Thiết kế bộ biến đổi điện năng xoay chiều thành một chiều

Đồ án gồm 3 chương: Chương 1: Cơ sỏ lý thuyết và thực tiễn bộ biến đổi năng lượng điện Chương 2: Cơ sở thiết kế bộ biến đổi AC-DC trong công nghiệp Chương 3: Nghiên cứu thiết kế bộ biến đổi AC-DC có Mass cách ly sử dụng trong công nghiệp

doc85 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 15/06/2013 | Lượt xem: 1523 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết kế bộ biến đổi điện năng xoay chiều thành một chiều, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
µ bé biÕn ®æi ®iÖn ¸p DC/ DC. Xung ®Çu ra ®iÒu khiÓn POWER MOSFET. c. S¬ ®å cÊu tróc 5V/VREF SET/RESET LOGIC INTERNAL BIAS 1 2 3 4 5 6 7 8 + _ OSCILLATIOR T VREF VFB COMP CURRENT SENSOR RT/CT GND VCC 29V VREF 1/3 1V R S PWM Latch U.V.L.O 22V * IC dao ®éng gåm c¸c ch©n: + Ch©n 1(comp): ngâ vµo so s¸nh. + Ch©n 2(feed back): håi tiÕp æn ®Þnh ®é réng xung. + Ch©n 3(sensor): c¶m biÕn dßng, ph¸t hiÖn t­îng qu¸ dßng ®Ó b¶o vÖ m¹ch. + Ch©n 4: cã m¹ch RC m¾c bªn ngoµi ®Þnh thêi gian cho m¹ch dao ®éng. + Ch©n 5: ch©n nèi mass. + Ch©n 6: ngâ ra cña tÝn hiÖu ®iÒu réng. + Ch©n 7(Vcc): nhËn ®iÖn ¸p nguån nu«i cho IC. + Ch©n 8(Vref): t¹o ®iÖn ¸p chuÈn +5V cho m¹ch dao ®éng. d. øng dông: Trong c¸c nguån c«ng suÊt nhá nh­ ®Çu VCD, DVD,.. e. M¹ch øng dông thùc tÕ *Nguyªn lý ho¹t ®éng: *Khi míi cÊp nguån ®iÖn ¸p cao tÇn ®­îc läc bëi c¸c thµnh phÇn R1, C1, TP1, TP2, C2 sau ®ã ®­a ®Õn bé cÇu n¾n t¹o ®iÖn ¸p mét chiÒu DC. §iÖn ¸p mét chiÒu DC nµy ®­îc läc s¬ bé bëi tô C3 vµ ®­a ®Õn s¬ cÊp cña biÕn ¸p ng¾t më. §iÖn ¸p cÊp tr­íc lµ ®iÖn ¸p ®­îc lÊy sau khi h¹ ¸p, h¹n dßng bëi R3 ®Õn ch©n 7 cña IC dao ®éng. Tõ s¬ ®å nguyªn lý cña m¹ch ta thÊy: Khi ®iÖn ¸p vµo AC sÏ xuÊt hiÖn ®iÖn ¸p DC. Mét nh¸nh cña ®iÖn ¸p DC ®­îc r¬i trªn R3(h¹ ¸p) cÊp nguån vµo ch©n 7 cña IC dao ®éng. T¹i ®Çu ra ch©n 6 IC cã xung dao ®éng kÝch TZT Mosfet ng¾t më theo xung dao ®éng ®ãÞ cã dßng c¶m øng tõ quËn L1 xang L2. §iÖn ¸p trªn L2 qua ®iÖn trë R4 vµ ®­îc n¾n bëi D6 ®Ó t¨ng c­êng ®iÖn ¸p cÊp cho IC dao ®éng KA3882. §ång thêi trªn c¸c cuén L3, L4, L5, L6 còng cã dång c¶m øng. Trªn L6 cã ®iÖn ¸p n¾n ra lµ 5V cÊp cho OPTO vµ Q2. Khi Q3 dÉn cã dßng CE lµm cho LED ph¸t s¸ng ® TZT nhËn ®­îc ¸nh s¸ng kÝch thÝch lµm cho néi trë RCE gi¶mÞ cã dßng tõ ch©n 7 qua OPTO ®Õn ch©n 2 IC dao ®éng ®Ó æn ®Þnh ®é réng xung ra cña m¹ch dao ®éng. Ho¹t ®éng ng¾t më: §iÖn ¸p vµo ch©n 7 IC dao ®éng cÊp cho khèi t¹o ®iÖn ¸p chuÈn +5V vµ reset. §iÖn ¸p chuÈn +5V ®­a ra ch©n 8 qua R12 ,C8, C9 ®Þnh thêi h»ng cho khèi OSC. Chóng ®­îc dïng ®Ó ph©n cùc cho m¹ch logic ho¹t ®éng. M¹ch t¹o xung ®iÒu réng ngâ ra ®­îc h×nh thµnh bëi m¹ch RS-FlipFlop. Ch©n R(reset) cña khèi PWM(pulse width modulation: ®iÒu réng xung) lµ ngâ ra cña m¹ch so s¸nh, khi ch©n 3(sensor) cã ®iÖn ¸p lín h¬n 1V, ngâ ra ®æi tr¹ng th¸i, kÝch vµo ch©n R cña khèi PWM latch, kho¸ tÝn hiÖu dao ®éng ngâ ra, khèi PWM latch chÝnh lµ khèi chèt tÝn hiÖu dao ®éng ë ngâ ra. C¸c ®iÖn ¸p ®­a vµo ch©n 1, 2 cña IC còng ®­a vµo khèi so s¸nh ®Ó cÊp cho khèi RS- FlipFlop. Xung ra ®­îc kÝch cho cÆp TZT r¸p ®Èy kÐo ®­îc ®­a ®Õn ch©n 6 cña IC cÊp cho Mosfet ng¾t më. *Nguyªn lý m¹ch b¶o vÖ qu¸ dßng: Do dßng IDS cña Q1 qua R7 xuèng mass nªn hiÖn t­îng qu¸ dßng cña m¹ch ®­îc c¶m nhËn nhê ®iÖn trë R7. Khi x¶y ra hiÖn t­îng qu¸ dßng th× dßng IDS t¨ng suy ra Uch©n 7 t¨ngÞ dßng qua R8 t¨ngÞ ®iÖn ¸p ®­a ®Õn ch©n 3 IC KA 3882 t¨ng(lín h¬n 1V) Þ m¹ch so s¸nh ®æi tr¹ng th¸i, ®Çu ra OPAM lµ møc cao vµ t¸c ®éng vµo m¹ch PWM latchÞ c¾t dao ®éng t¹i ch©n 6 cña IC dao ®éngÞ lµm mÊt xung dao ®éng ®ãng ng¾t cho dao ®éngÞ mÊt nguån ®iÖn ¸p ra. *Nguyªn lý æn ¸p: Khi nguån vµo cã xu h­íng thay ®æi, nguån ra còng cã xu h­íng thay ®æi theo. §iÖn ¸p trªn hai cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p thay ®æi Þ ®iÖn ¸p +5V còng thay ®æi. Sù thay ®æi cña ®iÖn ¸p ®Çu ra +5V sÏ lµm cho ®iÖn ¸p r¬i trªn c¸c ®iÖn trë R13, R14, R15 thay ®æi theo dÉn ®Õn ®iÖn ¸p t¹i ch©n B cña Q3 thay ®æi. MÆt kh¸c UE cña Q3 lµ kh«ng ®æiÞ UBE cña Q3 thay ®æi lµm cho dßng IC cña Q3 thay ®æi Þ dßng qua LED OPTO thay ®æi Þ c­êng ®é chiÕu s¸ng cña LED OPTO thay ®æi Þ TZT OPTO cã néi trë thay ®æi Þ ®iÖn ¸p ®Æt vµo ch©n 2 cña IC dao ®éng KA3882 thay ®æi Þ ®iÖn ¸p so s¸nh trong IC thay ®æiÞ ®é réng cña xung ra thay ®æi lµm thay ®æi thêi gian dÉn cña TZT Mosfet Q1 dÉn ®Õn ®iÖn ¸p ra kh«ng ®æi. Gi¶ sö ®iÖn ¸p URA cã xu h­íng t¨ngÞ ®iÖn ¸p trªn R13, R14, R15 t¨ng Þ UB cña Q3 t¨ng Þ Q3 dÉn m¹nh Þ dßng qua LED OPTO t¨ngÞ TZT OPTO dÉn m¹nh lªn Þ ®iÖn ¸p ®Æt vao ch©n 2 IC KA3882 t¨ng Þ ®iÖn ¸p ngâ ra m¹ch so s¸nh trong IC t¨ng Þ khèi PWM cho xung ra co thêi gian ng¾n h¬n Þ TZT Mosfet Q1 më trong thêi gian ng¾n ®i Þ®iÖn ¸p URA kh«ng t¨ng. Ng­îc l¹i khi ®iÖn ¸p ra cã xu h­íng gi¶m th× ®iÖn ¸p r¬i trªn R13, R14, R15 gi¶m ÞUB cña Q3 gi¶m Þ Q3 dÉn yÕu ®iÞdßng qua LED OPTO yÕu vµ TZT OPTO dÉn yÕu Þ ®iÖn ¸p ®Æt vµo ch©n 2 IC KA 3882 nhá h¬n ban ®ÇuÞ®iÖn ¸p ®Çu ra m¹ch so s¸nh yÕuÞ khèi PWM ®iÒu chØnh xung ra réng h¬n lµm cho TZT Mosfet më trong thêi gian dµi h¬nÞ®iÖn ¸p URA kh«ng t¨ng. *§Æc ®iÓm cña m¹ch : M¹ch gän nhÑ, l¾p r¸p vµ c©n chØnh söa ch÷a dÔ dµng. M¹ch æn ®Þnh, hiÖu suÊt cao. Tæn hao trªn TZT ng¾t më lµ Ýt. 2.4.2 TL 494 TL494 là IC chuyên dùng để biến đổi , điều tiết theo điện áp hay còn gọi là bộ điều chế PWM. Chuyên dùng cho mạch công suất  Nó có 2 dạng xung đầu ra ngược pha nhau có deatime nên rất được dùng nhiều trong các mạch như Inverter, PussPull... Nó có đặc điểm và tính năng như sau : + là IC tạo PWM hoàn chỉnh ( Điều biến độ rộng xung đơn giản) + Đầu ra không bị ràng buộc cho 200mA xuống thấp hay nguồn dòng + Đầu ra có thể chọn chế độ PusPull hay chế độ kết thúc + Điều chỉnh được giá trị thời gian nghỉ (deadtime) thay đổi được trong giải của nó. Đặc điểm của nguồn đối xứng là phài có khoảng thời gian nghỉ (deadtime) để tránh không cho hai tranistor công suất dẫn cùng lúc gây hòng nguồn trên IC TL494 là chân số 4 bạn nên tham khảo kỹ điểu kiện thiết kế trong Datasheet của nhà sản xuất . Bên trong IC TL494 có 2 cổng OP-AMP dùng để so sánh cho mục đích điều chế độ rộng xung có liên hệ mật thiết với các áp ngõ ra của bộ nguồn nhằm ổn định điện áp ngõ ra + Với độ ổn định cao, ít nhiễu bên ngoài + Linh kiện dễ dàng lắp ghép và đồng bộ hóa Trên là những đặc tính của TL494 nhưng cái chúng ta quan tâm ở đây là nó điều