Để các thiết bị đó hoạt động được thìngười ta đã chế tạo ra bộ nguồn xung bộ nguồn này có tác dụng biến đổi điện ápnguồn điện xoay chiều thành một chiều để cấp nguồn cho các thiết bị điệ
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ NGUỒN XUNG SMPS KIỂU FLYBACK
Trang 2Đà Nẵng, 12/2021
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử CHUYÊN
NGÀNH: Công nghệ Kỹ thuật Điện tử
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ NGUỒN XUNG SMPS KIỂU FLYBACK
Trang 3KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
1 Thông tin chung:
NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho người hướng dẫn)
1 Họ và tên sinh viên: Lê Văn Chương.
3 Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế nguồn xung SMPS kiểu FLYBACK.
4 Người hướng dẫn: Phạm Văn Phát Học hàm/ học vị: Thạc Sĩ
II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:
1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)
………
………
………
………
2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ) ………
………
………
………
3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ) ………
………
………
………
4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ) ………
………
Trang 4………
Trang 5………
………
………
………
………
III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm tối đa 2đ) ………
………
………
………
………
………
………
………
IV Đánh giá:
1 Điểm đánh giá: … /10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)
2 Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ
Đà Nẵng, ngày 30 tháng 12 năm 2021
Người hướng dẫn
Phạm Văn Phát
Trang 6TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho người phản biện)
I Thông tin chung:
1 Họ và tên sinh viên: Lê Văn Chương.
2 Lớp: 17KTDT1 Mã SV: 1711505210103.
3 Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế nguồn xung SMPS kiểu FLYBACK.
4 Người phản biện: ……….… Học hàm/ học vị: ………
II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: 1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: ………
………
………
2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: ………
………
………
3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: ………
………
………
4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: ………
………
………
5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ………
………
………
………
Trang 7TT Các tiêu chí đánh giá tối đa đánh giá
1 Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải
quyết các nhiệm vụ đồ án được giao
8,0
1a
- Tính cấp thiết, tính mới (nội dung chính của ĐATN có
những phần mới so với các ĐATN trước đây);
- Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; giá trị ứng dụng thực
tiễn;
1,0
1b
- Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến thức
cơ bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu;
- Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá;
- Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc
quy trình đáp ứng yêu cầu đặt ra;
3,0
1c - Chất lượng sản phẩm ĐATN về nội dung báo cáo, bản vẽ,
chương trình, mô hình, hệ thống, …;
3,0
1d
- Có kỹ năng sử dụng phần mềm ứng dụng trong vấn đề
nghiên cứu (thể hiện qua kết quả tính toán bằng phần
mềm)
- Có kỹ năng sử dụng tài liệu liên quan vấn đề nghiên cứu
(thể hiện qua các tài liệu tham khảo)
1,0
2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích; 1,0
3 Tổng điểm theo thang 10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)
- Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ:
………
………
………
………
………
Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được
bảo vệ
Trang 8Người phản biện
Trang 9Tên đề tài: Nghiên cứu , thiết kế mạch nguồn xung SPMS kiểu Flyback.
Sinh viên thực hiện: Lê Văn Chương Mã sinh viên: 1711505210103 Lớp: 17KTDT1
Với sự phát triển của khoa học công nghệ như hiện nay thì những thiết bịđiện tử không còn xa lạ với chúng ta Để các thiết bị đó hoạt động được thìngười ta đã chế tạo ra bộ nguồn xung bộ nguồn này có tác dụng biến đổi điện ápnguồn điện xoay chiều thành một chiều để cấp nguồn cho các thiết bị điện tử màchúng ta đang dùng
Như bình thường thì chú ta chỉ cần sử dụng những điện áp nhỏ như 3V, 5V,12V, 24V… Vì thế mà ngày nay người ta đã chế tạo ra nguồn xung
Hiện nay nó đã nằm trong tất cả thiết bị điện tử trong nhà bạn như nhữngchiếc loa hay bếp từ, nồi cơm điện, tủ lạnh, tivi
Và đó bạn chỉ cần hiểu nôn na đơn giản là nguồn xung có chức năng biếnđổi nguồn xoay chiều thành nguồn một chiều
Trang 10TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Đ ộc lập - Tự do - Hạnh phú cNHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Phát
Sinh viên thực hiện: Lê Văn Chương Mã SV: 1711505210103
1 Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế mạch nguồn xung SPMS kiểu Flyback
2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:
Số liệu ban đầu:
o Điện áp ngõ vào: 120 ÷ 220VAC(Auto Volts);
o Điện áp ổn áp ngõ ra: 12VDC và 5VDC;
o Độ gợn sóng ngõ ra: V ≤ 2%
o Dòng tải ngõ ra: Ioutmax= 3A;
o Kiểu mạch: Flyback
o Các yêu cầu khác: Có khả năng bảo vệ ngắn mạch ngõ ra
Tài liệu ban đầu:
o Switchmode Power Supply Handbook
o Switching Power Supply Design Third Edition
o Switch-Mode Power Supply Reference Manual (On Simiconductor)
3 Nội dung chính của đồ án (dự kiến):
Chương 1: Tổng quan về nguồn chuyển mạch:
o Các khái niệm về nguồn xung
o Thông số kỹ thuật, đặc điểm cấu tạo, hoạt động của mỗi loại nguồn xung
o Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của nguồn xung
Chương 2: Thiết kế nguồn xung kiểu FlyBack:
o Các khái niệm về nguồn xung Flyback
o Sơ đồ khối, sơ đồ mạch, cấu tạo nguồn Flyback
Trang 11Chương 3: Thi công, Mô phỏng, đánh giá nguồn Flyback:
o Giới thiệu về các phần mềm mô phỏng;
o Sử dụng phần mềm SIMtrix/SIMPLIS; Webench Power Design hoặc cácphần mềm tương đương để mô phỏng dạng sóng, đặc tuyến đáp ứng dòng áp
o Thi công bo mạch PCB layout
o Đo lưởng, kiểm thử, so sánh, đánh giá các giá trị mô phỏng, đo kiểm vàyêu cầu thiết kế
4 Các sản phẩm dự kiến:
- Báo cáo tổng hợp đồ án tốt nghiệp
- Bo nguồn hoàn chỉnh hoạt động ổn định theo các số liệu đã cho
Trang 12LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, các thiết bị điện tử đang và
sẽ được ứng dụng ngày càng rộng rải trong hầu hết trong các lĩnh vực kinh tế - xãhội cũng như trong đời sống Trong tất cả các thiết bị điện tử vấn đề nguồn cungcấp là một trong những vấn đề quan trong nhất quyết định đến sự làm việc ổnđịnh của hệ thống Hầu hết các thiết bị điện tử đều sử dụng các nguồn điện mộtchiều được ổn áp với độ chính xác và ổn định cao Hiện nay kỹ thuật chế tạo cácnguồn điện ổn áp cũng đang là một khía cạnh đang được nghiên cứu phát triểnvới mục đích tạo ra khối nguồn có công xuất lớn, độ ổn định, chính xác cao, kíchthước nhỏ ( các nguồn xung )
Từ tầm quan trọng trong ứng dụng thực tế của nguồn điện một chiều ổn áp
và dựa vào những kiến thức đã học cũng như tự tìm hiểu , em đã chọn ra đề tài : “Nghiên cứu, thiết kế mạch nguồn xung kiểu SPMS kiểu Flyback ” để qua đó tìmhiểu kĩ hơn về nguyên lí hoạt động của các mạnh nguồn đồng thời củng cố thêm
kĩ năng trong thiết kế các mạch điện tử tương tự
Được sự gợi ý từ giáo viên hướng dẫn, hơn thế nữa chúng em cũng muốnnghiên cứu ứng dụng nhằm có thể tạo ra một hệ thống có giá thành hợp lý, quantrọng hơn là có thể mang lại giá trị hiệu quả và áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnhvực, chính vì vậy em quyết định nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu, thiết kế mạchnguồn xung kiểu SPMS kiểu Flyback ”
Chúng em chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Văn Phát, khoa Điện – Điện
tử, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Đại học Đà Nẵng Trong quá trình thựchiện đề tài, dưới sự hướng dẫn và được lắng nghe những lời nhận xét của thầy vềcách trình bày nội dung đề tài, các phương pháp nghiên cứu đã giúp cho em hoànthành tốt đồ án tốt nghiệp
Hơn thế nữa chúng em cũng gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo ở khoaĐiện – Điện tử đã truyền đạt những kiến thức, những bài học quan trọng giúpchúng em có nền tảng trong việc hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp
Trân trọng cảm ơn!
Người thực hiện đề tài
LÊ VĂN CHƯƠNG
Trang 14CAM ĐOAN
Em xin cam đoan rằng Đồ án tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu, thiết kếmạch nguồn xung kiểu SPMS kiểu Flyback ” là đề tài nghiên cứu của em.Những nội dung có sử dụng tài liệu tham khảo có trong đồ án đã được liệt kê vànêu rõ tại phần tài liệu tham khảo Đồng thời những số liệu hay kết quả trìnhbày trong đồ án đều mang tính trung thực, không sao chép, đạo nhái Toàn bộnội dung trong báo cáo không quá 60% là sao chép Nếu như khai báo sai chúng
em xin chịu mọi trách nhiệm về hình thức kỷ luật của bộ môn cũng như nhàtrường đề ra
Những sinh viên thực hiện
(Ký tên)
LÊ VĂN CHƯƠNG
Trang 15MỤC LỤC
TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI NÓI ĐẦU
CAM ĐOAN
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU10
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ NGUỒN CHUYỂN MẠCH 1
1.1 Khái niệm về nguồn xung : 1
1.2 Cấu tạo: 1
1.2.1 Chi tiết quang trọng của khối nguồn: 1
1.3 Nguyên lý hoạt động của nguồn xung: 2
1.3.1 Ưu điểm: 2
1.3.2 Nhược điểm: 3
1.4 Một số kiểu nguồn xung cơ bản:[1] 3
1.4.1 Buck converter: 3
1.4.2 Boost converter: 7
1.4.3 Mạch Buck-Boost (inverting): 9
1.4.4 Nguồn flyback: 10
1.4.5 Nguồn Swiching Mode Power Suppy: 12
1.5 Ưu điểm và nhược điểm về nguồn chuyển mạch[4] 13
1.5.1 Ưu điểm: 13
Trang 162.1 Khái niệm về nguồn xung flyback: 15
2.2 Sơ đồ khối, sơ đồ mạch, nguyên lý hoạt động của nguồn xung Flyback:[3] 15 2.2.1 Sơ đồ khối của mạch nguồn xung: 15
2.2.2 Sơ đồ mạch: 16
2.2.3 Nguyên lý hoạt động của nguồn xung flyback gồm: 16
2.2.4 Ưu điểm, nhược điểm của nguồn xung: 16
2.3 Tính toán, thiết kế nguồn xung flyback lựa chọn các linh kiện[6] 17
2.3.1 Tính toán và chọn linh kiện: 17
2.4 Các thông số trong bộ nguồn:[6] 31
2.4.1 Các thông số và yêu cầu của bộ nguồn thiết kế như sau: 31
