Phương pháp nghiên cứu phần tử chuẩn là nền tảng trong cấu tạo của ổn áp đa chiều p7 docx

Nguyễn Văn Đức Luận văn tốt nghiệp
Trang 61
80 . 10-6 . di 80 . 10
-6
. 0,6
Co = = = 1600 F
Vr 0,03
Chọn C = 1600 F

IV.THIẾT KẾ MẠCH NẮN LỌC NGỎ VÀO :
1.CẦU DIODE :
Mạch nắn lọc ngõ vào đïc thiết kế theo mạch như hình vẽ
Điện áp nguồn lưới đặt trực tiếp vào cầu nắn nên 4 diode phải chòu
điện áp ngược cao.
Trò số đỉnh của điện áp là : V
p
= 220 . 1,414 = 311 V
Trò số đỉnh của điện áp nguọc đặt lên mỗi diode là :
V
in
= 311 . 1,57 = 448 V
Nếu dự trữ thêm 10% thì ta cần chọn các diode chòu đuọc áp ngïc cho
phép là 600 V.
Từ nhận xét trên ta thấy Diode 1N4007 là thích hợp, vì nó có điện áp
ngïc Vin = 1000V
Dòng điện bảo hòa nguọc Is = 5 A
Dòng điện thuận cực đại I
F

max
= 1 A

Diode 1N4007 là loại diode thông dụng, có nhiều trên thò trường, giá
kinh tế. Nên ta chọn cầu Diode là 1N4007.
2.Tụ lọc :
Vì đây là mạch ổn áp xung , nên điện áp ngõ ra được lọc ở ngõ ra, nên
vấn đề lọc ngõ vào có độ gợn sóng cao và có thể lên đến 25 – 40 %.
ta có : 1
 =
2 3 f R C
với  : độ gợn sóng ( % )
1
C = = 192,45  F
2 3fRC
Nguyễn Văn Đức Luận văn tốt nghiệp
Trang 62

với  = 30 % , f = 50 Hz , R = 100 K
Thực tế ta chọn C = 220 F
V.MẠCH ĐIỀU KHIỂN :
Mạch điều khiển độ rộng xung với tần số cố đònh đuọc xây dựng để
thực hiện việc điều khiển trong bộ nguồn switching. Nó đuọc thiết kế theo
từng khối rời hay đượcc tích hợp trong các IC .
Nếu thiết kế theo từng khối rời thì bộ nguồn sẽ phức tạp, độ chính xác
không cao ,diện tích chiếm chổ lớn . Vì vậy ta chọn IC để khắc phục các
nhược điểm trên.
Có nhiều loại IC điều khiển độ rộng xung như :SG 1524,UC 1846, TL
494, TL 495 Nhưng TL 494 có nhiều trên thò trường, giá thành rẻ, nên ta
chọn IC TL 494.
Mô tả IC TL 494 :
IC TL 494 bao gồm bộ dao động răng cưa tuyến tính với tần số được
xác đònh bởi 2 thành phần bên ngoài là R

T
và C
T

Tần số dao động : f = 1,1 / ( R
T
. C
T
)
Ngỏ ra của mạch điều chế độ rộng xung được thực hiện bởi sự so sánh
sóng răng cưa với 2 tín hiệu điều khiển đưa đến cổng NOR và sau đó suất ra 2
transistor Q1 và Q2 .Tín hiệu suất ra đến Q1,Q2 chỉ xảy ra khi tín hiệu răng
cưa lớn hơn so với 2 tín hiệu vào . Vì thế việc tăng biên độ tín hiệu điều khiển
sẽ làm giảm độ rộng xung ra ( xin tham khảo sơ đồ vẽ dạng sóng của IC
TL494 )
Tín hiệu điều khiển 1 bên ngoài đưa vào đuọc cung cấp cho mạch
dead-time .Tín hiệu điều khiển 2 được đưa vào mạch khuếch đại sai lệch hoặc
ngỏ vào feedback .
Mạch so sánh điều khiển độ rộng xung sẽ so sánh điện áp đưa từ bên
ngoài vào để cho ra 1 xung có độ rộng xung tùy thuộc vào điện thế ngỏ
vào.Thời gian hoạt động của xung tùy thuộc vào thời gian dead-time và độ
rộng xung của mạch so sánh PWM.
IC TL 494 có 1 điện thế ổn áp bên trong là 5V với dòng là 10 mA và
được đưa ra chân số 14 để làm điện áp chuẩn
Như đã nói ở trên tần số dao động được đònh bởi R
T
và C
T
,thực tế trên
mạch là C36 và R36 và fosc = 62 KHz