biến được PWM, thay đổi được thời gian chết (deatime) từ đó chúng ta có thể áp dụng vào mạch của chúng ta. Con này sử dụng nhiều trong mạch Push - Pull là nâng áp từ biến áp xung đóng mở 2 FET. Đây là tài liệu giới thiệu về cách sử dụng của IC TL494. Trong tài liệu giới thiệu cho chúng ta biết về : Tạo dao động, điều chế PWM, tính deatime, các mạch ứng dụng... của TL494. Trong IC cã mét bé t¹o xung r¨ng c­a cã tÇn sè ®­îc thiÕt lËp bëi hai thµnh phÇn bªn ngoµi Rt vµ Ct. C¸c tÇn sè ®­îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc: Kết quả điều chế độ rộng xung được thực hiện bằng cách so sánh các dạng sóng răng cưa tích cực trên tụ điện CT với một trong hai tín hiệu điều khiển. Các cổng NOR điều khiển 2 transistor đầu ra Q1 và Q2, được kích hoạt chỉ khi xung clock của flip-flop ở mức thấp. Điều này xảy ra chỉ trong một phần của thời gian khi điện áp răng cưa lớn hơn các tín hiệu điều khiển. Vì vậy, việc tăng biên độ tín hiệu điều khiển gây ra giảm tương ứng tuyến tính của độ rộng xung đầu ra. Các tín hiệu điều khiển đầu vào bên ngoài có thể được đưa vào kiểm soát deadtime, các đầu vào bộ khuếch đại dò sai, hoặc nhập vào các thông tin phản hồi. Để kiểm soát deadtime thì áp đưa vào so sánh phải từ 120 mV là giá trị tối thiểu để deadtime khoảng 4% thời gian đầu tiên của chu kỳ răng cưa. Kết quả trong một chu kỳ nhiệm xung ra tối đa là 96% với chân output control nối mass, và 48% với chân output control nối với điện áp tham chiếu. Deadtime có điện áp điều khiển cố định dao động từ 0 V đến 3,3 V. a. Th«ng sè kü thuËt b. S¬ ®å cÊu tróc VCC Output Control Q1 RT Comparator Q2 Control PWM 0.7mA Comparator Regulator V 1 Comparator Input 2 Output 13 6 Dea – + – + Dtime + 2 – 8 Oscillator D Q Flip– Flop Ck Q 9 CT 5 11 Deadtime 0.12V 10 12 4 0.7V – + ut – 4.9V VCC + 1 – Reference + 3.5 1 2 3 15 16 14 7 Gnd Error Amp Feedback PWM Error Amp Ref. UV Locko c. M« t¶ ho¹t ®éng b»ng d¹ng sãng Capacitor CT Feedback/PWM Comp. Deadtime Control Flip–Flop Clock Input Flip–Flop Flip–Flop Output Emitter Output Emitter Output Control Q Q Q1 Q2 Có 2 chế độ chạy của TL494 phụ thuộc vào chân 13 (out put control- tạm dịch là chân điều khiển ngõ ra) Nếu Chân 13 = 0V TL494 có ngõ ra chân 8, chân 11 chạy giống nhau gọi là chế độ single (hay chế độ đơn) f = f osc. Nếu chân 13 =5v (thường nối chân 14 =Vref =5V) từ 2 tranistor bên trong chạy chế độ Push-Pul Con chạy con tắt, có 1 khoảng >= 4% chu kỳ xung là 2 tranistor không dẫn (thời gian này gọi là thời gian tối thiểu của Dead time -hay gọi thời gian chết của IC. d. øng dông: Sö dông réng r·i trong c¸c bé nguån ATX cña PC, UPS, .. 2.4.3 Giíi thiÖu IC SG3525 SG3525A là mạch tích hợp điều khiển PWM nhằm cải thiện hiệu suất và giảm số bộ phận bên ngoài khi thực hiện điều khiển tất cả các loại nguồn switching. Trên chip c ó ngu ồn ra tham chi ếu 5,1V sai số ± 1% và các bộ khuếch đại dò sai nhiều điện áp đầu vào chế độ thông thường bao gồm các điện áp tham chiếu, do đó giảm thiểu các linh kiện bên ngoài. Một đầu vào dao động đồng bộ cho phép nhiều đơn vị tớ hoặc một đơn vị duy nhất được đồng bộ hoá với một hệ thống đồng hồ bên ngoài. Dải deadtime có thể thay đổi rất rộng được thiết lập bằng một điện trở duy nhất kết nối giữa chân tụ CT và chân xả tụ. Thiết bị này cũng có tính năng tích hợp mạch khởi động mềm, chỉ cần một tụ điện bên ngoài. Chân shutdown điều khiển cả khởi động mềm và trạng thái đầu ra, đồng thời tắt chức năng PWM. a. S¬ ®å ch©n b. S¬ ®å cÊu tróc SG3525 có một số thông số kỹ thuật sau: - Điện nguồn nuôi: 8V÷ 35 V - Công suất: 1W - Dòng xung lớn nhất: 100mA - Tần số lối ra lớn nhất: 400KHz Từ sơ đồ khối ta thấy: Tần số lối ra phụ thuộc và thông CT và RT ở mạch ngoài. Độ rộng xung có thể thay đổi được nhờ vào ngưỡng điện áp UN đưa vào chân 9 ( Compasation) xung lối ra được đệm qua 2 cặp Tranzito n-p-n mắc kiểu cascode do đó ta dòng ra tải khá lớn. TÇn sè ra ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc VÝ dô: fosc = 40 KHz (RT = 3.6 KW, CT = 10nF, RD = 0 W) 2.5. KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Do yêu cầu và nhiệm vụ của đề tài và theo sơ đồ khối tổng quát mà ta đã trình bày ở các phần trước. Nên mục này ta tìm hiểu các linh kiện điện tử, đặc biệt là các linh kiện công suất có thể đóng mở được dòng điện một chiều. 2.5.1. TIRISTO khoá được bằng cực điều khiển, GTO (Gate Turn Of TIRISTO) TIRISTO là linh kiện chỉnh lưu có điều khiển, được sử dụng rộng rãi trong các sơ đồ chỉnh lưu hoặc dùng cắt pha dòng điện xoay chiều từ công xuất nhỏ vài W đến công suất lớn vài trăm MW. Tuy nhiên với các ứng dụng trong các bộ biến đổi xung áp một chiều hoặc các bộ nghịch lưu mà các phần tử đóng,mở bán dẫn luôn đặt dưới điện áp một chiều thì TIRISTO không được sử dụng rộng rãi vì nó không thể khoá lại được sau khi đã có xung kích mở. Để khoá được TIRISTO thì thường dùng đến các mạch chuyển mạch cưỡng bức phức tạp, gây tổn hao về công suất, tốn kém và giảm hiệu suất. Vào đầu những năm 80 thì GTO ra đời. Như tên gọi của nó, nghĩa là khoá lại được bằng cực điều khiển. GTO có khả năng đóng cắt dòng điện rất lớn, chịu được điện áp cao, là van điều khiển hoàn toàn. GTO đã phát huy ưu điểm cơ bản của phần tử bán dẫn đó là khả năng đóng cắt dòng điện lớn nhưng lại được điều khiển bởi tín hiệu công suất nhỏ. a. Cấu trúc bán dẫn GTO có cấu trúc bán dẫn và ký hiệu như hình 2.3a,b. a) cấu trúc bán dẫn b) ký hiệu Hình 2.3: Cấu trúc bán dẫn Trong cấu trúc bán dẫn của GTO lớp p, anot được bổ xung các lớp n+ . Dấu cộng chỉ ra mật độ các điện tích tương ứng, các lỗ hoặc điện tử, được làm giầu thêm với mục đích làm giảm điện trở khi dẫn của các vùng này. Cực điều khiển nối vào lớp p thứ 3 được chia nhỏ ra và phân bố đều so với lớp n+ của catot. b. Đặc tính đóng cắt Khi chưa có dòng điều khiển, nếu anot có điện áp dương so với catot thì toàn bộ điện áp rơi trên tiếp giáp J2 ở giữa. Tuy nhiên nếu catot có điện áp dương hơn so với anot thì tiếp giáp p+- n ở sát anot sẽ bị đánh thủng ngay ở điện áp rất thấp, nghĩa là GTO không chịu được điện áp ngược. Mô hình điều khiển đóng, mở được biểu diễn trên hình2.4b. GTO được điều khiển mở bằng cách cấp dòng vào cực điều khiển, dòng điều khiển mở có dạng như hình vẽ 2.4a. Dòng điều khiển phải duy trì trong thời gian đủ lớn để dòng qua GTO kịp vượt xa giá trị dòng duy trì. Để khoá GTO, một xung dòng phải được lấy ra