Bài giảng Điện tử công suất 1 - Chương 2: Bộ nguồn một chiều chế độ xung cách ly - Phan Quốc Dũng

Nội dung text: Bài giảng Điện tử công suất 1 - Chương 2: Bộ nguồn một chiều chế độ xung cách ly - Phan Quốc Dũng

1. CHƯƠNG 2 BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU CHẾ ĐỘ XUNG CÁCH LY
2. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FLYBACK Sơ đồ nguyên lý b ộ Flyback
3. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FLYBACK Các gi ả thi ết : - Điện dung t ụ C đủ l ớn => điện áp Vo = const -Mạch ở xác l ập, các đạ i l ượ ng áp và dịng tu ần hịan -Tỳ s ố đĩng là D (chu k ỳ đĩng c ắt khĩa : T) - Các linh ki ện khĩa và diode lý t ưở ng
4. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FLYBACK Nguyên lý v ận hành : - S đĩng : n ăng l ượ ng tích l ũy vào Lm - S ng ắt : n ăng l ượ ng chuy ển cho t ải
5. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FLYBACK Khĩa S đĩng di v = V = L Lm 1 s m dt di ∆i ∆i V Lm = Lm = Lm = s ∆ dt t DT Lm Các ph ươ ng trình áp và dịng : Do đĩ :  N   N  =  2  =  2  v2 v1  Vs   N N ∆ = Vs DT  1   1  iL (ON ) m L  N  m = − −  2  ≤ vD V0 Vs   0  N1  = i2 0 = i1 0
6. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FLYBACK Khĩa S ng ắt => D đĩng = − v2 V0 = N1 = − N1 v1 v2 V0 N2 N2 di N Lm = = − 1 Lm v1 V0 dt N2 di ∆i ∆i V N Lm = Lm = Lm = − 0 1 ∆ − dt t (1 D)T Lm N2 Do đĩ : −V (1− D)T N ∆i = 0 ⋅ 1 Lm (OFF ) Lm N2
7. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FLYBACK Khĩa S ng ắt Các ph ươ ng trình áp và dịng khác:  N   N  i = −i  1  = i  1  D 1  Lm    N2   N2   N  = − = +  1  vSw Vs v1 Vs V0    N2  V i = 0 R R  N  V i = i − i = i  1  − 0 C D R Lm    N2  R
8. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FLYBACK Quan h ệ áp t ải và áp ngu ồn Do mạch ở xác l ập và bi ến thiên dịng qua L m bằng 0: ∆i + ∆i = 0 Lm (ON ) Lm (OFF ) D N ⇒ V = V 2 0 s − 1 D N1
9. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FLYBACK Gi ản đồ áp và dịng c ơ b ản :
10. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FLYBACK Phân tích dịng qua L m : Tính dịng trung bình qua L m = Ps Po V 2 V I = 0 s s R I DT I = Lm = I D s T Lm V 2 ⇒ V I D = 0 s Lm R V 2 ⇒ I = 0 Lm Vs DR
11. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FLYBACK Phân tích dịng qua L m : Điều ki ện dịng qua L m liên t ục : 2 (1− D)2 R  N  =  1  Lmmin   2 f  N2 
12. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FLYBACK Bài t ập : Cho b ộ flyback Vs = 24V N1/N2 = 3 Lm = 500 µH R = 5 Ω C = 200 µF f = 40kHz V0 = 5V Hãy xác đị nh : 1. Tỷ s ố đĩng 2. Các giá tr ị dịng iLm : max, min 3. Độ nh ấp nhơ áp t ụ
13. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FORWARD Sơ đồ nguyên lý b ộ Forward
14. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FORWARD Mơ t ả Bi ến áp cách ly cĩ 3 cu ộn dây : - Cu ộn 1 và 2 truy ền n ăng l ượ ng cho tải khi khĩa S đĩng - Cu ộn 3 cung c ấp đườ ng d ẫn cho dịng t ừ hĩa khi S ng ắt và gi ảm dịng này v ề 0 tr ướ c khi k ết thúc chu k ỳ.
15. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FORWARD Khi khĩa S đĩng -Vi ết ph ươ ng trình v1, v2, v3, v Lx , v D3 ∆ - Suy ra bi ến thiên dịng iLx ∆ - Suy ra bi ến thiên dịng iLm - Ph ươ ng trình dịng i Sw
16. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FORWARD Khi khĩa S ng ắt -Vi ết ph ươ ng trình v3, v1, v2, v Lx ∆ - Suy ra bi ến thiên dịng iLx - Suy ra quan h ệ gi ữa áp Vo và Vs - Gi ải tích bi ến thiên dịng ∆iLm
17. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FORWARD Gi ản đồ áp và dịng
18. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FORWARD Bài t ập : Cho b ộ FORWARD Vs = 48V N1/N2 = 1.5; N1/N3=1 Lx = 0.4mH; Lm=5mH R = 10 Ω C = 100 µF f = 35kHz D = 0.4 Hãy xác đị nh : 1. Điện áp ngõ ra, dịng Lx max, min 2. Độ nh ấp nhơ áp ngõ ra 3. Giá tr ị đỉ nh dịng cu ộn s ơ c ấp máy bi ến áp
19. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG PUSHPUSH PULLPULL Sơ đồ nguyên lý b ộ Push-pull
20. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG PUSHPUSH PULLPULL Gi ản đồ xung điều khi ển
21. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG PUSHPUSH PULLPULL Khĩa Sw1 đĩng = v p1 Vs   =  Ns  vs1 Vs    N p    =  Ns  vs2 Vs    N p  = vp2 Vs = vSw 2 2Vs
22. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG PUSHPUSH PULLPULL Khĩa Sw1 đĩng D1 đĩng, D2 ng ắt   = =  Ns  vx vs2 Vs    N p   N  v = v −V = V  s  −V Lx x 0 s   0  N p     Ns  − Vs   V0  N p  ⇒ ()∆i = ⋅ DT Lx ON Lx
23. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG PUSHPUSH PULLPULL Khĩa Sw2 đĩng = − v p2 Vs = − v p1 Vs   = −  N s  vs1 Vs    N p    = −  N s  vs2 Vs    N p  = vSw 1 2Vs
24. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG PUSHPUSH PULLPULL Khĩa Sw2 đĩng D2 đĩng, D1 ng ắt  N  v = −v = V  s  x S2 s    N p   N  v = v −V = V  s  −V Lx x 0 s   0  N p     Ns  − Vs   V0  N p  ⇒ ()∆i = ⋅ DT Lx ON Lx
25. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG PUSHPUSH PULLPULL Khĩa Sw1. Sw2 ng ắt : Dịng qua các cu ộn s ơ c ấp b ằng 0 Dịng qua Lx liên t ục => D1, D2 đĩng = vx 0 v = v −V = −V Lx x 0 0 ∆i ∆i V ⇒ Lx = Lx = − 0 ∆t T L − DT x 2  V  1  ∆i ()OFF = − 0  − DT Lx    Lx  2 
26. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG PUSHPUSH PULLPULL Quan h ệ áp ngõ ra và ngõ vào Dịng qua Lx liên t ục ∆i + ∆i = 0 Lx ()()ON Lx OFF   N   V  s  −V   s  N  0     p  V0  1   DT +   − DT = 0  Lx   Lx  2       N  ⇒ =  s  V0 2Vs  D  N p 
27. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG PUSHPUSH PULLPULL Độ nh ấp nhơ điện áp t ụ Tươ ng t ự b ộ Buck ∆ − V0 = 1 2D 2 V0 32 LxCf
28. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG PUSHPUSH PULLPULL BT : Vs=50V; Xác đị nh : Np/Ns=2; 1. Điện áp ngõ ra Lx=300µH; 2. Dịng cực đạ i và cực ti ểu cu ộn kháng. C= 200uF; 3. Độ nh ấp nhơ áp tụ R=8 Ω; 4. Vẽ dạng dịng điện qua Lx, D1, D2, Sw1, f = 30kHz; Sw2 D=0.35
29. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FULLFULL BRIDGEBRIDGE Sơ đồ nguyên lý
30. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FULLFULL BRIDGEBRIDGE Xung điều khi ển Tìm quan h ệ áp ra và áp vào ?
31. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG FULLFULL BRIDGEBRIDGE Xung điều khi ển   =  Ns  V0 2Vs  D  N p 
32. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG HALFHALF BRIDGEBRIDGE Sơ đồ nguyên lý Xung điều khi ển Tìm quan h ệ áp ra và áp vào ?
33. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC D ẠẠNG HALFHALF BRIDGEBRIDGE Sơ đồ nguyên lý Xung điều khi ển   =  Ns  V0 Vs  D  N p 
34. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC ĐA NGÕ RA Sơ đồ nguyên lý b ộ flyback
35. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC ĐA NGÕ RA Sơ đồ nguyên lý b ộ Forward
36. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC Sơ đồ h ệ điều khi ển
37. BBỘỘ BiBi ẾẾỔĐNN ỔĐI DC/DC Sơ đồ h ệ điều khi ển