Tìm hiểu ve bộ biến đổi nguồn DCDC sử dụng mạch cộng hưởng LLC

Do không cần dùngbiến áp nguồn tần số thấp nữa nên sẽ giảm tổn hao, tiết kiệm sắt thép.Nhung việc sử dụng các BBD cũng xảy ra nhiều vấn đề cần phải luu ý đó là năng luợng tổnhao trên van

Sinh viên: Nguyễn Văn Quí

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Duy Đỉnh

Bộ môn: Tự động hóa công nghiệp

Viện: Điện

MSSV: 20181716

Chương IV:Tổng kết

Tài liệu tham khảo

Lời mở đầu

Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp bán dẫn,điện tử công suất đãbước sang một trang mới với những bộ biến đổi hiệu suất đạt được ngày càng cao,côngẩờK^ĩM >ytộvbdế’nyđ’Uicc!u1cpìa;1vỆfáicôữìFgnghiệp-

ấil'Iái,

1iíiển<ciVi's1/,njgàX.ácàn:gi>kc[ía

khe như kích thước phải nhỏ,mật độ công suất lớn ,độ tin cậy cao ;để đạt được điềunày người ta đã tìm cách tăng tần số đóng cắt của các van bán dẫn ngày càng cao,bằngcách áp dụng các phương pháp mới,đặc biệt là phương thức sử dụng mạch cộng hưởng

để đạt được chế độ zvs ( zero voltage switching) hay chế độ ZCS (zero currentswitching) mà tổn hao khi chuyển mạch giảm và tần số chuyển mạch ngày càng đượcnâng cao đáp ứng được những yêu cầu của thực tế.Một trong các cách để tạo nên sựcộng hưởng là sử dụng mạch cộng hưởng LLC,đây là một trong những phương phápmới và có nhiều ưu điểm.Mặc dù vậy ở việt Nam phương pháp này chưa có nhiều sựtìm hiểu vì vậy với đồ án I , “Bộ biến đổi nguồn DC/DC sử dụng mạch cộng hưởngLLC” sẽ cho thấy được những lợi ích mà bộ biến đổi nguồn này đem lại

Chương I:Tìm hiểu chunc

l.lTồng quan về bộ biến đồi nguồn DC-DC

Trong nhiều ứng dụng công nghiệp, cần thiết phải biến đổi nguồn một cbiều(DC) cỐ' định thành nguồn DC thay đổi đuợ?c Một bộ biến đổi nhu vậy đuợc gọi

là bộ biến đổi điện áp một chiều Bộ biến đổi kiêu này, về mặt chức năng, có thêxem nhu tuơng đuơng với một biến áp xoay chiều có thê điều chỉnh điện áp ramột cách liên tục Cũng giống nhu biến áp, bộ biến đổi điện áp một chiều có thêdùng đê tăng hoặc giảm điện áp từ nguồn DC ngõ vào Bộ biến đổi điện áp mộtchiều có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp và dân dụng Chúng có thê đuợcdùng đê điều khiên động cơ trong xe điện, cầu trục, sử dụng trong các bộ nguồnnăng luợng tái tạo v.v Chúng cũng có thê sử dụng trong các bộ nguồn DC cungcấp cho các thiết bị điện tử Các BBĐ nguồn DC-DC dần loại trừ các loại biến áptần số thấp trong các bộ nguồn, dẫn đến kích thuớc các thiết bị điện tử ngày càngnhỏ gọn,phù hợp với xu thế nguời sử dụng

Ưu điêm của các BBD nguồn DC DC so với các loại biến áp tần Asố thấp làviệc sử dụng các phần tử MOSFET, IGBT, đặc biệt là MÒSFET, với tần số đóngcắt cao, vài chục đến vài trăm kHz Trong tuơng lai đến lMhz Nhờ tần số đóngcắt cao mà giảm đuợc độ đập mạch của dòng điện, điện áp một chiều, tiến tới lýtuởng Kích thuớc các phần tử phản kháng nhu điện cảm, tụ điện giảm đáng kê từ

đó giảm đuợc kích thuớc BBĐ nói chung đến mức rất nhỏ Do không cần dùngbiến áp nguồn tần số thấp nữa nên sẽ giảm tổn hao, tiết kiệm sắt thép.Nhung việc

sử dụng các BBD cũng xảy ra nhiều vấn đề cần phải luu ý đó là năng luợng tổnhao trên van rất lớn nhất là với các hệ thống công suất cao,tần số chuyên mạchcao cũng tạo ra nhiễu điện từ (EMI)-Nhiễu EMI là một dạng xáo trộn sóng điện từlàm giảm hiệu quả làm việc của thiết bị điện thậm chí khiến nó ngừng hoạt

đpcônvivỉệthiầnkếhảỉcighiểnềcứtehiên BBD nguồn DC-DC đạt hiệu quả cao cũngCác bộ biến đổi nguồn DC-DC dựa trên nguyên lý băm xung áp Phần tử cơbản là khoá điện tử V, là một van điều khiên hoàn toàn (GTO, IGBT, MOSFET,BJT), đuợc mắc nối tiếp giữa tải và nguồn Điôt DO có vai trò quan trọng trong sựhoạt động của sơ đồ, gọi là điôt không Điôt này sẽ dẫn dòng tải khi V khoá

Từ O đến tx 1 V thông, nối tải vào nguồn, Ut = E

Từ tx đến Ti V khoá lại, tải bị cắt khỏi nguồn Nếu tải có tính cảm, dòng tảiphải tiếp tục duy trì qua điôt DO, [ t = O

Với tỳ số D=t x / T là hệ số điều chế của hệ băm xung

mnn 1: £>ơ ao DỌ Dam xung ap

Đầu ra của BBD phải có tụ đủ lớn để san bằng điện áp trên tải Nếu bộ bămxung áp dùng để điều chỉnh dòng điện một chiều ra tải (nguồn dòng) thì bộ biếnđổi nguồn DC-DC dùng để điều chỉnh điện áp ra tải (nguồn áp)

Có thể chia các bộ biến đổi nguồn DC-DC thành ba loại.Đầu tiên là các sơ

đồ không cách ly: Buck, Boost, Buck-Boost Converter, đây là các BBD không cóthành phần máy biến áp để cách ly nguồn với tải với cấu trúc đơn giản nhung độtin cậy không cao.Trong ba sơ đồ cơ bản mạch van đều chỉ gồm 2 phần tử, vanMOSFET và điôt, chỉ có 2 trạng thái đóng cắt ứng với khi van MOSFET mở vàkhi van khóa Có thể làm việc ở chế độ dòng liên tục và chế độ dòng giánđoạn.Thứ hai là các sơ đồ cách ly: Flyback, Forward, Half-Bridge, Full Bridge,cấu tạo các bộ này có thêm thành phần biến áp với mục đích sử dụng khi hệ sốbiến đổi lớn và yêu cầu cách ly Các sơ đồ Flayback, Forward là các sơ đồ mộtnhịp, chỉ dùng cho công suất nhỏ, duới 150 w Dải công suất cỡ 150 - 300 có thểdùng sơ đồ nửa cầu, khi công suất yêu cầu cỡ 1000 - 1500 w phải dùng sơ đồcầu.Cuối cùng là sơ đồ cộng huởng: nối tiếp, song song, LCC, LLC ,mặc dù cóthể coi đây cũng là một dạng BBD cách ly nhung với phuơng pháp chuyển mạchmềm thì nó đem lại hiệu suất cao hơn hẳn nhung sơ đồ cách lý thông thuờng

