tutuanthanh17
New Member
Download miễn phí Khóa luận Bộ nguồn máy tính
MỤC LỤC
CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ BỘ NGUỒN 2
1. Tổng quát. 2
2. Cấu trúc cơ bản của bộ nguồn đóng - cắt 3
3. Sơ đồ trong tương lai 7
CHƯƠNG II. TỔNG QUAN VỀ BỘ NGUỒN ĐÓNG – CẮT 10
1. Giới thiệu chung: 10
2. Sơ đồ bộ nguồn đóng cắt không sử dụng máy biến áp cách ly: 10
2.1 Sơ đồ điều chỉnh Buck: 11
2.2 Sơ đồ điều chỉnh boost. 14
2.3 Sơ đồ điều chỉnh buck-boost: 17
3. Sơ đồ bộ nguồn chuyển mạch dùng máy biến áp cách ly. 19
3.1 Sơ đồ điều chỉnh flyback 19
3.2 Sơ đồ bộ điều chỉnh đẩy kéo 25
3.3 Sơ đồ bộ điều chỉnh cầu nửa chu kỳ. 29
3.4. Cấu tạo sơ đồ điều chỉnh cầu cả chu kì. 32
CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC 34
1.Thiết kế tụ điện đầu vào 35
2. Thiết kế MBA cho sơ đồ đẩy - kéo 38
3.Thiết kế cuộn cảm lọc ở đầu ra. 47
4. Tính toán lựa chọn tụ điện ở đầu ra 56
5. Tính toán lựa chọn loại khóa công suất 57
6. Tính toán lựa chọn diode ở đầu ra. 58
CHƯƠNG IV. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 59
1. Giới thiệu về mạch điều khiển cổ điển cho băm áp một chiều. 59
1.1 Nguyên lí điều khiển 59
1.2. Sơ đồ khối mạch điều khiển. 61
1.3 Các khâu cơ bản 62
2. Giới thiệu về sơ đồ điều khiển bộ nguồn đóng cắt ngày nay. 71
2.1 Giới thiệu khái quát. 71
2.2 Giới thiệu cấu tạo các khối của IC TL494 71
CHƯƠNG V. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ BỘ NGUỒN 84
I. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN 84
II. CÁCH CHỌN BỘ NGUỒN TỐT 94
1. Tính toán đường điện 12V của nguồn 94
2. Đảm bảo tính chính xác 95
3. Xem xét vấn đề công suất 95
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
í của bộ nguồn nhưng có thể giảm chi phí này bằng cách thêm vào một đầu ra thứ hai trong cuộn dây của máy biến áp điều chỉnh và điều chỉnh khóa công suất phía dưới cùng với máy biến áp giống như ở trên. Từ đó có thể bỏ qua mạch điều khiển quy chuẩn-đất và mạch điều khiển động cho cả hai khóa công suất. Nó cũng cho phép mạch điều khiển trở thành máy biến áp cách ly với đường dây đầu vào nếu thấy cần thiết.Hình 3.8: Dạng sóng của sơ đồ cầu nửa chu kỳ.
Transistor voltage VT: là điện áp trên khóa transistor.
Transformer current I1: là dòng điện sơ cấp của MBA.
Diode current ID: là dòng điện trên diode.
Diode voltage VD: là điện áp trên diode.
Khi chỉ có 1/2 điện áp vào xuất hiện trên cuộn dây sơ cấp, dòng điện cho phép trong sơ đồ này sẽ cao gấp hai lần so với sơ đồ đẩy-kéo. Điều này có nghĩa là khóa công suất sẽ đạt được giá trị lớn nhất ở một nửa công suất đầu ra của sơ đồ đẩy-kéo. Sơ đồ cầu nửa chu kỳ chỉ dùng với dải công suất đầu ra từ 150W đến 500W. Với mức công suất dưới 150W dùng sơ đồ flyback sẽ có giá trị kinh tế hơn, còn với mức công suất trên 500W thì hoạt động của khóa công suất vẫn là câu hỏi. Với ưu thế có lõi tự cân bằng thì sơ đồ cầu nửa chu kỳ là sơ đồ tồt nhất với dải công suất từ 150W đến 500W.