từ cực điều khiển. Xung dòng khoá phải có biên độ rất lớn khoảng 20-25% biên độ dòng anot-catot. Một yêu cầu quan trọng nữa là xung dòng điều khiển phải có độ dốc sườn xung cao không lớn hơn 1μs D¹ng xung dßng Nguyªn lý ®iÒu khiÓn Hình2.4: Đặc tính đóng cắt 2.5.2. Tranzito lưỡng cực công suất a. Cấu trúc bán dẫn Tranzito là phần tử bán dẫn có cấu trúc gồm 3 lớp bán dẫn p- n-p hoặc n- p-n, tạo nên hai lớp tiếp giáp p-n. Cấu trúc này thường được gọi là Bipolar Junction Tranzito (BJT) vì dòng điện chạy trong chúng bao gồm cả hai loại điện tích âm (điện tử), dương (lỗ trống). Cấu trúc tiêu biểu của một Tranzito công suất được biểu diễn như hình vẽ 2.5. Trong đó lớp bán dẫn p-n xác định điện áp đánh thủng của tiếp giáp B-C và do đó của C-E. Hinh 2.5 Cấu trúc bán dẫn Trong chế độ tuyến tính, hay còn gọi là phần tử khuyếch đại dòng điện với dòng colector IC bằng β lần dòng bazơ, trong đó β là hệ số khuyếch đại dòng điện Ic=βIB Tuy nhiên trong điện tử công suất thì β thường là nhỏ (khoảng hàng chục lần). Khi mở dòng điều khiển phải thoả mãn điều kiện: Trong đó Kbh bằng 1,2-1,5 gọi là hệ số bão hoà. Khi đó Tranzito sẽ ở trong chế độ bão hoà với điện áp giữa colector và emitor rất nhỏ cỡ 1÷1.5V, gọi là dòng bão hoà (UCE.bh). Khi khoá dòng điều khiển IB=0, lúc đó dòng colector gần bằng 0. Tổn hao công suất trên Tranzito bằng tích của dòng điện colector với điện áp rơi trên colector-emitor, sẽ có giá trị rất nhỏ trong chế độ khoá. Trong cấu trúc bán dẫn của Tranzito, ở chế độ khoá nếu cả hai tiếp giáp B-E và B-C đều được phân cực ngược. BJT ở trong chế độ tuyến tính, nếu tiếp giáp B-E phân cực thuận và B-C phân cực ngược. Trong chế độ bão hoà cả hai tiếp giáp B-E và B-C phân cực thuận. Cơ chế tạo ra dòng điện qua Tranzito là sự thâm nhập của các điện tích khác dấu vào vùng bazơ p, các điện tử, vì vậy BJT còn được gọi là cấu trúc với các hạt mang điện phi cơ bản. b. Đặc tính đóng cắt của Tranzito Chế độ đóng cắt của Tranzito phụ thuộc chủ yếu vào các tụ ký sinh giữa tiếp giáp B-E và B-C, CBE và CBC. Quá trình đóng ngắt của một Tranzito qua sơ đồ khoá trên hình 2.6 a. Trong đó Tranzito đóng ngắt một tải thuần trở Rt dưới dạng điện áp + Un điều khiển bởi tín hiệu điện áp từ –UB2 đến +UB1 và ngược lại. Dạng sóng, dòng điện và điện áp cho trên hình 2.6 b. *) Quá trình mở Theo đồ thị ở hình 2.6b, trong khoảng thời gian (1) BJT ở trong chế độ khoá. Trong khoảng thời gian (2), tụ đầu vào có giá trị tương đương Cin =CBE + CBC được nạp từ điện áp –UB2 đến +UB1 . Tụ Cin chỉ nạp đến giá trị ngưỡng U* của tiếp giáp UBE cỡ 0,6-0,7V. Dòng điện và điện áp trên BJT chỉ bắt đầu thay đổi khi UBE vượt quá giá trị 0 ở đầu giai đoạn 3. Khoảng thời gian 2 là trễ khi mở, td(on) của BJT. Trong khoảng (4) điện áp UCE tiếp tục giảm đến giá trị điện áp bão hoà cuối cùng. Trong giai đoạn (5), BJT hoàn toàn làm việc trong chế độ bão hoà. *) Quá trình khoá BJT Khi điện áp điều khiển thay đổi từ UB1 đến -UB2 ở đầu giai đoạn (6) điện tích tích luỹ trong các lớp bán dẫn không thể thay đổi ngay lập tức được. Dòng IB tức thời sẽ có giá trị: Khoảng (6) gọi là khoảng trễ khi khoá, td(off). Trong khoảng (7) dòng colector IC bắt đầu giảm về bằng 0, điện áp UCE sẽ tăng tới giá trị +Un. Trong khoảng thời gian này BJT làm việc trong chế độ tuyến tính, dòng IC tỷ lệ với dòng bazơ. Tụ CBC bắt đầu nạp tới giá trị điện áp ngượi, bằng Un. Đến cuối khoảng (7) thì Tranzito mới khoá hoàn toàn. Trong khoảng (8) tụ CBE tiếp tục nạp tới điện áp ngược, -UB2. Tranzito ở chế độ khoá hoàn toàn trong khoảng (9). a) Sơ đồ b) dạng sóng dòng điện, điện áp Hình 2.6 Dạng tối ưu của dòng điều khiển khoá BJT Tranzitor có thể khóa lại bằng cách cho điện áp giữa B-E bằng 0. Tuy nhiên có thể thấy rằng khi đó thời gian khoá sẽ bị kéo dài đáng kể. Khi dòng IB2 =0, toàn bộ điện tích tích luỹ trong cấu trúc bán dẫn của Tranzito sẽ chỉ bị suy giảm nhờ qua trình tự trung hoà sau một thời gian nhất định. Có thể rút ngắn thời gian mở, khoá bằng cách cưỡng bức quá trình di chuyển điện tích nhờ dạng dòng điều khiển như hình 2.7 . ểHình 2.7: Dòng điều khiển Ở thời điểm mở, dòng IB1 có giá trị lớn hơn nhiều mức cần thiết để bão hoà BJT trong chế độ dẫn, IB(0n)= KBH.Ic. Như vậy thời gian trễ khi mở td(on) va thời gian mở tr(on) (khoảng 3 trên đồ thị hinh 2.6b) được rút ngắn. Dòng khoá IB2 cũng cần có biên độ lớn để rút ngắn thời gian trễ khi khoá td(off) và thời gian khoá td(off) (khoảng 7 trên đồ thị hình 2.6b). Tuy nhiên dòng IB cũng làm nóng tiếp giáp trong BJT, cho nên giá trị biên độ cũng phải được hạn chế phù hợp theo các giá trị giới hạn cho trong các đặc tính kỹ thuận của nhà sản xuất. 2.5.3. Tranzito MOSFET a. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Khác với cấu trúc của Tranzito BJT, MOSFET có cấu trúc cho phép điều khiển bằng điện áp với dòng điều khiển cực nhỏ Hình 2.8 thể hiện cấu trúc bán dẫn và ký hiệu của MOSFET kênh dẫn kiểu n. Hình 2.8: cấu trúc bán dẫn và ký hiệu của MOSFE . Cấu trúc bán dẫn và ký hiệu áp cực điều khiển là dương UGS>0, và đủ lớn, bề mặt tiếp giáp cực điều khiển sẽ tích tụ các điện tử và một kênh dẫn thực sự đã hình thành (hình 10b), dòng điện bây giờ sẽ phụ thuộc vào điện áp UDS. b. Đặc tính tĩnh của một khoá MOSFET Đặc tính tĩnh được thể hiện trên hình vẽ 2.9. Khi điện áp điều khiển UGS nhỏ hơn một ngưỡng nào đó khoảng cỡ 3V MOSFET ở trạng thái khoá. Khi UGS cỡ 5÷7V MOSFET sẽ ở chế độ dẫn. Thông thường người ta điều khiển MOSFET bằng điện áp điều khiển khoảng 15V để làm giảm điện áp rơi trên D và S. Khi đó UDS sẽ gần như tỷ lệ với dòng Id. Đặc tính tĩnh của MOSFET có thể được tuyến tính hoá chỉ bao gồm 2 đoạn thể hiện hai chế độ khoá và dẫn dòng. Theo đặc tính này dòng qua MOSFET chỉ xuất hiện khi điện áp điều khiển vượt qua một giá trị ngưỡng UGS(th). Khi đó độ nghiêng của đường đặc tính tĩnh khi dẫn dòng đặc trưng bởi độ dẫn: UGS(th), Gm là những thông số của MOSFET. Người ta có thể dùng giá trị nghịch đảo của Gm là điện trở thuận RDS(on) để đặc trưng cho quá trình dẫn của MOSFET. Hinh2.9.Đặc tính tĩnh của MOSTFET a) Các thành phần tụ ký sinh giữa các lớp b) Mạch điện tương đương Hình 2.10 c. Đặc tính đóng cắt của MOSFET MOSFET có thể đóng cắt với tần số rất cao. Để có thể đạt được thời gian đóng cắt nhanh thì vấn đề điều khiển là rất quan trọng. Thành phần ảnh hưởng đến thời gian đóng cắt của MOSFET là tụ điện ký sinh giữa các cực. Hình 2.10a thể hiện các thành phần tụ điện ký sinh tạo ra giữa các lớp tiếp giáp trong cấu trúc bán dẫn của MOSFET. Tụ điện giữa cực điều khiển và cực gốc CGS phải được nạp đến điện áp UGS(th) trước khi dòng cực máng có thể xuất hiện. Tụ giữa cực điều khiển và cực máng CGD có ảnh hưởng lớn đến giới hạn tốc độ đóng cắt của MOSFET. Hình 2.10b là sơ đồ tương đương của một MOSFET và các tụ ký sinh tương ứng. Các tụ này thực ra có giá trị thay đổi tuỳ theo mức điện áp, ví dụ CGD thay đổi theo điện áp UDS giữa giá trị thấp CGD,Lvà giá trị cao CGD,H như được biểu diễn trên hình 2.11 Hinh2.11. Sự phụ thuộc của tụ điện giữa cực G-D và UDS *) Các thông số thể hiện khả năng đóng cắt của MOSFET Thời gian trễ khi mở, khoá phụ thuộc giá trị các tụ ký sinh CGS, CGD, CDS tuy nhiên các thông số kỹ thuật của MOSFET thường được cho dưới dạng các trị số tụ CISS, CRSS,COSS dưới những điều kiện nhất định như điện áp UDS, UGS. Có thể tính ra các tụ ký sinh như sau: CGD =CRSS CGS=CISS-CRSS CDS=COSS-CRSS Việc tính các giá trị trung bình cho các tụ CGD và CDS với điện áp làm việc tương ứng theo công thức gần đúng như sau: CGD = 2(CRSS.làm việc).(UUS.làm việc/UDS.off)1/2 COSS = 2(COSS.làm việc).(UDS.làm việc/UDS.off)1/2 *) Xác định công suất cho mạch điều khiển MOSFET Các tài liệu kỹ thuật thường cho thông số điện tích nạp cho cực điều khiển QG(c) dưới điện áp khi khoá giữa cực máng và cực gốc, UDS(off) cụ thể. Khi đó công suất mạch điều khiển tính bằng: Pđiều khiển = Ucc.Qg.fsw ( fsw là tần số đóng cắt của MOSFET) Tổn hao công suất do quá trình đóng cắt trên MOSFET được tính bằng: Trong đó: ID : dòng cực máng UDS : điện áp giữa cực máng và cực gốc Ton: thời gian mở của MOSFET Toff: thời gián khoá của MOSFET 2.5.4. Tranzito có cực điều khiển cách ly, IGBT( Insulated Gate Bipolar Tranzito) a. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động a) cấu trúc bán dẫn b) ký hiệu c) S¬ ®å t­¬ng ®­¬ng H×nh 2.12 IGBT có cấu trúc bán dẫn và ký hiệu như hinh 2.12a,b. IGBT là phần tử kết hợp khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và khả năng chịu tải lớn của Tranzito thường. Về mặt điều khiển IGBT gần như giống hoàn toàn MOSFET, nghĩa là được điều khiển bằng điện áp, do đó công suất điều khiển rất nhỏ. Về mặt cấu trúc bán dẫn: IGBT rất giống với MOSFET, điểm khác nhau là có thêm lớp p nối với colector tạo nên cấu trúc p-n-p giữa emitor (cực gốc) và colector (cực máng), không phải là n-n như MOSFET. Có thể coi IGBT tương ứng với một Tranzito p-n-p vơi dòng bazơ đuợc điều khiển bởi một MOSFET. Dưới tác dụng của điện áp điều khiển UGE>0, kênh dẫn với các hạt mang điện là các điện tử được hình thành, các điện tử di chuyển về phía colector vượt qua tiếp giáp n-p tạo nên dòng colector. b. Đặc tính đóng cắt của IGBT Do cấu trúc p-n--p mà điện áp thuận giữa C và E trong chế độ dẫn dòng ở IGBT thấp hơn so với ở MOSFET. Tuy nhiên cũng do cấu trúc này mà thời gian đóng cắt của IGBT chậm hơn so với MOSFET, đặc biệt khi khoá lại. Trên hình 2.12 c thể hiện cấu trúc tương đương của IGBT so với MOSFET và một Tranzito p-n-p. Ký hiệu dòng qua IGBT gồm 2 thành phần: i1 là dòng qua MOSFET, i2 là dòng qua Tranzito. Phần MOSFET trong IGBT có thể khoá lại nhanh chóng nếu xả hết được điện tích giữa G và E, do đó dòng i1 sẽ bằng 0. Tuy nhiên dòng i2 sẽ không thể suy giảm nhanh được do lượng điện tích tích luỹ trong lớp n- (tương đương với bazơ của cấu trúc p-n-p) chỉ có thể mất đi do quá trình tự trung hoà điện tích. Điều này dẫn đến xuất hiện vùng dòng điện kéo dài khi khoá một IGBT. c. Yêu cầu với tín hiệu điều khiển IGBT Hình2.13. Yêu cầu đối với mạch điều khiển IGBT là phần tử điều khiển bằng điện áp, điện áp giữa cực điều khiển và emitor sẽ xác định chế độ khoá hay mở của IGBT. Mạch điều khiển IGBT có yêu cầu tối thiểu như biểu diễn ở hình 2.13. Tín hiệu mở có biên độ UGE, tín hiệu khoá có biên độ -UGE cung cấp cho mạch G-E qua điện trở Rg. Mạch G-E được bảo vệ bởi điôt ổn áp ở mức . Do có tụ ký sinh lớn giữa G và E nên kỹ thuật điều khiển như MOSFET có thể áp dụng. Tuy nhiên điện khoá phải lớn hơn. Nói chung tín hiệu điều khiển thường được chọn là V18±V15±là phù hợp. Mức điện áp âm khi khoá góp phần làm tổn thất công suất trên mạch điều khiển. Trên hình 2.14a ta thấy rõ điện trở RG nhỏ, giảm thời gian xác lập tín hiệu điều khiển, giảm ảnh hưởng dtdUCE, giảm tổn thất năng lượng trong quá trình điều khiển, nhưng làm mạch điều khiển nhạy cảm hơn với điện cảm ký sinh trong mạch điều khiển (hình 2.14b) Hình 2.14 Dòng điều khiển đầu vào phải cung cấp được dòng điện có biên độ Tổn hao công suất trung bình có thể tính bằng: P=UGE.QG.fsw Trong đó: QG nạp cho tụ đầu vào, giá trị thường được cho trong tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất fsw là tần số đóng cắt của IGBT 2.5.5. So sánh tương đối các phần tử bán dẫn công suất Hình 2.15 . So sánh tương đối các phần tử bán dẫn công suất (số liệu ở đây được lấy từ năm 1995) Hình 2.15 thể hiện một cách hình ảnh so sánh tương đối giữa các phần tử công suất bán dẫn theo khả năng đóng cắt(Trong pham vi của khoá luận ta chỉ so sánh 4 phần tử: GTO, BJT, MOSFET, IGBT). Từ đó ta thấy được phạm vi ứng dụng của từng phần tử theo các dải điện áp, dòng điện và các tần số khác nhau. *) GTO (Gate Turn Off TIRISTO): Là phần tử làm việc ở dải tần số thấp nhất, dưới 4KHz. Nó được chế tạo cho khả năng đóng cắt về điện áp, dòng điện 1 chiều lớn nhất. GTO được ứng dụng trong các bộ biến tần với công suất hàng trăm KW đến Hình 2.15 thể hiện một cách hình ảnh so sánh tương đối giữa các phần tử công suất bán dẫn theo khả năng đóng cắt(Trong pham vi của khoá luận ta chỉ so sánh 4 phần tử: GTO, BJT, MOSFET, IGBT). Từ đó ta thấy được phạm vi ứng dụng của từng phần tử theo các dải điện áp, dòng điện và các tần số khác nhau. *) GTO (Gate Turn Off TIRISTO): Là phần tử làm việc ở dải tần số thấp nhất, dưới 4KHz. Nó được chế tạo cho khả năng đóng cắt về điện áp, dòng điện 1 chiều lớn nhất. GTO được ứng dụng trong các bộ biến tần với công suất hàng trăm KW đến công suất cực lớn hàng MW. Tuy nhiên GTO có nhược điểm lớn đó là khả năng chịu điện áp ngược rất thấp, hầu như không chịu được điện áp ngược. *) Tranzito MOSFET: Với tần số làm việc lớn nhất (hơn 100KHz). Tuy nhiên do điện trở thuận khi dẫn dòng điện lớn nên MOSFET chỉ phù hợp với dòng điện cỡ 200A trở xuống và điện áp