Nghiên cứu giải pháp thiết kế bộ nguồn chất lượng cao dùng trong thiết bị điện tử

Bộ giáo dục và đào tạo
đại học giao thông vận tải
------------------------------------



Phạm thanh huyền


Nghiên cứu giải pháp thiết kế
bộ nguồn chất lợng cao
dùng trong thiết bị điện tử


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Chuyên ngành: điện tử - viễn thông
M số: 60. 52. 70




Ngời hớng dẫn khoa học
:
Ts. Nguyễn thanh hải


Chữ ký:

Hà Nội, tháng 10 năm 2006




Để có đợc kết quả học tập nh ngày
hôm nay, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn
tới tập thể các thầy cô giáo trong trờng
Đại học Giao thông Vận tải đã nhiệt
tình giảng dạy và tạo điều kiện thuận
lợi để lớp Cao học Điện tử Viễn Thông
K11, nói chung, và tác giả, nói riêng,
hoàn thành khoá học của mình.
Xin cám ơn các thầy cô trong Khoa
Điện - Điện tử, đặc biệt là TS. Nguyễn
Thanh Hải - ngời hớng dẫn khoa học
trực tiếp cho luận văn tốt nghiệp này.
TS. Nguyễn Thanh Hải không chỉ gợi ý
đề tài mà còn đa ra nhiều ý kiến quý
báu để tác giả có thể giải quyết đợc
những vấn đề khó khăn nảy sinh trong
quá trình thực hiện luận văn.
Cuối cùng tác giả xin gửi lời cám ơn
sâu sắc tới gia đình và bạn bè, những
ngời đã động viên và tạo mọi điều kiện
để tác giả có thể đầu t tối đa thời gian
và công sức hoàn thành công việc của
mình.

Xin chân thành cám ơn !


Tác giả
1

Mục lục
Danh mục một số từ viết tắt
Mở đầu

Chơng 1

Tổng quan chung và các yêu cầu của bộ nguồn trong
thiết bị điện tử

1.1. Tổng quan chung................................................................................... 7
1.1.1. Vị trí và tầm quan trọng của bộ nguồn trong hệ thống ...... 7

1.1.2. Các loại nguồn sử dụng trong thiết bị điện tử...................... 7

1.2. Đánh giá các phơng án thiết kế nguồn ổn định ............. 9
1.2.1. Bộ nguồn ổn định tuyến tính..................................................9

1.2.2. Bộ nguồn chuyển mạch ........................................................13

1.3. Các yêu cầu của bộ nguồn chuyển mạch ............................. 15
1.3.1. Khối lọc nhiễu đầu vào .........................................................15

1.3.2. Khối nắn và lọc sơ cấp ..........................................................16

1.3.3. Khối chuyển mạch tần số cao, nắn và lọc thứ cấp .............17

1.3.4. Khối điều khiển ..................................................................... 17


Chơng 2

Bộ biến đổi điện áp DC/DC

2.1. Phơng pháp biến đổi điện áp DC/DC.......................................... 19
2.1.1. Mạch ngắt quãng hoạt động ở chế độ A ............................20

2.1.2. Mạch ngắt quãng hoạt động ở chế độ B.............................. 21

2.1.3. Mạch ngắt quãng hoạt động ở chế độ C .............................22

2.1.4. Mạch ngắt quãng hoạt động ở chế độ D .............................22

2.1.5. Mạch ngắt quãng hoạt động ở cả 4 chế độ ......................... 23

2.2. Các bộ biến đổi điện áp DC/DC........................................................ 24
2.2.1. Bộ biến đổi thế hệ thứ nhất .................................................. 24

2.2.2. Bộ biến đổi thế hệ thứ hai..................................................... 33

2.2.3. Bộ biến đổi thế hệ thứ ba......................................................34

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
2
2.2.4. Bộ biến đổi thế hệ thứ t ......................................................35

2.2.5. Bộ biến đổi thế hệ thứ năm ..................................................36

2.2.6. Bộ biến đổi thế hệ thứ sáu .................................................... 36


Chơng 3

Các giải pháp thiết kế bộ nguồn chuyển mạch

3.1. Mục đích và yêu cầu........................................................................... 38
3.2. Thiết kế khối công suất ................................................................. 39
3.2.1. Bộ chuyển mạch Buck .......................................................... 39

3.2.2. Bộ chuyển mạch Boost.......................................................... 42

3.2.3. Bộ chuyển mạch kiểu đẩy - kéo ........................................... 46

3.2.4. Bộ chuyển mạch cầu bán phần............................................ 52

3.2.5. Bộ chuyển mạch cầu toàn phần........................................... 55

3.3. Thiết kế khối điều khiển................................................................. 58
3.3.1. Giới thiệu chung.................................................................... 58

3.3.2. Nguyên lý điều chế độ rộng xung (PWM) .......................... 59


Chơng 4

Mô phỏng

4.1. Giới thiệu chung về các phần mềm mô phỏng................... 62
4.1.1. Phần mềm mô phỏng Matlab/Simulink.............................. 62

4.1.2. Phần mềm thiết kế mạch điện tử......................................... 64

4.1.3. Giới thiệu một số họ IC điều khiển công suất thông dụng 65

4.2. Xây dựng mô hình mô phỏng......................................................... 67
4.2.1. Giới thiệu chung.................................................................... 67

4.2.2. Tính toán thông số và lựa chọn linh kiện cho từng đầu ra69

4.3. Đánh giá và thí nghiệm kết quả trên mô hình mô
phỏng
.................................................................................................................. 88
4.3.1. Mô phỏng cho mạch đơn ...................................................... 88

4.3.2. Mô phỏng cho mạch tổng hợp: ............................................ 88


Tài liệu tham khảo................................................................................. 92

