
0,00128
np
S = =
/
/
1345
/ 43,387
31
np
µ cm
newµ cm
S
newµ cm

=
= =
Ω
Ω
Ω
Bước 12: Tính điện trở cuộn sơ cấp R
p

Bước 13: Tính tổn hao trên cuộn sơ cấp P
P
6
6
. . .10
6,3.2.43,387.10 0,00055( )
p
p
P
MLT N
cm
R
R
µ
−
−
Ω
=
= = Ω
2
Pr
2

.
28,146 .0,00055 0,436(W)
ms PP
P
IP R
P
=
= =
Bước 14: Tính số vòng dây cuộn thứ cấp N
S
Chọn N
S
= 28(vòng)
Bước 15: Tính tiết diện dây cuộn thứ cấp A
ws(B)
0
.
.(1 )
100
330 1 331(V)
2.331 0,5
.(1 ) 27,59
24 100
P S
S
P
S d
S
S
N V

N
V
V V V
V
N
α
= +
= +
= + =
= + =
ax
ws(B)
2
ws(B)
.
1. 0,5
0,0013(cm )
530,13
o m
I D
A
J
A
=
= =
Bước 16: Tính số sợi trong 1 dây quấn sơ cấp S
ns
Chọn S
ns
=1

Bước 17: Tính giá trị µ Ω/cm mới
( )
#26
0,00133
1,04
0,00128
ws B
ns
ns
A
S
S
=
= =
/
/
1345
/ 1345
1
ns
µ cm
newµ cm
S
newµ cm
=
= =
Ω
Ω
Ω
Bước 18: Tính điện trở cuộn thứ cấp R

s
Bước 19: Tính tổn hao công suất trên cuộn thứ cấp P
S
Bước 20: Tính tổng tổn hao công suất đồng P
Cu
6
6
. . .10
6,3.28.1345.10 0,237( )
S S
S
MLT N
R
cm
R
µ
−
−
Ω
=
= = Ω
2
2
.
1 .0,237 0,237(W)
S S S
S
P
P
I R=

= =
0,436 0,237 0,673(W)
Cu P S
Cu
P P P
P
= +
= + =
Bước 21: Tính tỷ số α
Bước 22: Tính tổn hao công suất trên 1 đơn vị khối lượng Fe mW/g
0
.100%
0,673
.100 0,2%
331
Cu
P
P
α
α
=
= =
-7 1,834 2,1122
AC
-7 1,834 2,1122
W/g=8,64.10 .f .B
W/g=8,64.10 .100000 .0,1 9,87
m
m =
Bước 23: Tính tổn hao công suất của lõi sắt P

Fe

Bước 24: Tính tổng tổn hao công suất P
∑
3
3
( ).W .10
9,87.36.10 0,35
/
5(W)
Fe
Fe
tFe
P mW g
P
−
−
=
= =
0,673 0,355 1,028(W)
C Feu
P P P
P
∑
∑
= +
= + =
Bước 25: Tính tổn hao công suất trên 1 đơn vị diện tích Ψ
Bước 26: Tính độ tăng nhiệt độ T
r

t
P
A
Σ
Ψ =
2
1,028
0,0205(W )
50,2
/cmΨ = =
0,826
0,826
450.
450.0,0205 18,144( C)
r
o
r
T
T
= Ψ
= =
Bước 27: Tính tổng K
U
S ws(B)
wp(B)
2.N .S .A
W
2.28.1.0,00128
0,046
1,571

2.N .S .A
W
2.2.31.0,00128
0,101
1,571
0,046 0,101 0,147
uS uP
ns
uS
a
uS
P np
uP
a
uP
U
U
K K K
K
K
K
K
K
= +
=
= =
=
= =
= + =
[1] Transformer and Inductor Design Handbook 3rd edition - Colonel Wm. T.

McLyman
[2] Designing a 100kHz 32 watt Push-Pull Converter - Colonel Wm. T. McLyman
[3] Magnetic Core Selection For Transformers and Inductors - Colonel Wm. T.
McLyman
Tài liệu tham khảo: