Bài giảng Điện tử công suất 1 - Chương 4 Bộ biến đổi điện áp một chương 4 chiều (P2)

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