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
3


Danh mục Một số từ viết tắt

AC
Xoay chiều
AC/AC
Biến đổi điện áp xoay chiều sang xoay chiều
AC/DC
Biến đổi điện áp xoay chiều sang một chiều
BJT
Transistor lỡng cực
DC
Một chiều
DC/AC
Biến đổi điện áp một chiều sang xoay chiều
DC/DC
Biến đổi điện áp một chiều sang một chiều
EMI
Nhiễu điện từ
FET
Transistor hiệu ứng trờng
IC
Vi mạch tích hợp
PTHC
Phần tử hiệu chỉnh
PWM
Bộ điều chế độ rộng xung
RFI
Nhiễu cao tần
SMPS
Bộ mguồn chuyển mạch
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
4

mở đầu

1. Tính cấp thiết của đề tài
Kỹ thuật cấp nguồn là kỹ thuật liên quan tới việc cung cấp năng lợng điện
cho các thiết bị sử dụng. Điều này có tính quan trọng sống còn đối với
ngành công nghiệp điện tử. Các bộ chuyển đổi dạng năng lợng điện đợc
chia thành 4 loại là:
Biến áp biến đổi AC / AC
Bộ chỉnh lu biến đổi AC/DC
Bộ nghịch lu biến đổi DC/AC
Bộ biến đổi DC/DC
Trong đó, biến áp và bộ chỉnh lu khá đơn giản, chúng xuất hiện từ rất
lâu và đợc nghiên cứu đầy đủ từ lý thuyết tới xây dựng mạch thực tế. Tới
nay vấn đề này có thể coi nh đã đợc hoàn thiện. Còn bộ nghịch lu và bộ
biến đổi DC/DC còn rất nhiều vấn đề cần nghiên cứu. Bộ biến đổi DC/DC
(cơ sở để xây dựng bộ nguồn chuyển mạch chất lợng cao và bộ điều khiển
động cơ một chiều) xuất hiện sau một thời gian dài và mặc dù phát triển
không ngừng kể từ khi ra đời nhng lý thuyết về chúng còn rất ít mà hầu
hết ở dạng những bài báo đa ra các sơ đồ mạch cụ thể mà các nhà nghiên
cứu tìm ra để đáp ứng đợc yêu cầu của ứng dụng nhất định nào đó.
Trớc thực tế đó, tác giả luận văn này mạnh dạn đi sâu nghiên cứu về lý
thuyết của việc chuyển đổi DC/DC, trên cơ sở ấy đa ra các giải pháp thiết
kế nguồn chuyển mạch. Để minh chứng cho lý thuyết một cách trực quan
và sinh động hơn, luận văn có xây dựng phần mô phỏng cho một ứng dụng
cụ thể.
Sau khi hoàn thành, luận văn sẽ góp phần làm rõ lý thuyết cũng nh
cho biết một số điều chỉnh thực tế của việc thiết kế nguồn chất lợng cao
dùng trong thiết bị điện tử.

2. Tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài

Vấn đề nghiên cứu nguồn chuyển mạch là một vấn đề không mới nhng có
thể nói là rất khó vì chúng thay đổi rất nhanh nhằm đáp ứng những đòi hỏi
ngày càng phức tạp của thực tế. Mặc dù mang tính thực tiễn và ứng dụng rất
cao nhng nghiên cứu lý thuyết về nguồn chuyển mạch thì còn thiếu rất
nhiều. Mặt khác, do tính cạnh tranh về thơng mại mà các nhà sản xuất có
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
5
thể đa ra sản phẩm nhng không hề công bố lý thuyết kèm theo. Vì vậy,
những ngời dùng khi cần sửa chữa hoặc muốn tự thiết kế theo yêu cầu
riêng là rất khó khăn.
Các đề tài nghiên cứu trong nớc hầu nh không có, tất nhiên không kể
tới những tài liệu nói về điện tử công suất cơ bản.
Trên thế giới có rất ít ngời nghiên cứu chuyên sâu về vấn đề này. Tài
liệu chỉ ở dạng các bài báo đăng trên tạp chí IEEE về các kỹ thuật liên quan
tới bộ nguồn chuyển mạch nh kỹ thuật DC/DC, hoặc sơ đồ mang tính giới
thiệu của các hãng sản xuất (nếu lắp ráp nh vậy phần lớn mạch không hoạt
động và cũng không có cơ sở để lựa chọn linh kiện hay thay đổi cấu hình) .
Tuy vậy, cũng có tài liệu nói tới việc thiết kế nhng lại theo kinh nghiệm là
chủ yếu.

3. Mục đích, nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu của luận văn
Mục đích:
Luận văn có mục đích tìm hiểu các kỹ thuật cơ bản để thiết kế nguồn
chuyển mạch chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử.
Nhiệm vụ:
Nghiên cứu góp phần làm rõ cơ sở lý thuyết của nguồn chuyển mạch chất
lợng cao.
Đa ra một số giải pháp thiết kế bộ nguồn chất lợng cao dùng trong
thiết bị điện tử.
Mô phỏng kết quả nghiên cứu lý thuyết bằng một số phần mềm mô

phỏng để minh hoạ trực quan cho lý thuyết và thuận tiện cho việc cải tiến
và điều chỉnh mạch (xây dựng mạch cho một ứng dụng cụ thể).
Phạm vi nghiên cứu:
Luận văn nghiên cứu các kỹ thuật cơ bản liên quan tới nguồn chuyển
mạch.
Thiết kế và mô phỏng một bộ nguồn chuyển mạch cho một ứng dụng cụ
thể.

4. Cơ sở lý luận và phơng pháp nghiên cứu của luận văn
Cơ sở lý luận:
Luận văn đợc nghiên cứu trên cơ sở lý thuyết kỹ thuật mạch điện tử,
điện tử công suất, hệ thống điều khiển có phản hồi
Các bài báo, tài liệu khoa học
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
6
Hớng dẫn sử dụng các phần mềm mô phỏng nh Matlab, LTspice, SW
Cad III, BodeCad, Swift Desinger, TPS 40 Desinger, LoPwrDC Desinger
Phơng pháp nghiên cứu:
Chủ yếu là phơng pháp tổng hợp và phân tích trên cơ sở lý thuyết đã có.
Ngoài ra, còn thống kê, so sánh để lựa chọn phơng án tối u.
5. Đóng góp về mặt khoa học của luận văn
Giới thiệu và làm rõ lý thuyết cơ bản về nguồn chuyển mạch.
Xây dựng thử nghiệm công cụ thiết kế nguồn chuyển mạch một cách
nhanh chóng và tiện lợi nhờ phần mềm mô phỏng.

