Tài liệu Tính toán và thiết kế bộ nguồn ổn áp xung nguồn, chương 5 pdf

a. Chương V: BIẾN ÁP CÔNG SUẤT
 Chọn lõi : Thiết kế biến áp ta phải chọn lõi phù hợp
với công suất ra. Chọn lõi cho công suất ngõ ra của biến áp
phụ thuộc vào tần số hoạt động, mật độ từ cảm ( B
1
và B
2
), tiết
diện lõi sắt, tiết diện khung quấn dây Ab,và mật độ dòng điện
trong mỗi cuộn.
 Chọn số vòng dây sơ cấp
-Đònh luật Faraday : E = NAe (dB/dt ) x 10
+8

Với:- E: Điện áp rơi trên lõi cuộn dây( hay cuộn dây
biến áp )
-N : Số vòng dây(vòng)
-A
e
: Tiết diện lõi ( cm
2
)
-dB : ( Gauss )
> dB =
NAe
E
dt
8
10.

( Gauss )

- Số vòng dây sơ cấp được xác đònh như sau :
+N
p
: Được tính với điện áp đặt lên cuộn sơ cấp là nhỏ
nhất (V
dc
-1) và thời gian mở là cực đại.
N
p
=
dB
Ae
xTV
dl
.
10)2/8,0)(1(
8
min


(2-18)
Với dB =
xAcN
xTonV
p
dc
8
10))(1(



(2-19)
 Chọn số vòng dây thứ cấp :
-Số vòng dây thứ cấp được chọn từ :
V
m
=


0,5- )1-(Vdc (V
dc
- 1 )








p
m
N
N
- 0,5]
T
Ton2
V
S1
= [(V
dc

- 1 )









1
2
p
S
N
N
T
Ton2
V
S2
= [(V
dc
- 1 )










1
2
p
S
N
N
T
Ton2
 Tính toán dòng san bằng đỉnh.
-Giả sử hiệu suất 80% ( thường đạt được ở tần số trên
200KHz )
P
0
= 0,8P
in
-Hay P
in
= 1,25P
0
= V
dcmin
.0,8I
pft
-Vậy I
pft
= 1,56
min
0

dc
V
P
(2-20)
 Tính toán dòng điện sơ cấp hiệu dụng và tiết diện dây
dẫn :
I
rms =
I
pft
D = I
pft
4,0
-Với D : hệ số chu kỳ : D = (0,8T/2)/2
-Hay : I
rms
= 0,632 I
pft
Vậy ta có : I
rms
= 0,632
min
0
min
0
986,056,1
dcdc
V
P
V

P

 Tính toán dòng gợn sóng đỉnh thứ cấp và kích cỡ dây
:
I
S(rms)
= I
dc
D = I
dc
4,0 = 0,632.I
d c
-Với I
dc
dòng điện ngõ ra.
 Thiết kế bộ lọc ngõ ra.
1) Thiết kế cuộn cảm ngõ ra :
dI = 2I
dcmin
= V
L
.
0
L
Ton
= (V
1
- V
0
)

0
L
Ton
N
0
= V
1
(2Ton/T) thì Ton =
1
0
2V
TV
N
0
= V
1
(2Ton/T ) thì Ton =
1
0
2V
TV
V1
Vo
Lo
Ns
Ns
D1
D2
Co
-N

S
sẽ được chọn 0,8172 khi V
dc
, V
1
là nhỏ nhất
min
1
0
22
8,0
V
TV
T
T
on
 hay V
1min
= 1,25V
0
dI =
0
00
)2/8,0)(25,1(
L
TVV

= 2I
dcmin
Và L

0
=
min
0
.05,0
dc
I
TV
Nếu dòng I
dcmin
=
10
1
I
on
Vậy : L
0
=
n
I
TV
0
0
5,0
-Trong đó , L
0
(H)
-V
0
(V)

-T(s)
-I
dcmin
dòng ngõ ra cực tiểu (A)
-I
on
dòng ngõ ra danh đònh (A)
2. Thiết kế tụ ngõ ra.
-Tụ ngõ ra được chọn để đáp ứng được yêu cầu kỹ
thuật điện áp gợn sóng ngõ ra.
V
r
= R
0
.dI
Với -R
0
: Điện trở trong của tụ C
0
-dI : Dòng điện đỉnh đỉnh cuộn cảm.
-Tích số R
0
.C
0
thay đổi giữa 50 -80 x 10
-6
C
0
=
dIV

x
R
x
r
/
10801080
6
0
6 

C
0
=
r
V
dIc
)1080(

* Ưu điểm và nhược điểm :
1) Ưu điểm
- Converter này phân phối năng lượng ra tải qua biến áp.
Vì vậy sự phản hồi điện áp ngõ ra được cấp điện DC với ngõ
vào và có nhiều cuộn thứ cấp biến áp nên có thể có nhiều điện
áp đầu ra.
- Khi bộ nguồn cung cấp đã được cải tiến, điều chỉnh các
converter ban đầu để mang lại công suất lớn hơn từ những linh
kiện nhỏ hơn. Vì vậy hiệu suất cho hệ thống phải tăng. Một
cách đơn giản để làm điều này là sử dụng biến áp có đầu nối
giữa cuộn dây sơ cấp để lợi dụng cho mỗi nửa chu kỳ trên và
nửa chu kỳ dưới của cuộn sơ cấp.

- Hiệu suất cao ( gần 90%).
2) Nhược điểm.
- Một trong những vấn đề đối với push-pull converter, đó
là từ thông trong hai phần của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp có
đầu ra ở giữa có thể trở nên mất cân bằng và gây ra vấn đề về
nhiệt độ.
- Vấn đề thứ hai là mỗi transitor phải khóa gấp đôi mức điện
áp so với các converter khác.
V.FORWARD CONVERTER
1. Lý thuyết cơ bản.
-Bộ đổi điện này thường được sử dụng cho những nguồn
có công suất ngõ ra từ 150-200w khi điện áp ngõ vào DC cực
đại ở mức 60V đến 200V.
L2
L3
D1
D3
D4
D6
D7
Vs1
Vs2
-Trong mạch converter này chỉ có một transistor và một
diode ở phía sơ cấp. Trong khi mạch push -pull cnverterlà hai
transistor.
- Khi Q
1
dẫn, đầu có chấm của cuộn sơ cấp và tất cả các
cuộn thứ cấp trở thành dương so với các đầu dây còn lại không
dấu.

- Dòng chảy đến tải khi transistor công suất Q
1
dẫn - nên
gọi là Forward converter. Ổn áp Push-Pull và Buck cũng phân
phối dòng đến tải khi transitor công suất dẫn.
-Trái lại, Boost converter và Flyback lưu trữ năng lượng ở
cuộn cảm hay cuộn sơ của biến áp khi transistor dẫn và phân
phối dòng đến tải khi transistor ngắt
- Khi Q
1
dẫn (T
on
), thì điện áp ở tốt chỉnh lưu ở mức cao
trong thời gian T
on
. Giả sử 1V cho Q
1
và D
2
phân cực thuận V
D2
thì điện áp ở mức cao đó là :
V
0mr
=
 








Np
Nm
V
dc
1 - V
D2
-Khi Q
1
tắt , dòng lưu trữ trong dây dẫn của T
1
ngược cực
với điện áp trên Np. Tất cả các đầu đầu của sơ và thứ âm so với
các đầu còn lại. Thì Transistor Q
1
sẽ bò đánh thủng nếu không
có diode D
1
dẫn trả năng lượng .
- Điện áp ngõ ra DC :
V
om
=
 
T
Ton
V
Np

Nm
V
ddc 















1 (2-21 )
2.Các mối quan hệ thiết kế của điện áp vào , ra , thời
gian mở và tỉ số vòng.
- Điện áp Vom được phản hồi về và được so sánh với điện
áp chuẩn V
ref
, và thay đổi Ton để giữ V
om
= const đối với bất cứ
sự thay đổi ở Vdc hay dòng tải.
- Thời gian Ton cực đại ( Tonmax) sẽ xay ra ở V
dcmin

V
om
=
 
T
T
V
Np
Nm
V
on
ddc
max
min
1

















V
S1
=
 
T
T
V
Np
N
V
on
d
S
dc
max
1
min
1

















V
S2
=
 
T
T
V
Np
N
V
on
d
S
dc
max
2
min
1

















3. Quan hệ giữa dòng điện sơ cấp, công suất ngõ ra, và
điện áp ngõ vào :
- Giả sử hiệu suất của nguồn 80%
P
0
= 0,8P
in
Hay
P
in
= 1,25P
0
= V
dcmin
( 0,4 Ipft) (2.22
)
Hay I
pft
=
min
0

.13,3
dc
V
P