3.4. Cấu tạo sơ đồ điều chỉnh cầu cả chu kì.
Sơ đồ cầu cả chu kì là sơ đồ điều chỉnh độ rộng xung(PWM) sử dụng MBA cách ly rất dặc biệt. Giống như những sơ đồ điều chỉnh có đầu ra kép khác, từ thông của MBA được truyền theo cả chiều phân cực âm và dương. Sơ đồ này cho giá trị công suất đầu ra lớn hơn sơ đồ cầu nửa chu kì. Đây là nguyên nhân dẫn đến việc thay thế tụ điện cân bằng bằng một cặp khóa công suất có dạng giống hệt cặp ban đầu trong sơ đồ cầu nửa chu kỳ đầu. Trong một khoảng thời gian sẽ có hai trong bốn khóa công suất dẫn đồng thời. Trong một chu kì dẫn thì hay là khóa công suất bên trái phía trên và bên phải phía dưới hay là bộ khóa công suất bên trái phía dưới và bên phải phía trên sẽ cùng dẫn. Mỗi cặp khóa công suất liên kết dẫn những chu kì xen kẽ nhau. Điều này dẫn tới điện áp đầu vào có dạng sóng cả chu kỳ được đưa tới cuộn dây sơ cấp, vì vậy mà làm giảm dòng điện giới hạn trong cuộn sơ cấp dẫn tới công suất đầu ra lớn hơn so với công suất của sơ đồ cầu nửa chu kỳ.
Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng của sơ đồ cầu cả chu kỳ.
Một lần nữa, vấn đề điều khiển khóa công suất phía trên là thật sự cần thiết trong sơ đồ cầu cả chu kì. Chi phí của MBA điều chỉnh trở nên không quan trọng khi nó phân phối những giá trị công suất cao như thế tới tải. Hơn nữa, từ việc khóa công suất được điều chỉnh trong cùng một cặp, giúp nhà thiết kế chỉ cần bổ sung thêm hai cuộn dây thứ cấp vào MBA điều chỉnh trong sơ đồ cầu nửa chu kỳ để hỗ trợ cho cặp khóa công suất vừa mắc thêm vào. Còn lại mạch điều khiển không thay đổi.
Sự cân bằng của lõi đạt được là nhờ đặt một tụ điện nhỏ không phân cực mắc nối tiếp với cuộn dây sơ cấp. Giá trị trung bình của điện áp DC đưa tới tụ điện giảm xuống bằng điện áp đi qua cuộn dây sơ cấp theo chiều giảm độ bão hòa. Độ bão hòa của lõi tại giá trị công suất mà sơ đồ cầu cả chu kỳ làm việc có thể làm hỏng các khóa công suấtđang dẫn. Đây là một ý tưởng hay để thiết kế MBA cí từ thông tản cực đại thấp hơn so với loại bình thường.
Sơ đồ điều chỉnh cầu cả chu kỳ được sử dụng trong các ứng dụng có yêu cầu công suất đầu ra từ 300W đến nhiều KW.
CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC
Qua những phân tích về các sơ đồ bộ nguồn đóng cắt ở trên. Dựa vào những ưu điểm và nhược điểm của chúng, với yêu cầu thiết kế bộ nguồn cho máy tính xách tay có điện áp đầu vào là 220(V-AC) điện áp đầu ra là 16(V-DC). Ta chọn sơ đồ mạch động lực là sơ đồ đẩy-kéo có sơ đồ nguyên lý như sau:
Hình 4.1: Sơ đồ mạch động lực.
1.Thiết kế tụ điện đầu vào
Tính toán tụ điện ở đầu vào.
