Các giả thiết :
- Điện dung tụ C đủ lớn => điện áp Vo = const
- Mạch ở xác lập, các đại lượng áp và dòng tuần hòan
- Tỳ số đóng là D (chu kỳ đóng cắt khóa : T)
- Các linh kiện khóa và diode lý tưởng
37 trang |
Chia sẻ: nguyenlinh90 | Lượt xem: 814 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Điện tử công suất 1 - Chương 4 Bộ biến đổi điện áp một chương 4 chiều (P2), để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BOÄ NGUOÀN MOÄT CHIEÀU
CHÖÔNG 2
CHEÁ ÑOÄ XUNG CAÙCH LY
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FLYBACK
Sơ đồ nguyên lý bộ Flyback
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FLYBACK
Các giả thiết :
- Điện dung tụ C đủ lớn => điện áp Vo = const
- Mạch ở xác lập, các đại lượng áp và dòng tuần hòan
- Tỳ số đóng là D (chu kỳ đóng cắt khóa : T)
- Các linh kiện khóa và diode lý tưởng
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FLYBACK
Nguyên lý vận hành:
- S đóng : năng lượng tích lũy vào Lm
- S ngắt : năng lượng chuyển cho tải
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FLYBACK
Khóa S đóng
sLLL
L
ms
L
V
DT
i
t
i
dt
di
dt
di
LVv
mmm
m
=
∆
=
∆
∆
=
==1
m
Do đó :
m
s
ONL L
DTVi
m
=∆ )(
Các phương trình áp và dòng :
0
0
0
1
2
1
2
0
1
2
1
2
12
=
=
≤
−−=
=
=
i
i
N
NVVv
N
NV
N
N
vv
sD
s
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FLYBACK
Khóa S ngắt => D đóng
1
2
1
0
2
1
21
02
NVv
di
L
N
NV
N
N
vv
Vv
Lm
−==
−==
−=
2
10
2
01
)1( N
N
L
V
TD
i
t
i
dt
di
Ndt
m
LLL
m
mmm
−=
−
∆
=
∆
∆
=
Do đó : ( )
2
10
)(
1
N
N
L
TDVi
m
OFFLm ⋅
−−
=∆
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FLYBACK
Khóa S ngắt
Các phương trình áp và dòng khác:
N
Ni
N
Nii
mLD
2
1
2
1
1
=
−=
R
V
N
Niiii
R
Vi
N
NVVvVv
mLRDC
R
ssSw
0
2
1
0
2
1
01
−
=−=
=
+=−=
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FLYBACK
Quan hệ áp tải và áp nguồn
Do mạch ở xác lập và biến thiên dòng
qua Lm bằng 0:
0ii =∆+∆
1
2
0
)()(
1 N
N
D
DVV s
OFFLONL mm
−
=⇒
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FLYBACK
Giản đồ áp và dòng cơ bản :
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FLYBACK
Phân tích dòng qua Lm :
R
VIV
PP
ss
os
2
0
=
=
Tính dòng trung bình qua Lm
DRV
VI
R
VDIV
DI
T
DTI
I
s
L
Ls
L
L
s
m
m
m
m
2
0
2
0
=⇒
=⇒
==
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FLYBACK
Phân tích dòng qua Lm :
( ) 22 −
Điều kiện dòng qua Lm liên tục :
2
1
min 2
1
=
N
N
f
RDLm
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FLYBACK
Bài tập : Cho bộ flyback Vs = 24V
N1/N2 = 3
Lm = 500µH
R = 5Ω
C = 200µF
f = 40kHz
V0 = 5V
Hãy xác định :
1. Tỷ số đóng
2. Các giá trị dòng iLm : max, min
3. Độ nhấp nhô áp tụ
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FORWARD
Sơ đồ nguyên lý bộ Forward
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FORWARD
Mô tả
Biến áp cách ly có 3 cuộn dây :
- Cuộn 1 và 2 truyền năng lượng cho
tải khi khóa S đóng
- Cuộn 3 cung cấp đường dẫn cho
dòng từ hóa khi S ngắt và giảm dòng
này về 0 trước khi kết thúc chu kỳ.
