Bài giảng môn học Điện tử công suất và ứng dụng: Chương 4 - ĐH Bách khoa TP. Hồ Chí Minh

Slides ĐTCS&ƯD

Chương 4:

Được phép mang vào phòng thi

2 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Bộ biến đổi (BBĐ) áp một chiều

Bộ biến đổi (BBĐ) áp một chiều

4.1 BBĐ áp một chiều dạng forward tải RLE:
4.1.1 Khảo sát sơ đồ làm việc 1 phần tư mặt phẳng tải
4.1.2 Khảo sát sơ đồ làm việc 2 và 4 phần tư mặt phẳng tải
4.1.3 Mạch phát xung và lái BBĐ

Còn được gọi là bộ băm điện áp (hacheur hay chopper).
Dạng áp ra bao gồm: T: chu kỳ
- thời gian có áp ton
- khoảng nghỉ T – ton.
U

Vào

t on

4.1.4 Mạch lọc ngỏ ra
4.2 Khảo sát BBĐ áp một chiều dạng Flyback
4.3 Sơ đồ điều khiển BBĐ áp một chiều
4.3.1 PWM

4.3.2 IC lái ½ cầu
4.3.3 PWM loại dòng điện
4.4 Mạch cải thiện HSCS của bộ chỉnh lưu diod
4.5 Ứng dụng
Đọc thêm 6 tiết, bài tập 2

Được phép mang vào phòng thi

BBĐ Áp
Một chiều

Ra

t
t
T

Nguyên lý hoạt động BBĐA1C

Các nguyên lý điều khiển:
- Điều chế độ rộng xung (PWM : Pulse – Width – Modulation):
T không đổi, thời gian đóng điện ton thay đổi
α = ton/T gọi là độ rộng xung tương đối.

- Điều chế tần số khi ton không đổi, chu kỳ T thay đổi.
- Điều khiển hổn hợp, khi cả T và ton đều thay đổi.

t

3 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

IV.1 BBĐ ÁP MỘT CHIỀU DẠNG FORWARD TẢI RLE:
1. Khái niệm về mặt phẳng tải:

U

hai trục tọa độ là (Io, Uo),
gồm 4 phần tư như ở hình IV.1.1.

phần tư
thứ III
Uo, Io <0

Được phép mang vào phòng thi

2. Khảo sát bộ biến đổi làm việc một
phần tư mặt phẳng tải:
io

S

phần tư
phần tư
thứ II
thứ I
Uo >0, Io <0 Uo, Io, >0 I

là tập hợp các điểm làm việc của BBĐ,

4 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD

+

U

phần tư
thứ 4
Io >0; Uo<0

R
D

_

L
E

Xét chu kỳ tựa xác lập:
+ Tại t = 0, S1 đóng. Phương trình vi phân mô tả hệ thống:
di
U = Rio + L o + E , với điều kiện đầu io (0) = Imin
dt
U−E
L
−t / τ
với I xl1 =
,τ =

Giải ra : io ( t ) = I xl1 − ( I xl1 − I min ) e
R
R

Ví dụ: Bộ chỉnh lưu diod chỉ có thể làm việc ở phần tư thứ I hay III

+

U
_

+

io

S

R
D

L
E

D1

io

U
_

(b)

+
S1

D2

S2

D1

_

D3

io uo

U
Uo

S1

D2

S2

S3

τ : thời hằng điện từ, Ixl1 : dòng qua mạch khi xác lập ( t Ỉ ∞ ).

