Tài liệu Tính toán và thiết kế bộ nguồn ổn áp xung nguồn, chương 2 doc

Chương II:
NGUỒN ỔN ÁP XUNG
A.LINH KIỆN ĐÓNG NGẮT
-Ổn áp xung thường được sử dụng hai linh kiện bán dẫn
đóng ngắt thông thường như: thyristor (SCR), transistro công
suất hay transistor trường.
I. Đóng ngắt bằng SCR
-Sự bất lơò khi dùng linh kiện đóng mở bằng SCR là chúng
ta điều khiển cả hai quá trình kích khởi và ngắt của SCR. Vì vậy
làm phức tạp thêm trong quá trình điều khiển và hạn chế việc
nâng cao tần số.
-Theo nguyên lý SCR sẽ tự duy trì trạng thái dẫn điện sau
khi được kích. Muốn SCR đang ở trạng thái dẫn chuyển sang
trạng thái tắt thì phải cho IG=0 và điện thế VAK=0v. để SCR có
thể tắt được thì thời gian VAK=0 đủ dài. Vậy phải có thêm thời
gian tắt SCR.
-Để SCR dẫn điện trong trường hợp điện thế VAK thấp thì
phải có dòng điện kích cực G của SCR. Dòng IG min là trò số
dòng kích nhỏ nhất đủ để điều khiển SCR dẫn và IG min có trò
số lớn hay nhỏ tùy thuộc công suất của SCR. Nếu SCR càng lớn
thì IG min càng lớn.
-Với:
-t
off
=t
It = 0
+t
off SCR
-t
It
=0: thời gian dòng giảm xuống 0

-t
off SCR
: thời gian tắt SCR.
-t
off
: thời gian từ lúc tác động đến SCR tắt
*Các phương pháp ngắt:
a. Ngắt nguồn điện áp VAK ra khỏi SCR (cách này thường
không được sử dụngvì phải tốn hao năng lượng ngắt, tốc độ
làm việc chậm)
b. Giảm dòng qua SCR xuống dưới giá trò dòng duy trì IH
(phương pháp đảo lưu ép)
c. Đảo cực tính điện áp cấp cho AK.
II. ĐÓNG NGẮT BẰNG TRANSISTOR.
-Có nhiều lọai BJT trên thò trường từ những BJT Ge,Si, đến
BJT darlington rất tốt, chúng thường làm một số công việc nhất
đònh
-Khi chọn lựa chúng ta phải chú ý đến chế độ họat động của
chúng như: Đòên áp cao, tần số giao hoán cao, dòng điện cao.
Ngoài ra còn phải chú ý về giá thành của chúng.
-Để đóng ngắt các mạch điện tử người ta dùng các khóa điện
tử. Các khóa này có hai trạng thái phân biệt.
-Trạng thái đóng (trạng thái dẫn bão hòa)
-Trạng thái ngắt (trạng thái tắt).
Việc chuyển đổi trạng thái này sang trạng thái kia là do tác
động của hai tín hiệu điều khiển ở ngõ vào, đồng thời quá trình
chuyển trạng thái được thực hiện vơí một tần số nhất đònh.
-Đặc tính làm việc của transistor ở chế độ đóng ngắt.
Miền bão hòa I, miền cắt II.
-Để đảm bảo cho BJT nằm ở trạng thái tắt thì VBE<V

γ
-Vγ: điện áp mở
-Ic=ICBO có giá trò rất bé
-IE =0 tại điểm B
-Tại điểm B điện ápUCE=0 nên công suất tiêu hao
P=Ic.UCE cũng rất nhỏ.Tại A Ic=0 nên Pc công suất bé.
-Khi diểm làm việc di chuyển từ A điến B và ngược
lại,trên đường tải,trong vùng tích cực III,tất nhiên cũng tiêu hao
công suất.song thời gian chuyển dich rất ngắn .
*Điều kiện để transistor tiến sâu vào trạng thái bão hòa
.IB > Ic
*Xung nhọn tức thời Ibtrong khoảng thời gian đóng ngắt
cần kéo dài từ 2% đến 3% thời gian dẫn.
V
BE
I
B
0
V
Transistor
Transistor
Xung nhọn I
I
Bmin
B
ngắt
dẫn
-Khi chọn transistor làm việc ở tầng công suất khóa đóng
mở, ta chú ý các đặc tính sau :Điện áp ngược 100 đến 1500V
,dòng điện thuận ,thời gian chuyển mạch. (tần số chuyển mạch).

-Khóa đóng mở có thể dùng mạch ghép 2 transistor như
mạch ghép Dalington hay transistor MOS.
*Kết luận:
-Bộ nguồn switching dùng tansistor công suất tần số cao
làm phần tử đóng ngắt người ta hay dùng nhất.Bởi vì nó dễ tìm
trên thò trường ,đáp ứng tần số cao , giá thành không cao.Vậy
trong phần thiết kế ta chọn linh kiện đóng ngắt bằng transistor .
III. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH
-Như đã khảo sát ở trên ,ổn áp xung dùng phần tử điều
chỉnh điện áp ra, nên trong lúc điều chỉnh linh kiện sẽ dẫn bão
hòa hay tắt dòng và áp qua nó phụ thuộc tải .
-Như vậy chúng ta chỉ có thể điều khiển 2 thông số đó là
tần số và độ rộng xung .
-Thay đổi độ rộng xung, tần số cố đònh.
-Thay đổi tần số, độ rộng xung cố đònh.
-Thay đổi cả tần số và độ rộng xung.
1.Bộ ổn áp switching thay đổi độ rộng xung, tần số cố
đònh.
(Phần này đã được giới thiệu ở chương I ,mục III.4.)
2.Bộ ổn áp switching có độ rộng xung không đổi, tần số
xung thay đổi.
-Thay đổi tần số này tùy theo điện áp nguồn và dòng điện
qua tải, để giảm bớt những tổn thất qua transistor và trong biến
áp thì tần số này không được dưới vài Khz.Mạch điện này đơn
giản nhưng khó lọc dược các gợn sóng đầu ra. Vì vậy trong thực
tế ít dùng.


Trong đó :
-VC0:dao động được điều khiển bằng điện áp

-Đơn ổn:Khi có xung điều khiể mạch đơn ổn cho ra một
xung có độ rộng xung cố đònh rồi trở về trạng thái ban đầu.
-Tần số xung của mạch đơn ổn được thay đổi do xung kích
từ VCO. Thời gian dẫn của transistor được xác đònh bằng thời
hằng của mạch đơn ổn và được giữ cố đònh.đây là loại mạch cho
phép điều chỉnh độc lập tần số xung đối với độ rộng xung.
2. Bộ ổn áp switching thay đổi cả tần số và độ rộng
xung.
-Đây là bộ ổn áp tự kích ,trên nguyên tắc tự dao động các
điều kiện tác động vào cả tần số và độ rộng xung của mạch.