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FORWARD
Khi khóa S đóng
-Viết phương trình v1, v2, v3, vLx, vD3
- Suy ra biến thiên dòng ∆iLx
- Suy ra biến thiên dòng ∆iLm
- Phương trình dòng iSw
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FORWARD
Khi khóa S ngắt
-Viết phương trình v3, v1, v2, vLx
- Suy ra biến thiên dòng ∆iLx
- Suy ra quan hệ giữa áp Vo và Vs
- Giải tích biến thiên dòng ∆iLm
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FORWARD
Giản đồ áp và dòng
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FORWARD
Bài tập : Cho bộ FORWARD Vs = 48V
N1/N2 = 1.5; N1/N3=1
Lx = 0.4mH; Lm=5mH
R = 10Ω
C = 100µF
f = 35kHz
D = 0.4
Hãy xác định :
1. Điện áp ngõ ra, dòng Lx max, min
2. Độ nhấp nhô áp ngõ ra
3. Giá trị đỉnh dòng cuộn sơ cấp máy biến áp
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG PUSH-PULL
Sơ đồ nguyên lý bộ Push-pull
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG PUSH-PULL
Giản đồ xung điều khiển
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG PUSH-PULL
Khóa Sw1 đóng
sp Vv =1
p
s
ss N
NVv
=1
sp
p
s
ss
Vv
N
NVv
=
=
2
2
sSw Vv 22 =
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG PUSH-PULL
Khóa Sw1 đóng
N
N
NVvv
p
s
ssx
−
=−=
== 2
D1 đóng, D2 ngắt
( ) DT
L
V
N
NV
i
V
N
VVvv
x
p
s
s
ONL
p
s
sxL
x
x
⋅
−
=∆⇒
0
00
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG PUSH-PULL
Khóa Sw2 đóng
s
sp
sp
NVv
Vv
Vv
1
2
−=
−=
−=
sSw
p
s
ss
p
ss
Vv
N
NVv
N
21
2
1
=
−=
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG PUSH-PULL
Khóa Sw2 đóng
2
N
N
NVvv
p
s
sSx
=−=
D2 đóng, D1 ngắt
00 VN
VVvv
p
s
sxLx
−
=−=
( ) DT
L
V
N
NV
i
x
p
s
s
ONLx
⋅
−
=∆⇒
0
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG PUSH-PULL
Khóa Sw1. Sw2 ngắt : Dòng qua các cuộn sơ cấp bằng 0
0vx =
Dòng qua Lx liên tục => D1, D2
đóng
00 VVvv xLx −=−=
( ) TD
L
VOFFi
L
V
DTT
i
t
i
x
L
x
LL
x
xx
−
−=∆
−=
−
∆
=
∆
∆
⇒
2
1
2
0
0
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG PUSH-PULL
Quan hệ áp ngõ ra và ngõ vào
Dòng qua Lx liên tục
ii =∆+∆ 0( ) ( )
D
N
NVV
TD
L
VDT
L
V
N
NV
p
s
s
xx
p
s
s
OFFLONL xx
=⇒
=
−
+
−
2
0
2
1
0
0
0
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG PUSH-PULL
Độ nhấp nhô điện áp tụ
Tương tự bộ Buck
2
0
32
21
CfL
D
V
V −
=
∆
0 x
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG PUSH-PULL
BT :
Vs=50V;
Np/Ns=2;
Lx=300µH;
C= 200uF;
R=8Ω;
Xác định :
1. Điện áp ngõ ra
2. Dòng cực đại và cực tiểu cuộn kháng.
3. Độ nhấp nhô áp tụ
4. Vẽ dạng dòng điện qua Lx, D1, D2, Sw1,
f = 30kHz;
D=0.35
Sw2
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FULL-BRIDGE
Sơ đồ nguyên lý
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FULL-BRIDGE
Xung điều khiển
Tìm quan hệ áp ra và áp vào ?
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG FULL-BRIDGE
Xung điều khiển
D
N
NVV
p
s
s
= 20
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG HALF-BRIDGE
Xung điều khiểnSơ đồ nguyên lý
Tìm quan hệ áp ra và áp vào ?
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC DẠNG HALF-BRIDGE
Xung điều khiểnSơ đồ nguyên lý
D
N
NVV
p
s
s
=0
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC ĐA NGÕ RA
Sơ đồ nguyên lý bộ flyback
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC ĐA NGÕ RA
Sơ đồ nguyên lý bộ Forward
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC
Sơ đồ hệ điều khiển
BỘ BiẾN ĐỔI DC/DC
Sơ đồ hệ điều khiển