D4

io (ton ) = I max = I xl1 − ( I xl1 − I min )e − ton / τ <IV.1.3>

S4

(c )

Hình IV1.2: Sơ đồ các bộ biến đổi (a) một phần tư; (b) hai phần tư; (c) bốn phần tư

(a)

+ Khi t > ton , S1 ngắt. Dòng tải khép mạch qua diod phóng điện D2, suy ra:
Trung bình áp ra: U o =

ton ⋅ U
t
U −E
= α .U , với α = on Tbình dòng ra Io = o
.
T
T
R


5 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

io

S

D

U

dio
= U − ( E + RIo ) = U − U o = U (1 − α ) . Từ đó tích phân để có:
dt
U (1 − α )
U (1 − α )
io =
t + Imin ⇒ i ( ton ) = Imax =
ton + Imin
L
L
L

L

_

E

Phương trình vi phân mô tả hệ thống khi chọn lại gốc thời gian:

0 = Rio + L

dio

dt

+ E , với điều kiện đầu io ( 0 ) = I max <IV.1.4>

Giải ra : io (t) = I x 2 − ( I xl 2 − I max )e

−t/ τ

với I xl 2 = − E <IV.1.5>
R

io (T − ton ) = I xl 2 − ( I xl 2 − I max )e − (T − ton )/ τ = I min <IV.1.6>

Và

<IV.1.3> và <IV.1.6> => Imax, Imin
Imax

(
(

)
)

Được phép mang vào phòng thi

Tính gần đúng: Khi T << τ , thay các đại lượng tức thời giá trò trung bình:
R

+

6 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD

(
(

)
)

− ton / τ
ton / τ
−1 E
U 1− e
E
U e
;
=
−
I
=
−
min
−T / τ
T/τ
R 1− e
R
R e −1
R

cho iO thay đổi theo đường thẳng, ta có:

Imax + Imin αU − E
=
<IV.1.9>
trò trung bình dòng Io =
2
R
UT
(1 − α ) α
và nhấp nhô dòng ΔI = Imax − Imin =
<IV.1.10>
L
giá trò này cực đại khi α =

1
UT
, lúc đó ΔI =
2
4L

<IV.1.11>

Từ các giá trò của Imax, Imin chính xác, có thể tính lại nhấp nhô dòng gần đúng khi
lưu ý: e

−x

= 1− x +

x2
2!

Imax − Imin =

U eton / τ − e− ton / τ
[
]
R
1 − e− T / τ


7 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

TRƯỜNG HP DÒNG GIÁN ĐOẠN:

Imin = Io – ΔI/2 > 0: Io < ΔI/2
dòng điện sẽ gián đoạn
Kết quả: iO = 0, uO = E => Uo tăng:

Uo =

Ví dụ 4.1: a. Tính các thông số và vẽ dạng dòng áp trên tải của BBĐ áp làm
việc1/4 mp tải. U = 100 V, T = 100 microgiây, tON = 30 microgiây, R = 5 ohm,L = 0.01
henry, E = 20V

Uo = 100.(30/100)= 30 volt; Io = (30 – 20)/5 = 2 A.
Hình IV.1.4: Dạng sóng với chu kỳ giả đònh tX

tính tx : áp dụng <4.7> đến <4.10> cho chu kỳ giả đònh bằng tx và Imin = 0:

α U − E ΔI Uton
t
URton + 2 LE
Iox = x
=
=
(1 − α x ) ⇒ α x = on =
và
2
2L
R
tx URton + 2 LU

URton + 2 LU
hay tx = ton
URton + 2 LE <IV.1.13>.

Điều kiện để dòng gián đoạn: chu kỳ

Được phép mang vào phòng thi

Giả sử dòng liên tục: α = 30/100 = 0.3, suy ra:
ΔI = (100*30*10-6*(1-0.3))/(1*10-3)= 0.21A

1
⎡Uton + ( T − tx ) E ⎤⎦ <IV.1.12>
T⎣
với tx : khoảng thời gian có dòng

8 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD

T ≥ tx

Imax = Io + ΔI/2 = 2.105 A.
Imin = Io – ΔI/2 = 1.895 A > 0 , giả thuyết dòng liên tục là đúng.
- Kiểm tra lại bằng công thức chính xác.
- Kiểm tra các thời hằng: T = 100 E-6 << τ = 0.002 giây phù hơp với giả thuyết.
b. Tính giá trò E để dòng trở nên gián đoạn.
xảy ra khi Imin = 0 và Io = ΔI/2 = 0.105 A.
<IV.1.9> cho ta : E = αU – R.Io = 30 – 5*0.105 = 29.475 volt.
Kiểm tra lại, thế giá trò E này vào <IV.1.13>, tx = 100 micro giây = T. Vậy khi E >
29.475 volt thì tx < 100 micro giây và dòng bắt đầu gián đoạn.


