Mục lục bài viết
Update: 2022-03-30 05:36:11,Bạn Cần tương hỗ về Mạch buck boost là gì. Bạn trọn vẹn có thể lại Comments ở phía dưới để Mình đc lý giải rõ ràng hơn.
Tóm lược đại ý quan trọng trong bài
Nguồn switching được sử dụng ngày càng rộng tự do do có ưu điểm hiệu suất cao, ít tỏa nhiệt và kích thước nhỏ hơn nhiều so với nguồn tuyến tính có cùng hiệu suất.
Bài viết này đề cập đến 4 loại nguồn switching thông dụng nhất là:
+ Buck: biến hóa điện áp DC nguồn vào thành đầu ra DC có điện áp nhỏ hơn.
+ Boost: ngược lại so với Buck, điện áp đầu ra to nhiều hơn nguồn vào.
+ Buck-Boost (invert): Tạo điện áp âm có trị tuyệt đối to nhiều hơn hoặc nhỏ hơn điện áp vào (trấn áp và điều chỉnh được).
+ Flyback: tạo điện áp dương trọn vẹn có thể to nhiều hơn hoặc nhỏ hơn điện áp vào (trấn áp và điều chỉnh được).
Nhưng trước hết, ta sẽ điểm qua những thành phần chính của nguồn switching: Cuộn cảm, biến áp và PWM.
a) Cuộn dây.
– Điện áp trên cuộn dây và dòng điện trải qua nó liên hệ theo phương trình sau: V= L(di/dt).
– Từ phương trình trên ta rút ra được 2 đặc tính quan trọng của cuộn dây:
+ Chỉ có điện áp rơi trên 2 đầu cuộn dây khi dòng điện trải qua nó biến thiên.
+ Dòng trải qua cuộn dây không thể thay đổi đột ngột, chính vì để làm được điều này ta cần mức điện thế vô cùng lớn. Dòng qua cuộn dây thay đổi càng mạnh thì điện áp rơi trên nó càng lớn.
b) Biến áp.
– Biến áp cấu trúc bởi 2 hoặc nhiều cuộn dây có quan hệ từ tính với nhau. Hoạt động của biến áp là biến điện áp xoay chiều nguồn vào sơ cấp thành điện áp thứ cấp có mức giá trị to nhiều hơn hoặc nhỏ hơn tùy từng số vòng dây quấn. Biến áp không tạo thêm tích điện, cho nên vì thế tích điện ở cả 2 đầu sơ cấp, thứ cấp phải bằng nhau (=const). Đó là lí do tại sao cuộn dây nhiều vòng quấn hơn có điện áp cao hơn nữa nhưng dòng nhỏ hơn, trong lúc cuộn dây ít vòng dây quấn hơn có điện áp nhỏ hơn nhưng dòng điện to nhiều hơn.
– Dấu chấm ký hiệu ở một trong hai đầu cuộn dây gọi là cực tính, thể hiện sự liên hệ về dấu của điện áp và chiều dòng điện của 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp. Các bạn xem hình vẽ trên để biết thêm rõ ràng.
– Một ứng dụng đơn thuần và giản dị của máy biến áp được sử dụng thật nhiều trong khối mạng lưới hệ thống đánh lửa của oto, xe máy…
Sơ đồ nguyên tắc như trên. Cuộn dây N2 có số vòng to nhiều hơn thật nhiều so với N1. Khi công tắc nguồn (points closed – đó là nút bấm khởi động) đóng, điện áp qua N1 là 12V, dòng qua N1 là loại một chiều (giá trị bằng dòng qua trở hạn dòng) nên không tồn tại hiện tượng kỳ lạ cảm ứng từ.
Khi công tắc nguồn mở ra (ấn công tắc nguồn khởi động) dòng qua cuộn N1 hạ xuống rất nhanh, điện áp rơi trên nó cũng vọt lên rất rộng. Hiện tượng cảm ứng từ xẩy ra khiến điện áp ở cuộn N2 tăng thêm đến mức cỡ 30kV-40kV theo (công thức ở trên) gây phóng điện ở tiếp điểm spark gap, đốt cháy nhiên liệu và xe khởi đầu hoạt động giải trí và sinh hoạt!
c) PWM.
