Tài liệu Tính toán và thiết kế bộ nguồn ổn áp xung nguồn, chương 10 pdf

Chương X: THIẾT KẾ BỘ LỌC NGỎ RA
A-5V/10A :
-Cuộn lọc ngỏ ra(Lo)
Lo= 0,5.V0 .T / I0
Với V0 = Vdc . Ở ngỏ ra : Vo = 5V
T = 1/f ; f = 62 KHz
Ion = Idc = 10 A
0,5 . 5
=> Lo = = 4
H
10 . 62 . 103
-Tụ lọc ngỏ ra (Co)
Ta có : dI = 2 . I
dc
min
Với I
dc min
= 1/10 . I
dc
Biên độ dòng điện đỉnh đỉnh gợn sóng của cuộn dây : dI =
2 A
Điện áp gộn sóng đỉnh đỉnh Vr = Ro . dI
Ro : Điện trở tương đương
Ro thườngng rất nhỏ, chọn Ro = 0,05
Vr = 0,05 . 2 = 0,1 V
Co = 80 . 16-6 . dI / Vr = 1600 F
B- 15 V / 3A :
Cuộn lọc ngỏ ra : Lo
0,5 . Vo . T 0,5 . 15
Lo = = = 40
H

Io 3 . 62 . 103
Với I
on
= I
dc
= 3A
T = 1/f ; f = 62 KHz
Tụ lọc ngỏ ra Co :
Ta có dI = 2 . I
dc min
Với I
dc min
= I
dc
/10
dI = 0,6 A
Điện áp gợn sóng đỉnh : Vr = Ro . dI
Chọn Ro = 0,05
 : Điện trở tuong đuong
Vr = 0,05 . 0,6 = 0,03 V
80 . 10-6 . di 80 . 10
-6
. 0,6
Co = = = 1600
F
Vr 0,03
Chọn C = 1600
F
IV.THIẾT KẾ MẠCH NẮN LỌC NGỎ VÀO :
1.CẦU DIODE :

Mạch nắn lọc ngõ vào đïc thiết kế theo mạch như hình
vẽ
Điện áp nguồn lưới đặt trực tiếp vào cầu nắn nên 4 diode
phải chòu điện áp ngược cao.
Trò số đỉnh của điện áp là : V
p
= 220 . 1,414 = 311 V
Trò số đỉnh của điện áp nguọc đặt lên mỗi diode là :
V
in
= 311 . 1,57 = 448 V
Nếu dự trữ thêm 10% thì ta cần chọn các diode chòu đuọc
áp ngïc cho phép là 600 V.
Từ nhận xét trên ta thấy Diode 1N4007 là thích hợp, vì nó
có điện áp ngïc Vin = 1000V
Dòng điện bảo hòa nguọc Is = 5 A
Dòng điện thuận cực đại I
F max
= 1 A
Diode 1N4007 là loại diode thông dụng, có nhiều trên thò
trường, giá kinh tế. Nên ta chọn cầu Diode là 1N4007.
2.Tụ lọc :
Vì đây là mạch ổn áp xung , nên điện áp ngõ ra được lọc ở
ngõ ra, nên vấn đề lọc ngõ vào có độ gợn sóng cao và có thể lên
đến 25 – 40 %.
ta có : 1
 =
2 3 f R C
với
 : độ gợn sóng ( % )

1
C = = 192,45
 F
2 3fRC
với
 = 30 % , f = 50 Hz , R = 100 K
Thực tế ta chọn C = 220
F
V.MẠCH ĐIỀU KHIỂN :
Mạch điều khiển độ rộng xung với tần số cố đònh đuọc xây
dựng để thực hiện việc điều khiển trong bộ nguồn switching. Nó
đuọc thiết kế theo từng khối rời hay đượcc tích hợp trong các IC
.
Nếu thiết kế theo từng khối rời thì bộ nguồn sẽ phức tạp,
độ chính xác không cao ,diện tích chiếm chổ lớn . Vì vậy ta
chọn IC để khắc phục các nhược điểm trên.
Có nhiều loại IC điều khiển độ rộng xung như :SG
1524,UC 1846, TL 494, TL 495 Nhưng TL 494 có nhiều trên
thò trường, giá thành rẻ, nên ta chọn IC TL 494.
Mô tả IC TL 494 :
IC TL 494 bao gồm bộ dao động răng cưa tuyến tính với
tần số được xác đònh bởi 2 thành phần bên ngoài là R
T
và C
T
Tần số dao động : f = 1,1 / ( R
T
. C
T
)