6. ý nghĩa thực tế của luận văn
Cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc phân tích và thiết kế bộ nguồn chuyển
mạch.
Đánh giá chất lợng và hiệu suất với loại nguồn chuyển mạch.

7. Kết cấu của luận văn
Luận văn gồm 4 chơng với 3 chơng lý thuyết và một chơng trình bày
phần mô phỏng. Ngoài ra còn có phần mở đầu và danh mục tài liệu tham
khảo.
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
7
Chơng
1
Tổng quan chung và các yêu cầu của bộ
nguồn trong thiết bị điện tử

1.1. Tổng quan chung
1.1.1. Vị trí và tầm quan trọng của bộ nguồn trong hệ thống
Nguồn điện trong các hệ thống điện tử đóng vai trò hết sức quan trọng. Đó
là nơi cung cấp năng lợng điện cho hệ thống hoạt động cũng nh trái tim
cung cấp máu đi nuôi cơ thể. Vì vậy có thể nói rằng việc tạo ra bộ nguồn
chất lợng cao có vai trò quyết định tới sự sống còn của cả hệ thống.
Các hệ thống điện tử ngày nay đều sử dụng năng lợng của dòng điện
một chiều, việc cấp nguồn một chiều có thể thực hiện bằng cách sử dụng
các nguồn pin, acquy, pin mặt trời nhng các nguồn này không có tính ổn
định (nguồn yếu đi sau một thời gian hoặc phụ thuộc quá nhiều vào điều
kiện bên ngoài). Do đó, với các hệ thống yêu cầu hoạt động tin cậy trong
một thời gian dài thì yêu cầu bộ nguồn phải đảm bảo về độ ổn định cao và
phạm vi ổn định rộng. Để đáp ứng đợc yêu cầu đó các bộ nguồn dùng
trong thiết bị điện tử đều sử dụng phơng án tối u là lấy nguồn cung cấp
chính từ đờng dây điện lực, đồng thời kết hợp với nguồn dự phòng là pin
hoặc máy phát điện.
Tuy nhiên, phần quan trọng nhất để quyết định tính ổn định của bộ
nguồn lại không phụ thuộc vào cách dùng nguồn chính hay nguồn dự phòng
vì sau đó chúng đều cần đi qua phần ổn định để đảm bảo đầu ra không đổi.

Chúng ta sẽ làm rõ điều này ở các phần tiếp theo đây.

1.1.2. Các loại nguồn sử dụng trong thiết bị điện tử
Cùng với sự phát triển không ngừng của ngành công nghiệp điện tử, các bộ
nguồn cũng liên tục đợc thay đổi để đáp ứng những yêu cầu ngày càng cao
về chất lợng cũng nh sự đa dạng trong mục đích sử dụng.
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
8
Sự ổn định của nguồn cung cấp quyết định sự an toàn cho thiết bị, tăng
sự chính xác trong hoạt động và kéo dài tuổi thọ của chúng, hiện nay việc
ổn định này đợc thực hiện hoàn toàn tự động với chất lợng rất cao.

Hình 1. 1: Sơ đồ khối đơn giản của một bộ nguồn
Khối 1: Biến áp
Khối 2: Nắn và lọc sơ cấp
Khối 3: Nguồn dự phòng
Khối 4: Bộ ổn định

Từ sơ đồ trên có thể thấy rất rõ là sự khác biệt của các bộ nguồn để tạo
ra chất lợng khác nhau chính là ở khối 4. Bộ ổn định.

Khối 1 và 2 có một số sơ đồ thông dụng nh hình dới đây:
+
-
+
-
L
dc
Uo
Rt

+
C2
+
C1
ac
Ui
TR
dc
ac
Ui
Uo
Rt
+
C2
+
C1
R
TR

Hình 1. 2: Sơ đồ mạch chỉnh lu và lọc nguồn
Đầu vào
ac

4
2
1
3

Đầu ra dc
ổn định

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
9
Phần tử cơ bản trong bộ ổn định đợc gọi là phần tử hiệu chỉnh (PTHC).
Dựa vào phần tử này ta có thể phân loại các bộ nguồn nh sau:
+ Dựa vào cách mắc phần tử hiệu chỉnh với tải, ta có bộ nguồn ổn định song
song và bộ ổn định nối tiếp.
+ Dựa vào loại dòng điện mà bộ ổn định làm việc, ta có bộ nguồn ổn định
xoay chiều và bộ nguồn ổn định một chiều.
+ Dựa vào đặc tính làm việc của PTHC, ta có bộ ổn định liên tục (tuyến
tính) và bộ ổn định ngắt quãng (bộ ổn định chuyển mạch).
Sau đây ta chỉ xét một số mạch ổn định tuyến tính và mạch ổn định
chuyển mạch để thấy đợc u nhợc điểm của từng loại mà lựa chọn cho
phù hợp với yêu cầu.

1.2. Đánh giá các phơng án thiết kế nguồn ổn định
1.2.1. Bộ nguồn tuyến tính
Nh đã nói ở phần trên sự khác nhau cơ bản của các bộ nguồn chính là ở
PTHC. Vì vậy trong phần này ta sẽ xét tới một số sơ đồ điển hình với PTHC
khác nhau để nhận ra đợc u khuyết điểm của bộ nguồn tuyến tính.

1.2.1.1. Phần tử hiệu chỉnh mắc song song với tải
Bộ ổn định này khá đơn giản, PTHC là diode Zene hoặc điện trở nhiệt
Tecmitto đợc mắc song song với tải theo sơ đồ nh hình dới đây:
Rcb
+


Hình 1. 3: Sơ đồ ổn định dùng diode Zene và Tecmitto
Vo
ổn định

Vi

không ổn định
-

+
-
T
Vo
ổn định
Vi

không ổn định
+
-
Rt
D
ZENER
Rcb
+
R
Rt
Rdc
-
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
10
Trong sơ đồ thứ nhất, nội trở của diode Zene giảm theo sự gia tăng của
điện áp ngợc đặt vào, khi đó Uz = Iz . Rz const, tức là giữ cho điện áp
giữa hai đầu điện trở tải Rt ổn định.
Trong sơ đồ thứ hai, nhiệt trở R