9 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

3. Khảo sát bộ biến đổi làm việc hai phần tư mặt phẳng tải I và II:
+

D1

io

U
_

S1

D2

S2

Uo

Khi io đão chiều được, không có chế
Hình IV.1.6: Các trường hợp dòng điện
độ dòng gián đoạn.
của BBĐ làm việc nhiều hơn ¼ mặt
Các công thức như cũ:
phẳng tải
Uo =

ton ⋅ U
= α .U
T

Io =

Uo − E
R

ΔI =

UT
(1 − α ) α
L

io >> 0 : S1, D2 dẫn điện

io << 0 : S2, D1 dẫn điện
io quanh zero: cả 4 ngắt điện đều làm việc

10 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi

Ví dụ 4.2: Khảo sát BBĐ áp một chiều hình IV.1.2 (b) vói nguồn U = 100 volt, sức
điện động tải E = 40 volt, R = 5 ohm, L = 1 mH, T = 100 micro giây. Vẽ dạng dòng ra
trong các trường hợp độ rộng xung tương đối α lần lượt là 0.5; 0.3; 0.2.
Ví dụ 4.2: Sơ đồ BBĐ bao gồm D1 và S2
(hình IV.1.7 dùng để chuyển năng lượng từ tải E
về nguồn một chiều U có điện áp cao hơn nó còn
gọi là BBĐ tăng áp (trường hợp (c ) của hình
II.1.6).

4. Khảo sát bộ biến đổi làm việc bốn
phần tư mặt phẳng tải:
Hình IV.1.7: BBĐ tăng áp
+

D1

D3

io uo

U
_

S1

D2

S2

D4

S3

S4


11 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi

12 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi

sơ đồ cầu (cầu H)

sơ đồ hai nguồn
Ví dụ: điều khiển S1 = S4 = S2 = S3

BẢNG TÓM TẮT CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN SƠ ĐỒ CẦU (hình IV.3.1c)

2UT
(1 − α ) α <IV.1.14>
L

STT

Cách điều khiển

Phần tư làm Đặc điểm
việc

ΔI = I max − I min =

1

Điều rộng xung S1 = S4 = S3 = S2

4 phần tư,

thay đổi liên tục dòng, áp ra; nhấp
nhô dòng cao ; lưu ý trùng dẫn

với α = tON/T; tON là thời gian ON của
S1, S4:

2

Điều rộng xung S1, S4 cho áp ra > 0,

I , hay

Điều rộng xung S2, S3 cho áp ra < 0

III

Điều khiển đơn giản; ít tổn hao;
không thể trùng dẫn; không đảo
chiều dòng tải được.

3

Điều rộng xung S1 = S2 cho điều I, II hay
khiển áp,
III, IV
S4 = S3 để chọn chiều áp

4

Điều rộng xung S1 = S2, S4 = S3

4 phần tư,

Và S1 = S4(wt − π )

Chia làm hai nhóm:
- Điều khiển hoàn toàn: 1, 4
- Điều khiển không hoàn toàn: 2, 3

1
⎡U ⋅ ton − U ( T − ton ) ⎤⎦ = U ( 2α − 1)
T⎣
U −E
IO = O
,
R

Uo =

đảo chiều áp ra cần thay đổi luật
điều khiển; ít tổn hao; lưu ý trùng
dẫn
thay đổi liên tục dòng, áp ra; nhấp
nhô dòng thấp; lưu ý trùng dẫn;
điều khiển phức tạp

,


13 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi

Ví dụ: Đóng ngắt S1, S4:

14 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi
+
S1

Chỉ làm việc ở phần tư thứ I:

io > 0 ; Uo = α.U

U
_

D2

D3

io
Uo

S4

(b1)

Hình IV.1.10 (a) Mạch tương đương

5. Khảo sát sóng hài áp dòng trên tải RLE:
a. Sóng hài điện áp:

U
t

on

Khai triển Fourier cho áp ra vO hình IV.1.3.b
(trường hợp dòng liên tục):

2U
1 − cos nwton
nπ
θ n = tg −1 ⎡⎣ sin nwton / (1 − cos nwton ) ⎤⎦
Un =

t
T

b. Sóng hài dòng điện tải RLE:
Sóng hài dòng điện tải RLE được tính khi áp dụng nguyên lý
xếp chồng, dòng hiệu dụng của thành phần bậc n :
In =

(b) áp ra tải R

(a) áp ra tải RL

Bài tập: Khảo sát hoạt động của BBĐ làm việc 4 phần tư mặt phẳng tải, điều khiển
theo thuật toán thứ 4 trong bảng phương pháp điều khiển.

Un
R + ( nwL )
2

2

BT: Tính mạch lọc LC ngỏ ra BBĐ khi tải R để có nhấp nhô áp cho trước:
Tính bằng số: U = 24 V, f = 10 kHz, a = 0.6, R = 10 ohm và ΔU ngỏ ra yêu cầu
bằng 20 mV.


15 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi

16 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

Ngắt điện đóng (ON): Cuộn dây được nạp năng lượng từ nguồn

HD: chỉ tính với thành phần cơ bản (sóng hài bậc 1)

Ngắt điện ngắt (OFF): Cuộn dây phóng năng lượng qua tải và nạp năng lượng vào tụ.

IV.2 BỘ BIẾN ĐỔI ÁP MỘT CHIỀU LOẠI FLYBACK:
S1
+

1. Khảo sát sơ đồ căn bản:

D

+

i
L

is

U

C
L

u
L

_

is

u
C

_

U
_

Io

D

L2

i
L2
T

u
L1
n:1
(c)

Hai pha hoạt động:

i
C

C

Io

+

U
u
C

_

is

L1

- Chu kỳ đóng ngắt T << chu kỳ cộng hưởng 2π LC .
- Tải nguồn dòng Io.

u
C

(b)

S1

i

L1

i
C

S2

D

(a)

+

C

U

i
C

Các giả thiết: điện áp, dòng điện đều biến thiên tuyến tính, điều kiện:

D

S1
L

Io

S1

+

D

U

i
L2

i
L
S1

(d)

C

i
C

Io

u
C

_

D

i

L

is
u

L

C
L

i
C

Io

u
C

Khảo sát chế độ tựa xác lập:
- Khi 0 < t < tON : S1 đóng. L nạp năng lượng từ nguồn:
U
U
iL ( ton ) = ton + Imin ⇒ ΔI = ΔI L = iL (ton ) − Imin = ton
L
L


17 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi

C phóng điện qua tải:

uC = −

U
_

u

UC =

ton
α
T
U=
U ; IL =
Io < IV.2.3 >
1−α
T − ton
T − ton

D

i
L

is

Thế các giá trò ΔI L , ΔU C vào, để ý Δt = T − ton , ta nhận được:

Io
I
t + U max => ΔU C = Vmax − uC ( ton ) = o ton
C
C

S1
+

18 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi

L

C
L

i
C

Io

Trường hợp dòng gián đoạn:
Khi

u
C

IL =

T
T − ton

Io ≤ ΔI
2

ta có trường hợp dòng qua L gián đoạn (hình IV.2.3):
Gọi tx là thời gian có dòng qua L:
Thời gian L nạp năng lượng vẫn như cũ:

- Khi t > tON : S1 ngắt, dòng qua cuộn dây phóng điện qua C và tải:
du
di
iL = Io + iC = Io + C C ; uL = −uC = L L
dt
dt
Gọi IL là trò trung bình dòng qua L, UC trò trung bình áp trên tải.
ΔUC
ΔI
Lấy trung bình hai vế : IL = Io + C
; UC = L L
Δt
Δt

