điện tử công xuất Chương 3

BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU
Băm xung một chiều (BXMC) là thiết bị dùng để thay đổi điện áp một
chiều ra tải từ một nguồn điện áp một chiều cố định . BXMC được ứng
dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều, tạo nguồn ổn áp dải
rộng.
3.1. NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA BĂM XUNG MỘT CHIỀU

Hình 3.1. Nguyên lý băm xung một chiều (BXMC)


BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU
λ

Giá trị trung bình của điện áp trên tải:
λ- Thời gian khoá K đóng
của khoá K

1
λ
U R = ∫ Edt = E = E.γ
T0
T

γ - Hệ số điều chỉnh

T – Chu kì đóng cắt

Để thay đổi điện áp có hai cách:
1- Thay đổi thời gian đóng K khi giữ chu kì T không đổi ( PWM)
2- Thay đổi tần số đóng cắt: ƒ = 1⁄ Τ và giữ thời gian đóng khoá K không
đổi : λ=const

BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

Ta thấy rằng khóa điện tử Tr chỉ làm việc đúng như một van bán
dẫn, vì thế BXMC có nhiều ưu điểm như:
- Hiệu suất cao vì tổn hao công suất trong bộ biến đổi là không đáng
kể so với các bộ biến đổi liên tục, do tổn hao trong van bán dẫn là
nhỏ.
- Độ chính xác cao và ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường vì
yếu tố điều chỉnh là thời gian đóng khóa Tr mà không phải mà không
phải giá trị điện trở phần tử điều chỉnh như những bộ điều chỉnh liên
tục kinh điển.
- Kích thước gọn và nhẹ.


BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU
Tuy nhiên BXMC có những nhược điểm là:
- Cần có bộ lọc đầu ra, do đó làm tăng quán tính điều chỉnh.
- Tần số đóng cắt lớn sẽ gây ra nhiễu cho các thiết bị xung quanh.
Các bộ BXMC được chia thành băm xung không đảo chiều và băm
xung có đảo chiều dòng tải.
Cấu trúc thực tế thường gặp của BXMC như hình 3.2 gồm các khâu
chủ yếu sau:

Hình 3.2. Cấu trúc chung của băm xung một chiều


BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU
Bộ biến đổi điện áp một chiều sử dụng van điều khiển là hợp lý nhất. Nhiều

trường hợp vẫn sử dụng Thyristor (T) cho loại này vì công suất của T lớn.
T là van bán dẫn bán điều khiển, muốn khoá T cần giảm dòng qua T nhỏ
hơn một giá trị nhất định nào đó bằng cách đặt điện áp ngược lên T
Với mạch một chiều khi sử dụng T, người ta thường sử dụng các T phụ và
nguồn năng lượng tích trữ trong tụ điện để khoá T chính.


BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

TC là Thyristor chính
Tf là phụ.
Khi Tc mở, tụ C được nạp
thông qua điện trở R bằng
điện áp nguồn. Khi muốn
khoá Tc điều khiển mở
Tf, điện áp ngược từ tụ sẽ
đặt lên Tc làm cho dòng
qua Tc giảm về 0.


BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU
Khi Tf mở, tụ C được nạp
với dấu + ở trên, Khi Tc
làm việc, tụ C phóng qua
D, L và do được tính toán
trước nên mạch này cộng
hưởng, tụ C được nạp theo
chiều ngược lại, dấu theo
trong ngoặc. Khi muốn
khoá Tc, điều khiển Tf,

điện áp ngược đặt lên Tc,
giảm dòng về 0.


BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU
3.2. BĂM XUNG MỘT CHIỀU KHÔNG ĐẢO CHIỀU
3.2.1. Băm xung một chiều nối tiếp hay còn gọi là băm xung giảm áp.

a

b

c

Hình 3.3. Băm xung một chiều nối tiếp tải RL
a) Sơ đồ nguyên lý mạch; b) Sơ đồ thay thế khi Tr dẫn; c) Sơ đồ thay thế
khi Tr dẫn


BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

t

t0
1 0
U t = ∫ Edt = E = γ E
T 0
T

U t γ E − Et

It =
=
Rt
Rt


BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU
3.2.2. Băm xung một chiều song song hay còn gọi là tăng áp.
Sơ đồ của BXMC loại này như trên hình 3.5. Loại băm xung này
thường ứng dụng cho công suất không lớn và phải có tụ lọc đầu ra
tải.

Hình 3.5. Băm xung một chiều song song


BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

1
Ut =
E
1− γ

Hình 3.6. Đồ thị điện áp, dòng điện BXMC song song


BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU
3.2.3. Băm xung một chiều kiểu nối tiếp – song song.
Bộ biến đổi xung áp loại này như hình 3.7a, cho phép điều chỉnh
điện áp Ut lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp nguồn E. So với sơ đồ
của BXMC kiểu song song ta thấy vị trí của van Tr và cuộn cảm L

đã đổi chỗ cho nhau.

a

b

Hình 3.7. Băm xung một chiều nối tiếp – song song

c


BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

γ
Ut =
E
1− γ

Hình 3.8. Đồ thị điện áp, dòng điện BXMC song song