Nguyễn Văn Đức Luận văn tốt nghiệp
Trang 63
Ta có
fosc =
36
C
.
36
R
1
= 62 KHz
Chọn R36 = 18 K
Thay các giá trò vào ta đuọc C36 = 958 pF = 1000 pF
Dòng IC 494 là 10 mA và áp của nó cung cấp cho mạch là 5V
R42 = 5/10 = 0,5 K
Chọn R42 = 1K
Q3 ( C 945 ) và Q4 ( C 945 ) là 2 transistor ở tầng driver :
C 945 có đặc tính kỹ thuật sau :
B
VCBO
= 70 V
B
VCEO
= 70 V
B
VEBO
= 4 V
Tính R18 ,ta có :
R18
V

BQ4
= Vcc
R17 + R18
Khi Q4 dẩn ,ta có V
BQ4
= 0,6 V , Vcc = 5 V
Chọn R18 = 1 K
Thay các giá trò trên vào công thức ta đuọc
R17 = 4,2 K
Chọn R17 = 3,9 K
Bằng cách dùng 2 công thức trên áp dụng cho Q3 với 2 điện trở phân cực
là R21 và R19 ( chọn R21 = 3,9 K ) ta có : R19 = 1,2 K
Thực tế chọn R19 = 1,5 K
p dụng cho Q6 ta cũng đuọc kết quả
R39 = 39 K
R40 = 1 K
Thông số kỹ thuật của transistro A 733 ( Q5 )
B
VCBO
= 100
Nguyễn Văn Đức Luận văn tốt nghiệp
Trang 64
B
VCEO
= 80
B
VEBO
= 5
Ic max = 0,5 A
P = 0,5 W ,  =120

-Ở chế độ Q5 bắt đầu dẩn thì dòng Ic = 0,12 mA nên ta cũng có
I
BQ5
= Ic /  = 1 mA
Nên R41 = ( 5-V
BEQ1
) / I
BQ1

Với V
BEQ1
= 0,2 V =>I
BQ1
= 1 mA
-Thay các giá trò vào ta được : R41 = 4,8 K
-Thực tế chọn R41 = 4,7 K
-Tính tụ liên lạc C5:
Ta có : I
pft
. 0,8 T/2 I
pft
. 0,8 .T/2
C5 = =
dV 10 % . V
CQ1
Với I
pft
= 1,42 A ( tính toán ở phần đầu )
V
CQ1

= 150 V
=> C5 = 0,6 F
Chọn C5 = 1 F
VI.TRANSISTOR NGẮT DẪN :
Vì đây là chế độ Half-Bridge converter nên điện áp nguọc C-E là :
V
BCE
= 220 . 1,414 . 1,21 = 376,5 V
Trong đó 1,21 là hệ số dự phòng ,nên ta chọn transistor có điện áp nguọc
nằm trong khoảng này .
Theo lý luận trên ta chọn transistor C 4242 vì các thông số của C 4242
đáp ứng được yêu cầu trên
Thông số kỹ thuật của C 4242 là :
V
CBO
= 700 V
V
EBO
= 9 V
V
CEO
= 4000 V
I = 2 A
Nguyễn Văn Đức Luận văn tốt nghiệp
Trang 65
Hệ số  = 20
Bình thường khi Q1 chưa dẫn thì nó đã có 1 điện thế mồi từ 0,2 đến 0,4
V để chỉ cần kích một điện thế nhỏ tương ứng là 0,4 V hay 0,2 V là transisitor
sẽ dẫn .Bình thường dòng tại cực B của Q1 ở chế độ mồi này rất nhỏ , khoảng
vài microA nên để dòng chính qua R6 phân cực cho Q1 thì dòng qua nó phải