ΔI =

U
ton ,
L

Thờigian tải C xả bằng (T – tx + ton):

ΔU =

Io
(T − tx + ton ) .
C

trong thời gian L phóng năng lượng


19 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi

20 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi
Hình IV.2.3: Dạng áp, dòng BBĐ hình 4.8.a
dùng để tính toán hoạt động khi dòng gián
đoạn

Δt = (tx – ton) :

du
di
iL = Io + iC = Io + C C ; uL = −uC = L L
dt
dt
ΔI L
với ΔI L như cũ và Δt = tx − ton
hay U C = L

Δt

Nguyên lý bảo toàn
năng lượng: năng lượng
cung cấp bằng tiêu thụ,

Suy ra:
UC =

ton
U;
tx − ton

ΔI
khi dòng gián đoạn, I L =
2

I L = Io + C
⇒

T − (tx − ton )
ΔU
T
= Io(1 +
) = Io
tx − ton
tx − ton
tx − ton

U

T
ton = Io
tx − ton
2L

Phương pháp khác
tiếp cận trường hợp dòng
gián đoạn:

2.L.Io T
⇒ tx = ton +
U ton

khi Io Ỉ 0 (mạch không tải) áp trên tải tăng đến vô cùng.

<IV.2.4>

1
2
W = L.Imax
= U o .Io .T
2
2
L.Imax
=> U o =
2.Io .T
hay U o =

tx

Δ uc1
uc

(a)

Δ uc
ton

Δ uc2

Imax
Io

S đóng

T

2
U
U 2 .ton
ton .
<IV.2.4a> vì Imax =
2.L.Io .T
L

S ngắt

t

21 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi

22 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi
2. Các sơ đồ khác: Sơ đồ ghép BA:
I
U
ΔI L1 = ton ; ΔU C = ΔU = o ton
L1
C

Mô phỏng BBĐ flyback để kiểm
tra:
S1
+

U
_

is

D

n ⋅ iL1 = iL1 = Io + C

i
L
u
L

C
L

i
C

Io

uC = uL 2 =
u
C

Ta có chế độ biên gián đoạn ở Io = 3.5A. bằng 8.57V.
Khi dòng không liên tục, áp ra tăng. (lần lượt bằng 25V, 15V).

t
L2 diL1
1
⇒ U C = ( on )U
n dt
n T − ton

+

U
_

D

i
L1

n:1

iL > Io.

U
ΔIL = ton
L
Trung bình áp ra mỗi cuộn dây thứ cấp:
ni ⎛ ton ⎞
⎜
⎟ U <IV.2.8>
n ⎝ T − ton ⎠

- Trung bình dòng điện của cuộn sơ
1⎛ T ⎞
cấp: I L = ⎜
⎟ ∑ ni Ii <IV.2.9>
n ⎝ T − ton ⎠ i

i
L2

C

L1
S
+

u
C

U
_

u
L

_
C1
+

D2

i
L
L

L2

U1
+

C2

D3
L3

Io

i
C

D1

I
ΔU Ci = i ton ;
Ci

U Ci =

T

u
L1

- Ghép BA nhiều thứ cấp:

Mạch điện hình IV.2.1a với các
thông số: U = 20V, L = 30 uH,
C = 50 uF, T = 50 us, α = 0.3
và Io lần lượt bằng 1.2A, 2A,
3.5A, 6A ta có được các kết quả Hình IV.2.3c dạng áp dòng mô phỏng dùng PSIM BBĐ
flyback
hình IV.2.3c.
Dạng áp trên tụ giống hình IV.2.3b hơn hình IV.2.3a. Tụ chỉ được nạp điện khi