Ngỏ ra của mạch điều chế độ rộng xung được thực hiện
bởi sự so sánh sóng răng cưa với 2 tín hiệu điều khiển đưa đến
cổng NOR và sau đó suất ra 2 transistor Q1 và Q2 .Tín hiệu suất
ra đến Q1,Q2 chỉ xảy ra khi tín hiệu răng cưa lớn hơn so với 2
tín hiệu vào . Vì thế việc tăng biên độ tín hiệu điều khiển sẽ
làm giảm độ rộng xung ra ( xin tham khảo sơ đồ vẽ dạng sóng
của IC TL494 )
Tín hiệu điều khiển 1 bên ngoài đưa vào đuọc cung cấp
cho mạch dead-time .Tín hiệu điều khiển 2 được đưa vào mạch
khuếch đại sai lệch hoặc ngỏ vào feedback .
Mạch so sánh điều khiển độ rộng xung sẽ so sánh điện áp
đưa từ bên ngoài vào để cho ra 1 xung có độ rộng xung tùy
thuộc vào điện thế ngỏ vào.Thời gian hoạt động của xung tùy
thuộc vào thời gian dead-time và độ rộng xung của mạch so
sánh PWM.
IC TL 494 có 1 điện thế ổn áp bên trong là 5V với dòng là
10 mA và được đưa ra chân số 14 để làm điện áp chuẩn
Như đã nói ở trên tần số dao động được đònh bởi R
T
và C
T
,thực tế trên mạch là C36 và R36 và fosc = 62 KHz
Ta có
fosc =
36
C
.
36
R
1

= 62 KHz
Chọn R36 = 18 K
Thay các giá trò vào ta đuọc C36 = 958 pF = 1000 pF
Dòng IC 494 là 10 mA và áp của nó cung cấp cho mạch là
5V
R42 = 5/10 = 0,5 K
Chọn R42 = 1K
Q3 ( C 945 ) và Q4 ( C 945 ) là 2 transistor ở tầng driver :
C 945 có đặc tính kỹ thuật sau :
B
VCBO
= 70 V
B
VCEO
= 70 V
B
VEBO
= 4 V
Tính R18 ,ta có :
R18
V
BQ4
= Vcc
R17 + R18
Khi Q4 dẩn ,ta có V
BQ4
= 0,6 V , Vcc = 5 V
Chọn R18 = 1 K
Thay các giá trò trên vào công thức ta đuọc
R17 = 4,2 K

Chọn R17 = 3,9 K
Bằng cách dùng 2 công thức trên áp dụng cho Q3 với 2 điện
trở phân cực là R21 và R19 ( chọn R21 = 3,9 K ) ta có : R19 =
1,2 K
Thực tế chọn R19 = 1,5 K
p dụng cho Q6 ta cũng đuọc kết quả
R39 = 39 K
R40 = 1 K
Thông số kỹ thuật của transistro A 733 ( Q5 )
B
VCBO
= 100
B
VCEO
= 80
B
VEBO
= 5
Ic max = 0,5 A
P = 0,5 W ,
 =120
-Ở chế độ Q5 bắt đầu dẩn thì dòng Ic = 0,12 mA nên ta
cũng có
I
BQ5
= Ic /  = 1 mA
Nên R41 = ( 5-V
BEQ1
) / I
BQ1

Với V
BEQ1
= 0,2 V =>I
BQ1
= 1 mA
-Thay các giá trò vào ta được : R41 = 4,8 K
-Thực tế chọn R41 = 4,7 K
-Tính tụ liên lạc C5:
Ta có : I
pft
. 0,8 T/2 I
pft
. 0,8
.T/2
C5 = =
dV 10 % . V
CQ1
Với I
pft
= 1,42 A ( tính toán ở phần đầu )
V
CQ1
= 150 V
=> C5 = 0,6
F
Chọn C5 = 1
F