T
đợc chế tạo bằng chất bán dẫn có hệ số
nhiệt âm, khi nhiệt độ tăng 100
0
C thì điện trở bản thân của R
T
giảm xuống
từ 20 400 lần. Khi điện áp đầu vào tăng thì dòng cũng tăng làm cho nhiệt
trở nóng lên, dẫn đến điện trở của nó giảm xuống, kết quả là tổng trở của
nhánh R
T
, Rp song song với tải giảm xuống, sụt áp trên Rcb tăng và giữ cho
Vo ổn định.
Từ sơ đồ nguyên lý và hoạt động của các mạch trên có thể nhận thấy
rằng chúng có u điểm là đơn giản nhng khả năng ổn định của mạch hoàn
toàn phụ thuộc vào tính chất vật lý của vật liệu chế tạo linh kiện làm PTHC.
Thêm nữa, các mạch này chỉ có thể tạo ra đợc điện áp thấp ổn định từ điện
áp cao hơn, tức là không thể nâng đợc điện áp lên khi nó bị giảm. Mặt
khác, bản thân các PTHC này làm tiêu hao một phần công suất khá lớn nên
ảnh hởng tới hiệu suất của toàn mạch.

1.2.1.2. Phần tử hiệu chỉnh mắc nối tiếp với tải
Bộ ổn định này còn gọi là bộ ổn định có hồi tiếp, khi đó hệ số ổn định cao
và công suất ra lớn.
Phần tử
hiệu chỉnh
Bộ
khuếch đại
Mạch
hồi tiếp

Bộ
so sánh

Nguồn chuẩn
Ur
Điện áp
một chiều ổn định


Uv
Điện áp một chiều
cha ổn định


Tải
Hình 1. 4: Sơ đồ khối của bộ ổn định có hồi tiếp
PTHC đợc điều khiển bằng tín hiệu một chiều từ bộ khuếch đại. Trong
sơ đồ này PTHC là các BJT hoặc FET loại công suất làm việc ở chế độ
khuếch đại, khi đó nội trở của chúng biến đổi theo điện áp ra, nếu bằng
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
11
cách nào đó điều khiển đợc sự thay đổi của nội trở này ta sẽ làm cho điện
áp trên tải ổn định.
Mạch hồi tiếp lấy điện áp ra hoặc một phần điện áp ra đa về bộ so sánh.
Bộ so sánh thực hiện việc so sánh điện áp ra của mạch hồi tiếp với nguồn
điện áp chuẩn. Kết quả so sánh là điện áp một chiều đợc đa tới PTHC sau
khi qua bộ khuếch đại để tăng khả năng điều khiển.
Nguồn chuẩn tạo ra điện áp ổn định không phụ thuộc vào sự thay đổi của
điện áp vào hay điện áp ra để cung cấp cho bộ so sánh. Nguồn chuẩn
thờng dùng diode Zene để tạo điện áp chuẩn ổn định.

Để đánh giá u nhợc điểm của bộ nguồn tuyến tính có hồi tiếp ta xét sơ
đồ phổ biến sau đây:
Vo
Khuếch đại
dòng
Vref
Bộ khuếch đại sai số
Vi
ac
Io
+
R1
R2
Q1
+
C
D2
D1
T1

Hình 1. 5: Bộ nguồn tuyến tính có hồi tiếp
Trong đó, Transistor hoạt động ở chế độ tuyến tính, có nội trở thay đổi để
điện áp ra luôn là hằng số. Bộ khuếch đại sai số thực chất là bộ so sánh một
phần điện áp ra (lấy qua bộ chia áp R1, R2) với điện áp chuẩn Vref. Điện
áp ra của bộ khuếch đại sai số điều khiển cực gốc của BJT thông qua bộ
khuếch đại dòng điện.
Nếu điện áp ngõ ra tăng (do tăng điện áp ngõ vào hoặc do giảm dòng tải)
thì điện áp cực phát của BJT tăng, trong khi điện áp cực gốc giảm vì tín
hiệu hồi tiếp đa tới bộ so sánh là hồi tiếp âm, do đó nội trở của BJT tăng
lên, sụt áp trên BJT tăng và điện áp ngõ ra giảm xuống. Điện áp mới đợc

tạo ra lại tiếp tục đợc so sánh với điện áp mẫu tới khi đạt trạng thái cân
bằng với điện áp mẫu. Nhng khi điện áp ngõ ra giảm, quá trình trên lại
không diễn ra ngợc lại.
Nh vậy có thể thấy khuyết điểm rõ ràng của bộ ổn định tuyến tính có
hồi tiếp là:
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
12
Chỉ tạo đợc điện áp thấp từ điện áp cao hơn
Ngõ vào và ngõ ra không đợc cách ly về mặt một chiều
Toàn bộ dòng tải qua transistor, transistor này làm việc liên tục ở chế
độ tuyến tính nên tổn hao là quá lớn. Trong hầu hết các trờng hợp
sụt áp trên transistor là 2.5V đối với loại NPN và 1V đối với loại
PNP.
Khi điện áp DC thô lấy ra từ cuộn thứ cấp của biến áp đã đợc chỉnh lu,
và sử dụng tụ lọc đủ lớn để lọc độ gợn sóng vô nghĩa, thờng chọn số vòng
dây cuộn thứ cấp để điện áp thứ cấp đã chỉnh lu là Vo + 2.5V khi ngõ vào
AC ở mức dung sai nhỏ. Nhng khi điện áp AC có dung sai lớn thì sai lệch
sẽ lớn hơn và tổn hao trên PTHC sẽ lớn hơn và do vậy hiệu suất cấp nguồn
sẽ giảm đi.
Để chứng minh cho điều này có thể xem xét ví dụ sau:
Vo
V
Io
A
Vdc(min)
V
Vdc(max)
V
Vi sai(max)
V

Pi(max)
W
Po(max)
W
Tổn hao
Qmax
Hiệu suất
Po/Pi(max) %
5 10 7.5 9.25 4.75 97.5 50 47.5 51.25
15 10 17.5 22.8 7.75 228 150 78 65.9
20 10 32.5 42.25 12.25 423 300 123 71

