MẠCH BUCK HẠ ÁP DCDC

`
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
-------------------------------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
NGÀNH ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
ĐỀ TÀI:BỘ CHUYỂN ĐỔI HẠ ÁP
GVHD : HỒ VĂN THỚI
SVTH : Phạm Lĩnh

CĐ Đ-ĐT20ĐTF

Bùi Xuân Hiếu

CĐ Đ-ĐT20ĐTF

Lê Thế Quang Minh

CĐ Đ-ĐT20ĐTF

LỜI CẢM ƠN


`

Sau một thời gian tìm hiểu về bộ chuyển đổi hạ áp DC-DC. Nhóm thực hiện đề tài đã học
tập và tiếp thu được nhiều kiến thức, để nâng cao trình độ hiểu biết của bản thân. Đặc biệt
với sự dẫn dắt của thầy HỒ VĂN THỚI bộ môn ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP đã giúp nhóm

thực hiện đề tài hồn thành xong đồ án điều khiển công nghiệp đúng tiến độ. Nhưng nhóm
cịn mắc nhiều thiếu xót đồng thời đồ án cịn nhiều hạn chế. Nhóm thực hiện đề tài rất
mong được sự quan tâm chỉ bảo của các thầy cơ bộ mơn ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP để
được tiếp thu nhiều kiến thức hơn nữa đồng thời củng cố lại kiến thức đã được giảng dạy.
Nhóm thực hiện đề tài xin chân thành cảm ơn.!


`

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Về tinh thần và thái độ làm việc của sinh viên:
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
Kết quả đạt được của đồ án:
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
Những hạn chết của đồ án:
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
TP, HCM ngày…...tháng...…năm 2022
Giáo viên hướng dẫn
(GV ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠCH HẠ ÁP
1.1 Khái niệm mạch Buck.........................................................................................1


`

1.2 Phương pháp điều khiển.....................................................................................1
1.3 Ứng dụng của mạch Buck...................................................................................2
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Nguyên lý hoạt động............................................................................................3
2.2 Các loại linh kiện.................................................................................................4
2.2.1 Diode..................................................................................................................4
2.2.2 Điện trở..............................................................................................................4
2.2.3 Tụ điện...............................................................................................................4
2.2.4 cuộn cảm............................................................................................................5
2.2.5 Mosfet................................................................................................................5
2.2.6 Vi mạch lái IR2181...........................................................................................7
2.2.7 Nguồn.................................................................................................................9
2.3 Vi điều khiển........................................................................................................10
Chương 3: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN
3.1 Sơ đồ khối.............................................................................................................12
3.1.1 Khối nguồn........................................................................................................12
3.1.2 Khối lọc..............................................................................................................12
3.1.3 Khối lái..............................................................................................................14
3.1.4 Khối điều khiển độ rộng xung.........................................................................4
3.1.5 Khối chuyển mạch............................................................................................17
3.2 Sơ đồ nguyên lí.....................................................................................................18
3.3 Vẽ mạch in............................................................................................................18

Chương 4:KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ


`

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠCH HẠ ÁP
Tìm hiểu về bộ chuyển đổi hạ áp (buck converter): Mạch Buck còn được gọi là mạch
Buck hạ áp và tên tiếng Anh đầy đủ là Buck Converter. Đây là một bộ chuyển đổi DC-DC
phổ biến nhất hiện nay, nó thực hiện nhiệm vụ chuyển đổi điện áp cao sang điện áp thấp
cực hiệu quả. Buck giúp chuyển đổi năng lượng một cách hiệu quả thơng qua đó mà nói
kéo dài tuổi thọ của pin, giảm sinh nhiệt trong quá trình vận hành và cho phép xây dựng
các tiện ích nhỏ hơn.
Mạch Buck là một mạch cực đơn giản với Mosfet bên cao bật và tắt. Một bộ vi điều
khiển và nó được sử dụng một vịng phản hồi kín đều thực hiện nhiệm vụ điều khiển điện
áp ở đầu ra. Hàm truyền DC là một phương trình có liên quan đến điện áp đầu vào, điện áp
ở đầu ra của mạch và chu kỳ làm việc của nó.
Ta có cơng thức tính như sau: Vout = Vin * D.
Trong đó:




Vout biểu thị chi điện áp ở đầu ra của mạch.
Vin biểu thị cho điện áp ở đầu vào của mạch Buck.
D là chu kỳ làm việc hoặc % thời gian Mosfet được bật trong quá trình vận hành.
Trong cấu tạo của mạch Buck cịn có cuộn cảm và tự điện được kết nối để tạo thành một
bộ lọc. Nhiệm vụ mà bộ lọc thơng thấp này đảm nhận chính là làm mịn hoạt động chuyển
mạch Mosfet và thực hiện tạo ra điện áp DC mượt mà và êm ái hơn.

1.1

Khái niệm mạch buck

Mạch Buck còn được gọi là mạch Buck hạ áp và tên tiếng Anh đầy đủ là Buck Converter.
Đây là một bộ chuyển đổi DC-Dc phổ biến nhất hiện nay, nó thực hiện nhiệm vụ chuyển
đổi điện áp cao sang điện áp thấp cực hiệu quả đó nhé! Buck giúp chuyển đổi năng lượng
một cách hiệu quả thơng qua đó mà nói kéo dài tuổi thọ của pin, giảm sinh nhiệt trong quá
trình vận hành và cho phép xây dựng các tiện ích nhỏ hơn.
1.2 Phương pháp điều khiển

Khi PWM ở mức thấp, công tắc S sẽ tắt và không còn là một phần của vòng lặp dòng điện.
Cực dương của cuộn cảm L sẽ trở thành điện thế âm vì L sẽ đảo ngược cực nhưng vẫn duy
trì cùng chiều dòng điện. Đường dẫn dòng điện sẽ từ D, đến L đang phóng điện tại thời
gian này, sau đó đến tải. Tại thời gian này, nguồn năng lượng C sẽ giúp phân phối nhu yếu
của tải.
1.3 Ứng dụng của mạch Buck

5


`

∗ Ứng dụng trong bộ sạc pin

Mạch Buck đồng bộ là cách tốt nhất, là giải pháp tuyệt vời để làm giảm sự nóng lên của
các thiết bị trong quá trình sạc điện. Thơng thường, cơng dùng để sạc cho các thiết bị di
động được dùng là công Micro USB. Nó cho phép dịng điện 5V chạy qua. Các mạch sạc
nằm bên trong thiết bị di động thường được dùng mạch Buck hạ áp và một số cịn được
tích hợp thêm bộ điều khiển pin thông minh.
∗ Ứng dụng trong hệ thống năng lượng mặt trời

• Trong hệ thống pin mặt trời, bộ biến đổi DC/DC được kết hợp chặt chẽ với MPPT. MPPT

sử dụng bộ biến đổi DC/DC để điều chỉnh nguồn điện áp vào lấy từ nguồn pin mặt trời,
chuyển đổi và cung cấp điện áp lớn nhất phù hợp với tải. Các bộ biến đổi DC/DC thường
được chia làm 2 loại có cách ly và loại khơng cách ly. Loại cách ly sử dụng máy biến áp
cách ly về điện tần số cao kích thước nhỏ để cách ly nguồn điện một chiều đầu vào với
nguồn một chiều ra và tăng hay giảm áp bằng cách điều chỉnh hệ số biến áp. Loại này
thường được sử dụng cho các nguồn cấp một chiều sử dụng khoá điện tử. Phổ biến nhất
vẫn là mạch dạng cầu, nửa cầu.
• Được dùng trong các bộ điều khiển động cơ một chiều. Các loại bộ biến đổi DC/DC
thường dùng trong hệ PV gồm: Bộ giảm áp (buck) - Bộ tăng áp (boost) - Bộ đảo dấu điện
áp (buck – boost). Việc chọn lựa loại DC/DC nào để sử dụng trong hệ PV còn tuỳ thuộc
vào yêu cầu của ắc quy và tải đối với điện áp ra của dãy panel mặt trời. Bộ giảm áp buck
có thể định được điểm làm việc có cơng suất tối ưu mỗi khi điện áp vào vượt quá điện áp
ra của bộ biến đổi, trường hợp này ít thực hiện được khi cường độ bức xạ của ánh sáng
xuống thấp. Bộ tăng áp boost có thể định điểm làm việc tối ưu ngay cả với cường độ ánh
sáng yếu. Hệ thống làm việc với lưới dùng bộ Boost để tăng điện áp ra cấp cho tải trước
khi đưa vào bộ biến đổi DC/AC. Bộ Buck – boost vừa có thể tăng, vừa có thể giảm áp.
2.2.1.1 Các loại bộ biến đổi DC/DC Mạch Buck.