CHƯƠNG III : THI CÔNG, MÔ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ NGUỒN FLYBACK 32
3.1 Giới thiệu: 32
3.1.1 Phần mềm SIMetrix – SIMPLIS: [5] 32
3.1.2 Sử dụng phần mềm SIMetrix để mô phỏng: 33
3.2.1 Sử dụng phần mềm PCB: 34
3.2.2 Thi công phần mền hệ thống:[5] 35
3.2.3 Kết quả: 40
3.3 Hướng phát triển: 46
KẾT LUẬN 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO 50
PHỤ LỤC: THAM SỐ KỸ THUẬT CỦA CÁC LINH KIỆN CHÍNH 51
Trang 17Hình 1.1 Sơ đồ khối của nguồn xung 2
Hình 1.2 Nguyên lí làm việc của mạch nguồn Buck converter 4
Hình 1.3 Buck converter làm việc ở giai đoạn1 4
Hình 1.4 Đặc tính làm việc của I trong thời gian t 5
Hình 1.5 Buck converter làm việc ở giai đoạn 2 5
Hình 1.6 Đặc tính làm của i0 so với U0 6
Hình 1.7 Nguyên lí làm việc của mạch Boost converter 7
Hình 1.8 Xung dao động của DT, T 7
Hình 1.9 Chế độ làm việc ở giai đoạn 2 của Boost 8
Hình 1.10 Nguyên lí làm việc của mạch Buck – Boost 8
Hình 1.11 Nguyên lí làm việc của mạch Flyback 10
Hình 1.12 Đặc tính hoạt động của SMPS 11
Hình 1.13 Mô phỏng đoạn xung 12
Hình 2.1 Các khối của nguồn xung Flyback 15
Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lí mạch 15
Hình 2.3 Cấu tạo bên trong diode cầu chỉnh lưu 17
Hình 2.4 Mạch cầu chỉnh lưu 18
Hình 2.5 Diode dùng trong mạch 18
Hình 2.6 Tụ lọc đầu vào 19
Hình 2.7 Tụ lọc nguồn dùng trong mạch 19
Hình 2.8 Các tham số của mạch snubber 20
Hình 2.9 Các linh kiện của mạch snubber 21
Hình 2.10 Hình các chân của IC 22
Hình 2.11 IC dùng trong mạch nguồn 22
Hình 2.12 Chức năng bên trong IC 23
Hình 2.13 Đặc tính hiệu xuất của IC 24
Hình 2.14 Đặc tính nhiệt độ của IC 24
Hình 2.15 Đặc tính làm việc an toàn của IC 25
Hình 2.16 Máy biến áp xung 25
Hình 2.17 Máy biến áp dùng trong mạch 25
Hình 2.18 Diode và tụ lọc đầu ra 28
Hình 2.19 Cấu tạo bên trong TL 431 29
Hình 2.20 IC lấy mẫu điện áp 29
Hình 3.1 Biểu tượng làm việc của phầm mềm mô phỏng SIMetrix 32
Trang 18Hình 3.3 Biểu tượng phần mền Altium 34
Hình 3.4 Giao diện làm việc 34
Hình 3.5 Sơ đồ mạch in 35
Hình 3.6 Sơ đồ đi dây 35
Hình 3.7 Mô phỏng 3D 36
Hình 3.8 Quá trình thi công mạch 36
Hình 3.9 Quá trình hoàn thiện sản phẩm 37
Hình 3.10 Đo đạt kiểm tra điện áp đầu ra 37
Hình 3.11 Sản phẩm thực tế đang đo điện áp 38
Hình 3.12 Sản phẩm thực tế 38
Hình 3.13 Đặc tính làm việc của điện áp ra 12V 39
Hình 3.14 Đặc tính điện áp ra sau biến áp so với tụ lọc 40
Hình 3.15 Sự sai lệch nhỏ của điện áp đầu ra 40
Hình 3.16 Điện áp ngõ ra so với điện áp vào 41
Hình 3.17 Điện áp ra sau tụ lọc 42
Hình 3.18 Điện áp ra so với điện áp sau máy biến áp 42
Hình 3.19 Sai lệch ở ngõ ra 5V 43
Hình 3.20 Điện áp ra so với dòng điện ngõ ra 43
Trang 19Bảng 2.1 Hệ số điện áp chỉnh lưu đầu vào 20
Bảng 2.2 Định nghĩa cấu trúc chân IC 23
Bảng 3.1 Đo điện áp và dòng điện đầu ra 39
Bảng 3.2 Đo điện áp và dòng điện đầu ra 41
Trang 20DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
IC: Integrated circuit
AC: Alternating current
DC: Direct current
R: Resistor
PDM: Pulse Duration Modulation
PWM: Pulse Width Modulation
SMPS: Swiched Mode Power Supply
Diode Dm: Diode module
BAX: Biến áp xung
ICBT: International College of Business and Technology
Trang 21CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ NGUỒN CHUYỂN
MẠCH
1.1 Khái niệm về nguồn xung :
Nguồn xung là bộ nguồn có tác dụng chuyển đổi điện áp từ nguồn điệnxoay chiều sang nguồn điện một chiều bằng chế độ dao động xung tạo bằngmạch điện tử kết hợp với một biến áp xung để tạo ra các cấp điện áp một chiềunhư mong muốn 5V 12V …
Ngoài ra để nguồn xung hoạt động được ta cần sử dụng những linh kiệnnhư: Cầu diode, tụ lọc sơ cấp, IC nguồn, biến áp xung, IC quan, diode bên thứcấp, tụ lọc thứ cấp, IC ổn áp Hầu hết thì bộ nguồn xung nào cũng đều có các linhkiện này
1.2 Cấu tạo:
Nguồn xung thường được tạo nên bởi các linh kiện cơ bản có thể kể đến như sau:
+Khối đầu vào ( Điện áp 180VAC-220VAC)
+Khối chỉnh lưu ( Diode cầu chỉnh lưu)
+Khối chuyển mạch (Snubber)
+Biến áp xung (EE16)
+Khối chỉnh lưu DC (Diode chỉnh lưu đầu ra)
+Khối ổn áp (IC TL431)
+Khối hồi tiếp (Opto)
+Bộ tạo xung (IC STR6052)
1.2.1 Chi tiết quang trọng của khối nguồn:
Khối nguồn có chức năng cung cấp mức điện áp một chiều cho các bộ phậncủa máy Nguồn được chia làm hai phần là sơ cấp và thứ cấp hai phần này chênhlệch khoảng 300V, bên sơ cấp thường cảnh báo nguy hiểm sờ vào sẽ bị giật bênthứ cấp thì không nguy hiểm
Khối chỉnh lưu là khối mạch chỉnh lưu có các diode mắc theo hình cầu đểchỉnh lưu điện áp AC thành DC
Tụ lọc nguồn chính sẽ lọc cho điện áp DC bằng phẳng
IC dao động STR 6052 được sử dụng rộng rải trong nguồn xung hiện nay,
IC gồm có 7 chân cắm Để nguồn hoạt động thì cần phải có điện trở mồi để điện
áp nuôi cho chân số 4 IC là 17V Khi nguồn hoạt động điện áp lấy ra từ cuộn hồitiếp qua diode và tụ lọc, đây sẽ là nguồn chính để duy trì cho IC hoạt động
Trang 22Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế bộ nguồn xung SMPS kiểu Flyback.