1.2 Tồng quan về bộ biến đồi cộng hưởng

Với xu huớng thúc đẩy của các bộ biến đổi nguồn hiệu suất cao, các nhàthiết kế cung cấp điện đang tìm kiếm các cấu trúc liên kết khác nhau để cải thiệnhiệu quả cung cấp điện của họ.Một cấu trúc liên kết đã đuợc quan tâm là bộchuyển đổi cộng huởng Truớc đây, bộ chuyển đổi cộng huởng đã bị bỏ qua do sựphức tạp của điều khiển nhung giờ đã đuợc khắc phục Bộ biến đổi cộng huởngngày càng trở nên phổ biến hơn gần đây do khả năng đạt đuợc hiệu quả cao thôngqua việc chuyển mạch mềm trên các van Các kỹ thuật chuyển mạch mềm nhuchuyển mạch không điện áp (ZVS) hay chuyển mạch không dòng điện (ZCS) sẽgiúp hạn chế nhiễu điện từ EMI và đạt hiệu suất cao.Bộ biến đổi cộng huởng cókhả năng đạt đuợc mật độ công suất cao hơn ,có nghĩa là kích thuớc bộ biến đổitổng thể có thể đuợc giảm xuống vì bộ biến đổi có thể hoạt động ở tần số chuyểnmạch cao hơn do áp dụng phuơng pháp chuyển mạch mềm Bộ chuyển đổi cộnghuởng rất phù hợp cho các ứng dụng công suất cao (trên 1500w) và hoạt động

tốt trên dải điện áp đầu vào rộng Chi phí thấp hơn - Do tần số chuyển mạch cao nên kích thuớc của các thành phần thụ động có thể đuợc giảm bớt.

1.2.1 Cấu tạo và nguyên lý cbunc củf các bộ biến đổi cộnc bưởng

Hình 0 Sơ đồ khối BBD cộng hưởng

Sơ đồ trên trình bày cấu trúc tổng quan của bất kỳ bộ chuyển đổi cộng huởngnào Một bộ chuyển đổi cộng huởng có thể đuợc chia thành bốn khối chính: Bộchuyển đổi cầu toàn phần / nửa cầu, Bể cộng huởng, Bộ chỉnh luu và Bộ lọcthông thấp Bắt đầu từ phía đầu vào, bộ chuyển đổi toàn cầu / nửa cầu thuờngđuợc đóng cắt với hệ số điều chế (Duty) cố định (~ 50%) và với một thời gianchết đã xác định Bộ chuyển đổi cầu thuờng đuợc vận hành bằng cách điều chỉnh

hệ số điều chế nhung trong truờng hợp của bộ chuyển đổi cộng huởng, bộ chuyểnđổi cầu đuợc điều khiển bằng tần số Điều này có nghĩa là bằng cách thay đổi tần

số của bộ biến đổi, chúng ta thay đổi trở kháng của bể cộng huởng Chúng ta sẽ

thảo luận thêm về vấn đề này ở các phần sau

Đầu ra của bộ chuyển đổi cầu là một sóng vuông với hệ số điều chế(Duty) cốđịnh, với biên độ bằng Vdc.Bể cộng huởng đuợc tạo thành từ các phần tử thụđộng (tụ điện và cuộn cảm) và có thể có một số cấu trúc khác nhau Tùy thuộcvào cấu tạo bể cộng huởng, đầu ra sẽ có dòng điện hoặc điện áp hình sin Bể cộnghuởng sẽ tạo ra sự dịch chuyển pha giữa điện áp và dòng điện và do đó chúng ta

có thể đạt đuợc chuyển mạch mềm Kết hợp bộ chuyển đổi cầu và bể cộng huởng,

ta tạo ra bộ biến tần cộng huởng và bằng cách thêm bộ chỉnh luu và bộ lọc thôngthấp, chúng ta tạo ra bộ chuyển đổi cộng huởng

Truớc khi tìm hiểu sâu hơn về bộ chuyển đổi cộng huởng, truớc tiên chúng

ta nên hiểu một vài thuật ngữ thuờng đuợc sử dụng để mô tả bộ chuyển đổi cộnghuởng:

• Truớc tiên chúng ta hãy xem xét ý nghĩa của sự cộng huởng Trong một đoạnmạch LC nối tiếp đơn giản (Hình 4) tồn tại một điểm mà cảm kháng của tụđiện và cảm kháng của cuộn cảm có độ lớn bằng nhau nhung nguợc dấu Ởtần số cụ thể này, điện kháng bằng 0 và trở kháng giữa đầu vào và đầu ra củamạch là nhỏ nhất Nếu chúng ta nhìn vào biểu đồ trở kháng so với biểu đồ tần

số, chúng ta sẽ thấy rằng tổng điện kháng của tụ điện và cuộn cảm là nhỏ nhấttại điểm cộng huởng

Hình 4.Sơ đồ đoạn mạch LC nối tiếp

• Một thuật ngữ khác được sử dụng để mô tả

cbất lượng (Quality Factor) Hệ số chất lượng (Q) là một tham số không cóthứ nguyên mô tả mức độ giảm dao động của mạch cộng hưởng Hệ số chấtlượng càng cao thì phạm vi hoạt động của hệ thống càng hẹp.Hệ số chất lượng

có thể được định nghĩa là tỳ số giữa công suất được lưu trữ và công suất tiêután trong mạch Điều quan trọng cần lưu ý là hệ số chất lượng thay đổi theo tải(tức là nó không phải là một tham số cố định)

Gain = v iut / V,

Hình 3.ĐỒ thị trở khảng -tần số

Hình 5 Đồ thị đặc tính Gain của BBD cộng hưởng LLC(m=6)

1.2.2 Quá trìnb cbuyễn mạcb củf bộ biến đổi cộng bưỏng

Những bộ biến đổi cộng hưởng sử dụng dao động mạcb LC là một giải pbáp

đe giảm tổn thất chuyển mạch bằng cách tạo ra điều kiện chuyển mạch mềm chocác van.Các van sẽ được đóng mở khi dòng qua van hoặc điện áp trên van bằng 0

SVƯITCH1NG Ỉ^ESONANT SVVI7CHINŨ

• Trong khi chuyển mạch điện áp bằng không(ZVS) xảy ra khi dòng điện chạyqua khối cộng hưởng trễ pha hơn xung điện áp đặt vào khối cộng hưởng Ở chế

độ ZVS: Mosfet phải chịu tổn hao khi khóa van do dòng điện lúc này chưa vềbằng không Nhưng dòng lúc này đã nhỏ và chuyển sang nạp cho tụ ký sinh

pbó&go?ướảaftcJSfá dbôn;ngưỢâóàVan5dẨPtdfflfe1ỉ1kỂiậ?l<áR/SiêIVấVlịiiSiiừđược tổn hao do sự nạp xả diode ngược và tụ ký sinh song song

• Vì vậy, trong thực tế người thiết kế thường chọn mạch làm việc ở tần số cộnghưởng để đạt được điều kiện chuyển mạch ZVS

1.2.3 Pbạm vi ứng dụng của các BBD cộng bưỏng

Hiện nay ,trên thế giới đã nghiên cứu và phát triển các BBD sử dụng nguyên

lý cộng hưởng trong rất nhiều các ứng dụng quan trọng như sau:

• Các bộ biến đổi nguồn DC-DC với công suất lớn :Bộ sạc cho xe ô tô điện,Bộbiến đổi năng lượng tái tạo(gió,mặt trời, )

•

• Cás Ó 'ị áOỉạ đ<ệnbỉừgòsỉfấi xấtểá^thiết bị viễn thông,các thiết bịđiện tử như TV,sạc điện thoại,sạc laptop

1.2.4 Yêu cầu thiết kế bộ biến đổi

1.2Các bộ biến đổi cộng hưởng

Kỹ thuật cộng hưởng được sử dụng để giảm tổn thất chuyển mạch Có nhiều

mô hình cộng hưởng như:

• Bộ nghịch lưu cộng hưởng nối tiếp

• Bộ nghịch lưu cộng hưởng song song

• Bộ nghịch lưu cộng hưởng LLC

Hai mô hình đầu tiên không thể tối ưu hóa cho dải điện áp vào rộng và sự

thay đổi tải ở đầu ra Bộ chuyển đổi cộng hưởng LLC giảm được tổn thất khi điện

áp đầu vào thay đổi rộng và tổn thất turn off được giảm đến mức tối thiểu

1.2.1 Mạch cộng hưởng nối tiếp(SRC)

Hình 7 Cấu trủc và đố thị đặc tỉnh GAIN của bể cộng hưởng nối tiếp

Trong cấu trúc nối tiếp, cuộn L và tụ C được nối tiếp với nhau để tạo nênmạch cộng hưởng Khối cộng hưởng được nối tiếp với tải Bằng cách thay đổi tần

số của điện áp đầu vào Vd, trở kháng của mạch cộng hưởng sẽ thay đổi Bể cộnghưởng đóng vai trò phân áp với tải - Độ lợi DC luôn thấp hơn 1 (độ lợi tối đa xảy

ra ở tần số cộng hưởng do trở kháng của khối cộng hưởng sẽ rất nhỏ) Khi đó,điện áp đặt vào sơ cấp của máy biến áp gồm toàn bộ điện áp đầu vào Nếu điện ápgiảm, mạch điều khiển sẽ xác định sự giảm xuống của điện áp và chuyển tần sốcủa bộ biến đổi tới tần số cộng hưởng để tăng điện áp ra mong muốn Ngược lại,nếu điện áp ra có xu hướng tăng thì mạch điều khiển sẽ đưa tần số của bộ biến đổi

ra xa tần số cộng hưởng để giảm điện áp

• Ưu điểm: Giảm tổn thất chuyển mạch và nhiễu điện từ thông qua chuyểnmạch điện áp bằng không ( ZVS ) dẫn đến nâng cao hiệu suất, giảm kích

thước các phần tử trong mạch từ nhờ hoạt động ở tần số cao, có thể làm việc khi đầu ra bị ngắn mạch do tính chất nguồn dòng của khối cộng hưởng và tải giảm thì dòng chạy qua van công suất giảm Điều này làm tổn thất giảm khi tải giảm và hiệu suất vẫn giữ được ở giá trị cao như làm việc đầy tải.

• Nhược điểm: Có thể tối ưu hóa hiệu suất tại một điểm hoạt động nhưng khôngthể với dải điện áp đầu vào và tải biến đổi Không thể điều chỉnh đầu ra ở điềukiện không tải Dòng điện sau chỉnh lưu (đầu ra tụ điện): hạn chế đối với ứng

dụng dòng điện đầu ra cao

1.2.2 Mạcb cọng' bưởng sonc sonc(PRC)

Hình 8 Cấu trủc và sơ đố đặc tỉnh GAIN của bể cộng hưởng song song

Trong cấu trúc của bộ biến đổi song song, khối cộng hưởng gồm L và tụ Cmắc song song với biến áp Do đó, khối cộng hưởng có trở kháng thấp với mạchđầu ra và được coi như là một nguồn áp Trở kháng của bể cộng hưởng có thểđược thay đổi bằng cách thay đổi tần số của điện áp điều khiển (Vin)

• Ưu điểm:BBD sử dụng bể cộng hưởng song song có ưu điểm hon so với bểcộng hưởng nối tiếp đó là có thể điều chỉnh được điện áp đầu ra trong điềukiện không tải và sử dụng được trong trường hợp dòng điện đầu ra cao

• Nhược điểm:Dòng điện phía so cấp máy biến áp hầu như không phụ thuộc vàotải :dòng điện đáng kể có thể chạy qua mạng cộng hưởng ,ngay cả khi ở điềukiện không tải.Ngoài ra còn vấn đề dòng điện tuần hoàn trong mạch tăng lênkhi điện áp đầu vào tăng do đó dải điện áp đầu vào bị giới hạn

1.2.3 Mạcb cọng bưởng LLC

Trong những năm gần đầy bộ biến đổi LLC được sử dụng ngày càng tăng

Có thể sử dụng các thành phần điện cảm của máy biến áp có sẵn để tiết kiện đượcdiện tích thành phần từ hóa Do đó, điều kiện chuyển mạch mềm từ không tải đếnđầy tải có thể thực hiện được Cấu trúc LLC là cấu trúc của bộ biến đổi nguồndòng So với cấu trúc nối tiếp, cấu trúc bộ biến đổi LLC có thêm thành phần cuộndây Lm mắc song song với biến áp trong khối cộng hưởng tạo một mạch vòng

điện khi đầu ra biến áp hở mạcb Vì vậy, miền cbuyển mạcb zvs rộng bơn kbi giảm tải so với cấu trúc nối tiếp.