duC

1
T
⇒ I L1 = (
) Io
dt
n T − ton

S1

C3

U2

_
_
+

U3

I1

I2

I3


23 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi

24 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

Bài tậpï IV.2.1:
a. Cho sơ đồ hình IV.2.5.(c), áp nguồn U = 260 volt, tần số đóng ngắt f = 20 KHz,
tải đònh mức Uo = 5 volt, Io = 5 ampe. Tính các thông số mạch để nhấp nhô áp ra ΔU =
20 mV, nhấp nhô dòng qua ngắt điện ΔI bằng 50 % trò trung bình.
chọn tON = 0.6 T = 0.6/ 20000 = 30 micro giây.
C = Io*tON/ ΔU = 5*30 E -6 / 20 E -3 = 7.5 E –3 = 7500 uF
n =(U * tON)/ [(T - tON )* Vo] = 78
IL = (Io * T)/ [(T - tON )* n] = ( 5 * 50) / [(50 – 30)*78] = 0.16 ampe

ΔI = 0.16 * 0.5 = 0.08 ampe.
<IV.2.2> => L = (260 * 30 E –6) / 0.08 = 0.0975 H.
Dòng cực đại qua ngắt điện S: Imax = IL + ΔI / 2 = 0.20 ampe

IV.3 SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN BBĐ ÁP MỘT CHIỀU :
1. PWM (Điều rộng xung) và dùng bộ so sánh có trễ:
a. Nguyên lý điều rộng xung:
Điều chế độ rộng xung (Pulse Width Modulation) là phương pháp biểu diễn thông
tin k bằng độ rộng xung α, dùng cho truyền tin hay khuếch đại.

k --> Điều rộng xung --> α --> BBĐ áp MC --> lấy trung bình --> UO
(điều chế)

(xử lý)

(giải điều chế)


25 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

Nguyên lý thực hiện:

26 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi
d

b

Dao động tam giá c
uc

U
đk

a

0

Đặt > (Phản hồi + Δ) :
HT tác động ngắt điện S (đóng) để tăng ngỏ ra.
Uo

Hai tam giác Obd và Oca đồng dạng:
t
U
α = ON = đk
T
Uc max

U O = α .U =

c

U

k

Trung bình áp ra:

Bộ so sánh so sánh ngỏ ra Phản hồi và tín
hiệu Đặt:

Ucmax

U
U đk
U CMax

b. Điều khiển dùng bộ so sánh có trễ:

ton

Đặt < (Phản hồi – Δ) :
HT tác động ngắt điện S (ngắt) để giảm ngỏ ra.
Δ: vùng trễ, xác đònh thời gian đóng – ngắt

0

T

+

U
_

S1

D1

io L
C

uo

_ Phản hồi
Đặt
+

[Bộ so sánh có trễ]

t

Bộ so sánh có trễ kết hợp mạch thay đổi độ rộng α và việc điều khiển hệ thống.
Nguyên lý này còn có các tên:

- điều khiển dùng rơ le có trễ
- điều khiển theo áp (dòng) ngỏ ra.

27 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi

28 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi

2. Mạch điều rộng xung loại dòng điện:
Cho phép cùng lúc thay đổi độ rộng xung α và hạn chế dòng qua ngắt điện

- lái 2 transistor nối nguồn làm việc ngược pha.

Đặ t dò ng
reset

R-S F F

phả n hồ i
dò ng

Vn

Set
S

Dao động

OPTO1

Reset Q
2

lá i MosFET

- Là thành phần quan trọng của ĐTCS hiện đại,

RS FF :
Đặt dòng

- độ rộng xung tối đa
- dòng phản hồi = dòng đặt
Bộ điều khiển áp cho ra tín hiệu đặt dòng để điều khiển áp ra.

