Giáo trình Điện tử công suất - Chương 6: Bộ nguồn bán dẫn một chiều

nghiệp, tín hiệu 
Hình VI.4.10 Mạch tạo hàm dốc và ứng dụng 
Trang 18/ chuong 2 Điện tử công suất II A 
wđ
 wđ
0 tkđ t
Hình 5 : tín hiệu đặt hàm RAMP
(a) 
t
v(t)
Đồ thị tốc độ đặt của truyền 
động nâng hạ buồng thang máy 
(b) (c) 
R1
D1 R3
Vo
U1
7
3
2
4
6
U2
7
3
2
4
6
R4
V
POT1
0.01uF 10k
POT2
--V
C1
đặt thường có dạng hàm dốc, hay ít ra là hàm mũ (1 – e-t/T) của mạch nạp tụ. Ở những hệ 
thống điều khiển các chuyển động có người như ở thang máy, không chỉ tín hiệu đặt mà các 
đạo hàm của nó cũng cần liên tục để tránh gia tốc và độ giật lớn, tạo cảm giác an toàn, thoải 
mái cho người sử dụng. Hình VI.4.10c cho ta một mạch điện tạo hàm dốc dùng hai KĐTT. 
 Lọc nhiễu và cách ly: Trong hình 
VI.4.8, các bộ lọc hình T dùng RC lọc nhiễu 
ở đầu vào và cách ly giữa các tầng để chống 
các khả năng cài hay dao động của khuếch 
đại thuật toán. 
104
R/2 R/2
Vi Vo
Hình VI.4.10: Lọc T giữa các tầng: điện trở R 
tách làm đôi, thêm vào tụ điện 0.1 uF 
 PHỤ LỤC CHƯƠNG 6 
VI MẠCH ĐIỀU KHIỂN BỘ NGUỒN XUNG 3842 
1. GIỚI THIỆU CHUNG: 
Phần phụ lục này giới thiệu họ vi mạch 3842..3846, điều khiển bộ nguồn xung loại FLYBACK, 
sử dụng MOSFET. Người ta gọi nhóm vi mạch này là điều rộng xung lọai dòng điện (current mode 
PWM) khác với nguyên tắc PWM mô tả ở II.5.1. MosFET sẽ dẫn điện từ đầu chu kỳ và sẽ bị khóa khi 
dòng vượt qua giá tri đặt bởi ngỏ ra bộ hiệu chỉnh. Nguyên tắc điều khiển như vậy rất thích hơp với các 
BBĐ loại flyback biến đổi năng lượng qua trung gian dòng điện. Các vi mạch trong nhóm chỉ khác nhau 
vài thông số phụ thuộc mã số. Tiếp đầu ngữ cho biết nhà chế tạo, số đầu từ 1 (1842) đến 3 (3842) 
phụ thuộc nhiệt độ làm việc. 
Trang 19/ chuong 2 Điện tử công suất II A 
Hình PL4.1 Sơ đồ khối và mô tả chân EC 3842, số chân trong ngoặc khi sử dụng vỏ DIP14. 
Vi mạch EC 3842 là bộ điều chế độ rộng xung loại dòng điện, chuyên dùng cho BBĐ flyback 
có sơ đồ khối hình PL4.1, cấp điện đến 30 volt (phụ thuộc mã số) , bao gồm: 
- Mạch ổn áp 5V / 20 mA (chân 8/14) cho mạch ngoài và áp chuẩn 2.5 V cho mạch khuếch 
đại sai số ERROR AMPLIFIER (bộ hiệu chỉnh). 
- Mạch bảo vệ giảm áp nguồn cấp điện Under Voltage Lock Out, không cho mạch làm việc khi 
nguồn giảm xuống dưới giá trị cho phép (phụ thuộc mã số). 
- Bộ dao động tần số cực đại là 500 kHz, chỉnh bằng RC ở chân 4/7. 
- Ngỏ ra lái MosFET dùng mạch bổ phụ transistor, dòng tiêu biểu +/- 200mA. 
- Mạch khuếch đại sai số ERROR AMPLIFIER (thực chất là bộ hiệu chỉnh vòng kín) có ngỏ vào 
là tín hiệu đặt V REF = 2.5 V và tín hiệu phản hồi Voltage Feedback Input (chân 2/3), tác động lên bộ 
phát xung điều rộng sao cho sai lệch ngỏ vào của nó giảm về 0. 