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
6


`

2.1 Nguyên lý hoạt động
*Nguyên lý hoạt động của mạch giảm áp :
Buck Converter với hoạt động cơ bản – Khi PWM cao
Khi PWM ở trạng thái cao,công tắc S sẽ dẫn ở trạng thái bão hòa ( sụt áp rất thấp ). D sẽ

được phân cực ngược và không phải là một phần của vòng lặp dòng điện. Dòng điện sẽ đi
từ , đi đến kênh của , sau đó nạp cuộn cảm L và một phần sẽ nạp tụ C và ở đầu cuối đường
dẫn dịng chính sẽ đi đến tải(tải thuần trở).

Sơ đồ tương đương của mạch Buck khi công tắc ON.
Lúc này, L sẽ sạc và phía cực dương của cuộn cảm nơi có điện thế cao hơn. Dịng điện của
L sẽ tăng tuyến tính.
Buck Converter Hoạt động cơ bản – Khi PWM thấp
Khi PWM ở mức thấp, cơng tắc S sẽ tắt và khơng cịn là một phần của vòng lặp dòng điện.
Cực dương của cuộn cảm L sẽ trở thành điện thế âm vì L sẽ đảo ngược cực nhưng vẫn duy
trì cùng chiều dòng điện. Đường dẫn dòng điện sẽ từ D, đến L đang phóng điện tại thời
gian này, sau đó đến tải. Tại thời gian này, nguồn năng lượng C sẽ giúp phân phối nhu yếu
của tải

Sơ đồ

tương
đương của mạch Buck khi cơng tắc OFF

Dạng sóng điện áp đầu vào (vI) và đầu ra(vO):

7


`

Dạng sóng dịng điện đầu vào (iI) và đầu ra (iO):

2.2
Các loại linh kiện

2.2.1 Diode
Diode hay còn gọi là Điốt hay điốt bán dẫn là các linh kiện điện tử thụ động và phi
tuyến, nó chỉ cho phép dịng
điện đi qua nó theo một chiều mà
khơng theo chiều ngược lại,
sử dụng các tính chất của các
chất bán dẫn.

Ký hiệu và hình dạng diode
2.2.2 Điện trở
Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện có biểu tượng R. Nó là đại
lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của vật liệu.

Ký hiệu và hình dạng của điện trở
2.2.3 Tụ điện
Tụ điện ( tiếng anh là capacitor) là một linh kiện điện tử thụ động cấu tạo bởi hai bản cực
đặt song song được ngăn cách bởi lớp điện mơi, tụ điện có tính chất cách điện 1 chiều
nhưng cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lý phóng nạp.

8


`

Ký hiệu và hình dạng của tụ điện
2.2.4 cuộn cảm
Cuộn cảm (hay cuộn từ, cuộn từ cảm) là một loại linh kiện điện tử thụ động tạo từ một dây
dẫn điện với vài vòng quấn, sinh ra từ trường khi có dịng điện chạy qua. Cuộn cảm có
một độ tự cảm (hay từ dung) L đo
bằng đơn vị Henry (H).

