Đồ án điện tử ứng dụng

Ổn áp xung còn gọi là ổn áp đóng ngắt, là ổn áp dựa trên nguyên lý hồi tiếp (nguyên lý bù), trong đó phần tử điều chỉnh làm việc ở chế độ xung. Ổn áp xung có những ưu điểm vượt trội so với ổn áp tuyến tính như sau:
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đồ án điện tử ứng dụngĐồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG Trang 1 PHẦN A : PHẦN LÝ THUYẾT1. Tổng quan về ổn áp xung: 1.1 Khái niệm: Ổn áp xung còn gọi là ổn áp đóng ngắt, là ổn áp dựa trên nguyên lý hồi tiếp (nguyênlý bù), trong đó phần tử điều chỉnh làm việc ở chế độ xung. Ổn áp xung có những ưuđiểm vượt trội so với ổn áp tuyến tính như sau: Ưu điểm: - Có tổn hao ít nên hiệu suất cao (thường trên 80%) - Độ ổn định cao do phần tử điều khiển làm việc ở chế độ xung - Thể tích và trọng lượng bộ nguồn nhỏ Nhược điểm chính của ổn áp xung: - Phân tích, thiết kế phức tạp - Bức xạ sóng, can nhiễu trong dải tần số rộng do đó cần có bộ lọc xung ở ngõ vàonguồn và bộ nguồn phải được bọc kim. 1.2 Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của ổn áp xung: 1.2.1. Sơ đồ khối: Nguồn DC Phần tử Lọc Tải chưa ổn định điều chỉnh So Lấy mẫu Nguồn xung Điều chế sánh Điều chỉnh điện áp 1.2.2. Nguyên lý hoạt động: Nguồn DC chưa ổn định được đưa đến phần tử điều chỉnh làm việc như một khóa điệntử. Khi khóa dẫn thì nguồn nối đến ngõ ra. Khi khóa tắt thì cắt nguồn DC ra khỏi mạch.Như vậy tín hiệu ở ngõ ra của khóa là một dãy xung, do vậy muốn có tín hiệu DC ra tảiphải dùng bộ lọc LC. Tuỳ thuộc vào tần số và độ rộng của xung ở ngõ ra của khóa mà trịsố điện áp 1 chiều trên tải có thể lớn hay nhỏ. Để ổn định điện áp DC trên tải, người tathường so sánh nó với mức điện áp chuẩn. Sự sai lệch sẽ được biến đổi thành tín hiệuxung để điều khiển khóa điện tử. Có 3 phương pháp thực hiện tín hiệu điều khiển: Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng – Khoa Điện tử Viễn thông – Lớp 03ĐT2Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG Trang 2 - Điều chế độ rộng xung: giữ tần số tín hiệu xung không đổi nhưng thay đổi độrộng xung làm thay đổi điện áp ra. - Điều chế tần số xung: giữ độ rộng xung không thay đổi nhưng thay đổi chu kỳ tínhiệu xung làm thay đổi điện áp ra. - Điều chế xung: vừa thay đổi độ rông xung, vừa thay đổi độ rộng xung. 1.3 Phân loại ổn áp xung: có 4 loại ổn áp xung - Ổn áp Buck: là loại ổn áp có điện áp trung bình ngõ ra nhỏ hơn ngõ vào. - Ổn áp Boost: là loại ổn áp có điện áp trung bình ngõ ra lớn hơn ngõ vào. - Ổn áp Buck_Boost: là loại ổn áp có điện áp ngõ ra lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện ápngõ vào. - Ổn áp Cuk: là ổn áp có điện áp ngõ ra có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp ngõvào nhưng cực tính ngược với điện áp ngõ vào. 1.4 Ổn áp xung kiểu Buck: Ổn áp Buck là loại điện áp trung bình ngõ ra nhỏ hơn điện áp ngõ vào, hoạt động theophương pháp điều chế độ rộng xung. 1.4.1. Sơ đồ mạch: 3 Q 1 L VS 2 VO D C Lấy mẫu Điều chế độ rộng xung K So sánh Nguồn xung Tạo điện áp chuẩn 1.4.2. Nguyên lý hoạt động: Q làm việc như một khóa điện tử, đóng hoặc mở với tần số không đổi. Xung điềukhiển có tần số f do khối tạo xung nhịp tạo ra. Phần điều khiển thực hiện việc so sánhđiện áp ra với điện áp chuẩn, kết quả sự sai lệch đựơc khuếch đại lên. Mạch điều chếxung căn cứ vào sự sai lệch điện áp để điều chế độ rộng xung, tạo xung vuông có độ rộngthay đổi để đưa đến transistor điều khiển thời gian điều khiển của nó. Trong khoảng thờigian không tồn tại xung điều khiển, dòng ra được bảo đảm nhờ tụ C và cuộn cảm L. Gọi tx là thời gian mở của transistor chuyển mạch. Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng – Khoa Điện tử Viễn thông – Lớp 03ĐT2Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG Trang 3 Điện áp trung bình trên tải: t 1 x t v0 = ∫ v s dt = x Vs T 0 T V0 t x ⇒ = Vs T Vì: 0 ≤ t x ≤ T ⇒ 0 ≤ V0 ≤ V s Vậy điện áp ra luôn nhỏ hơn điện áp vào. 1.4.3. Phương pháp tính toán ổn áp Buck: * Sơ đồ mạch: 2 Q 3 L VS iL iO I O 1 iC I C D C Taûi Ñieàu khieån Hoạt động của mạch chia làm 2 mode: Mode 1: Ứng với thời gian BJT Q dẫn bão hòa ( VCEsat ≈ 0 ) + L - iS = iL iO VO iC IC VS C Taûi Bắt đầu khi Q dẫn ở tại thời điểm bằng t = 0, nếu bỏ qua V CEsat thì VD = Vs ⇒ D tắt. diDòng ngõ vào chạy qua L, tụ C và tải. Điện áp qua L: e L = L L dt Trong thời gian t1 thì dòng cuộn dây tăng tuyến tính từ I1 → I 2 : I −I ...