- Sự điều chế độ rộng xung loại dòng điện thực hiện bằng bộ so sánh dòng và set-reset flip-
flop. Bộ so sánh dòng có hai ngỏ vào là điện áp tỉ lệ với dòng điện tải I SENSE và ngỏ ra mạch 
khuếch đại sai số ERROR AMP. Khi I SENSE > ngỏ ra ERROR AMP (sau khi giảm áp), bộ so sánh sẽ 
lên 1, reset RS FF và MosFET bị khóa. Như vậy giá trị đỉnh dòng qua MosFET sẽ được xác định bởi sai 
lệch điện áp phản hồi so với giá trị đặt. RS FF chỉ đổi trạng thái, cho phép MosFET làm việc khi bắt 
đầu chu kỳ làm việc mới (các dạng sóng trên hình PL4. 2). 
- Độ rộng xung tương đối α cực đại có thể khống chế bằng cách chọn tụ dao động CT . Đối 
với vi mạch mã số từ 3844 – 3846, trị số này là 0.5. Điều này rất khác so với lý thuyết là phạm vi 
thay đổi từ 0 .. 1. Lý do là để tránh bảo hòa cuộn dây. 
Trang 20/ chuong 2 Điện tử công suất II A 
hình PL4. 2: Các dạng sóng ở các chân khi thay đổi độ rộng xung. 
3. Mạch tiêu biểu: 
Hình PL4.3 là sơ đồ bộ nguồn xung dùng vi mạch 3842 (3844). Sơ đồ này tiểu biểu cho các 
mạch nguồn lọai flyback, trong đó ngắt điện IGBT thường được thay thế bằng MosFET. 
Năng lượng được cung cấp từ lưới qua bảo vệ quá áp dùng varistor và bộ giảm nhiễu LC. RTC 
là điện trở thay đổi theo nhiệt, hạn chế dòng nạp tụ lọc nguồn C1, C2 khi đóng nguồn. R3 là điện trở 
cấp nguồn ban đầu ( điền trở mồi) cho mạch điều khiển, nguồn thật sự cho mạch điều khiển lấy từ 
biến áp, chỉnh lưu qua D1. 
R8, C4 là hai phần tử xác định tần số dao động. R9, C5 là mạch phản hồi dòng qua IGBT, đưa 
vào so sánh. 
Việc ổn định điện áp ngỏ ra thực hiện qua vi mạch ổn áp song song TL431, so sánh áp ra và 
chuẩn 2.5V bên trong để thay đổi dòng phân cực OPTRON PC817. Transistor ở ngỏ ra OPTRON sẽ 
thay đổi dòng cực thu và làm thay đổi độ rộng xung lái IGBT. 
Hình PL4.3 Sơ đồ bộ nguồn xung có và không có dùng vi mạch TL431. Dòng tải cảm nhận về 
qua RC trước khi vào so sánh để lọc bỏ gai dòng ban đầu khi turn-on MosFET. 
Trang 21/ chuong 2 Điện tử công suất II A 
 PHỤ LỤC 2: Vi mạch điều rộng xung TL494 
1. Mô tả: 
TL494 là vi mạch của hảng Texas Instrument đại diện cho nhóm vi mạch điều khiển 
cấp điện đóng ngắt (nguồn xung) loại sử dụng nghịch lưu (mục II.5.2 – hình II.5.4) hay UPS 
offline công suất bé, bao gồm: 
- Bộ dao động răng cưa dùng RC tạo sóng mang cho bộ điều rộng xung, tần số làm 
việc từ 1 kHz đến 300 kHz. 
- Bộ so sánh Dead time control comparator xác định bề rộng xung tối đa, lớn nhất khi 
điện áp chân DTC bằng 0. 
Trang 22/ chuong 2 Điện tử công suất II A 
- Bộ so sánh PWM định bề rộng xung theo áp ngỏ ra của các bộ khuếch đại sai số. 
Hai bộ so sánh này tác động mức thấp nên xung ra cổng OR sẽ là xung có bề rộng bé hơn. 
- Pulse steering Flip Flop là bộ chia hai, kết hợp với cổng NOR ở ngỏ ra cho ta tác 
động đẩy kéo: hai transistor ngỏ ra Q1 và Q2 luân phiên làm việc. Chân 13 (output control) 
có thể cấâm tác động của Flip Flop, khi đó Q1 và Q2 làm việc giống nhau. Hai transistor này 
có cực E và C nối ra ngoài thuận tiện cho thiết kế mạch động lực. 
- Hai bộ khuếch đại sai số là các khuếch đại thuật toán có thể được dùng để phản hồi 
ổn định điện áp ngỏ ra và bảo vệ bộ biến đổi. Để ý ngỏ ra có các diod và tải bằng nguồn 
dòng 0.7 mA nối xuống GND làm cho điện áp chân 3 sẽ có trị số của ngỏ ra cao hơn và 
xung hẹp hơn. 
- Vi mạch còn có nguồn chuẩn 5 V ở 
chân 14. 