– Tất cả những loại nguồn switching đều phải có dạng điện áp đầu ra kiểu xung vuông với tần số xác lập nào đó, gọi là Pulse Width Modulation (PWM), dân ta hay gọi là băm xung :D. Xét một ví dụ cơ bản sau:
– Điện áp ở dạng xung vuông với chu kỳ luân hồi Tp, độ rộng Ton đó là thời hạn xung ở điện áp đỉnh Vpk (Ton<=Tp). Xung vuông này sau khoản thời hạn cho qua mạch lọc LC sẽ bị san phẳng thành điện áp một chiều có mức giá trị Vout như hình vẽ. Ta trọn vẹn có thể trấn áp và điều chỉnh điện áp Vout theo ý mình bằng phương pháp trấn áp và điều chỉnh độ rộng xung Ton, Ton càng lớn thì Vout càng lớn và ngược lại. Đây đó là nguyên tắc hoạt động giải trí và sinh hoạt chung của những loại nguồn xung.
a) Buck converter.
– Đây là loại thông dụng nhất trong những loại nguồn switching. Người ta sử dụng nó trong những mạch với nguồn vào DC lớn (24-48V) với những mức đầu ra 15V, 12V, 9V, 5V… với hao phí điện năng rất thấp. Buck converter sử dụng một transistor để đóng cắt liên tục theo chu kỳ luân hồi điện áp nguồn vào qua một cuộn dây. Sơ đồ nguyên tắc cơ bản như sau:
– Hai hình phía dưới mô tả hoạt động giải trí và sinh hoạt của mạch ở cả 2 trạng thái nạp và xả của cuộn dây. Ta sẽ tính dòng qua điện trở LOAD (tải) ở hai trạng thái.
+ Trạng thái nạp: Do chênh lệch điện thế giữa 2 điểm SW và V0, dòng qua cuộn dây tăng dần lên, tụ C0 đồng thời được nạp. Dòng điện qua LOAD tính theo công thức I(LOAD)=I(L)-I(C0).
+ Trạng thái xả: Nguồn Vin bị ngắt ra, thời gian lúc bấy giờ dòng cấp cho tải LOAD sẽ là loại xả của cuộn dây và của tụ C0. I(LOAD)=I(L)-I(C0) (dấu – vì chiều quy ước của I(C0) chảy về C0).Với cuộn dây có điện cảm đủ lớn và tụ có điện dung đủ lớn, ta sẽ đã có được điện áp ra tải V0 gần như thể phẳng (gợn sóng chỉ cỡ mV) V0=I(LOAD)*R(LOAD)
b. Boost converter.
– Mạch boost converter cho điện áp DC đầu ra cao hơn nữa nguồn vào (cùng dấu). Sơ đồ nguyên tắc mạch boost converter như sau:
– Hoạt động cơ bản như sau: Khi công tắc nguồn đóng, dòng qua cuộn dây tăng dần lên. Khi công tắc nguồn mở ra, dòng qua cuộn dây giảm (do có thêm tải) khiến điện áp cuộn dây tăng thêm. Điện áp này đặt vào tụ làm cho tụ được nạp với điện áp to nhiều hơn điện áp Vin.
– Lưu ý rằng tích điện đầu ra chỉ trọn vẹn có thể nhỏ hơn hoặc bằng tích điện nguồn vào, do đó ở mạch boost converter dòng đầu ra phải nhỏ hơn dòng nguồn vào (do áp đầu ra to nhiều hơn áp nguồn vào).
c. Mạch Buck-Boost (inverting).
– Mạch tạo điện áp trái dấu, với nguồn vào DC (âm hoặc dương) điện áp đầu ra trái dấu với điện áp nguồn vào và có trị tuyệt đối trọn vẹn có thể to nhiều hơn hoặc nhỏ hơn điện áp nguồn vào. Sơ đồ nguyên tắc cơ bản như sau:
– Khi công tắc nguồn đóng, điện áp vào Vin khiến dòng trải qua cuộn dây tăng thêm. Lúc này dòng cấp cho tải chỉ là loại do tụ phóng ra.
– Khi công tắc nguồn mở, điện áp vào Vin bị ngắt ra. Dòng trải qua cuộn dây giảm dần khiến điện áp trên nó tăng thêm. Điện áp này nạp vào tụ đồng thời mở thông diode D dẫn dòng phóng ra từ cuộn dây cấp nguồn cho tải.
d. Nguồn flyback.