SVTH: Lê Văn Chương Người hướng dẫn: Th.S Phạm Văn Phát Trang 2
Khối hồi tiếp nếu như không có thì khi điện áp đầu vào tăng hoặc dòng tiêuthụ giảm thì điện áp đầu ra sẽ tăng theo Khi điện áp đầu vào giảm hoặc dòng tiêuthụ tăng thì điện áp ra sẽ giảm xuống, vì vậy điện áp ra sẽ không ổn định
Mạch hồi tiếp có chức năng giữ cho điện áp ra ổn định trong mọi trườnghợp, mạch được thiết kế như sau:
+Từ điện áp đầu ra 5V ta lấy điện áp mẫu thông qua cầu phân áp, điện áplấy mẫu này sẽ tăng giảm tỉ lệ thuận với điện áp đầu ra
+Điện áp lấy mẫu sẽ được đưa vào chân R của IC khếch đại lấy mẫuTL431
+Khi điện áp ra thay đổi lớn (50%) nhưng nhờ mạch hồi tiếp mà điện áp rathay đổi không đáng kể
1.3 Nguyên lý hoạt động của nguồn xung:
Hình 1.1 Sơ đồ khối của nguồn xungĐầu tiên điện áp đầu vào 220V xoay vào đi ốt chỉnh lưu thành điện mộtchiều khoảng 300V(tùy từng điện áp AC đầu vào) trên tụ lọc nguồn sơ cấp Tụlọc nguồn sơ cấp có nhiệm vụ tích năng lượng điện một chiều cho cuộn dây sơcấp biến áp xung hoạt động Các tụ lọc sơ cấp thường thấy như 100uF-500V.Cuộn dây sơ cấp của biến áp xung được cấp điện theo xung cao tần thôngqua khối chuyển mạch bán dẫn là các linh kiện như transistor. Các xung điện nàyđược tạo ra nhờ bộ tạo xung
Ở bên cuộn thứ cấp của biến áp xung sẽ có những mạch chỉnh lưu cho rađiện một chiều cấp điện cho tải tiêu thụ Điện áp thứ cấp này sẽ được duy trì ởmột điện áp nhất định như 5V, 12V … nhờ vào mạch ổn áp Đồng thời mạch hồitiếp sẽ lấy tín hiệu điện áp ra để đưa vào bộ tạo xung dao động nhằm khống chếsao cho tần số dao động ổn định với điện áp ra mong muốn. IC ghim áp đưa vàomạch hồi tiếp là IC431, còn IC hồi tiếp là Opto
1.3.1 Ưu điểm:
Kích thước nhỏ gọn và nhẹ
Trang 23 Hiệu xuất cao ít nóng
Với nhiều mạch điện khác nhau được sử dụng trong nguồn xung ví dụ nhưmạch dao động, mạch phản hồi, mạch bảo vệ … và khi xảy ra nhiều vấn đề nóthậm chí có thể là nguyên nhân gây rắc rối trong quá trình sửa chữa nguồn xung Một số linh kiện thay thế rất đắt tiền và khó mua được trên thị trường ví dụnhư IC dao động, IC ổn áp, IC nguồn và biến áp xung
Nhiễu cao tần phát ra từ biến áp xung có thể làm nhiều vấn đề bị gián đoạnChế tạo đòi hỏi kĩ thuật cao, thiết kế phức tạp, việc sửa chữa khó khăn chongười mới học
1.4 Một số kiểu nguồn xung cơ bản: [1]
1.4.1 Buck converter:
Đây là kiểu biến đổi nguồn cho điện áp đầu ra nhỏ hơn nhỏ hơn so với điện
áp đầu vào tức là Vin
Đây là loại thông dụng nhất trong các loại nguồn xung thông dụng Người
ta sử dụng nó trong các mạch với điện áp đầu vào DC lớn với các mức điện ápđầu ra 15V,12V,9V,5V Với hao phí điện năng rất thấp
Buck converter sử dung một transistor để đóng cắt liên tục theo chu kì điện
áp đầu vào qua một cuộn dây
Với Ton, Toff lần lượt là thời gian mở và thời gian khóa của van Đối vớikiểu nguồn Buck này thì cho công suất đầu ra rất lớn so với công suất đầu vào vì
sử dụng cuộn cảm, tổn hao công suất thấp Do vậy nên nguồn buck được sử dụngnhiều trong các mạch giảm áp nguồn DC Ví dụ như từ điện áp 100VDC màmuốn hạ xuống 12VDC thì dùng nguồn Buck là hợp lý
Sơ đồ nguyên lí cơ bản như sau :
Trang 24Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế bộ nguồn xung SMPS kiểu Flyback.