dưới 1000V MOSFET có khả năng đóng cắt dòng điện một chiều lớn như vậy mà nó lại được điều khiển bằng điện áp với dòng cực nhỏ. Đây là ưu điểm rất lớn của MOSFET, nhờ vậy các mạch điều khiển đơn giản rất phù hợp với các mạch điều khiển cho công suất nhỏ (dưới 200A). *) Tranzito lưỡng cực, BJT: BJT có ưu thế hơn MOSFET ở khả năng chịu dòng lớn hơn tới 750A và khả năng chịu dòng áp lớn hơn ( tới 1500V). Tuy nhiên để có thể điều khiển dòng lớn như vậy thì BJT cũng cần có dòng điều khiển khá lớn. với Kbh = 1,2÷1,5V Hệ số khuyếch đạiβ rất thấp khoảng hàng chục lần.Vì thế nhược điểm rõ nhất là khi dùng BJT cho đóng cắt công suất lớn thì mạch điều khiển lớn, phức tạp, tổn hao năng lượng. *) IGBT( Insulated Gate Bipolar Tranzitor): Có khả năng đóng cắt dòng điện tới 2000A và điện áp dưới 2000V. IGBT có cực điều khiển bằng điện áp, tần số đóng cắt cao hơn nhiều so với GTO (100KHz) qua đó IGBT là phần tử có tính ưu việt, nó kết hợp được điểm mạnh của MOSFET đó là khả năng đóng cắt nhanh và được điều khiển dễ dàng, cộng với ưu điểm của BJT là khả năng đóng cắt dòng điện lớn. Nhờ thế IGBT ngày nay được sử dụng rộng rãi trong các bộ biến tần, tạo xung với công suất lớn. Tuy nhiên ở thị trường Việt Nam thì việc tìm IGBT không phải là đơn giản. Đối với các linh kiện công suất thì việc toả nhiệt cho nó là một vấn đề phải được tính đến, do đó ta cần xem xét vấn đề này. 2.5.6. Vấn đề toả nhiệt cho linh kiện công suất Tổn hao công suất được tính bằng tích của dòng điện chạy qua phần tử với điện áp rơi trên phần tử biểu hiện dưới dạng nhiệt. Nhiệt lượng toả ra tỷ lệ với giá trị trung bình của tổn hao công suất. Trong quá trình làm việc, nhiệt độ của bản thân cấu trúc bán dẫn phải luôn dưới ở một giá trị cho phép (khoảng 120-1500C theo đặc tính kỹ thuật của phần tử), vì vậy nhiệt lượng sinh ra cần phải tiêu tán để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật về nhiệt độ và độ bền của linh kiện điện tử. a. Mô hình truyền nhiệt Nhiệt truyền từ nơi có nhiệt độ cao sang nơi có nhiệt độ thấp. Nhiệt lượng trao đổi PT tỷ lệ với chênh lệch nhiệt độ theo hệ số, gọi là trở kháng truyền nhiệt RT. Theo đó Trong đó: PT[W]; T[0C]; RT[0C/W] Sự cân bằng nhiệt sảy ra khi nhiệt lượng phát sinh bằng nhiệt lượng toả ra môi trường Trong đó: PT: công suất phát nhiệt trên phần tử [w] A: nhiệt lượng riêng, bằng nhiệt lượng làm cho nhiệt độ phần tử thay đổi 10C [J] B: công suất toả ra để nhiệt độ môi trường tăng thêm 10C [J] θ: chênh lệch nhiệt độ giữa phần tử và môi trường [0C] Viết lại phương trình vi phân trên dưới dạng: Giả sử ở thời điểm t=0 chênh lệch nhiệt độ là θ =0, nghiệm của phương trình (*) sẽ là: Trong đó: là chênh lệch nhiệt độ lớn nhất đạt được là hằng số thời gian nhiệt Hình2.16. Đường cong phát nhiệt Đường cong thay đổi nhiệt độ được thể hiện trên hình 2.16 ứng với 2 công suất phát nhiệt khác nhau PT1>PT2. Dạng đường cong nhiệt độ như trên hình 2.16 chỉ đúng cho môi trường đồng nhất, ví dụ một bản nhôm hay đồng. Tuy nhiên phần tử bán dẫn được gắn lên bộ phận toả nhiệt là một môi trường không đồng nhất vì thể tích nhỏ nên khả năng tích nhiệt kém sẽ tăng rất nhanh. Nhiệt lượng từ phần tử truyền ra cánh toả nhiệt, rồi từ đó truyền ra môi trường. Sẽ có sự chênh lệch nhiệt độ giữa phần tử, cánh toả nhiệt, môi trường. Tương ứng giữa các bộ phận giáp nhau sẽ có trở kháng truyền nhiệt khác nhau. Mô hình hệ thống toả nhiệt được mô tả trên hình 2.17. Hình2.17. Mô hình truyền nhiệt Hình2.17cũng thể hiện được nhiệt độ giảm từ phần tử Tj tới vở phần tử TV, tới cánh toả nhiệt Th và tới môi trường Tn. Dòng nhiệt truyền từ cấu trúc bán dẫn ra đến vỏ phần tử, từ vỏ đến cánh toả nhiệt và từ cánh toả nhiệt ra ngoài môi trường. Giữa các môi trường tiếp giáp nhau thì có trở kháng toả nhiệt là: Rth=Rth(j-v) , Rth(v-h), Rth(h-a) Do đó trở kháng toả nhiệt sẽ bằng tổng trở kháng toả nhiệt giữa các vùng tiếp giáp nhau Rth=Rth(j-v) + Rth(v-h) + Rth(h-a). Như vậy, nhiệt độ giả tưởng của cấu trúc bán dẫn sẽ là Tj = Ta+PT.Rth Biểu thức này thường được sử dụng để xác định Rth cần thiết khi biết nhiệt độ giới hạn Tj của phần tử, nhiệt độ làm việc của môi trường Ta và công suất phát nhiệt PT. b. Tính toán toả nhiệt Hinh2.18. Đồ thị nhiệt độ và công suất toả nhiệt lớn nhất cho phép Hình 2.18 mô tả đồ thị nhiệt độ và công suất toả nhiệt lớn nhất cho phép giữa công suất lớn có thể toả ra ngoài môi trường và nhiệt độ vỏ phần tử phụ thuộc nhau theo biểu thức: ( trong đó giả thiết nhiệt độ môi trường là 250C) Mối quan hệ giữa nhiệt độ và công suất toả nhiệt lớn nhất cho phép được thể hiện ở hình 2.18. Theo đó khi nhiệt độ cấu trúc bán dẫn bằng nhiệt độ cực đại cho phép TJ,max thì công suất toả nhiệt sẽ bằng 0, đồng nghĩa với việc phần tử bán dẫn bị phá huỷ. Các số liệu này cho mỗi phần tử bán dẫn được cho trong đặc tính kỹ thuật của nhà sản xuất. Để đảm bảo cấu trúc bán dẫn ở một nhiệt độ thích hợp ta phải gắn phần tử bán dẫn lên một cánh toả nhiệt. Khi đó: Theo mô hình truyền nhiệt trên hình 2.17 ta có : Tj : nhiệt độ của cấu trúc bán dẫn, cho bởi nhà sản xuất TV: nhiệt độ vỏ của phần tử Th : nhiệt độ cánh tản nhiệt Ta : nhiệt độ môi trường Pth: tổn hao phát nhiệt trong phần tử, được tính toán bởi người sử dụng Rth(j-v): trở kháng nhiệt giữa cấu trúc bán dẫn và vỏ cho bởi nhà sản xuất Rth(v-h): trở kháng nhiệt giữa vỏ và cánh toả nhiệt, phụ thuộc hình dạng kích thước vỏ phần tử, cho bởi nhà sản xuất. Rth(h-a): trở kháng nhiệt giữa cánh toả nhiệt và môi trường cho bởi nhà sản xuất ra cánh toả nhiệt. Giá trị Rth(h-a) cho phép chọn được loại toả nhiệt theo yêu cầu dựa vào đặc tính của một số loại toả nhiệt do nhà sản xuất cung cấp. 2.5.7. M¹ch chØnh l­u: Do m¹ch chØnh l­u trùc tiÕp tõ ®iÖn ¸p l­íi(110V-220VAC) nªn cã mét sè m¹ch nh­ sau: a. ChØnh l­u nöa chu kú: UV UR IR *S¬ ®å: *Gi¶n ®å xung: *Nguyªn lý lµm viÖc: Gi¶ sö UV cã chu kú d­¬ng víi(0¸p) th× diode ®­îc ph©n cùc thuËnÞ diode dÉn, cã dßng qua t¶i. XÐt kho¶ng(p¸2p) UV cã chu kú ©m, diode ph©n cùc ng­îcÞ diode kho¸, kh«ng cã dßng qua t¶i. *NhËn xÐt: m¹ch chØnh l­u nöa chu kú t¹o ra ®iÖn ¸p ®¬n gi¶n nh­ng chÊt l­îng do nguån t¹o ra cho m¹ch thÊp, ®iÖn ¸p sau khi n¾n gi¶m theo biÓu thøc: U0 : ®iÖn ¸p n¨ng l­îng UHD : ®iÖn ¸p ®Çu vµo b.ChØnh l­u hai nöa chu kú: *S¬ ®å: ID2 ID1 U22 U21 +(-) +(-) -(+) U1 Ut Thø cÊp cña biÕn ¸p T1 gåm hai nöa ®èi xøng do vËy U21 vµ U22 cã biªn ®é b»ng