Tài liệu Tính toán và thiết kế bộ nguồn ổn áp xung nguồn, chương 9 docx

Chương IX: SỰ GIA TĂNG NHIỆT ĐỘ CỦA BIẾN ÁP
-Nhiệt độ của biến áp tăng cao hơn nhiệt độ của môi
trường là do phụ thuộc vào tổn hao lõi, tổn hao dòng và bề mặt
tản nhiệt của biến áp. Không khí thổi qua biến áp có thể làm
giảm sự gia tăng nhiệt độ đáng kể.
-Để tính toán sự gia tăng nhiệt độ người ta dựa vào một số
đường đặt tính kinh nghiệm của điện trở nhiệt trên tiết diện bề
mặt tản nhiệt.
-Điện trở nhiệt R
t
-Sự gia tăng nhiệt độ: dT
-Tổn hao công suất: P
dT = P.R
t
- Đường đặc tính điện trở nhiệt của bộ tản nhiệt đối với tổng
diện tích bề mặt được minh hoạ ở hình sau :
I.SƠ ĐỒ KHỐI CỦA BỘ NGUỒN:
CHỈNH LƯU
CẦU VÀ LỌC
DẠO ĐỘNG
SÓNG VUÔNG
BẢO VỆ
QUÁ ÁP
BẢO VỆ
QUÁ DÒNG
110
-
220VAC
-KHỐI CHỈNH LƯU CẦU VÀ LỌC: Dùng để biến đổi
điện xoay chiều thành điện năng một chiều và làm phẳng điện
áp hay dòng điện một chiều ở ngỏ ra chỉnh lưu.

-DAO ĐỘNG SÓNG VUÔNG : Dùng để biến đổi điện áp
DC thành điện áp AC tần số cao.
-BIẾN ÁP XUNG: Dùng để cảm ứng điện áp AC sơ cấp
sang thứ cấp theo tỉ số dòng dây giữa cuộn sơ cấp và các cuộn
dây thứ cấp.
-CHỈNH LƯU VÀ LỌC: Chỉnh lưu điện áp xoay chiều tần
số cao ra điện áp một chiều và được lọc phẳng để tạo ra các
mức điện áp ngõ ra.
-KHỐI BẢO VỆ QUÁ DÒNG: Dùng để tắt bộ dao động
khi có hiện tượng quá dòng.
-KHỐI BẢO VỆ QUÁ ÁP : Dùng để tắt dao động khi có
hiện tượng quá áp
II.TÍNH TOÁN , THIẾT KẾ BIẾN ÁP XUNG :
-Yêu cầu thiết kế :
-Công suất ra :
P
out
= 5.10 + ( 15.3 )2=140W
-Như vậy công suất ra của bộ nguồn là 140W .Tra bảng ta
chọn tần số dao động f=62KHz
-Từ những phân tích ở chương II , ta đã chọn Half-Bridge
converter để thiết kế nguồn ổn áp xung.
1.Công suất vào:
P
in
=P
out
/ e
ff
với e

ff
là hiệu suất
-Giả sử hiệu suất của bộ nguồn là 80%.
P
in
=140 / 0,8= 175 W
2.Điện thế nắn ngõ vào :
Khi nguồn xoay chiều ngõ vào là :
 110V:Thì mạch hoạt động như mạch nhân đôi điện áp
-Nửa chu kỳ đầu :Điện áp đỉnh do tụ C1 nạp
V
P
=1,41 .110 -1=154V ( 94/1 )
-Nửa chu kỳ sau :Tụ C2 cũng nạp với mức V
P
-Vậy ở cả một chu kỳ: V
dc
=V
c1
+V
c2
=154+154=308V (
94/1 )
 220V:Điện áp DC chỉnh lưu đỉnh :Vdc=(1,41. 220)-
2=308V
3.Tính toán số dòng dây sơ cấp :
Ta có
dB
.
Ae

10.1)(0.8T/2)-2/Vdc(
=N
8
p
(2.7/1)
Với T=1/f. với f=62 KHz
Ae=1,11 cm
2
:tiết diện lõi
-Chọn dB=1600 Gausse
3
8
p
10.62.1600.11,1
10.1)(0.8T/2)-2/308(
=N
= 55,57 vòng
-Chọn N
P
= 56 vòng
4.Giá trò dòng điện:
-Dòng san bằng đỉnh:
Ipft(half-bridge) =
Vdc
Po
13
,
3
(3.1/1)
Ipft(half-bridge) = 43.1=

308
140
.
13
,
3
-Dòng điện gợn sóng sơ cấp:
I
rms(p)
= =
308
140
.
79
,
2
Irms(p) = 1.27A
5.Tiết diện dây sơ cấp:
Ta có :
A
tcm
=
Vdc
Po
.
1395
(3.3/1)
Với A
tcm
là tiết diện dây (circular mils)

(1 in
2
=  /4.10
-6
circular mils)
A
tcm
=
308
140
.
1395
= 634 (circular mils)
A
ti
= A
tcm
( /4) 10
-6
(258/1)
A
bi
=
6-
ptcm
10.255,0
N
.
A
(7.15/1)

Với A
ti
: tiết diện dây (in
2
)
A
bi
: tiết diện khung (in
2
)
Vậy:
A
bi
=
6
10.255,0
56
.
634
= 0,14 ( in
2
)
A
ti
=
Np
A
.
2
,

0
bi
(7.14/1)
A
t
= A
ti
. 6,45 .16 ( cm
2
)
( 1 inch = 2,54 cm )
A
t
= 0,0033 cm
2
= 0,33 mm
2
Mà A
t
=  d
2
/4
Vậy đường kính dây sơ cấp d = 0,65 mm
6.Số dòng dây thứ cấp:
V(5) = [
T
2.T
1]-
N
N

1)-
2
V
(
on
p
S5dc
(2.2/1)
với N
5S
: số dòng dây thứ cấp (5v)
T
on
= 0,8T / 2
V(5) = ((
56
N
1)-
2
308
5S
– 1) . 0,8 = 2,7 vòng
Chọn N
5S
= 3 vòng
V(15) = ((
2
V
dc
– 1)

p
S5
N
N
– 1) . 2Ton / T
Với N
15S
: số vòng dây thứ cấp ( 15v )
N
15S
= 7,3 vòng
Chọn N
15S
= 8 vòng
Ta có dòng điện gợn sóng thứ cấp :
I
s(rms)
= 0,632 . I
dc
I
dc
: dòng một chiều ngõ ra +5V/10A
I
s(rms)
= 0,632 . 10 = 6,32 A
7.Tiết diện dây thứ cấp:
Tiết diện dây thứ cấp : A
scm
=316.I+
5V/10A : với A

scm
(circular mils)
A
scm
= 316 . 10 = 3160
Tiết diện dây tính bằng in
2
A
si
= 3160 .  /4 . 10
-6
= 0,00248 in
2
Tiết diện dây tính bằng cm
2
A
sc
= A
si
. 6,45 . 10 = 0,0159 cm
2
Tiết diện dây tính bằng mm
2
A
sm
= 1,59 mm
2
Mà A
sm
=  d

2
/4 =>d = 1,4 mm
Vậy đường kính dây thứ cấp (5V/10A) : d = 1,4 mm
15V/3A :
Ta có I
s(rms)
= 0,632 . 3 = 1,896 A
A
scm
= 316 . 3 = 948
Tiết diện dây tính bằng in
2
A
sci
= 948 . ( /4) . 10
-6
= 0,000744 in
2
Tiết diện dây tính bằng cm
2
A
sc
= A
si
. 645.16 = 0,00479 cm
2
Tiết diện dây tính bằng mm
2
A
sm

= 0,479 mm
2
Đuòng kíng dây d = 0,78 mm
8.Tiết diện khung quấn dây :
A
bi
= 0,14 in
2
=> A
bi
= 0,14 . 6,4516 = 0,9 cm
2