Hình 9 Cấu trúc bộ biến đổi cộng hưởngLLC

ưu điểm của bộ biến đổi LLC:

• Có tbể dể dàng tbiết kế với dải điện áp đầu vào rộng, giảm tổn tbất cbuyểnmạcb tbông qua độ cbuyển mạcb zvs dẫn đến nâng cao biệu suất, dải tần

số tbay đổi trong kboảng bẹp với tải tbay đổi rộng

• Cbuyển mạcb zvs với cả cbế độ kbông tải

• Có dòng điện tuần boàn tbấp bơn và dải boạt động rộng bơn so với bộcbuyển đổi cộng buởng song song Với nbững ưu điểm đó, bộ biến đổiLLC có tbể đáp ứng được nbững yêu cầu cbo ứng dụng cbo biến đổi DC-DC

• Sử dụng máy biến áp tícb bợp các tbànb pbần cuộn cảm (Lr,Lm) để nângcao mật độ công suất của bộ biến đổi

Nbư vậy mạcb cộng bưởng LLC sẽ đáp ứng được yêu cầu tbiết kế đặt ra,ta sẽtbiết kế bộ biến đổi DC-DC cbínb là mạcb cộng bưởng LLC

1.3 Cấu tạo và nguyên lý boạt động củf mạcb cộng bưỏng LLC

1.3.1 Cấu tạo mạcb cộng bưỏng LLC

Bộ biến đổi LLC cơ bản gồm ba tbànb pbần: khối pbát xung vuông, khối cộngbưởng và kbối cbỉnb lưu

Hình 60 Cấu tạo cơ bản mạch cộng hưởngLLC

Khối phát xung vuông tạo ra một điện áp xung vuông có độ lớn Vd bằngcácb phát xung vào hai van Q1 và Q2 với độ rộng xung là 50% trong mồi chu kỳ

Có một khoảng thời gian deadtime nhỏ tại điểm chuyển mạch

Khối cộng huởng gồm Llkp, Llks, Lm và Cr,có chức năng lọc các thànhphần dòng điện dao động tần số cao để đuợc dòng điện hình sin qua mạch cộnghuởng Dòng điện Ip trị .pha hơn so với điện áp đặt vào .khối cộng huởng ( làthành phần cơ bản của điẹn áp xung vuông đua vào khối cộng huởng) đe choMosfet đuợc mở van với chuyển mạch điện áp bằng không(ZVS)

Hình 66 Dạng sóng dong đỉện và đỉện ảp của bộ chuyển đổi Half - bridge LLC

Khối chỉnh.luu tạo ra điện áp mộtchiêu 'ằns cách chỉnh luu dòng điên xoaychiêu với 'ộ chỉnh lưu dĩode vàrmọt tụ lọc đầu Ta."Bộ chinh luu sư dụng sơ đồchỉnh luu cầu

Mạng cộng hưởng lọc các dòng điện sóng hài cao hơn Do đó, về cơ bản cbỉ

có dòng điện hình sin được phép chạy qua mạng cộng hưởng mặc dù một điện ápsóng vuông (Vin) được đặt vào mạng cộng hưởng Ta sử dụng phương pháp xấp

xỉ sóng hài bậc nhất(FHA): giả định rằng chỉ có thành phần cơ bản của điện ápsóng vuông đầu vào ,vào mạng cộng hưởng góp phần truyền công suất đến đầura.Như vậy điện áp sóng vuông có thể được thay thế bằng thành phần cơ bản củanó