Bảng trên cho thấy các giá trị tơng ứng của mạch khi dung sai ngõ vào
AC là 15%.
Điện áp DC thô đợc chọn là (Vo + 2.5V) khi điện áp ngõ vào AC ở mức
dung sai nhỏ 15%. Khi đó, đầu vào DC đạt giá trị cực đại là 1.3(Vo +
2.5V) khi điện áp ngõ vào AC ở mức dung sai lớn +15%. Ngoài ra, từ bảng
đó cũng thấy rằng nếu điện áp ra Vo lớn thì hiệu suất cao hơn so với khi
điện áp ra nhỏ.
1.2.1.3. Phần tử hiệu chỉnh là vi mạch tích hợp (IC)
IC ổn áp có 3 cực: cực vào, cực ra và cực chung. Mỗi loại IC đợc chế
tạo với các mức điện áp ra chuẩn dơng hoặc âm, vì vậy mạch ổn định điện
áp bằng IC cũng đợc chia làm 2 loại là mạch ổn áp dơng và mạch ổn áp
âm.
Vi
không ổn định
Vo
ổn định
+
+

Vi
không ổn định
Vo
ổn định
-
-
+
C2
+
C1
IN
COM
OUT
79L05
+
C2
+
C1
IN
COM
OUT
78L05

Hình 1. 6: Sơ đồ mạch ổn áp dơng và âm dùng IC ổn áp
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
13
Vi mạch tích hợp đợc sử dụng trong các bộ nguồn ổn định tuyến tính
thực chất là một mạch bao gồm đầy đủ các thành phần của một sơ đồ ổn áp
có hồi tiếp, có mạch hạn chế dòng và bảo vệ quá áp. Điều này khiến cho
việc ổn định nguồn trở nên đơn giản và thuận lợi cho ngời sử dụng. Tuy

nhiên, các mạch này thờng có dòng nhỏ (ví dụ hai loại 78L05 và 79L05
nh hình trên chỉ cho dòng 100mA) vì khi dòng lớn (từ 3A trở lên) thì IC
phải có vỏ bọc kim loại với giá thành cao và tổn hao bên trong của các
transistor cũng khá lớn.

Tóm lại, u điểm lớn nhất của bộ nguồn ổn định tuyến tính là sự đơn
giản trong sơ đồ, nhng nhợc điểm cơ bản lại tơng đối nhiều, có thể kể ra
là:
Sử dụng biến áp nguồn với tần số thấp (50 60Hz) nên kích thớc và
trọng lợng lớn
Tiêu thụ công suất lớn trên PTHC. Dòng phụ tải càng lớn, dải ổn định
điện áp càng rộng thì PTHC tiêu thụ công suất càng lớn. Vì vậy, bộ
nguồn tuyến tính chỉ làm việc với dòng ngõ ra nhỏ hơn 5A.
Hiệu suất của mạch thấp (thờng từ 30% - 60%)
Kích thớc của PTHC lớn vì phải toả nhiệt, mật độ công suất tải ra
chỉ từ 0.2 0.3W/in3, nghĩa là tơng đối lớn với hệ thống nhỏ làm
bằng IC.

1.2.2. Bộ nguồn chuyển mạch
Vào cuối những năm 70 của thế kỷ 20, ngời ta đã tạo ra đợc một loại
nguồn ổn định mới là nguồn ngắt quãng (nguồn xung) hay còn gọi là nguồn
chuyển mạch (SMPS Switching Mode Power Supply). Bộ nguồn này làm
việc với hiệu suất cao (từ 80 trên 90%), dải điện áp làm việc rộng và kích
thớc, trọng lợng nhỏ nhẹ.
Sơ đồ khối của bộ nguồn chuyển mạch đợc cho trong hình 1.7. Chú ý
rằng sơ đồ này là sơ đồ đầy đủ với nguồn cấp ban đầu là nguồn điện lới
xoay chiều, tuỳ những điều kiện cụ thể mà sơ đồ của bộ nguồn thực tế có
thể không có một số khối. Ví dụ, nếu bộ nguồn chuyển mạch dùng pin hay
acquy thì không cần có khối (1) Khối lọc nhiễu đầu vào và (2) Khối nắn
và lọc sơ cấp.

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
14
(5)
(6)(9)
(8)
(7)
(1)
(2)
(3)
(4)
(10)









ốề ể
Hình 1. 7: Sơ đồ khối của bộ nguồn chuyển mạch
Trong đó:
1). Lọc nhiễu tần số cao
2). Bộ nắn và lọc sơ cấp
3). Phần chuyển mạch chính
4). Bộ nắn và lọc thứ cấp
5). Hồi tiếp để lấy mẫu điện áp ra
6). Khuếch đại sai lệch của điện áp lấy mẫu và điện áp chuẩn (thực chất là
bộ so sánh có khuếch đại)

7). Bộ tạo điện áp chuẩn
8). Bộ tạo xung tam giác
9). Bộ điều chế độ rộng xung
10). Bộ khuếch đại kích thích và đảo pha để điều khiển phần chuyển mạch
chính.

Tần số công tác của bộ nguồn xung (tần số chuyển mạch) thờng từ
10KHz đến 500KHz. Sở dĩ có giá trị này vì nếu tần số thấp thì khó lọc thứ
cấp, kích thớc linh kiện (cuộn chặn, tụ lọc) lớn, giá thành cũng nh kích
thớc của nguồn tăng. Nếu tần số quá cao thì năng lợng điện sẽ phát xạ tại
chỗ, khi đó năng lợng điện sẽ biến thành năng lợng từ trờng, điện
trờng và nhiệt, làm giảm hiệu suất của bộ nguồn. Hơn nữa, trong dải tần
10KHz 500KHz, biến áp dùng lõi ferit có độ từ thẩm hiệu dụng lớn, nên
số vòng dây sẽ giảm đi rất nhiều, tức là giảm đợc kích thớc và trọng
lợng của biến áp, cuộn chặn so với bộ nguồn thông thờng có cùng công
suất.
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
15
Phần chuyển mạch chính sử dụng các BJT và MOSFET công suất lớn,
tần số chuyển mạch cao, làm việc ở chế độ ngắt / mở nên tổn hao công suất
rất nhỏ, toả nhiệt đơn giản.
Từ các đặc điểm trên làm cho SMPS có các u điểm vợt trội so với bộ
nguồn tuyến tính nh sau:
Phần tử chuyển mạch tích cực hoạt động ở một trong hai chế độ đóng
hoặc ngắt nên khả năng truyền tải công suất lớn hơn nhiều so với ở
chế độ tuyến tính. Nhờ vậy hiệu suất cao (80 90%) trong khi các bộ
nguồn tuyến tính có hiệu suất thấp (<60%)
Không sử dụng biến áp nguồn 50/60Hz ở đầu vào, do vậy giảm thiểu
kích thớc và trọng lợng của bộ nguồn.
Dải làm việc ổn định rộng cho nhiều đầu ra khác nhau