SVTH: Lê Văn Chương Người hướng dẫn: Th.S Phạm Văn Phát Trang 4
Hình 1.2 Nguyên lí làm việc của mạch nguồn Buck converter
DCK : Transistor ngắt dẫn làm việc điều chế độ rộng xung
Contronl circuit : khối điều khiển transistor
L : Cuộn cảm khán tích lũy điện năng
C : Tụ điện tích lũy điện năng
Dsb : Diode sang bằng dòng, giúp cho dòng điện qua L liên tục khi dòngđiện cung cấp qua transistor ĐCX không liên tục
Vs : nguồn điện một chiều ngõ vào Nguồn này có thể là một bộ chỉnh lưu,
do đó cần có tụ điện Cv vừa để lọc vừa để tiếp nhận năng lượng từ phụ tải trả về
Mỗi chu kỳ làm việc gồm hai giai đoạn :
Giai đoạn 1 : D < t < Dt
+ Hoạt động chế độ OFF:
Trang 25+ Hoạt động chế độ ON:
Hình 1.3 Buck converter làm việc ở giai đoạn 1
D : Hệ số chu kỳ hay tỉ số thời gian dẫn trên thời gian làm việc T = là chu
kỳ đóng ngắt, f là tần số đóng ngắt thường vào khoảng 10KHz – 100KHz Dsbphân cực nghịch không dẫn
Trang 26Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế bộ nguồn xung SMPS kiểu Flyback.
SVTH: Lê Văn Chương Người hướng dẫn: Th.S Phạm Văn Phát Trang 6
= t + I Lmin = iDCX
Hình 1.4 Đặc tính làm việc của I trong thời gian tGiai đoạn 2 : DT < t < T
Hình 1.5 Buck converter làm việc ở giai đoạn 2
DCX ngưng dẫn, nhờ có Dsb nên iL vẫn liên tục vì Dsb dẫn :
Điều kiện để có dòng liên tục là ILmin = 0
Trong nửa chu kỳ C được nạp thêm điện lượng
Trang 27Mạch có cấu tạo nguyên lý đơn giản chỉ dùng một van đóng cắt nguồn điện
và phần lọc đầu ra Điện áp đầu ra được điều biến theo độ rộng xung khi " SwitchOn" tức là nối nguồn vào mạch thì lúc đó dòng điện đi qua cuộn cảm và dòngđiện trong cuộn cảm tăng lên, tại thời điểm này thì tụ điện được nạp đồng thờicũng cung cấp dòng điện qua tải Chiều dòng điện được chạy theo hình vẽ
Khi " Swith Off" được mở ra tức là ngắt nguồn ra khỏi mạch Khi đó trongcuộn cảm tích lũy năng lượng từ trường và tụ điện được tích lũy trước đó sẽphóng qua tải Cuộn cảm có xu hướng giữ cho dòng điện không đổi và giảm dần.Chiều của dòng điện trong thời điểm này như trên hình vẽ Quá trình đóng cắtliên tục tạo tải một điện áp trung bình theo luật băm xung PWM
Dòng điện qua tải sẽ ở dạng xung tam giác đảm bảo cho dòng liên tục quatải Tần số đóng cắt khá cao để đảm bảo triệt nhiễu công suất cho mạch Vancông suất thường sử dụng các van như Transitor tốc độ cao, Mosfet hay IGBT
1.4.2 Boost converter:
Các chỉ tiêu linh kiện tích lũy điện năng là L và C, đóng ngắt điện làtransistor DCX, D không cho dòng từ C phóng về nguồn Vs Mỗi chu kì làm việcgồm hai giai đoạn
Sơ đồ nguyên lý mạch boost converter như sau :
Trang 28Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế bộ nguồn xung SMPS kiểu Flyback.
SVTH: Lê Văn Chương Người hướng dẫn: Th.S Phạm Văn Phát Trang 8
Hình 1.7 Nguyên lí làm việc của mạch Boost converter
Trang 29Hình 1.9 Chế độ làm việc ở giai đoạn 2 của Boost
VL = Vs –V0 ; V0 > Vs
iL giảm từ iLmax → iLmin
Nếu ta có : V0 = với O < D <1
Để tính được điện áp gợn sóng ∆ V0 hay dòng điện tại tụ lọc C
Điện lượng nạp thêm vào tục C là ∆ Ir bằng điện lượng phóng ra nuôi phụtải, coi dòng gợn sống tại phụ tải ∆ Ir không đáng kể so với ∆iL
1.4.3 Mạch Buck-Boost (inverting):
Ổn áp Buck – Boost cung cấp một điện áp ngõ ra mà có thể thấp hơn haylớn hơn điện áp ngõ vào Cực tính điện áp ngõ ra ngược với điện áp ngõ vào Mạch tạo điện áp trái dấu, với đầu vào DC điện áp đầu ra trái dấu với điện
áp đầu vào và có giá trị tuyệt đối có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp đầu vào.Đây là dạng kiểu nguồn xung được truyền công suất gián tiếp thông quabiến áp, cho điện áp đầu ra nhỏ hơn hay lớn hơn so với điện áp đầu vào Từ mộtđiện áp đầu vào cũng có thể cho nhiều điện áp đầu ra Nó được gọi là nguồn đẩykéo
Sơ đồ nguyên lý cơ bản như sau :
Hình 1.10 Nguyên lí làm việc của mạch Buck – Boost
Trang 30Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế bộ nguồn xung SMPS kiểu Flyback.