nhau vµ ng­îc pha(U21m=U22m=U2m). *Nguyªn lý lµm viÖc: gi¶ sö nöa chu kú ®Çu th× ë thø cÊp biÕn ¸p cã dÊu nh­ h×nh vÏ, lóc ®ã D1 dÉnÞcã dßng qua t¶i nh­ sau:+U21®D1®Rt®-U21. ë nöa chu kú sau ®iÖn ¸p ®æi dÊuÞ D2 dÉn, D1 kho¸Þ cã dßng qua t¶i nh­ sau: +U22®D2®Rt®-U22. Trong chu kú th× hai diode D1 vµ D2 thay nhau dÉnÞ dßng qua t¶i theo mét chiÒu nhÊt ®Þnh. *C¸c tham sè kü thuËt: §iÖn ¸p trung b×nh trªn t¶i(U0): Dßng ®iÖn trung b×nh trªn t¶i: Dßng ®iÖn lín nhÊt qua diode: (Idmax nhá h¬n hai lÇn so víi chØnh l­u nöa chu kú). §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt ®Æt lªn D kho¸: b»ng tæng ®iÖn ¸p cùc ®¹i trªn hai nöa cuén thø cÊp. Do vËy khi lùa chän diode cÇn chó ý ®Õn ®iÖn ¸p ng­îc cho phÐp: *NhËn xÐt: -M¹ch chØnh l­u 2 nöa chu kú cã ®iÖn ¸p trung b×nh vµ dßng ®iÖn trung b×nh trªn t¶i lín gÊp hai lÇn so víi chØnh l­u 1/2 chu kú. -Dßng lín nhÊt qua diode nhá h¬n 2 lÇn so víi chØnh l­u 1/2 chu kú. Tuy nhiªn biÕn ¸p cã cÊu t¹o phøc t¹p h¬n vµ ph¶i dïng nhiÒu diode h¬n. c. ChØnh l­u cÇu: UV -(+) +(-) + _ D4 D3 D2 D1 *S¬ ®å: *Nguyªn lý lµm viÖc: ë 1/2 chu kú ®Çu cña ®iÖn ¸p vµo cã dÊu nh­ h×nh vÏÞ D1,D3 dÉn, D2,D4 kho¸Þcã dßng qua t¶i nh­ sau: +U2®D1®R®D3®-U2 ë 1/2 chu kú ®Çu cña ®iÖn ¸p vµo cã dÊu nh­ h×nh vÏÞ D2,D4 dÉn, D1,D3 kho¸Þcã dßng qua t¶i nh­ sau: +U2®D2®R®D4®-U2 Nh­ vËy trong mçi nöa chu kú ®Òu cã diode dÉn, dßng qua t¶i xuÊt hiÖn ë c¶ hai nöa chu kú vµ ®i theo mét chiÒu nhÊt ®Þnh. *C¸c tham sè: Nh­ vËy ®iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt nhá h¬n 2 lÇn so víi chØnh l­u 2 nöa chu kú. *NhËn xÐt: trong tõng nöa chu kú cña ®iÖn ¸p vµo, mét cÆp van cã Anode d­¬ng nhÊt vµ Katode ©m nhÊt më cho dßng mét chiÒu qua R, cÆp van cßn l¹i kho¸ vµ chÞu ®iÖn ¸p ng­îc cùc ®¹i b»ng biªn ®é 2Um . VÝ dô øng víi nöa chu kú d­¬ng cña UV ta thÊy ®iÖn ¸p ng­îc cùc ®¹i dÆt lªn van lóc th¸o cã gi¸ trÞ b»ng mét nöa so víi tr­êng hîp bé chØnh l­u nöa chu kú ®· xÐt ë trªn. HiÖu suÊt cña bé chØnh l­u cÇu ®¹t ®­îc : §iÖn ¸p mµ diode chÞu ®­îc phô thuéc vµo lo¹i diode, ta cã b¶ng sau: Lo¹i diode §iÖn ¸p chÞu ®­îc Dßng lín nhÊt VMAX IMAX IN4007 1000V 2,5A-250C IN4006 1000V 2,5A-250C IN4005 600V 1A IN4004 600V 1A Nh­ vËy tuú thuéc yªu cÇu dßng vµ ®iÖn ¸p ®Çu ra mµ ta chän diode: NÕu chän diode IN4007 th× ®iÖn ¸p ®Çu vµo max lµ 400V NÕu chän diode IN4005 th× ®iÖn ¸p ®Çu vµo max lµ 240V UV UR 2.5.8. M¹ch läc nguån: a.Läc b»ng quËn d©y: M¹ch läc b»ng quËn d©y ®­îc m¾c nèi tiÕp víi t¶i R nªn khi dßng ®iÖn ra t¶i biÕn thiªn ®Ëp m¹ch th× trong cuén d©y xuÊt hiÖn søc ®iÖn ®éng tù c¶m chèng l¹i do ®ã lµm gi¶m c¸c song hµi(nhÊt lµ c¸c sãng hµi bËc cao). VÒ mÆt ®iÖn kh¸ng c¸c sãng hµi bËc n cã tÇn sè cµng cao th× cµng bÞ chÆn nhiÒu. Do ®ã dßng ®iÖn ra t¶i chØ lµ thµnh phÇn mét chiÒu I0 vµ mét ph©n l­îng nhá song hµi ®ã chÝnh lµ t¸c dông läc cña cuén d©y L. Bé läc nµy thÝch hîp víi m¹ch chØnh l­u c«ng suÊt võa vµ lín, gi¸ trÞ quËn d©y cµng lín th× t¸c dông läc cµng t¨ng. Tuy nhiªn nÕu lín qu¸ khi ®ã ®iÖn trë mét chiÒu cña cuén d©y lín, sôt ¸p trªn nã lµm gi¶m hiÖu suÊt cña bé chØnh l­u. HÖ sè ®Ëp m¹ch: (kP cµng lín nÕu L cµng lín vµ R cµng nhá). b.Läc b»ng tô: UV UR Do sù phãng n¹p cña tô qua c¸c nöa chu kú th× sãng hµi sÏ bÞ tho¸t qua C xuèng mass, dßng ®iÖn qua t¶i chØ cßn thµnh phÇn mét chiÒu vµ mét l­îng nhá sãng hµi bËc thÊp. HÖ sè ®Ëp m¹ch:(kP cµng nhá nÕu C vµ R cµng lín). UV UR M¹ch läc b»ng tô ®iÖn phï hîp víi t¶i tiªu thô dßng ®iÖn nhá. c.Läc céng h­ëng: d.Mét sè m¹ch läc kh¸c: vµ (b) : m¹ch läc hçn hîp. (c) : m¹ch läc tÝch cùc. 2.5.9.Cuén c¶m: a.CÊu t¹o cña cuén c¶m. Cuén c¶m gåm mét sè vßng d©y quÊn l¹i thµnh nhiÒu vßng, d©y quÊn ®­îc s¬n emay c¸ch ®iÖn, lâi cuén d©y cã thÓ lµ kh«ng khÝ, hoÆc lµ vËt liÖu dÉn tõ nh­ Ferrite hay lâi thÐp kü thuËt . Cuén d©y lâi kh«ng khÝ  Cuén d©y lâi Ferit Ký hiÖu cuén d©y trªn s¬ ®å :   L1 lµ cuén d©y lâi  kh«ng khÝ, L2 lµ cuén d©y lâi ferit, L3 lµ cuén  d©y cã lâi chØnh, L4 lµ cuén d©y lâi thÐp kü thuËt b. C¸c ®¹i l­îng ®Æc tr­ng cña cuén c¶m. * HÖ sè tù c¶m ( ®Þnh luËt Faraday) HÖ sè tù c¶m lµ ®¹i l­îng ®Æc tr­ng cho søc ®iÖn ®éng c¶m øng cña cuén d©y khi cã dßng ®iÖn biÕn thiªn ch¹y qua. L = ( #r.4.3,14.n2.S.10-7 ) / l L : lµ hÖ sè tù c¶m cña cu«n d©y, ®¬n vÞ lµ Henrry (H) n : lµ sè vßng d©y cña cuén d©y. l : lµ chiÒu dµi cña cuén d©y tÝnh b»ng mÐt (m) S : lµ tiÕt diÖn cña lâi, tÝnh b»ng m2 #r : lµ hÖ sè tõ thÈm cña vËt liÖu lµm lâi . * C¶m kh¸ng C¶m kh¸ng cña cuén d©y lµ ®¹i l­îng ®Æc tr­ng cho sù c¶n trë dßng ®iÖn cña cuén d©y ®èi víi dßng ®iÖn xoay chiÒu . ZL = 2.3,14.f.L Trong ®ã :  ZL lµ c¶m kh¸ng, ®¬n vÞ lµ # f : lµ tÇn sè ®¬n vÞ lµ Hz L : lµ hÖ sè tù c¶m , ®¬n vÞ lµ Henry * §iÖn trë thuÇn cña cuén d©y. §iÖn trë thuÇn cña cuén d©y lµ ®iÖn trë mµ ta cã thÓ ®o ®­îc b»ng ®ång hå v¹n n¨ng, th«ng th­êng cuén d©y cã phÈm chÊt tèt th× ®iÖn trë thuÇn ph¶i t­¬ng ®èi nhá so víi c¶m kh¸ng, ®iÖn trë thuÇn cßn gäi lµ ®iÖn trë tæn hao v× chÝnh ®iÖn trë nµy sinh ra nhiÖt khi cuén d©y ho¹t ®éng. c. TÝnh chÊt n¹p , x¶ cña cuén c¶m * Cuén d©y n¹p n¨ng l­¬ng : Khi cho mét dßng ®iÖn ch¹y qua cuén d©y, cuén d©y n¹p mét n¨ng l­îng d­íi d¹ng tõ tr­êng ®­îc tÝnh theo c«ng thøc W = L.I 2 / 2 W : n¨ng l­îng ( June ) L : HÖ sè tù c¶m ( H ) I dßng ®iÖn 2.5.10. BiÕn ¸p a. CÊu t¹o cña biÕn ¸p. BiÕn ¸p lµ thiÕt bÞ ®Ó biÕn ®æi ®iÖn ¸p xoay chiÒu, cÊu t¹o bao gåm mét cuén s¬ cÊp ( ®­a ®iÖn ¸p vµo ) vµ mét hay nhiÒu cuén thø cÊp ( lÊy ®iÖn ¸p ra sö dông) cïng quÊn trªn mét lâi tõ cã thÓ lµ l¸ thÐp hoÆc lâi  ferit . Ký hiÖu cña biÕn ¸p Cuén dao ®éng chØ cã trong biÕn ¸p xung dïng cho m¹ch dao ®éng duy tr× b»ng n¨ng l­îng ®iÖn tõ ph¶n håi. VÒ nguyªn t¾c chung th× c¸c cuén thø cÊp ®Õu cã thÓ quÊn thuËn chiÒu hay nghÞch chiÒu víi cuén s¬ cÊp, kÓ c¶ cuén dao ®éng. V× thùc chÊt th× thuËn hay nghÞch chiÒu chØ cÇn ®¶o ®Çu d©y cña cuén dao ®éng. Trong ®ã : - Cuén dao ®éng håi tiÕp ©m ®Êu nghÞch chiÒu víi cuén s¬ cÊp. - Cuén dao ®éng håi tiÕp d­¬ng ®Êu thuËn chiÒu víi cuén s¬ cÊp. b. Tû sè vßng / vol cña biÐn ¸p . * TÝnh to¸n vµ thùc hiÖn quÊn biÕn ¸p xung lµ viÖc rÊt dÔ nÕu cã chØ tiªu tõ thÈm (®é tõ thÈm ban ®Çu , lùc kh¸ng tõ coercivity Hc...) tõ th«ng b·o hoµ (Bsat), b¶ng thùc nghiÖm cña lâi tõ (ferrite) v©n...v©n ... Khi ®ã cã thÓ dïng c«ng thøc ®¬n gi¶n d­íi ®©y hay c¸c c«ng thøc kh¸c phï hîp víi d¹ng xung vµ yªu cÇu cô thÓ: Trong ®ã : n : sè vßng d©y U : ®iÖn ¸p Hc : Lùc kh¸ng tõ (®o b»ng Oe ; Hc th­êng < 350 víi lâi s¾t ghÐp vµ <100 víi tõ mÒm ferite) S: TiÕt diÖn lâi tõ F : TÇn sè ho¹t ®éng. Gäi  n1 vµ n2 lµ sè vßng cña quén s¬ cÊp vµ thø cÊp. U1 vµ I1 lµ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn ®i vµo cuén s¬ cÊp U2 vµ I2 lµ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn ®i ra tõ cuén thø cÊp. Ta cã c¸c hÖ thøc nh­ sau : U1 / U2 = n1 / n2 §iÖn ¸p ë trªn hai cuén d©y s¬ cÊp vµ thø cÊp tû lÖ thuËn víi sè vßng d©y quÊn. U1 / U2 = I2 / I1 Dßng ®iÖn ë trªn hai ®Çu cuén d©y tû lÖ nghÞch víi ®iÖn ¸p, nghÜa lµ nÕu ta lÊy ra ®iÖn ¸p cµng cao th× cho dßng cµng nhá. c. C«ng xuÊt cña biÕn ¸p . C«ng xuÊt cña biÕn ¸p phô thuéc tiÕt diÖn cña lâi tõ, vµ phô thuéc vµo tÇn sè cña dßng ®iÖn xoay chiÒu, biÕn ¸p ho¹t ®éng ë tÇn sè cµng cao th× cho c«ng xuÊt cµng lín. d. Ph©n lo¹i biÕn ¸p . * BiÕn ¸p nguån vµ biÕn ¸p ©m tÇn: BiÕn ¸p nguån,  BiÕn ¸p nguån h×nh xuyÕn BiÕn ¸p nguån th­êng gÆp trong Cassete, ¢mply .. , biÕn ¸p nµy ho¹t ®éng ë tÇn sè ®iÖn l­íi 50Hz , lâi biÕn ¸p sö dông c¸c l¸  T«nsilic h×nh ch÷ E vµ I ghÐp l¹i, biÕn ¸p nµy cã tû sè vßng / vol lín. BiÕn ¸p ©m tÇn sö dông lµm biÕn ¸p ®¶o pha vµ biÕn ¸p ra loa trong c¸c m¹ch khuyÕch ®¹i c«ng xuÊt ©m tÇn,biÕn ¸p còng sö dông l¸ T«nsilic lµm lâi tõ nh­ biÕn ¸p nguån, nh­ng l¸ t«nsilic trong biÕn ¸p ©m tÇn máng h¬n ®Ó tr¸nh tæn hao, biÕn ¸p ©m tÇn ho¹t ®éng ë tÇn sè cao h¬n , v× vËy cã sè vßng vol thÊp h¬n, khi thiÕt kÕ biÕn ¸p ©m tÇn ng­êi ta th­êng lÊy gi¸ trÞ tÇn sè trung b×nh kho¶ng 1KHz – ®Õn 3KHz. * BiÕn ¸p xung  & Cao ¸p . BiÕn ¸p xung, Cao ¸p BiÕn ¸p xung lµ biÕn ¸p ho¹t ®éng ë tÇn sè cao kho¶ng vµi chôc KHz nh­ biÕn ¸p trong c¸c bé nguån xung , biÕn ¸p cao ¸p . lâi biÕn ¸p xung lµm b»ng ferit , do ho¹t ®éng ë tÇn sè cao nªn biÕn ¸p xung cho c«ng xuÊt rÊt m¹nh, so víi biÕn ¸p nguån th«ng th­êng cã cïng träng l­îng th× biÕn ¸p xung cã thÓ cho c«ng xuÊt m¹nh gÊp hµng chôc lÇn. CH¦¥NG III: NGHI£N CøU, THIÕT KÕ bé biÕn ®æi AC/ DC cã mass c¸ch ly sö dông trong c«ng nghiÖp 1. S¬ ®å m¹ch nguyªn lý 2. T¸c dông linh kiÖn - J1: Jack c¾m ®Çu vµo 220v - RT1: §iÖn trë nhiÖt b¶o vÖ ®Çu vµo - FU1: CÇu ch× b¶o vÖ - R7, C11, LF1, C12: Läc nhiÔu nguån - BR1,BR2,BR3: CÇu chØnh l­u ®iÖn ¸p - TR1: BiÕn ¸p nguån cÊp tr­íc cho IC t¹o dao ®éng - TR2: BiÕn ¸p rung cao tÇn t¹o ®iÖn ¸p cho ®Çu ra - LM7815: IC æn ¸p cÊp nguån cho khèi t¹o dao ®éng cao tÇn - SG3525: IC t¹o dao ®éng tÇn sè cao - C15, C16, C17, R8, R10: Bé läc nguån sau chØnh l­u cÊp cho m¹ch c«ng suÊt - Q1, Q2: Hai ®Ìn c«ng suÊt ®iÒu khiÓn TR2 - C18, C20, R11, R12, D2, D3: B¶o vÖ Q1, Q2 - L2, L3, C21, C22, C23, C24, R15, R16: Läc ®iÖn ¸p ®Çu ra - D1, D6, D7: LED b¸o nguån - U3: LÊy tÝn hiÖu ph¶n håi ®Ó ®iÒu khiÓn PWM - C2, R1, R2, RV1: §iÒu chØnh tham sè ®Ó cho SG3525 t¹o ra tÇn sè - R3, R4, R5, R20, C3, C4: CÊp ®iÖn ¸p so s¸nh ®Ó ®iÒu khiÓn PWM - IC SG3525: IC t¹o dao ®éng gåm c¸c ch©n + Ch©n 1( INV Input ): §Çu vµo so s¸nh ®¶o + Ch©n 2( Noninv Input ): §Çu vµo so s¸nh kh«ng ®¶o + Ch©n 3( Sync ): §Çu vµo ®ång bé xung + Ch©n 4(OSC Output ): §Çu ra xung dao ®éng + Ch©n 5(Ct ): Nèi tô chän tÇn sè dao ®éng + Ch©n 6(Rt ): Nèi ®iÖn trë chän tÇn sè dao ®éng + Ch©n 7(Dischange ): Ch©n x¶ tô dao ®éng ®Ó t¹o Deadtime + Ch©n 8(Soft- Start ): Khëi ®éng nhanh + Ch©n 9(Compensation ): Ch©n vµo thÒm so s¸nh dß sai + Ch©n 10(Shutdown ): Kh«ng cho PWM ho¹t ®éng + Ch©n 11(Output A ): §Çu ra kªnh A + Ch©n 12(GND ): §Çu nèi mass + Ch©n 13(Vcc ): CÊp nguån cho ngâ ra cña IC + Ch©n 14(Output B ): §Çu ra kªnh B + Ch©n 15(Vcc ): §Çu vµo nguån cÊp cho IC + Ch©n 16(Vref ): §Çu ra ®iÖn ¸p ®Ó so s¸nh chuÈn - Opto U4,U5 dïng ®Ó ghÐp nèi tÝn hiÖu, gi÷a OSC vµ ®Ìn ®iÒu khiÓn 3. Nguyªn lý ho¹t ®éng Khi ®ãng SW1 sÏ cÊp nguån cho bé chØnh l­u cÇu BR2, qua bé läc ta sÏ cã ®iÖn ¸p 1 chiÒu sau chØnh l­u, qua bé läc ta sÏ cã ®­îc ®iÖn ¸p 1 chiÒu sau chØnh l­u, ®iÖn ¸p nµy cÊp vµo ®iÓm gi÷a cuén s¬ cÊp TR2 Khi ®ãng SW1 th× ®ång thêi sÏ cÊp nguån ®iÖn xoay chiÒu 220V cho biÕn ¸p TR1, t¹i cuén thø cÊp cña biÕn ¸p TR1 ta sÏ cã ®iÖn ¸p xoay chiÒu 15V AC cÊp cho bé chØnh l­u cÇu BR1 qua bé läc C5,C6 ta sÏ cã ®iÖn ¸p 1 chiÒu cÊp cho IC 7815. §Çu ra cña IC æn ¸p 7815 ta sÏ cã ®­îc ®iÖn ¸p 1 chiÒu 15V æn ®Þnh. §iÖn ¸p 15V nµy cÊp cho con IC dao ®éng SG3525. Khi ®­îc cÊp nguån th× t¹i ch©n 11 vµ 14 ®ã cho ta nhËn ®­îc c¸c xung dao ®éng. + Gi¶ sö trong chu k× t¹i ®Çu ra ch©n 11 ta sÏ cã xung d­¬ng, ®Çu output B ë møc thÊp. Khi ®ã sÏ lµm Opto U5 dÉn, sÏ kÝch më cho ®Ìn Q2 dÉn, khi ®ã ta sÏ cã chiÒu dßng ®iÖn nh­ sau: tõ ch©n 2 cña biÕn ¸p TR2 qua cuén d©y L23 qua ch©n D cña Q2 qua ch©n s cña Q2 vÒ mass. + T­¬ng tù t¹i nöa chu k× sau th× ch©n 14 cã møc cao, ch©n 11 cã mùc thÊp, khi ®ã sÏ lµm cho Q1 dÉn Q2 kho¸, dßng ®iÖn tõ +Vcc qua cuén d©y L21 cña biÕn ¸p TR2 qua Q1 vÒ mass. T¹i cuén thø cÊp biÕn ¸p TR2 ta nhËn ®­îc 1 nguån ®iÖn xoay chiÒu cã tÇn sè phô thuéc vµo tÇn sè ®ãng c¾t cña ®Ìn Q1 vµ Q2. T¹i ®Çu ra cña biÕn ¸p TR2 ta sÏ cã nguån ®iÖn ¸p xoay chiÒu 24V cã ®iÓm gi÷a qua bé chØnh l­u cÇu ta sÏ nhËn ®­îc nguån ®iÖn ¸p 1 chiÒu sau chØnh l­u 12V . - Muèn thay ®æi ®iÖn ¸p ®Çu ra sau TR2 t¹i cuén thø cÊp cña biÕn ¸p TR2 th× ta ph¶I thay ®æi tÇn sè ®ãng c¾t cña Q1 vµ Q2. - Opto U3 sÏ lÊy ®iÖn ¸p ph¶n håi t¹i ®Çu ra ®Ó ®­a vÒ SG3525 ®Ó so s¸nh t¹o ra tÇn sè æn ®Þnh khi ®ã ®iÖn ¸p ®Çu ra sÏ ®­îc gi÷ æn ®Þnh. + Gi¶ sö ®Þen ¸p ®Çu ra t¨ng khi ®ã lµm cho Opto U3 dÉn m¹nh ®­a vµo m¹ch so s¸nh ®iÒu chØnh gi¶m tÇn s« ®Çu ra cña xung t¹i ®Çu ra tõ ch©n 11 vµ 14 cña IC, khi ®ã tÇn sè ®ãng c¾t cña Q1 vµ Q2 -> ®iÖn ¸p ®Çu ra cña biÕn ¸p TR2 gi¶m -> ®iÖn ¸p ®Çu ra ®­îc gi÷ æn ®Þnh. +Khi ®iÖn ¸p ®Çu ra gi¶m th× qu¸ tr×nh diÔn ra ng­îc l¹i 4. TÝnh chän linh kiÖn Qua qóa tr×nh t×m tßi vµ nghiªn cøu tµi liÖu chóng em ®· x©y dùng ®­îc s¬ ®å nguyªn lý bé biÕn ®æi AC/ DC. Ph©n tÝch ®­îc ho¹t ®éng cña m¹ch, cña c¸c khèi b¶o vÖ håi tiÕp…. vµ d­íi ®©y lµ phÇn tÝnh to¸n, chän linh kiÖn cña chóng em cho s¬ ®å nguyªn lý cña m¹ch víi c¸c th«ng sè sau: -§iÖn ¸p vµo: 120V¸240VAC -§iÖn ¸p ra:+12V/ 1A, -12V/1A -C«ng suÊt m¸y:25W -TÇn sè dao ®éng:15625Hz, ®©y lµ tÇn sè thÝch hîp ®Ó m¹ch nguån ho¹t ®éng æn ®Þnh. *TÝnh to¸n phÇn m¹ch chØnh l­u vµ m¹ch läc: V× nguån æn ¸p kiÓu xung ng¾t më lµm viÖc víi kho¸ chuyÓn m¹ch ®ét biÕn t¹o ra nh÷ng chuçi xung h×nh ch÷ nhËt cã biªn ®é lín, sinh ra nhiÔu hµi bËc cao(hµng