Ký hiệu và hình dạng của cuộn cảm
2.2.5 Mosfet
Transitor MOSFET (Metal Oxide bán dẫn hiệu ứng trường) là một thiết bị bán dẫn được
sử dụng rộng rãi như một công tắc điện tử và khuếch đại tín hiệu điện tử. MOSFET là linh
kiện có 3 chân gồm: chân nguồn (S), chân cổng (G), và chân máng (D). Phần thân của
MOSFET thường được kết nối với chân nguồn, do đó làm cho nó trở thành một linh kiện
3 chân giống như bóng bán dẫn hiệu ứng trường. MOSFET là loại bóng bán dẫn phổ biến
nhất và có thể được sử dụng trong cả mạch tương tự và kỹ thuật số.
MOSFET có 2 loại: kênh N và kênh P, loại kênh N thường có cấu tạo và ký hiệu như hình
bên dưới:

•

G: Cực cổng, cực điều khiển

•

S: Cực nguồn

•

D: Cực máng
MOSFET được điều khiển đóng ngắt bằng xung điện áp đặt vào cực cổng (G).
9


`

Khi điện áp dương đặt lên giữa hai cổng G và S thì dịng điện được dẫn từ cực D tới

cực S( Mosfet kênh N).
Mosfet có điện trở giữa cực G với cực S và giữa cực G với cực D là vơ cùng lớn, cịn điện
trở giữa cực D và cực S phụ thuộc vào điện áp chênh lệch giữa cực G và cực S (UGS)
Khi điện áp UGS = 0 thì điện trở RDS rất lớn, khi điện áp UGS > 0 do hiệu ứng từ trường
làm cho điện trở RDS giảm, điện áp UGS càng lớn thì điện trở RDS càng nhỏ.
MOSFET có điện trở khi dẫn điện lớn nên công suất tổn hao khi dẫn điện lớn.
Hiện nay, hoạt động của Mosfet có thể được chia thành 3 chế độ :
• Chế độ Cut-off chính là chế độ dưới ngưỡng giới hạn
• Chế độ bão hịa (Saturation)
• Chế độ tuyến tính (chính là Linear/Ohmic Region)

Trong phần nầy ta chỉ xét tới chế độ bão hoà:
Ở chế độ bão hòa này, cực máng sẽ đảm bảo điện áp luôn được giữ ổn định, dù điện áp
giữa cực máng và cực nguồn có muốn tăng lên. Cơ chế này sẽ chỉ diễn ra khi điện áp chạy
giữa cực máng và cực nguồn vượt quá định mức được cho phép. Trong trường hợp này,
các thiết bị sẽ hoạt động tương tự như là một cơng tắc khép kín với dịng điện đã được bão
hịa.
Ưu điểm của Mosfet
• Mosfet sẽ cung cấp hiệu quả cao hơn trong khi đang hoạt động ở điện áp thấp hơn
• Sự vắng mặt của dòng điện cực cổng gate sẽ dẫn đến trở kháng đầu vào cao tạo ra tốc độ
•
•
•
•
•
•
•

chuyển mạch cao hơn
Mosfet có thể hoạt động ở cơng suất thấp hơn và khơng cần có dịng điện

Mosfet có trở kháng đầu vào cao hơn nhiều so với JFET
Chế tạo và sản xuất Mosfet cũng dễ dàng hơn nhiều JFET
Có tốc độ hoạt động cao hơn nhiều so với JFET
Sở hữu khả năng tùy biến kích thước vơ cùng cao
Mosfet khơng hề có diode cổng. Điều này giúp cho nó có thể hoạt động với cả điện áp
cổng dương hoặc âm
Mosfet có mức tiêu thụ điện năng rất thấp để cho phép nhiều thành phần hơn trên diện tích
bề mặt của chip
Nhược điểm của Mosfet