Độ bền và tuổi thọ cao,
Kích thớc và trọng lợng nhỏ gọn.
Giá thành rẻ.
Tuy nhiên, có thể thấy ngay rằng SMPS có cấu trúc phức tạp và khi đo
lờng các thông số cần chú ý tới nhiễu điện từ EMI
Để đa ra những minh chứng sát thực hơn chúng ta sẽ phân tích kỹ cấu
trúc cũng nh hoạt động của SMPS ở các chơng tiếp theo. Tuy nhiên, qua
phân tích sơ bộ ở trên có thể khẳng định rằng SMPS là một bộ nguồn chất
lợng cao. Phần còn lại của luận văn sẽ chỉ đề cập tới loại nguồn này, loại
nguồn dùng trong thiết bị điện tử để đáp ứng đợc yêu cầu ngày càng khắt
khe về chất lợng cũng nh cạnh tranh về giá cả.

1.3. Các yêu cầu của bộ nguồn chuyển mạch
Nh đã nói ở phần trên, SMPS bao gồm nhiều khối, vì vậy để đa ra đợc
yêu cầu của cả bộ nguồn một cách chi tiết ta sẽ phân tích nó theo sơ đồ khối
để thấy đợc các yêu cầu riêng của từng khối.
1.3.1. Khối lọc nhiễu đầu vào
Cấu trúc:
C2
C1
Lch

Hình 1. 8: Khối lọc nhiễu đầu vào
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
16
Khối này có nhiệm vụ lọc bỏ các nhiễu cao tần. Trong không gian có rất
nhiều các nhiễu cao tần phát ra từ các thiết bị điện tử có nguồn phát xạ RFI.
Thêm nữa, bản thân nguồn xung cũng là nguồn tạo ra các thành phần tần số
cao gây nhiễu cho các thiết bị xung quanh.
Bộ lọc sẽ chặn lại các tín hiệu nhiễu đó không đa ra đờng dây, đồng

thời nó cũng chặn các xung nhiễu RFI từ ngoài không cho ảnh hởng tới bộ
nguồn (đặc biệt là khối chuyển mạch)
Bộ lọc gồm các tụ lọc cao tần và biến áp cao tần. Biến áp này có rất ít
vòng dây, có nhiệm vụ chặn nhiễu cao tần đối xứng từ đầu vào và đầu ra
nhng trở kháng của nó lại coi nh bằng không với dòng cung cấp tần số
50 - 60Hz. Tụ lọc cao tần có điện dung chỉ vài chục nF, với nhiệm vụ lọc
nhiễu cao tần không đối xứng từ đầu vào và đầu ra, trở kháng của các tụ
này rất lớn (coi nh ) với dòng cung cấp tần số 50 60Hz.
Từ nhiệm vụ nh trên của khối lọc nhiễu cao tần, ta thấy khối này cần
đảm bảo:
Cấu trúc nhỏ gọn
Lọc RFI trong khi không gây ảnh hởng gì tới tần số cơ bản 50
60Hz
Không gây suy giảm tín hiệu, không làm tổn thất năng lợng điện.

1.3.2. Khối nắn và lọc sơ cấp
Bộ nguồn có đầu vào là nguồn AC nên phải có phần nắn và lọc sơ cấp trớc
khi đa vào phần chuyển mạch chính. Nguồn AC có thể là 1 pha hoặc 3
pha, tuy nhiên trong thiết bị điện tử do các bộ nguồn chỉ yêu cầu công suất
nhỏ và vừa nên chỉ sử dụng nguồn AC 1 pha (220V, 50/60 Hz).
Các sơ đồ thông dụng của khối này đã đợc đề cập trong phần 1.1 của
chơng 1 nên ở đây chỉ nêu ra yêu cầu chất lợng cho khối nắn và lọc sơ
cấp nh sau:
Tạo ra điện áp DC có độ ổn định tốt, tức là độ gợn sóng càng nhỏ
càng tốt
Các linh kiện, đặc biệt là diode phải có khả năng chịu điện áp ngợc
và dòng điện ngợc lớn vì loại nguồn chuyển mạch không dùng biến
áp, nghĩa là điện áp 220V AC đợc trực tiếp chỉnh lu nên các tham
số này lớn hơn rất nhiều so với mạch có sử dụng biến áp nguồn. Tuy
nhiên, công suất tổn hao dới dạng nhiệt của diode phải càng nhỏ

càng tốt.
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
17
Để loại bỏ các thành phần gợn sóng của điện áp ra sau khi nắn, cần sử
dụng các mạch lọc nguồn. Nhng mạch lọc nguồn không đợc phá vỡ chế
độ hoạt động bình thờng của mạch chỉnh lu, không đợc gây méo thêm,
không đợc gây ra quá trình quá độ làm hỏng van chỉnh lu, tần số dao
động riêng của bộ lọc phải khác xa tần số của thành phần gợn sóng mà nó
phải lọc để tránh hiện tợng cộng hởng làm phá hỏng chế độ hoạt động
của mạch nắn, và tổn hao trên mạch lọc phải nhỏ.