Lưới điện có các thông số sau:
Điện áp lưới: U = 220±5% (V)
Tần số hoạt động của lưới: f = 50 (Hz)
Dòng điện vào: I = 1 (A)
Điện áp ra: Vout = 16 (V)
Dòng điện ra: Iout = 4,5 (A)
Điện áp sau khi qua bộ chỉnh lưu cầu một pha không điều khiển được tính theo công thức dưới đây:
Vin = 0,9.U (30)
Trong đó: Vin là điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu cầu một pha không điều khiển.
K = 0,9 là hệ số điện áp của bộ chỉnh lưu cầu một pha không điều khiển.
U = 220V là điện áp lưới.
Thay các thông số trên vào công thức ta tính được điện áp ở đầu ra như sau:
Vin = 0,9.220 = 198 (V)
Công suất ở đầu ra của bộ nguồn được tính theo công thức:
Pout = Vout.Iout (31)
= 16.4,5 = 72 (W)
Trong đó: Vout = 16V là điện áp ra.
Iout = 4,5A là dòng điện ra.
Từ đó ta có thể tính được công suất đầu vào của bộ biến đổi đẩy-kéo như sau:
(32)
Trong đó: = 70% là hiệu suất của bộ biến đổi.
Ta có: Pin = Vin.Iin (33)
Trong đó: Iin là dòng điện đầu ở đầu vào của sơ đồ đẩy-kéo (A)
Suy ra: (34)
Ta có công thức tính điện dung của tụ điện đầu vào của bộ biến đổi như sau:
(35)
Trong đó: Cin là giá trị điện dung của tụ điện đầu vào (F)
I là dòng điện DC tại đầu vào của bộ biến đổi (A)
∆V là độ sai lệch điện áp cho phép (V)
∆t là thời gian tụ điện phóng ()
Với: I = 0,52 (A)
∆t là thời gian tụ điện phóng sẽ bằng thời gian mà khóa công suất ngừng dẫn. Nên ta phải đi tính chu kỳ làm việc của khóa công suất theo công thức sau:
(36)
f = 50(kHz) là tần số hoạt động của khóa công suất.
Vậy (37)
Công thức thể hiện mối quan hệ giữa điện áp ra và điện áp vào của bộ biến đổi đẩy-kéo là:
(38)
Với (39)
Trong đó: α là hệ số dẫn của khóa MOSFED.
ton là thời gian khóa MOSFED dẫn.
T là chu kỳ làm việc của khóa MOSFED.
Từ biểu thức trên ta có thể tính được thời gian dẫn của khóa MOSFED theo công thức sau:
(40)
Làm tròn ton = 2(s)
Vậy thời gian tụ điện phóng là: ∆t = T - ton (41)
= 20 – 2 = 18 ()
Độ sai lệch điện áp cho phép là: ∆V = 5%.Vin = 0,05.198 = 9,9(V) (42)
Thay các thông số vào công thức ta tính được giá trị điện dung cần thiết của tụ điện đầu vào:
(43)
2. Thiết kế MBA cho sơ đồ đẩy - kéo
Bước 1: Các thông số kỹ thuật đã biết.
MBA có các thông số sau:
Điện áp đầu vào: 198V DC, phạm vi dao động từ: 188-208V.
Tần số hoạt động: 50kHz.
Điện áp đầu ra: 16V.
Dòng điện đầu ra: 4,5A.
Phạm vi nhiệt độ hoạt động: 0-55oC.
Hiệu suất: 90%.
Bước 2: Lựa chọn kích thước của MBA.
Lõi MBA được lựa chọn để đảm bảo cho độ tăng nhệt độ phù hợp và có hiệu suất cao nhất.
Độ tăng nhiệt độ cho phép lớn nhất của MBA là 40 oC. Khi đó nhiệt độ bề mặt lớn nhất của MBA là 95 oC với nhiệt độ môi trường là 55 oC.
Dựa vào trạng thái hoạt động ổn định của sơ đồ đẩy-kéo với công suất đầu ra của nó là Pout = 72(W) và tần số hoạt động là 50kHz, tra hình 4.1 ta có thể lựa chọn dạng lõi EC41. Lõi EC41 có các thông số sau (được tra từ bảng 4.1: tham số MBA EC và tổn hao của lõi)...