Hình 12 Ảp dụng phương pháp xấp xỉ sóng hài bậc nhất(FHA)

Ta có thể xem phía thứ cấp của máy biến áp là mạng một cửa,do mạch chỉnhlưu phía thứ cấp đóng vai trò biến trở nên điện trở tải tương đương khác với điệntrở tải thực tế Mạch phía sơ cấp được thay thế bằng nguồn dòng hình sin ( 0

ữC) vàsóng vuông điện áp (W PO) xuất hiện ở đầu vào của bộ chỉnh lưu

Hình 13 Điện trở tải tương đương

Dòng điện vào chỉnh lưu :

1

Điện áp vào chỉnh lưu(Bậc nhất): V RI = v°sm ( ot ) (1.1)

R ac = Ro

u

° J<) = ^L r c r, w p = ^L p c r(Hai tần số cộng hưởng )

L p = L m+L iks ,L r = L ikp+L m /ó( n 2L iks)

1.3.2 Pbân tícb ảnb bưởng củf máy biến áp tới BBD cộng bưởng LLC

Trong sơ đồ cấu trúc mạch cộng hưởng LLC ta xét trường hợp biến áp lýtưởng Trong thực tế thiết kế, người ta sử dụng điện cảm tản sơ cấp và điện cảmtản thứ cấp của biến áp để tham gia vào mạch cộng hưởng Do đó có thể tiết kiệmđược chi phí và diện tích bản mạch in

Hình 15 Mạch đỉện sau quỵ đổi của bộ biến đổi cộng hưởngHalf-brỉgbt LLC

Trong Hình 16, L ikp là điện cảm tản sơ cấp, L iks là điện cảm tản thứ cấp và L m

là điện cảm từ hóa của máy biến áp Với máy biến áp xung thì số vòng dây củacuộn dây sơ cấp và thứ cấp rất nhỏ nên điện trở nội rất nhỏ (có thể coi bằng 0)còn điện trở Rm của cuộn cảm từ hóa rất lớn (có thể coi bằng vô cùng lớn) vì vậymạch điện tương đương của biến áp xung như trên

Có thể viết thành :

• ( J m +

n L lks) + P ac 1 (1.4)Trong đó:

Hình 66 Đồ thị đặc tính Gaỉn của BBD cộng hưởng LLC(m=5)

Từ trên hình ta thấy bộ biến đổi có hai tần số cộng hưởng fo và fp.Với tảikhác nhau thì các đường đặc tính đều quy tại một điểm ở tần số cộng hưởng ÍD Ởtần số lớn hơn tần số fo thì bộ biến đổi làm việc như bộ biến đổi nối tiếp Ở tần sốcộng hưởng, hệ số khuếch đại điện áp được giữ không đổi với sự thay đổi của tải

M ,L

Các giá trị hệ số khuếch đại đỉnh (peak) có tần số nằm trong khoảng giữa fo

và fp Khi Q giảm (giảm tải), tần số khi M max chuyển sang fp và thu được lợinhuận cao hơn 9 Khi Q tăng (tải tăng), tần số khi Mmax chuyển sang và lợinhuận giảm xuống

••

w í ) ■ L m + R ac ' 1 ••w p )

(1-5)

1.3.4 Các cbế độ boạt động của mạcb cổng bưởng LLC

Đầu tiên chúng ta sẽ bắt đầu bằng cách kiểm tra cbi tiết các dạng sóng boạtđộng khi bệ thống hoạt động ở tần số cộng buởng Để đơn giản, ta sẽ xem xét một

bộ chuyển đổi nửa cầu ở phía sơ cấp và một bộ chỉnh luu toàn sóng ở phía thứcấp Điốt Dl, D2 và tụ điện Cl, C2 đã đuợc vẽ rõ ràng ở đây nhung về cơ bản làmột phần của ký sinh trùng MOSFET

Q1 off; Q2 on D3 off; D4 on

Hình 18 Hoạt động của bộ Half - brỉdge LLC trong chế độ 1

Cbế độ 1( t < to):