1.3.3. Khối chuyển mạch tần số cao, nắn và lọc thứ cấp
Khối này còn đợc gọi là bộ biến đổi DC/DC vì đầu vào là một chiều và
đầu ra cũng là một chiều. Đây là khối cơ bản của nguồn chuyển mạch, việc
phân tích cấu trúc của khối này để tìm ra đợc phơng án tối u đợc trình
bày kỹ trong chơng 2 và chơng 3. ở đây, chỉ đề cập tới yêu cầu chất
lợng của bộ DC/DC:
Tiêu thụ công suất nhỏ trên phần tử chuyển mạch để tăng hiệu suất
của mạch.
Mật độ công suất tải ra đạt mức cao (loại phổ biến là 1 4W/inch
2
và
loại đặc biệt là 40 50W/inch
2
)
Mạch đơn giản nhng hiệu suất cao.
Công suất, điện áp và dòng điện đầu ra phù hợp với yêu cầu của từng
ứng dụng

1.3.4. Khối điều khiển

Khối điều khiển của nguồn chuyển mạch gồm các khối 5, 6, 7, 8, 9, 10.
Việc phân tích cấu trúc của khối này sẽ đợc trình bày cụ thể trong chơng
3. Tuy nhiên, có thể nhận ra yêu cầu của khối này nh sau:
Tạo ra các xung vuông độ rộng biến đổi ngợc với điện áp trên tải để
điều khiển các transistor chuyển mạch. Có thể điều khiển đợc điện
áp trung bình ở ngõ ra bằng cách thay đổi dãy xung vuông này. Để
tạo ra dãy xung vuông có độ rộng xung thay đổi ngời ta có thể thực
hiện theo cách giữ cho tần số cố định hoặc thay đổi tần số trong khi
giữ cho thời gian không có xung cố định.
Cung cấp đủ công suất kích thích cho các chuyển mạch chính
Bảo vệ quá dòng và quá áp trên tải
Bảo vệ khử điện áp vào quá thấp hoặc quá cao.
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
18
Kết luận:
Khối cấp nguồn dùng cho các thiết bị điện tử có thể đợc thiết kế theo
hai phơng án là nguồn tuyến tính hoặc nguồn chuyển mạch. Theo những
phân tích ở trên thì nguồn chuyển mạch có nhiều u thế hơn cả, đây chính
là xu hớng phát triển của kỹ thuật cấp nguồn trong thời gian qua. Với
những u điểm hoàn toàn vợt trội của mình, loại nguồn này xuất hiện
trong hầu hết các thiết bị điện tử hiện đại.
Tuy nhiên, cũng nhận thấy ngay rằng để có đợc những u điểm đó,
nguồn chuyển mạch có cấu trúc phức tạp và rất đa dạng tuỳ vào những ứng
dụng khác nhau. Với những bớc tiến không ngừng của kỹ thuật tích hợp
thì hiện nay các bộ nguồn chuyển mạch cũng đợc đơn giản hoá khá nhiều
vì phần lớn mạch đã đợc tích hợp trong các IC chính (ví dụ nh IC điều
khiển).
Việc xác định đợc yêu cầu cơ bản của bộ nguồn chuyển mạch dùng
trong thiết bị điện tử sẽ giúp cho việc thiết kế bộ nguồn đợc chính xác và
đạt hiệu quả cao. Các chơng tiếp theo sẽ phân tích lý thuyết và đa ra các

cấu hình mạch để đáp ứng đợc các yêu cầu đó.




Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
19
Chơng
2

Bộ biến đổi điện áp DC/DC

Nh đã nói ở trên, bộ biến đổi DC/DC là một trong những phần quan trọng
nhất của một SMPS, vì vậy việc nghiên cứu kỹ thuật biến đổi DC/DC là rất
cần thiết. Có thể nói, kỹ thuật biến đổi DC/DC là một hớng nghiên cứu
quan trọng của lĩnh vực điện tử công suất với thời gian phát triển tơng đối
dài (từ đầu những năm 20 của thế kỷ 20). Các bộ biến đổi DC/DC đợc sử
dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử khác nhau và cả các bộ điều khiển
động cơ một chiều. Các bộ biến đổi DC/DC phát triển rất nhanh và chiếm
thị phần thậm chí còn lớn hơn cả các bộ AC/DC, theo hai hớng chính là
điện áp thấp và mật độ công suất cao.
Khi yêu cầu về nguồn cung cấp một chiều điện áp thấp ngày càng trở nên
cấp bách thì kỹ thuật biến đổi DC/DC đợc dịp phát triển nhanh với dạng
mạch sơ khai là các mạch ngắt quãng. Để hiểu đợc các xu hớng phát
triển của bộ DC/DC, phần tiếp theo đây sẽ giới thiệu các mạch ngắt quãng
là mạch nguyên lý để biến đổi điện áp DC/DC và các bộ DC/DC tiên tiến.
Sau đó sẽ đi vào chi tiết phân tích sự phát triển của kỹ thuật biến đổi
DC/DC và đa ra mô hình mạch lựa chọn.

2.1. Phơng pháp biến đổi điện áp DC/DC

Các phơng pháp biến đổi điện áp DC/DC dựa trên hoạt động của mạch
ngắt quãng. Tuỳ vào chiều của điện áp và dòng điện ở lối ra, ngời ta chia
hoạt động của mạch ngắt quãng thành 4 chế độ: A, B, C, D. Có thể mô tả
Hình 2. 1: 4
điều này trong hình 2.1:
chế độ hoạt động của mạch ngắt quãng

I
V
Chế độ DChế độ C
Chế độ B Chế độ A
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
20
Trong đó: C
ng
Nguyên tắc chung của việc biến đổi điện áp DC/DC chính là băm nhỏ
2.1.1. Mạch ngắt quãng hoạt động ở chế độ A
ồ mạch và dạng sóng
Tuỳ dạng
Vo =
hế độ A: Điện áp dơng, dòng điện dơng
Chế độ B: Điện áp dơng, dòng điện âm
Chế độ C: Điện áp âm, dòng điện âm
Chế độ D: Điện áp âm, dòng điện dơ
dạng điện áp liên tục ban đầu thành dãy xung, khi đó điện áp trung bình của
dãy xung này có thể thay đổi đợc nhờ thay đổi độ rộng xung của dãy xung
đó. Nh vậy có thể sử dụng thêm bộ lọc thông thấp để lấy ra đợc điện áp
DC ở đầu ra với giá trị tuỳ chọn.