– Đây là loại nguồn linh hoạt nhất trong những loại nguồn switching, nó được cho phép ta thiết kế một hoặc nhiều đầu ra ở những mức điện áp rất khác nhau kể cả đầu ra điện áp âm. Mạch flyback được sử dụng nhiều trong khối mạng lưới hệ thống phục vụ nhu yếu tích điện (mặt trời, gió…) khi từ một nguồn vào yêu cầu cho nhiều mức điện áp đầu ra theo yêu cầu khối mạng lưới hệ thống (thường là +5V, +12V, -12V…) với hiệu suất cao. Sơ đồ nguyên tắc cơ bản của mạch nguồn flyback như sau:
– Đặc tính quan trọng nhất của mạch nguồn flyback là cực tính 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp. Nếu ta muốn tạo điện áp dương thì cực tính 2 cuộn dây phải ngược nhau như trên hình, ngược lại nếu muốn tạo điện áp âm thì cực tính 2 cuộn dây phải cùng chiều. Ta sẽ bàn về yếu tố này sau. Nguyên tắc hoạt động giải trí và sinh hoạt như sau:
+ Khi công tắc nguồn đóng, dòng qua cuộn sơ cấp tăng thêm. Xét cuộn sơ cấp thời gian lúc bấy giờ, điện thế ở đầu có dấu chấm nhỏ hơn so với đầu còn sót lại dẫn đến ở cuộn thứ cấp cũng luôn có thể có điều tương tự. Điện thế ở đầu có dấu chấm của cuộn thứ cấp nhỏ hơn đầu kia của nó dẫn đến điện áp âm đặt lên diode theo chiều thuận, diode bị khóa. Nguồn cấp cho tải thời gian lúc bấy giờ chỉ là vì tụ phóng ra.
+ Khi công tắc nguồn mở, dòng qua cuộn sơ cấp giảm. Cuộn sơ cấp thời gian lúc bấy giờ còn có điện thế ở đầu có dấu chấm to nhiều hơn so với đầu còn sót lại, dẫn đến cuộn thứ cấp cũng luôn có thể có điều tương tự. Điện áp dương đặt lên diode theo chiều thuận. Diode mở ra dẫn dòng từ cuộn thứ cấp nạp cho tụ đồng thời cấp cho tải.
Đây là nguyên tắc hoạt động giải trí và sinh hoạt cơ bản của nguồn flyback.
– Vậy vì sao lại nói đấy là loại nguồn linh hoạt nhất? Ta xét sơ đồ sau:
– Đây là sơ đồ của một mạch flyback với 3 mức điện áp đầu ra, có cả điện áp âm. Muốn tạo điện áp âm rất đơn thuần và giản dị ta chỉ việc hòn đảo chiều cực tính của cuộn dây, hòn đảo chiều tụ đầu ra như hình trên.
– Một số điểm lưu ý của mạch flyback nhiều đầu ra như sau:
+ Phản hồi dòng điện để điều khiển và tinh chỉnh PWM lấy từ trên đầu ra có dòng lớn số 1, như trên là ở đầu ra 5V.
+ Các IC nguồn LDO được sử dụng để đảm bảo những đầu ra ít nhiễu. Như với trường hợp trên, với đầu ra 12V thì cuộn thứ cấp sẽ tiến hành trấn áp và điều chỉnh cho điện áp khoảng chừng 13V, chênh lệch điện áp nhỏ này đảm bảo tránh những yếu tố về quá nhiệt. Tương tự với đầu ra -12V sẽ là -13V ở cuộn thứ cấp.
+ Do bảo toàn tích điện nên những bạn phải để ý những đầu ra điện áp càng lớn thì dòng điện càng nhỏ và tổng tích điện đầu ra nhỏ hơn hoặc bằng nguồn vào.
+ Các đầu ra không tồn tại phản hồi dòng (như đầu ra +12V và -12V ở trên) có sụt áp khi phải kéo tải lớn cỡ 5%-10%. Nhưng điều này là quá đủ với hầu hết ứng dụng.
Ngoài ra còn những loại nguồn switching khác ví như: PUSH-PULL converter, HAFT-BRIDGE converter, FULL-BRIDGE converter.
Reply
7
0
Chia sẻ
– Một số Keywords tìm kiếm nhiều : ” Video full hướng dẫn Mạch buck boost là gì tiên tiến và phát triển nhất , Share Link Down Mạch buck boost là gì “.
Bạn trọn vẹn có thể để lại phản hồi nếu gặp yếu tố chưa hiểu nghen.
#Mạch #buck #boost #là #gì Mạch buck boost là gì