MHz) cã kh¶ n¨ng bøc x¹ m¹nh g©y nhiÔu cho c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö kh¸c nªn bé nguån cÇn ®­îc bäc kim. Tuy vËy vÉn cÇn cã bé läc ë ®Çu vµo bé nguån nÕu kh«ng sang cao tÇn cã thÓ truyÒn lan ra ®­êng d©y dÉn ®iÖn vµ bøc x¹ nh­ mét ¨ng ten ph¸t. C¸c tô läc cã trÞ sè trong kho¶ng: 0,001mF¸ 0,01mF. C¸c cuén c¶m cã trÞ sè vµi mH. Chän c«ng suÊt cña m¸y lµ 25W. Nh­ vËy c«ng suÊt nguån cÇn ®Ó cho m¸y ho¹t ®éng ph¶i lµ: §iÖn ¸p mét chiÒu DC khi qua cÇu n¾n lµ: Þ chän =311) §iÖn ¸p vµo mµ ta chän lµ gi¸ trÞ max:220VAC. Dßng ®iÖn mét chiÒu: Nh­ vËy ta chän diode trªn bé cÇu n¾n lµ lo¹i 1N4007 cã: Ung max=400V, Imax=1A. Tô läc nguån C15, C16 ®­îc chän lµ 220mF/200V. *TÝnh tÇn sè dao ®éng: Trong bé biÕn ®æi ®iÖn ¸p th× tÇn sè dao ®éng ®Ó khèng chÕ kho¸ ng¾t më th­êng n»m trong kho¶ng 10KHz¸500KHz. Tuy nhiªn tÇn sè dao ®éng ®Ó m¹ch nguån ho¹t ®éng æn ®Þnh ®­îc chän lµ f=15625Hz. IC dao ®éng SG3525 cã dao ®éng R1, C2. V× vËy ta cã thÓ chän R1, C2 ®Ó phï hîp cho tÇn sè dao ®éng ®· chän. Gi¶ sö ta chän R1=10KW, C2=103=0.01uF. Theo c«ng thøc trong tµi liÖu datasheet ta cã : IC dao ®éng ®­îc duy tr× bëi nguån cÊp tr­íc qua biÕn ¸p TR1, n¾n läc æn ¸p xuèng 12VDC *D¹ng xung ®Çu ra cña SG3525 PWM DEADTIME 1 CHU KỲ PWM (1T ) OUT A OUT B *TÝnh chän Q1, Q2: Trong thiÕt kÕ nµy em lùa chän G50N60 víi nh÷ng th«ng sè nh­ sau: + Vces = 600 V víi ph¹m vi ho¹t ®éng ë nhiÖt ®é tõ 25 0 C ®Õn 150 0 C *TÝnh cuén biÕn ¸p ng¾t më: V× sè vßng cuén s¬ cÊp phô thuéc vµo ®iÖn ¸p mét chiÒu ®Æt bªn nã vµ c¶ tõ th«ng, diÖn tÝch cña lâi pherit. Theo ®Þnh luËt Faraday ta cã: NP: lµ sè vßng d©y cuén s¬ cÊp. AC: lµ diÖn tÝch lâi pherit dB: lµ ®é biÕn thiªn tõ th«ng. dt: thêi gian më cùc ®¹i. Gi¶ sö hiÖu suÊt lµm viÖc cña m¸y lµ 90%Þ thêi gian më TON=90%ÞT/2=0,45.T ®©y lµ chu kú ho¹t ®éng cña Mosfet khi më lâi pherit cã dB =1500, AC=5cm2 Nh­ vËy: Þchän =119(vßng) ta cã : cø 311(V) t­¬ng øng víi 119 vßng x(V) t­¬ng øng víi 1 vßng Þ x=311/119=2,61(V/vßng) TiÕt diÖn cuén s¬ cÊp phô thuéc vµo ®iÖn thÕ. §Ó tÝnh ®­îc tiÕt diÖn ta ph¶i tÝnh ®­îc dßng hiÖu dông. Ta cã IDS=0,12A vËy dßng hiÖu dông ®Æt lªn cuén d©y lµ: IHD=0,12. 0,9=0,108(A) Þ chän IHD =0,11 (A) *TÝnh tiÕt diÖn d©y theo (mm): TiÕt diÖn d©y s¬ cÊp : Þchän d1=0,3(mm) L2=12,2. 2,61=31,842(vßng) Þchän L2 =32(vßng) Þchän d2=0,1(mm) tÝnh cuén thø cÊp: L3=3,6 . 2,61=9,396(vßng) Þchän L3=9(vßng) Þchän d3=0,3(mm) Þchän L4=139(vßng) Þchän d4=0,5(mm) Þchän L5=46(vßng) Þchän d5=0,6(mm) Þchän L6=29(vßng) Þchän d6=0,5(mm) 5. KÕt qu¶ ®¹t ®­îc KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 1. KÕt qu¶ thu ®­îc khi thùc hiÖn ®Ò tµi Sau mét thêi gian häc tËp, t×m hiÓu vµ nghiªn cøu cïng víi sù h­íng dÉn nhiÖt t×nh cña c¸c thÇy c« trong bé m«n, ®Æc biÖt lµ thÇy Th.s TrÇn Thanh S¬n em ®· hoµn thµnh ®Ò tµi. KÕt qu¶ thu ®­îc tõ ®Ò tµi cã ý nghÜa rÊt quan träng, lµ b¶n tæng kÕt l¹i kiÕn thøc cña em trong qu¸ tr×nh häc tËp. Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi ®ßi hái cã sù t¸i hiÖn, vËn dông kiÕn thøc ®· ®­îc häc vµ thu thËp thªm nh÷ng kiÕn thøc míi trong c¸c tµi liÖu ®Ó thiÕt kÕ, chän läc ra nh÷ng ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ tèi ­u qua ®ã em ®· thu ®­îc nh÷ng kÕt qu¶ nhÊt ®Þnh vÒ c¸c mÆt: kiÕn thøc, kü n¨ng, th¸i ®é. * KiÕn thøc §· hÖ thèng l¹i nh÷ng kiÕn thøc ®· häc vµ bæ sung ®­îc nh÷ng kiÕn thøc míi, nhê ®ã em cã thÓ hiÓu nguyªn lý cÊu tróc phÇn cøng còng nh­ c¸ch x©y dung thi c«ng m¹ch cña bé biÕn ®æi ®iÖn n¨ng xoay chiÒu thµnh mét chiÒu theo ph­¬ng ph¸p ®iÒu biÕn ®é r«ng xung. * Kü n¨ng lùa chän, t×m hiÓu, ph©n tÝch nh÷ng tµi liÖu liªn quan ®Ó tõ ®ã bæ sung thªm kiÕn thøc phôc vô cho qu¸ tr×nh häc tËp. * Th¸i ®é Cã th¸i ®é häc tËp, lµm viÖc nghiªm tóc, ®éc lËp theo sù h­íng dÉn cña gi¸o viªn. lµm viÖc tËp chung cã tr¸ch nhiÖm víi c«ng viÖc. Cã ý thøc trong viÖc t×m hiÓu, nghiªn cøu tµi liÖu ®Ó thùc hiÖn ®Ò tµi, tù gi¸c nghiªn cøu ®Ó vËn dông kiÕn thøc ®· häc vµo gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò trong ®Ò tµi.qua ®ã thÊy ®­îc nh÷ng yªu cÇu cña thùc tÕ ®Ó cã sù cè g¾ng, chuÈn bÞ vÒ kiÕn thøc sau khi ra tr­êng. 2. KiÕn nghÞ vµ h­íng ph¸t triÓn cña ®Ò tµi * KiÕn nghÞ §©y lµ mét ®Ò tµi cã nhiÒu øng dông trong thùc tÕ: trong c¸c c¬ quan, xÝ nghiÖp, tr­êng häc… NÕu ®­îc thiÕt kÕ mét c¸ch tèi ­u. Nh­ng trong ph¹m vi cña mét ®Ò tµi tèt nghiÖp, kiÕn thøc còng nh­ thêi gian ch­a cho phÐp nªn ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ ch­a ®­îc tèi ­u, nªn ®Ó kÕt qu¶ cña ®å ¸n cã thÓ øng dông vµo trong thùc tÕ cÇn cã sù chØnh söa cña c¸c thÇy c« vµ cã sù thö nghiÖm nhiÒu lÇn tr­íc khi ®­a vµo øng dông trong thùc tÕ. * H¹n chÕ vµ h­íng ph¸t triÓn cña ®Ò tµi: Tuy thêi gian ng¾n nh­ng chóng em nhËn thÊy ®©y lµ mét ®Ò tµi rÊt hay tuy kiÕn thøc vÒ ®iÖn tö c«ng suÊt cßn h¹n chÕ nh­ng sau ®å ¸n nµy em cµng thÊy ®­îc tÇm quan träng cña nã vµ øng dông cña nã ®èi víi con ng­êi nh­ thÕ nµo nãi chung vµ víi b¶n th©n em nãi riªng, nÕu nh­ chóng ta cã tÇm hiÓu biÕt nhiÒu vÒ ®iÖn tö c«ng suÊt nhiÒu, lµm ra ®­îc nh÷ng s¶n phÈm thùc tÕ tuy nã lµ nhá vµ ®èi víi thÕ giíi nã kh«ng cßn lµ míi nh­ng ®èi víi chóng ta nã hoµn toµn míi th× rÊt tèt bëi v× sÏ gióp cho chóng ta hiÓu vÒ m«n häc h¬n, hiÓu s©u h¬n vµ c¸ch thøc ho¹t ®éng vµ tÇm quan träng, ph¹m vi øng dông cña chóng trong cuéc sèng . Þ H­íng ph¸t triÓn cña ®Ò tµi: Do h¹n chÕ bëi thêi gian còng nh­ kiÕn thøc nªn sau nµy cã thêi gian em sÏ bæ xung thªm, dÓ nã trë thµnh mét s¶n phÈm hoµn chØnh víi ®Çy ®ñ chøc n¨ng cña bé chuyÓn ®æi ®iÖn n¨ng hiÖn ®¹i nh­ giao tiÕp víi m¸y tÝnh, hiÓn thÞ c¸c th«ng sè ®Çu vµo, ®iÖn ¸p ra, ®iÖn ¸p ¨c-quy… Tµi liÖu tham kh¶o Phạm Văn Bình – Lê Văn Doanh. Thiết kế máy biến áp, nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. Nguyễn Bính. Điện tử công suất - nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. Võ Minh Chính. Điện tử công suât - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. Trần khánh Hà. Máy Điện – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Lê Xuân Thế - Dụng cụ bán dẫn và vi mạch - Nhà xuất bản GD Đinh Gia Huân – Bài Giảng kỹ thuật điện tử - Trường ĐHSP Kỹ Thuật Nam Định. Phạm Minh Hà – nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. Website: http:// www.alldatasheet.com Website: Website:

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiet ke bo bien doi AC-DC.doc