SVTH: Lê Văn Chương Người hướng dẫn: Th.S Phạm Văn Phát Trang 10
Mạch hoạt động được chia làm hai giai đoạn :
Giai đoạn 1: Transistor Q1 dẫn và diode Dm bị phân cực ngược Dòng ngõvào tăng và chạy vào cuộn cảm L, Q1
Giai đoạn 2: Transistor Q1 ngắt, năng lượng tích trữ tỏng L và dòng cuộncảm tuyến tính từ I2 đến I1 trong khoảng t2
Điện áp trung bình ngõ ra :
V0 =
Với D là hệ số chu kỳ
Giả sử mạch không hư tổn Vs.Is = V0 I0
Dòng điện trung bình ngõ vào : Is quan hệ với dòng điện ngõ ra I0 :
Is = I0 D
T : Chu kỳ ngắt dẫn
T = = t1 + t2
Dòng xả trung bình của tụ Ic = I0
Ưu, nhược chung của ba loại nguồn : Buck, Boost, Buck – Boost convertes
Ưu điểm : Cả ba convertes đều không sử dụng biến áp nên diện tích chiếmchổ của bộ nguồn nhỏ
Nhược điểm : Sự phản hồi của điện áp ổn định ngõ ra chung DC với sựphản hồi của ngõ vào DC chưa lọc Nhưng người cần sử dụng có điện áp DC ngõ
ra ổn định thứ hai mà phải được cách điện DC với điện áp ngõ ra ổn định thứnhất Vì vậy khó có mà thiết kế được nhiều ngõ ra cho bộ nguồn
1.4.4 Nguồn flyback:
Đây là kiểu nguồn xung truyền công suất gián tiếp thông qua biến áp Chođiện áp đầu ra lớn hơn hay nhỏ hơn điện áp đầu vào Từ một đầu vào có thể chonhiều điện áp đầu ra
Nguồn flyback là loại nguồn linh hoạt nhất trong các loại nguồn xung thôngdụng, nó cho phép ta thiết kế một hoặc nhiều đầu ra ở các mức điện áp khác nhau
kể cả đầu ra điện áp âm Mạch flyback được sử dụng nhiều trong hệ thống cungcấp năng lượng (mặt trời, gió…) khi từ một đầu vào yêu cầu cho nhiều mức điện
áp đầu ra theo yêu cầu hệ thống (thường là +5V, +12V, -12V…) với hiệu suấtcao Sơ đồ nguyên lý cơ bản của mạch nguồn flyback như sau:
Trang 31Sơ đồ dùng linh kiện ngắt dẫn dòng vào cuộn sơ cấp mấy biến áp lõi firriteđiện thế tại cuộn thứ cấp được đổi ra điện một chiều bằng diode chỉnh lưu
Tần số đóng ngắt có thể từ 10kHz đến 100kHz
Sơ đồ nguyên lý cơ bản của mạch nguồn flyback như sau :
Hình 1.11 Nguyên lí làm việc của mạch FlybackChu kỳ làm việc gồm hai giai đoạn :
Mạch từ phóng thích năng lượng vào phụ tải
Đặc tính quan trọng nhất của mạch nguồn flyback là cực tính 2 cuộn sơ cấp
và thứ cấp Nếu ta muốn tạo điện áp dương thì cực tính 2 cuộn dây phải ngượcnhau như trên hình , ngược lại nếu muốn tạo điện áp âm thì cực tính 2 cuộn dâyphải cùng chiều Nguyên tắc hoạt động như sau :
Khi công tắc đóng, dòng qua cuộn sơ cấp tăng lên Xét cuộn sơ cấp lúc này,điện thế ở đầu có dấu chấm nhỏ hơn so với đầu còn lại dẫn đến ở cuộn thứ cấpcũng có điều tương tự Điện thế ở đầu có dấu chấm của cuộn thứ cấp nhỏ hơn đầukia của nó dẫn đến điện áp âm đặt lên diode theo chiều thuận, diode bị khóa.Nguồn cấp cho tải lúc này chỉ là do tụ phóng ra
Khi công tắc mở, dòng qua cuộn sơ cấp giảm Cuộn sơ cấp lúc này có điệnthế ở đầu có dấu chấm lớn hơn so với đầu còn lại, dẫn đến cuộn thứ cấp cũng cóđiều tương tự Điện áp dương đặt lên diode theo chiều thuận Diode mở ra dẫn
Trang 32Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế bộ nguồn xung SMPS kiểu Flyback.
SVTH: Lê Văn Chương Người hướng dẫn: Th.S Phạm Văn Phát Trang 12
Ưu nhược điểm :
Cách li sơ cấp và thứ cấp
Giảm dòng qua transistor công suất
Tạo được nhiều điện áp ở đầu ra bằng cách quấn nhiều cuộn thứ cấp
Dòng sang bằng tương đương của transistor khác cao
I pft =
Vì vậy nên giá thành cho transistor cao
Bộ nguồn Swiching Mode Power Suppy là một thiết bị điện cung cấp nănglượng điện cho phụ tải điện Chức năng chính của nguồn cung cấp là chuyển đổidòng điện từ nguồn sang điện áp, dòng điện và tần số chính xác để cấp nguồn chotải Do đó, nguồn cung cấp năng lượng đôi khi được gọi là bộ chuyển đổi nănglượng điện
Hình 1.12 : đặc tính hoạt động của SMPS
Bộ nguồn chuyển mạch Swiching Mode Power Suppy là một mạch điện tử
có tác dụng chuyển đổi từ một điện áp cấp khác (thường là điện áp của nguồnxoay chiều AC) sang điện áp nguồn điện một chiều (DC) Nó cũng là một dạngcủa chuyển đổi năng lượng Có rất nhiều tên gọi cho thuật ngữ này như :bộnguồn chuyển mạch hay nguồn xung, nguồn đóng ngắt, bộ chuyển đổi nguồn.Hoặc Switching Mode Power Supply (SMPS), còn gọi là DC-DC converter
SMPS là bộ phận rất quan trọng trong các thiết bị điện tử cầm tay như điệnthoại di động và máy tính xách tay, hoặc những thiết bị được cung cấp nguồnđiện chủ yếu từ pin Thiết bị điện tử như vậy thường chứa nhiều mạch phụ , mỗimạch phụ này yêu cầu những mức điện áp khác nhau, được cung cấp bởi pinhoặc thiết bị ngoại vi (có thể cao hơn hoặc thấp hơn so với điện áp nguồn) Ngoài
Trang 33ra, điện áp pin giảm khi điện năng lưu trữ của nó đầy SMPS cung cấp một giảipháp để tăng phần điện áp giảm từ pin lên Nhờ đó tiết kiệm được diện tích thiết
bị thay vì sử dụng nhiều pin để thực hiện điều tương tự
Hình 1.13 : Mô phỏng dạng sóng vào ra của SMPS
1.5 Ưu điểm và nhược điểm về nguồn chuyển mạch[4]
Có hai loại nguồn thường dùng
Nguồn dùng biến thế, chỉnh lưu, lọc, có hoặc không có khâu ổn định điện
- Cấu tạo đơn giản, dễ thực hiện
- Ít linh kiện, có độ tin cậy cao
Nguồn chuyển mạch – SMPS :
- Kích thước nhỏ gọn, khả năng chịu quá dòng tốt do có các cơ chế bảo vệ,đáp ứng nhanh
- Hiệu suất rất cao
- Biến áp rất gọn nhẹ, không khó quấn nếu tính toán và lựa chọn lõi đúng
- Với nguồn SMPS đời mới, tần số chuyển mạch có thể lên tới 1,5 MHzhoặc hơn
Trang 34Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế bộ nguồn xung SMPS kiểu Flyback.