• Lớp oxit khá mỏng làm cho các Mosfet rất dễ bị hỏng bởi các điện tích tĩnh điện
10


`

• Điện áp q tải sẽ làm cho nó khơng ổn định
• Mosfet sẽ khơng hoạt động tốt trong tần số vơ tuyến tín hiệu thấp

Ứng dụng của Mosfet trong đời sống & sản xuất
Bộ khuếch đại Mosfet được sử dụng vô cùng rộng rãi trong các ứng dụng vô tuyến với
một tần số rất cao.
Nó hoạt động như một yếu tố thụ động như là điện trở, tụ điện và cuộn cảm.
Động cơ DC có thể được điều chỉnh bởi các Mosfet công suất.
Tốc độ chuyển mạch cao của Mosfet giúp cho nó trở thành một lựa chọn hồn hảo trong
việc thiết kế các mạch chopper.

2.2.6 Vi mạch lái IR2101
IR2101 là trình điều khiển MOSFET và IGBT điện áp cao, tốc độ cao với các kênh đầu ra
tham chiếu bên cao và bên thấp độc lập. Các công nghệ HVIC độc quyền và CMOS miễn

nhiễm chốt cho phép xây dựng nguyên khối chắc chắn. Đầu vào logic tương thích với đầu
ra CMOS hoặc LSTTL tiêu chuẩn, xuống tới mức logic 3,3V. Trình điều khiển đầu ra có
giai đoạn đệm dòng xung cao được thiết kế để giảm thiểu sự dẫn chéo của trình điều
khiển. Kênh nổi có thể được sử dụng để điều khiển MOSFET hoặc IGBT công suất kênh
N ở cấu hình phía cao hoạt động lên đến 600 volt

Ký hiệu và hình dạng của Vi mạch lái IR2181

11


`

Đặc tính thơng số kỹ thuật IR2101
Kênh nổi được thiết kế cho hoạt động bootstrap
Hoạt động đầy đủ đến +600 V
Chịu được điện áp thoáng qua âm
dV/dt miễn dịch
Phạm vi cung cấp ổ đĩa cổng từ 10 đến 20 V
Khóa giảm áp
Tương thích đầu vào logic 3,3 V, 5 V và 15 V
Độ trễ lan truyền phù hợp cho cả hai kênh
Đầu ra cùng pha với đầu vào (IR2101) hoặc lệch pha với đầu vào (IR2102)

Sơ đồ khối chức năng IR2101
12


`

2.2.7 Bộ chuyển đổi nguồn 12v
Bộ chuyển đổi nguồn điện có tên tiếng anh là adapter đây là bộ phận được dùng để biến
đổi, hay chuyển đổi nguồn điện của các thiết bị điện từ điện áp cao (220V) xuống mức
điện áp thấp hơn (24V) nhằm sử dụng phù hợp với các hệ thống thiết bị điện. Bộ chuyển
đổi nguồn (adapter) hiện tại chúng được sử dụng phổ biến trong nhiều nghành nghề khác
nhau đặc biệt nhất đó là các ngành nghề điện tử…

Ký hiệu và hình dạng của nguồn
Chức năng chính của bộ chuyển đổi adapter
•

Các thiết bị điện tử sẽ được hoạt động một cách ổn định khi được adapter cung cấp
một nguồn điện thích hợp.

•

Sạc pin cho laptop là một trong những chức năng chính của adapter mà bạn không thể
không biết đến.
13


`
•

Cũng tùy thuộc vào thiết bị điện tử mà adapter sẽ có cơng suất phù hợp.
Và trong dự án đồ án điện tử công nghiệp ta sẽ sử dụng bộ adepter 12V-2A
2.3 Vi điều khiển STM32F103C8T6

Vi điều khiến STM32F103C8T6 Stm32f103 thuộc họ F1 với lõi là ARM COTEX M3.
STM32F103 là vi điều khiển 32 bit, tốc độ tối đa là 72Mhz. dùng cho driver để điều khiển