4

Điều
khiển áp

3

OPTO2

1

- RESET: khóa ngắt điện S trong 2
trường hợp:

Phản hồi dòng

2

- SET: đóng ngắt điện S

4

reset

Nguyên lý thực hiện:

Dao độ ng

+

-

V
V1

Q1

Shunt

+

-

V
V2

mosFET N

Q1

Q2

Q1

Khuếch
đại
Q2

Mạch lái nửa cầu điều khiển độc lập

Q2

Q1

(a)

Q1 (b)
Q2

(c)

thờ i gian chế t

mosFET N

Khuếch
đại

Q1
Q1

Q2

OUT

3

set

1

set

3. Mạch lái nửa cầu transistor:

Hình IV.3.6 Tín hiệu điều khiển nửa cầu có
chống trùng dẫn
(a) tín hiệu điều khiển lý thuyến
(b), (c) tín hiệu điều khiển thực tế ngắt điện
với thời gian chết từ 1 đến vài chục micro giây

- hiện tượng trùng dẫn: Q1 và Q2 cùng lúc dẫn điện khi ra lệnh đóng ngắt điện khi
ngắt điện đang dẫn chưa tắt
Nguyên nhân: điều khiển đão pha và toff > ton
Xử lý: có thời gian chết (dead time) xen kẻ giữa hai tín hiệu điều khiển đóng hai


29 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

30 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi

ngắt điện.

Ví dụ mạch dùng BJT:

Vn

R6

- Nhiệm vụ chống trùng dẫn do R5
phụ trách.

R10

- R4, R3 có trò số rất bé làm cho
Q1 (Q2) tắt nhanh khi Q3 (Q4) bảo hòa
- R5 có trò số khá lớn (hàng chục
kohm) làm cho các mosFET mở chậm.
Mạch lái dùng vi mạch: họ vi
mạch IR21xx (International Rectifier).

Q3

R7

R1

R8

Q5

OUT

R3
Q4

R11
R9

mosFET P

R4
R5

IN

Q1

R2

Q2

mosFET N

Mạch lái nủa cầu dùng IR2184, tự cấp điện VB
Mạch lái nửa cầu dùng IR2184

IN: ngỏ vào (logic 3 đến 5V)
Deadtime 0.5 micro giây
SD (shut down) là tín hiệu cấm

Dòng xung cực đại +1.8A/ – 1.4A
khối bảo vệ áp nguồn thấp (UV detect) UV: under voltage


31 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi

32 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi
v

in

C

Nguồn
i
C

i
C
C

- Có thể cải thiện, nâng lên đến > 95%
Sơ đồ khối bộ nguồn diod có cos ϕ bằng 1:

Lưới AC Ỉ Chỉnh lưu D Ỉ [tụ bé Ỉ Mạch cải thiện HSCS Ỉ] tụ lớn Ỉ BBĐ Áp DC
v

IV.4 MẠCH CẢI THIỆN HSCS CỦA BỘ CHỈNH LƯU DIOD:

C1

i =i
n
L

Hệ số công suất của bộ chỉnh lưu diod khá cao ( > 80%), nhưng hạn chế
do dòng nguồn không sin

Mạch cải thiện HSCS:

Dạng dòng/áp ra chỉnh lưu
có cos ϕ (HSCS) bằng 1


33 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi

Là bộ nguồn Flyback nạp tụ chỉnh lưu bằng dòng hình sin có biên độ
thay đổi theo trung bình áp ra:
RS - FF
Set
1

Dao độ ng

3
2
4

in

C1

i
L

So sánh
Điề u khiể n á p

S

2Phả n

hồ i dò ng

6

C2

3

Đặ t dò ng

Shunt

7

L

Nguồn

S

Reset Q

Bộ nhâ n
0

Ngắt điện S: điều khiển bằng bộ PWM loại dòng điện có tín hiệu đặt là
xung hình sin có trung bình thay đổi theo áp ra.
Tần số đóng ngắt hàng 100 kHZ => dòng nguồn hình sin

34 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi


35 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi

Mạch cải thiện hệ số công suất dùng vi mạch MC34262.

IV.5 ỨNG DỤNG: (đọc tài liệu)
1. Ổn áp xung
2. Bộ nguồn DC cho thiết bò điện tử

3. Điều khiển động cơ DC
4. Nghòch lưu