Điện áp đặt lên transistor và diode khi mạch hoạt động và dòng trung bình qua các linh kiện này.. Khi mạch ở chế độ dòng liên tục SV tự tìm hiểu và chứng minh các quan hệ sau: Điện áp đặ
Trang 1Bài 3.11:
a Giá trị cần thiết của L để I Lmin 40%I L
Với L được thiết kế thỏa điều kiện trên thì I Lmin nên mạch sẽ ở chế độ dòng liên tục 0
1
o d
D
Ta có: I Lmin I L I L 2 Theo điều kiện của đề bài: I Lmin 40%I L, suy ra:
I I I I I I
L
s
V D
I
Lf
o L
V R
D
, có thể suy ra giá trị cần thiết của L là:
3
24 0.6
0.022 10 22 1.2 1.2 9 60 10
d
L
V D
b Giá trị của tụ C để dợn sóng điện áp ngõ ra V V o o 0.5%
3
0.6
0.005 0.005 10 60 10
o
c Điện áp đặt lên transistor và diode khi mạch hoạt động và dòng trung bình qua các linh kiện này
Khi mạch ở chế độ dòng liên tục (SV tự tìm hiểu và chứng minh các quan hệ sau):
Điện áp đặt lên transistor khi tắt (khi đó diode dẫn) là: V CE =V d +V o = 60V
Dòng trung bình qua transistor = dòng trung bình I d của nguồn (SV tự tính dòng này)
Điện áp đặt lên diode khi tắt (khi đó transistor dẫn) là: V AK = -(V o +V d ) = -60V
Dòng trung bình qua diode (I D): I D I o (SV tự tính ra dòng này)
Trang 2Phần 3: BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU ĐÓNG NGẮT KIỂU CÁCH LY
Mạch Flyback
Bài 3.12:
a Tỉ số điều chế D cần thiết (giả thiết mạch ở chế độ dòng liên tục)
Với giả thiết mạch hoạt động ở chế độ dòng liên tục, ta có:
2 1
1
V V
2 1
0.385 / 1 24 5 1 / 3 1
D
b Dòng từ hóa: I Lm , I Lm, max , I Lm, min
Ta có công thức tính dòng từ hóa trung bình:
0.54
24 0.385 5
Lm
d
V
V DR
Ngoài ra, ta có: 24 0.3853 3 0.46
0.5 10 40 10
d Lm
m s
V D
Từ đó tính được:
,max
0.46
ILm
,min
0.46
ILm
(Sinh viên tự vẽ dạng sóng i Lm và xác định trên đó: I Lm , I Lm, max , I Lm, min)
c Độ dợn sóng điện áp ngõ ra V V o/ o
0.385
0.0096 0.96%
5 200 10 40 10
o
Trang 3Bài 3.13:
Tính tỉ số biến áp N 1 /N 2
2
1
16.36 3.3 0.4
o
d
Để dễ tính chọn số vòng dây, ta chọn tỉ số này sao cho số vòng dây N 1 , N 2 phải là số nguyên, ví dụ, chọn tỉ số N N2 116 hoặc 16.5 Khi đó, nếu chọn N 2 = 16 thì N 1 = 1 (với N N2 116 ) hoặc
N 2 = 33 thì N 1 = 2 (với N N2 116.5) Ở đây, chọn N N2 116 , khi đó, có thể tính lại giá trị D cần thiết là: D = 0.405
Giá trị cần thiết của L m và tụ lọc C
Để mạch ở chế độ dòng liên tục, điều kiện sau cần thỏa:
2 2
1
16 2.5
s
D R N
Trong đó: 36 360
0.1
o o
V R
I
Tụ C chọn theo công thức:
3
0.405
0.02 360 100 10 0.02
o
Mạch Forward
Bài 3.14:
a Điện áp ngõ ra V o , dòng qua cuộn lọc L: I L,max và I L,min, độ dợn sóng điện áp ngõ ra V V o / o Sinh viên tự kiểm tra lại là với thông số đã cho, mạch hoạt động ở chế độ dòng liên tục (lưu ý là chế
độ dòng liên tục có nghĩa là dòng qua cuộn lọc L là liên tục, và dạng sóng dòng áp trên cuôn L này tương tự dạng dòng áp trên cuôn L trong bộ nguồn kiểu giảm áp, nên công thức về điều kiện giữa L,
f s , D và R để mạch hoạt động ở chế độ dòng liên tục của bộ giảm áp có thể áp dụng ở đây) Từ đó
tính ra các giá trị dưới đây
Điện áp ngõ ra: 2
1
1
1.5