14


`

ứng dụng, điều khiển ứng dụng thông thường, thiết bị cầm tay và thuốc, máy tính và thiết
bị ngoại vi chơi game, GPS cơ bản, các ứng dụng trong công nghiệp, thiết bị lập trình
PLC, biến tần, máy in, máy quét, hệ thống cảnh báo, thiết bị liên lạc nội bộ…
•
•
o
o
•
o
o
o
o
o
•
o

•
o
o
o
•
o
o
•
o

o
o
o
•
o
o
o
o
o
•

ARM 32-bit Cortex M3 với clock max là 72Mhz.
Bộ nhớ:
64 kbytes bộ nhớ Flash(bộ nhớ lập trình).
20kbytes SRAM.
Clock, reset và quản lý nguồn.
Điện áp hoạt động 2.0V -> 3.6V.
Power on reset(POR), Power down reset(PDR) và programmable voltage
detector (PVD).
Sử dụng thạch anh ngoài từ 4Mhz -> 20Mhz.
Thạch anh nội dùng dao động RC ở mode 8Mhz hoặc 40khz.
Sử dụng thạch anh ngoài 32.768khz được sử dụng cho RTC.
Trong trường hợp điện áp thấp:
Có các mode :ngủ, ngừng hoạt động hoặc hoạt động ở chế độ chờ.
o Cấp nguồn ở chân Vbat bằng pin để hoạt động bộ RTC và sử dụng lưu trữ data
khi mất nguồn cấp chính.
2 bộ ADC 12 bit với 9 kênh cho mỗi bộ.
Khoảng giá trị chuyển đổi từ 0 – 3.6V.
Lấy mẫu nhiều kênh hoặc 1 kênh.
Có cảm biến nhiệt độ nội.

DMA: bộ chuyển đổi này giúp tăng tốc độ xử lý do khơng có sự can thiệp quá sâu
của CPU.
7 kênh DMA.
Hỗ trợ DMA cho ADC, I2C, SPI, UART.
7 timer.
3 timer 16 bit hỗ trợ các mode IC/OC/PWM.
1 timer 16 bit hỗ trợ để điều khiển động cơ với các mode bảo vệ như ngắt input,
dead-time..
2 watdog timer dùng để bảo vệ và kiểm tra lỗi.
1 sysTick timer 24 bit đếm xuống dùng cho các ứng dụng như hàm Delay….
Hỗ trợ 9 kênh giao tiếp bao gồm:
2 bộ I2C(SMBus/PMBus).
3 bộ USART(ISO 7816 interface, LIN, IrDA capability, modem control).
2 SPIs (18 Mbit/s).
1 bộ CAN interface (2.0B Active)
USB 2.0 full-speed interface
Kiểm tra lỗi CRC và 96-bit ID.

Chương 3: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN
15


`

3.1 Sơ đồ khối
Khối_tạo
xung(PWM)

Nguồn
3.3Vdc

Khối chuyển
mạch

Khối lái

Bộ lọc Nguồn
LC
ra

Nguồn 12Vdc

3.1.1 Khối nguồn
Nguồn 12V 2A cung cấp nguồn điện hoạt động ổn định cho mạch hạ áp
Nguồn 3.3Vdc ta sử dụng từ nguồn cổng usb của máy tính cấp trực tiếp vào stm32
3.1.2 Khối lọc
Nhiệm vụ mà bộ lọc thông thấp này đảm nhận chính là làm mịn hoạt động chuyển
mạch Mosfet và thực hiện tạo ra điện áp DC mượt mà và êm ái hơn.

