Nội Dung Bài Viết
3) Nguồn xung kiểu : Flyback
Đây là kiểu nguồn xung truyền công suất dán tiếp thông qua biến áp. Cho điện áp đầu ra lớn hơn hay nhỏ hơn điện áp đầu vào. Từ một đầu vào có thể cho nhiều điện áp đầu ra
Sơ đồ nguyên lý như sau :
Mạch có cấu tạo bởi 1 van đóng cắt và 1 biến áp xung. Biến áp dùng để truyền công suất từ đầu vào cho đầu ra. Điện áp đầu ra phụ thuộc vào băm xung PWM và tỉ số truyền của lõi
Như chúng ta đã biết chỉ có dòng điện biến thiên mới tạo được ra từ thông và tạo được ra sức điện động cảm ứng trên các cuộn dây trên biến áp. Do đây là điện áp một chiều nên dòng điện không biến thiên theo thời gian do đó ta phải dùng van đóng cắt liên tục để tạo ra được từ thông biến thiên.
Khi “Switch on ” được đóng thì dòng điện trong cuộn dây sơ cấp tăng dần lên. Cực tính của cuộn dây sơ cấp có chiều như hình vẽ và khi đó bên cuộn dây thứ cấp sinh ra một điện áp có cực tính dương như hình vẽ. Điện áp ở sơ cấp phụ thuộc bởi tỷ số giữa cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Lúc này do diode chặn nên tải được cung cấp bởi tụ C
Khi “Switch Off” được mở ra. Cuộn dây sơ cấp mất điện đột ngột lúc đó bên thứ cấp đảo chiều điện áp qua Diode cung cấp cho tải và đồng thời nạp điện cho tụ
Trong các mô hình của nguồn xung thì nguồn Flybach được sử dụng nhiều nhất bởi tính linh hoạt của nó, cho phép thiết kế được nhiều nguồn đầu ra với 1 nguồn đầu vào duy nhất kể cả đảo chiều cực tính. Các bộ biến đổi kiểu Flyback được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống sử dụng nguồn pin hoặc acqui, có một nguồn điện áp vào duy nhất để cung cấp cho hệ thống cần nhiều cấp điện áp(+5V,+12V,-12V) với hiệu suất chuyển đổi cao.Đặc điểm quan trọng của bộ biến đổi Flyback là pha(cực tính) của biến áp xung được biểu diễn bởi các dấu chấm trên các cuộn sơ cấp và thứ cấp (trên hình vẽ)
Công thức tính toán cho nguồn dùng Flyback
Vout=Vin x (n2/n1) x (Ton x f) x (1/(1-(Ton x f)))
với :
- n2 = cuộn dây thứ cấp của biến áp
- n1 = Cuộn dây sơ cấp biến áp
- Ton = thời gian mở của Q1 trong 1 chu kì
- f là tần số băm xung (T=1/f = (Ton + Toff))
Nguồn xung kiểu Flyback hoạt động ở 2 chế độ : Chế độ liên tục (dòng qua thứ cấp luôn > 0) và chế độ gián đoạn (dòng qua thức cấp luôn bằng 0)
Một mạch ứng dụng nguồn dùng Flyback như sau:
Đây là mạch nâng ấp dùng nguồn chuyển đổi flyback. Điện áp đầu vào 12V cho đầu ra tới 180V. Sử dụng IC555 và có ổn định điện áp đầu ra
4) Nguồn xung kiểu : Push-Pull
Đây là dạng kiểu nguồn xung được truyền công suất gián tiếp thông qua biến áp, cho điện áp đầu ra nhỏ hơn hay lớn hơn so với điện áp đầu vào. từ một điện áp đầu vào cũng có thể cho nhiều điện áp đầu ra. Nó được gọi là nguồn đẩy kéo
Xét sơ đồ nguyên lý sau :
Đối với nguồn xung loại Push-Pull này thì dùng tới 2 van để đóng cắt biến áp xung và mỗi van dẫn trong 1 nửa chu kì. Nguyên tắc cũng gần giống với nguồn flyback
Khi A được mở B đóng thì cuộn dây Np ở phía trên sơ cấp có điện đồng thời cảm ứng sang cuộn dây Ns phía trên ở thứ cấp có điện và điện áp sinh ra có cùng cực tính. Dòng điện bên thứ cấp qua Diode cấp cho tải. Như trên hình vẽ
Khi B mở và A đóng thì cuộn dây Np ở phía dưới sơ cấp có điện đồng thời cảm ứng sang cuộn dây Ns phía dưới thứ cấp có điện và điện áp này sinh ra cũng cùng cực tính. Như trên hình vẽ.