SVTH: Lê Văn Chương Người hướng dẫn: Th.S Phạm Văn Phát Trang 14
Nguồn truyền thống :
- Kích thước lớn, cồng kềnh tốn nhiều diện tích
- Không kinh tế nếu nguồn lớn
- Hiệu suất kém
- Hiệu chỉnh mức điện áp một chiều rất khó khăn
- Nếu có ổn áp phải mất từ 3-5V cho khâu ổn áp dòng tới giảm nghiêmtrọng về hiệu suất Cần tảng nhiệt lớn
- Có xung nhiễu hài tần số 50/60 Hz
- Quấn biến áp mệt do cần có nhiều vòng dây
Trang 35CHƯƠNG II : THIẾT KẾ NGUỒN XUNG KIỂU FLYBACK
2.1 Khái niệm về nguồn xung flyback:
Nguồn flyback là loại nguồn linh hoạt nhất trong các loại nguồn xung thôngdụng Nó cho phép ta thiết kế một hoặc nhiều đầu ra ở mức điện áp khác nhau Mạch flyback được sử dụng nhiều trong hệ thống cung cấp năng lượng (mặttrời gió ) khi từ một đầu vào yêu cầu cho nhiều mức điện áp đầu ra theo yêucầu hệ thống ( thường là +5V, +12V …) với hiệu suất cao
2.2 Sơ đồ khối, sơ đồ mạch, nguyên lý hoạt động của nguồn xung Flyback: [3]
2.2.1 Sơ đồ khối của mạch nguồn xung:
Sơ đồ khối gồm khối điện áp đầu vào 220V sau đó điện áp đi qua diode cầuchúng được dùng vs mục đích chuyển đổi điện xoay chiều thành điện một chiều
ở hai chu kỳ bán kỳ.Sau khi qua diode cầu điện áp sẽ tới tụ lọc nguồn và mộtphần điện áp sẽ đi qua điện trở mồi và đưa tới IC dao động.Ngoài ra điện áp đitới BAX để kích hoạt biến BAX hoạt động để cho ra điện áp 5V và 12V DC vàBAX còn đưa ra một nguồn điện áp dao động khoản 15V DC để nuôi về IC daođộng.Điện áp đầu ra BAX qua diode chỉnh lưu đặc biệt đây là một loại diode làmviệc ở chế độ phân cực ngược trên vùng điện áp đánh thủng và chỉnh cho điện ápchạy từ K sang A Sau đó điện áp sẽ qua thêm tụ lọc thứ cấp lần nữa để cho rađiện áp ổn định Ở điện áp đầu ra 5V ta thêm điện trở 470K để đưa về chân số 1Opto của mạch hồi tiếp và còn qua thêm một cầu điện trợ để lấy điện áp mẫu2,5V cấp cho mạch lấy điện áp mẫu Cứ như vậy thì mạch nguồn sẽ cho ra điện
áp 12V và 5V ổn định
Sơ đồ được cấu tạo từ các khối kết hợp lại vs nhau nhưng hai nguồn phải nốimax riêng để tránh chập điện áp sơ cấp dẫn đến hư thứ cấp
Trang 36Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế bộ nguồn xung SMPS kiểu Flyback.
SVTH: Lê Văn Chương Người hướng dẫn: Th.S Phạm Văn Phát Trang 16
2.2.2 Sơ đồ mạch:
Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn được nguyên cứu và tính toán chọn các thông
số linh kiện và vẽ từ phần mền Proteus để mô phỏng Ngoài ra ở sơ đồ này còngiúp ta nhìn được một cách tổng quát và chi tiết cấu tạo của bộ nguồn dưới đây
Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lí mạch
2.2.3 Nguyên lý hoạt động của nguồn xung flyback gồm:
Nguyên lý hoạt động của nguồn xung khác so với nguồn tuyến tính Đầu tiênđiện áp AC sẽ qua diode cầu sau đó được chỉnh lưu qua diode cầu biến thànhđiện áp một chiều DC sau đó được san phẳng bởi tụ lọc sơ cấp ( sử dụng tụ100uF – 500V )
Điện áp sau chỉnh lưu sẽ có điện áp khoản 300V sau đó sẽ đi qua điện trởmồi và biến áp xung Điện áp đi qua điện trở mồi sẽ bị sụt áp trên đó để cấpnguồn vào chân Vcc của IC nguồn Sau một thời gian điện áp nguồn Vcc của ICnguồn sẽ lấy từ mạch nguồn phụ của biến áp xung Mạch nguồn phụ này baogồm một diode và một điện trở duy trì để IC nguồn hoạt động
Khi IC nguồn hoạt động nó sẽ điều khiển Mosfet làm việc ở chế độ đóng mở
để tạo ra từ trường bên sơ cấp khi đó sẽ tạo ra điện áp cảm ứng bên thứ cấp củabiến áp xung
Điện áp cảm ứng của biến áp xung bên thứ cấp sẽ được chỉnh lưu thành điện
áp một chiều và được san phẳng bởi tụ lọc và cuộn dây Điện áp ra bên thứ cấp sẽđược kết nối với mạch lấy điện áp mẫu và phát hiện điện áp lỗi để khống chếđiện áp đầu ra Khi điện áp đầu ra tăng hoặc giảm nó sẽ báo về IC nguồn để ICnguồn điều khiển Mosfet khống chế điện áp đầu ra
2.2.4 Ưu điểm, nhược điểm của nguồn xung:
Trang 37Ưu điểm :
Kích thước nhỏ gọn và nhẹ so với các bộ nguồn xung ngày xưa nhờ sựtích hợp các IC dao động lớn thành con IC nhỏ BAX thì không quá lớn nhưnghiệu quả làm việc ổng định
Hiệu suất cao khả năng hoạt động rất ổng định, ít nóng tích hợp dễ dàngcho những thiết bị nhỏ gọn, hiệu suất cao
Điều chỉnh tốt hơn nhờ vào biến trở có độ sai lệch ít