- Xác định điều kiện để dòng điện qua tải liên tục:
16


`

Dịng liên tục có nghĩa, Imin 0
Với : = D( –T ) = 0,5.12 –= 0 (A)
Nên :
= T.R = .20 = 62,5

Các gợn trong điện áp được phóng đại để hiển thị hình dạng của nó. Giá trị điện áp tụ tối
thiểu và tối đa xảy ra tại thời điểm khi dịng tụ trở thành khơng. Giá trị đỉnh-đỉnh của gợn
điện áp tụ được đưa ra:
=
=>0,1 =
=>C =9,375 ().
- Xác định dịng điện:
Dựa vào dạng sóng, giá trị dịng điện trung bình qua cuộn dây như sau:

Mà :

= 0,5*12=0,6 (A)
= = 0,3 (A)
Điện áp và dòng điện đặt trên DIODE :
= =12V
= *(1-D) = 0,3.( 1-0.5 ) = 0.15 (A)
3.1.3 Khối lái
Ở đây ta sử dụng vi mạch lái IR2101
Cổng LIN sẽ nhận xung pwm được tạo ra từ vi điều khiển và nâng mức điện áp xung từ vi
điều khiển lên 12V để việc điều khiển mosfet được thuận lợi hơn.
17


`

3.1.4 Khối tạo xung PWM

Khối điều khiển độ rộng xung (PWM) là một loại tín hiệu có thể được tạo ra từ một vi
mạch kỹ thuật số như vi điều khiển hoặc bộ định thời 555.Nhưng vì mạch sử dụng IC555
khá phức tạp và không thể điều khiển nhiều thiết bị nên trong đề tài nầy ta chọn sử dụng

STM32F103C8T6 để làm mạch đơn giản hơn và trên hết ta có thể lập trình dễ dàng.
Ta có :
18


`

Thời gian của một chu kỳ là T, với:
T=+
Và tần số chuyển mạch là:
F= =
Hệ số chu kỳ làm việc:
D==
D biến thiên từ 0 đến 1 (không bao gồm giá trị 0 và 1)
Chúng ta tiến hành lập trình cho STM32F103C8T6 qua phần mềm STM32cubeMX và
Keilc

Ta khởi tạo Timer1 và cài đặt Channel 2 để truyền xung PWM
Sử dụng thạch anh nội (internal clock)
Cài đặt thông số cho bộ chia trước = 35
Cài đặt cho kỳ xung = 99

19


`

Cài đặt thạch anh với tần số 72MHz

Lưu đồ giải thuật:

Bắt đầu chương trình

Gọi hàm HAL_TIM_PWM_STAR

Gọi hàm HAL_TIM_SET_COMPARE

Xuất xung PWM

20


`

3.1.5 Khối chuyển mạch
Khối nầy tiếp nhận xung PWM từ khối lái và có vai trị như một cơng tắt đóng ngắt với
tần số chuyển mạch lớn.

Điện áp và dịng điện đặt trên khoá S
= = 12 V
= * D= 0.3*0.5 = 0.15 (A)

Nên ta lựa chọn Mosfet IRF540
Thông số kỹ tḥt
•

Phân cực bóng bán dẫn: Kênh N

•

Điện áp xả đến nguồn Vds : 100V

•

Dịng xả vào nguồn Id : 28A

•

Điện trở trạng thái (điện trở nguồn) Rds : 0,077Ω

•

Phạm vi nhiệt độ hoạt động: -55˚C đến 175˚C

•

Điện áp nguồn cổng Vgs : ± 20V

•

Cơng suất tiêu tán tối đa: 150W

•

Điện áp tối đa cần thiết để dẫn: 2V đến 4V

21


`

3.2 Sơ đồ nguyên lí tổng thể

3.3 Sơ đồ mạch in

22


`

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ
4.1 Kết quả thi cơng

Hình a. Mặt trên của mạch thi cơng Hình b. Mặt dưới của mạch thi cơng
4.2 Kết quả đo đạt

Hình a. Đo áp tải

Hình b. Đo áp nguồn

 Dạng sóng nguồn vào
23


`

 Dạng sóng nguồn ra

 Dạng sóng pwm
24

`

 Dạng sóng của cổng Lo của mạch lái

4.3 Nhận xét
25