Điện áp và dòng điện ra đều mang dấu dơng. Sơ đ
điện áp tơng ứng đợc cho trong hình 2.2. Chuyển mạch S có thể là các
linh kiện bán dẫn nh BJT, IGBT hoặc MOSFET.
Vi
Hình 2. 2: Sơ đồ mạch và dạng sóng của mạch ngắt quãng chế độ A
theo trạng thái đóng / mở của chuyển mạch S mà điện áp Vp có
liên tục / ngắt quãng tơng ứng. Giả sử tất cả các linh kiện trong mạch đều
lý tởng (cha có bộ lọc thông thấp LC) thì điện áp trung bình của Vp(t) là
Vo đợc tính theo công thức sau:

=+=
T
1
T
T
T
ip
on
on
dtdtV
T
dttV
T
00
)0(
1
)(
i
on
V

T
T
= k.Vi (2. 1)
+
-
+
-
Io
Vp
Vo
R
+
C
L
D
S
+
Vi

t
Vp
t
Vo
t
Vo
T
on
T
kT T
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử

21
Trong đó: T = 1/f, f là tần số ngắt quãng của chuyển mạch S.
Ton là thời gian chuyển mạch dẫn, k đợc gọi là hệ số dẫn.
i theo và
nó nhỏ hơn điệ
kh
rong phần 2.2.
2.
ng của mạch ngắt quãng hoạt
Hình 2. 3: Sơ đồ mạch và dạng sóng của mạch ngắt quãng chế độ B
Trong mạch này điện áp đầu ra mang dấu dơng và dòng điện đầu ra
mang d ủa Vp
đ
Nh vậy, nếu thay đổi hệ số dẫn k thì điện áp đầu ra sẽ thay đổ
n áp đầu vào vì 0< k< 1. Tuy nhiên, điện áp trên tải có dạng
ông liên tục, để giảm thiểu độ gợn sóng của điện áp này ngời ta mắc
thêm một bộ lọc thông thấp LC nh hình vẽ và khi đó Vo có thể coi nh lý
tởng sẽ có dạng đờng thẳng không đổi.
Mạch ngắt quãng chế độ A chính là mạch cơ sở để xây dựng bộ ổn định
Buck (bộ ổn định giảm áp), sẽ nói chi tiết t

1.2. Mạch ngắt quãng hoạt động ở chế độ B
Sơ đồ mạch và các dạng điện áp đặc tr
động ở chế độ B đợc cho trong hình 2.3.
Vi
Vp
Io
-
+
-

+
+
Vo
D
S
L
+
Vi
t
Vp
t
Vo
t
Vo
T
o

kT T
T
off
n
T
ấu âm. Khi coi các linh kiện là lý tởng, điện áp trung bình c
ợc tính theo công thức:
Vp(avr) =
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử

=
T
p

on
T
0
+=
T
T
T
on
VidtdtdttV
T
0
)0(
1
)(
1
ii
off
VkV
T
T
)1(
= (2. 2)
Trong đó: T là thời gian mà chuyển mạch ngắt T
off
= T - T
on

on
/T
off

k là hệ số dẫn, k = T
22
Công thức (2 nên Vi > Vp(avr), tức là nếu cung
cấ
.1.3. Mạch ngắt quãng hoạt động ở chế độ C
Hình 2. 4: Sơ đồ mạch và dạng sóng của mạch ngắt quãng chế độ C

Với sơ đồ mạch này cả điện áp và dòng điện ra đều mang dấu âm. Công
th
.2) cho thấy vì 0 < k < 1
p điện áp đầu vào tại Vo, điện áp đầu ra Vi sẽ lớn hơn điện áp cung cấp
đầu vào. Do đó, mạch ngắt quãng hoạt động ở chế độ B là mạch cơ sở để
xây dựng bộ ổn định Boost (bộ ổn định tăng cờng), sẽ nói chi tiết ở phần
2.2.



2
Vi
t
Vp
t
Vo
t
Vo
T
on
T
kT T
Vo

Vp
Io
-
+
+
+
Vi
S
D
L
+
C
R
ức tính điện áp đầu ra (giá trị tuyệt đối) giống ở mạch chế độ A. Tức là
giống biểu thức (2.1):
ii
on
o
VkV
T
T
V .==

Trong đó: Ton là thời gian dẫn của chuyển mạch trong chu kỳ T.

.1.4. Mạch ngắt quãng hoạt động ở chế độ D
h 2.5. Trong mạch này
đi
Vp(avr) =
k là hệ số dẫn, k = Ton/T

2
Sơ đồ mạch và dạng sóng điện áp đợc cho ở hìn
ện áp đầu ra mang dấu âm còn dòng điện ra mang dấu dơng. Cách tính
điện áp (giá trị tuyệt đối) giống nh mạch chế độ B. Tức là:
off
ii
VkV
T
T
)1( =


Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử
23
Vi
t
Vp
t
Vo
t
Vo
T
on
T
kT T
T
off
+
-
+

-
Io
Vp
+
Vi
L
+
C
S
D
+
Vo
Hình 2. 5: Sơ đồ mạch và dạng sóng của mạch t ãng chế độ D

ngắ qu
2.1.5. Mạch ngắt quãng hoạt động ở cả 4 chế độ
Mạch này có sơ đồ nh sau:
+
-
Vo
L
S3
S4
D3
D4
S2
S1
D2
D1
+

Vi

Hình 2. 6: Sơ đồ tổng quát của mạch ngắt quãng hoạt động ở 4 chế độ
Với sơ dòng
Chế độ A Chế độ B Chế độ C Chế độ D
đồ mạch nh trên, điện áp đầu vào dơng, điện áp đầu ra và
đầu ra cũng có thể dơng và cũng có thể âm. Từ sơ đồ tổng quát này có thể
thấy trạng thái của các chuyển mạch và của các diode ở các chế độ đơn
đợc cho trong bảng sau:

S / D
S1 Hoạ Không hoạt động Không hoạt động Hoạt động t động
D1 Không hoạt động động Hoạt động Hoạt động Không hoạt
S2 Không hoạt động Hoạt động Hoạt động Không hoạt động
D2 Hoạt động Không hoạt động động Không hoạt Hoạt động
S3 Không hoạt động động Không hoạt động Đóng Không hoạt
D3 Không hoạt động Không hoạt động Không hoạt động Đóng
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế nguồn chất lợng cao dùng trong thiết bị điện tử