Biên độ điện áp vào lớn so với mạch bình thường do IC và các linh kiệnđiện áp có công xuất lớn
Giá thành làm mạch rẽ hơn so với một bộ nguồn biến áp có cùng côngsuất và chức năng
Nhược điểm :
Với nhiều mạch điện khác nhau được sử dụng trong nguồn xung ví dụ nhưmạch dao động, mạch phản hồi, mạch bảo vệ, mạch nguồn phụ … và khi xảy ravấn đề nó có thể làm nguyên nhân rắc rối trong quá trình sữa chửa nguồn xung
Một số linh kiện thay thế rất đắt tiền và khó mua được trên thị trường ví
dụ như IC nguồn và biến áp xung
Nhiễu cao tần phát ra từ biến áp xung có thể làm nhiều vấn đề bị giámđoạn
Chế tạo đòi hỏi kỹ thuật cao, thết kế phức tạp, việc sữa chửa khó khăn chongười mới học
2.3 Tính toán, thiết kế nguồn xung flyback lựa chọn các linh kiện[6]
2.3.1 Tính toán và chọn linh kiện:
Chuyển đổi AC-DC cho nguồn 12V-5V
BR1 là chỉnh lưu cầu diode Đây là BD107, một cầu diode 1A 700V Điềunày sẽ chuyển đổi đầu vào AC thành điện áp DC Ngoài ra, tụ 100µ 500V sẽ rấtcần thiết để chỉnh lưu gợn sóng DC và nó sẽ cung cấp đầu ra DC thông suốt chomạch hoạt động
Cấu tạo bên trong
Diode cầu chỉ là một cách gọi khác khi bạn thực hiện lắp đặt đồng thời 4chiếc Diode được mắc nối với nhau Thông thường chúng được dùng với mụcđích chuyển đổi điện xoay chiều thành điện 1 chiều ở 2 chu kỳ bán kỳ
Diode bán dẫn thường đều có nguyên lý cấu tạo chung là một khối bán dẫnloại P ghép với một khối bán dẫn loại N và được nối với 2 chân ra là anode và
Trang 38Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế bộ nguồn xung SMPS kiểu Flyback.
SVTH: Lê Văn Chương Người hướng dẫn: Th.S Phạm Văn Phát Trang 18
Hình 2.3 Cấu tạo bên trong diode cầu chỉnh lưuNguyên lí hoạt động
Khối bán dẫn P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghépvới khối bán dẫn N thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch tánsang khối N Cùng lúc khối P lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối Nchuyển sang Kết quả là khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điệntử) trong khi khối N tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống)
Điện áp tiếp xúc ở trạng thái cân bằng khoảng 0.6V đối với điốt làm bằngbán dẫn Si và khoảng 0.3V đối với điốt làm bằng bán dẫn Ge diode chỉ cho phépdòng điện qua nó khi đặt điện áp theo một hướng nhất định
Ứng dụng
Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trongcácmạch chỉnh lưunguồn xoay chiều thành một chiều, cácmạch tách sóng, mạchghim áp phân cực cho transistor hoạt động
Bộ chỉnh lưu cầu trên mạch nguyên lí :
Trang 39Hình 2.4 Mạch chỉnh lưu cầu
Hình 2.5 Diode dùng trong mạchMạch nắn lọc ngõ vào được thiết kết theo mạch như hình vẽ
Điện áp nguồn lưới đắt trực tiếp vào cấu nắn nên 4 diode phải chịu điện ápngược cao
Trị số đỉnh của điện áp là : Vp = 220 1,414 = 311 V
Trị số đỉnh của điện áp ngược đặc trên mỗi diode là :
Vin = 311 1,57 = 448 V Nếu dự trữ thêm 10 % thì ta cần chọn các diode chịu được áp ngược chophé 600 V
Dòng điện bão hòa ngược Is = 5 A
Dòng điện thuận cực đại IF max = 1A
Các tham số chi tiết liên quan cầu chỉnh lưu GBJ2510 xin được trình bàytrong phần phụ lục
Tụ đầu vào C1:
Trang 40Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế bộ nguồn xung SMPS kiểu Flyback.
SVTH: Lê Văn Chương Người hướng dẫn: Th.S Phạm Văn Phát Trang 20
Hình 2.6 Tụ lọc đầu vào
Hình 2.7 : Tụ lọc nguồn được dùng trong mạch
Vì đây là mạch nguồn xung , nên điện áp ngõ ra được lọc ở ngõ ra , nên vấn
đề lọc ngõ vào có độ ngợn sóng cao và có thể lên đến 25 – 40%
Khi tụ điện đầu vào CIN, tụ C1 450V / 100uF, được kết nối, Tụ này có haimục đích chính, nhưng về cơ bản nó được kết nối để đề phòng các trường hợpđiện áp đầu vào giảm xuống trong khoản thời gian ngắn hoặc bị ngắt
Mục đích đầu tiên là khi đầu vào AC bị ngắt trong giây lát, điện áp đầu vàohoàn toàn bị biến mất, nhưng có thể vẫn được cấp điện, mắc dù đó là thời gianngắn do điện tích được lưu trữ trên C1
Điện dung của tụ điện đầu vào C1 được xác định theo tiêu chí chỉ ra trongbảng dưới đây Pout được xác định từ các thông số kỹ thuật của thiết kế này, tínhtoán dược trên bảng, ta có :
Pout =12V × 3A ,36W
C1 , 2 × 36W , 72µF => 100µF