2. Sơ đồ thử nghiệm: 
- Các ngỏ vào khuếch đại thuật toán 
được nối để các ngỏ ra là thấp nhất để không 
còn tác dụng. Cựïc E của Q1, Q2 nối GND: tải 
lấy ở cực C 
- Việc thử nghiệm thực hiện qua việc 
thay đổi áp ở hai chân DTC và FEEDBACK 
với các dạng sóng đo được ở hình trang sau. Để 
ý tải ở chân FEEDBACK là ngồn dòng 0.7 mA 
nên ta có thể điều khiển chân này bằng biến 
trở 10k nối nguồn REF 5 V ở chân 14. 
3. Tần số dao động răng cưa có thể tính theo đồ thị sau: 
Trang 23/ chuong 2 Điện tử công suất II A 
4. Mạch bộ nguồn máy tính ATX dùng TL494 
Trang 24/ chuong 2 Điện tử công suất II A 
Trang 25/ chuong 2 Điện tử công suất II A 
 
Bảng tra tính toán chỉnh lưu diod/SCR 
Sơ đồ Phía Phiá Biến áp 
Chỉnh lưu một chiều xoay chiều Van Thứ cấp Sơ cấp Ct phạm vi sử dụng 
Tên Hình Vdo/Vf n wU n gi Ia/Ido Vm/Vdo Is/Ido Cs mIp/Id
o 
Cp 
Bán sóng có 
diod phóng điện 
0.45 2 
4 
6 .. 
1.21 
2 
4 
6... 
0.9 
05 
3.14 
0.707 
1.57 
0.5 
1.11 
1.34 
Đến 0.5 kW 
Biến áp bị bảo hòa từ 
Cầu một pha 
0.9 2 
4 
6 
8... 
0.48 
3 
5 
7 
9.. 
0.9 
0.5 
1.57 
1 
1.11 
1 
1.11 
1.11 
Đến vài kW 
trong ngành vận tải 
điện dến vài MW 
Một pha có 
điểm giửa 
0.9 2 
4 
6 
8... 
0.48 
3 
5 
7 
9.. 
0.9 
0.5 
3.14 
0.707 
1.57 
1 
1.11 
1.34 
Đến vài kW 
cần biến áp 
Ba pha tia 
1.17 3 
6 
9... 
0.19 2 
4 
5... 
0.33 
2.09 
0.82 
(1.21) 
(0.82) 
(1.21) 
(1.21) 
nhỏ hơn kW (có BA) 
biến áp bị bảo hoà; vài 
kW khi không BA 
Ba pha tia , 
biến áp nối 
zigzag 
1.17 3 
6 
9 
12... 
0.19 
2 
4 
5 
7... 
0.83 
0.33 
2.09 
0.58 
1.71 
0.47 
1.21 
1.46 
Đến vài kW 
cần biến áp 
Ba pha cầu , 
biến áp nối sao/ 
sao 
2.34 6 
12 
18 
24... 
0.042 
5 
7 
11 
13... 
0.96 
0.33 
1.05 
0.82 
1.05 
0.82 
1.05 
1.05 
Đến vài MW 
không cần biến áp 
Sáu pha tia có 
cuộn kháng 
1.17 6 
12 
18 
24... 
0.042 
5 
7 
11 
13... 
0.96 
0.167 
2.09 
0.289 
1.48 
0.41 
1.05 
1.32 
( kể cả 
CK ) 
Đến vài trăm kW 
cần biến áp 
Vdo : Trị trung bình áp ra chỉnh lưu . Ido : Trị số dòng điện tải , giả sử là liên tục , phẳng .PDC : Công suất ngỏ ra ( một chiều ) Vf : Điện áp pha ngỏ vào . n : bậc của các sóng hài . 
wU = Vn∑ / Vdo , trong đó Vn∑ = ( VRMS2 - Vdo 2)1/2: Giá trị hiệu dụng của thành phần xoay chiều . gi = I1/ IRMS : tỉ số thành phần cơ bản hài dòng điện trên giá trị hiệu dụng .Ia : 
Giá trị trung bình dòng qua van . Vm : Giá trị cực đại cũa áp ngược trên van . Is : Giá trị hiệu dụng dòng điện thứ cấp biến áp . Ip : Giá trị hiệu dụng dòng điện sơ cấp biến áp . m : tỉ 
số biến áp ( áp sơ cấp / áp thứ cấp ) . Cs =Ss / PDC , Cp = Sp/ PDC , Ct = St/ PDC trong đó Ss , Sp , St lần lượt là công suất biểu kiến của thứ cấp , sơ cấp và trung bình của biến 
áp chỉnh lưu .