lớn gấp nhiều lần so với 0,2 A . Đây chính là dòng phân cực cho Q1
I
BQ1
= 0,2 . 100 = 0,2 mA
Lúc này : R6 = U
BEQ1
/I
BQ1
= 0.6 / 0.2 = 3 K
Thực tế chọn R6 = 2,7 K
Tính R9 : Ta có
V
CQ2
. R9
V
BQ2
=
R7 + R9
Chọn R7 = 330 K , U
BQ2
= 0,6 V
Thay các số vào công thức ta đuọc R9 = 2,1 K
Thực tế chọn R9 = 2,7 K

Nguyễn Văn Đức Luận văn tốt nghiệp
Trang 66
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

Nguyễn Văn Đức Luận văn tốt nghiệp
Trang 67

-NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ NGUỒN ỔN ÁP
XUNG 5V/10A,  15V/3A :
Khi cung cấp nguồn điện AC vào , nguồn điện vào được D5 nắn và tạo
điện áp mồi thông qua R4, đến cực B của Q1( C4242) làm Q1 dẫn tạo một
điện thế cảm ứng qua cuộn thứ cấp của biến áp xung nhờ D14 nắn và tụ lọc
C19 lọc tạo thành điện áp đưa đưa vào chân số 12 của IC TL494 và làm cho
IC494
±
dao động và đưa điện áp dao động cho Q3 ( C945) kích thích dao
động cho Q1 và Q2.
-Nhờ xung Dead-Time Q2 dẫn làm cho điện thế thứ cấp của biến áp
xung ra cao.
-IC TL494 là IC điều khiển độ rộng xung .Nguyên lý điều rộng xung
của nó được giải thích như sau:
+Chân số 2 được cung cấp điện áp VREF =2,5V.
+Chân số 1 đưa điện áp dò sai lấy từ Vout ra .
+Chân số 4 được áp vào điện thế để khống chếthời gian Dead –
Times khoảng 0,4V .
-Điện áp ngõ ra phản hồi về so sánh với điện áp chuẩn . Nếu có sự sai
lệch thì tín hiệu ngõ ra bộ khuếch đại sai lệch sẽ điều khiển độ rộng xung ở
ngõ ra chân 9 và chân 10 của IC TL494 .Tín hiệu ở ngõ ra 2 chân này phản
hồi về kích cho Q3 và Q4 dẫn hay ngắt để điều khiển thời gian Ton của 2
Transistor giao hoán Q1 và Q2.
 Mạch bảo vệ quá dòng và quá áp:
 Bảo vệ quá dòng : Vì một lý do nào đó mà dòng điện ngõ ra
tăng lên đột ngột ( cao hơn dòng điện đònh mức ).Dòng này qua điện trở
1K ,và làm phân cực điện áp D5 .Lúc này xuất hiện điện áp phân cực cho
Q6  làm Q6 dẫn  Q5 dẫn tạo ra một điện thế 5V tại chân 4 của IC 494
.nhìn vào cấu tạo bên trong của IC ,ta thấy chân 4 của nó là 5V điều này có
nghóa là ngõ ra mạch so sánh Dead Times là 5V (tương đương mức 1 ) lúc

này sẽ không có dao động ngõ ra  Mạch tự cúp lại không hoạt động.
 Bảo vệ quá áp: Vì một lý do nào đó điện áp ngõ vào tăng cao
hơn giá tri đònh mức .Thì điện áp phía thứ cấp cũng tăng cao và làm phân
cưc D6 ,lúc này cũng xuất hiện điện áp phân cực cho Q6 .Bằng cách lý luận
tương tự như phần bảo vệ quá dòng Mạch tự cúp lại (không hoạt động
nữa).