Với việc đóng cắt liên tục hai van này thì luôn luôn xuất hiện dòng điện liên tục trên tải. Chính vì ưu điểm này mà nguồn Push Pull cho hiệu suất biến đổi là cao nhất và được dùng nhiều trong các bộ nguồn như UPS, Inverter…
Công thức tính cho nguồn Push-Pull
Vout = (Vin/2) x (n2/n1) x f x (Ton,A + Ton,B)
Với :
- Vout=Điện áp đầu ra -V
- Vin= Điện áp đầu vào – Volts
- n2=0.5 x cuộn dây thứ cấp. Tức là cuộn dây thứ cấp sẽ quấn sau đó chia 1/2. Đợn vị tính bằng Vòng
- n1=Cuộn dây sơ cấp
- f = Tần số đóng cắt – Hertz
- Ton,A = thời gian mở Van A – Seconds
- Ton,B = Thời gian mở Van B – Seconds
Một số lưu ý khi dùng nguồn đẩy kéo:
+ Trong 1 thời điểm thì không được cả hai van A và B cùng dẫn. Mỗi van chỉ được dẫn trong 1 nửa chu kì. Khi van này mở thì van kia phải đóng và ngược lại
+ Thời gian mở các van phải chính xác, giữa 2 van cần phải có thời gian chết để đảm bảo cho hai van không dẫn cùng
Tham khảo một sơ đồ ứng dụngh mạch Push-Pull
Trong mạch này thì nguồn đẩy kéo chỉ giữa chức năng là nâng điện áp từ 12V lên tới 310V. TL494 làm chức năng tạo xung đóng cắt có thời gian chết để điều khiển các van đóng cắt.
Còn nhiều kiểu nguồn xung khác nữa nhưng tôi chỉ nói đến các nguồn hay dùg hiện nay. Các bạn có thể tham khảo thêm về các bộ nguồn ở trong tài liệu hay giáo trình
Các chỉ tiêu quan tâm khi lựa chọn một nguồn xung biến đổi DC – DC :
– Cách ly/không cách ly: Điện áp đầu ra có cần cách ly với đầu vào không? Nếu không cần cách ly thì có thể sử dụng các loại không cách ly hay truyền công suất trực tiếp khi đó sẽ cho hiệu quả truyền công suất cao hơn những kiểu truyền thông qua lõi hay các nhóm cách ly.
– Số mức điện áp đầu ra: Cần phải xem đầu ra của mình có bao nhiêu đầu ra? Nếu mà có nhiều đầu ra thì dạng nguồn flyback cho phép tạo ra nhiều mức điện áp đầu ra cùng ổn định. Trong khi các loại bộ nguồn khác không tạo được như vậy hoặc khó chính xác được.
– Công suất: Cần xem công suất như thế nào? Trong các dạng nguồn cách ly trên thì nguồn đẩy kéo hay PushPull thường tạo được công suất cao hơn so với các dạng khác nhưng kém hơn so với các dạng nguồn không cách ly
– Hiệu quả lõi: Công suất truyền/1 đơn vị khối lượng lõi: Hiệu quả lõi càng cao thì khối lượng lõi càng thấp – bộ nguồn càng nhẹ.Nên các bộ nguồn xung sử dụng lõi Ferit cho hiệu suất cao hơn. Trong nhóm bộ nguồn cách ly nguồn đẩy kéo có hiệu quả lõi cao nhất và cách ly được với đầu vào. Nhưng nếu công suất quá lớn thì nó bị giới hạn bởi lõi khi đó phải chuyển sang dùng nguồn không cách ly hay truyền trưc tiếp
Qua các tiêu chí đó thì các bạn có thể chọn loại nguồn nào cho bài toán của mình. Nguồn xung vủa gọn nhẹ vừa chính xác và có tính ổn định cao. Ưu việt nhất là tính linh hoạt của nó.
Nguồn: diendandien.com
Bài viết các bạn có thể tham khảo:
- Đo nhiệt độ từ PT100 sử dụng Arduino với cầu Wheatstone
- Arduino với thermocouple loại K và mạch khuyến đại INA 128
- Điều khiển Triac với Arduino bằng phương pháp PID