N
N
Trang 4Dòng trung bình qua cuộn lọc L ở ngõ ra:
12.8
1.28 10
o
V
R
Ngoài ra, dợn sóng dòng ngõ ra của mạch forward được tính như sau (giống như công thức cho bộ nguồn kiểu giảm áp – SV tự kiểm chứng điều này):
0.55 0.4 10 35 10
o
L
s
Từ đây suy ra:
,max
0.55
L
I
,min
0.55
L
I
Độ dợn sóng điện áp ngõ ra (công thức giống trường hợp bộ nguồn kiểu giảm áp vì ngõ ra của mạch forward cũng giống như ngõ ra của bộ nguồn kiểu giảm áp – SV tự kiểm chứng):
0.153%
o
b Dòng đỉnh (peak current) qua cuộn thứ cấp / sơ cấp biến áp
Dòng đỉnh qua cuộn thứ cấp biến áp chính là dòng đỉnh qua cuộn dây L: I 2,max = I L,max = 1.56A
S/v xem lại hình vẽ trong phần lý thuyết để thấy rằng dòng đỉnh qua cuộn sơ cấp biến áp = dòng
đỉnh qua cuộn thứ cấp quy đổi sang cuộn sơ cấp + dòng từ hóa max (là dòng max qua điện cảm từ
hóa L m)
Ta có dòng từ hóa cực đại tính bởi công thức (S/V tự chứng minh):
48 0.4 1 35 10
0.11
5 10
m
V DT
Dòng đỉnh qua cuộn sơ cấp:
2 1,max 2,max ,max
1
1 1.56 0.11 1.15 1.5
m
N
N
c Tính thời gian khử từ t m -Kiểm chứng là biến áp được khử từ hoàn toàn trong mỗi chu kỳ đóng ngắt
Thời gian khử từ: 3
3
1
35 10
N
Trang 5Thời gian tắt của transistor T: (1 ) (1 0.4) 1 3 17.1
35 10
Từ đó suy ra: t mt off Biến áp được khử từ hoàn toàn trong mỗi chu kỳ đóng cắt Ts
Bài 3.15:
Thiết kế mạch forward: tính chọn tỉ số biến áp 1 1
2 3 ,
N N
N N , cuộn cảm lọc L, tụ lọc C
Tính chọn tỉ số biến áp
Chọn 1
3
1
N
N Dmax = 0.5 (S/V xem lại lý thuyết)
Với D = 0.35 như đề bài, suy ra giá trị cấn thiết của 1
2
N
N là:
1
2
170 0.35
11.9 5
d
o
Chọn 1
2
12
N
N Tỉ số điều chế D cần thiết cần chỉnh lại như sau:
1
2
5
12 0.353 170
o
d
V N
D
V N
Tính chọn cuộn cảm lọc L, tụ lọc C
Để mạch ở chế độ dòng liên tục như yêu cầu của đề bài, giá trị cần thiết của L là (giống như công
thức cho bộ nguồn kiểu giảm áp – SV tự kiểm chứng):
(1 ) (1 0.353)(5 / 5 )
3.24
Chọn L = 5.6µH (theo giá trị điện cảm chế tạo sẵn)
Từ đó suy ra giá trị cần thiết của tụ C là (SV có thể chọn giá trị điện cảm khác, và tính ra giá trị tụ
C min khác với dưới đây):
min
6
o
Trang 6Mạch Push-Pull
Bài 3.16:
(a): Sơ đồ nguyên lý mạch push-pull
(b): Dạng sóng dòng áp ngõ ra
Hình 5
Hình 5 cho thấy dạng sóng v oi và i La có tại ngõ ra của mạch Push-Pull Có thể thấy rằng dạng sóng này tương tự như dạng sóng của bộ nguồn kiểu giảm áp (Buck converter), và sinh viên có thể tìm ra
các công thức để tính ra , i L o
o
V V
tương tự như cách đã thực hiện khi khảo sát bộ nguồn kiểu giảm
áp
Trang 7Công thức tính dợn sóng dòng qua cuộn L,i L, có thể suy ra từ đồ thị dạng sóng trên hình 5(b) Ví
dụ, xét trong khoảng thời gian t on = DT s, ta có phương trình dòng áp qua cuộn L là:
on
Vậy:
1
30 9 0.3
0.5 10 10 10
L
s
Từ hình 5(a), có thể thấy rằng dòng trung bình qua cuộn L = dòng ngõ ra I o, nghĩa là:
9 6 1.5
Từ đó, tính được:
,max
0.36
L
I
,min
0.36
L
I
Tương tự cách phân tích thực hiện với bộ nguồn kiểu giảm áp, có thể dẫn ra công thức sau (sinh viên tự chứng minh):
0.005 0.5%