Tài liệu Báo cáo mạch tăng áp.ppt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM NHÓM 11 BÁO CÁO MẠCH TĂNG ÁP MẠCH TĂNG ÁP Biến đổi điện áp DC - DC sử dụng bộ BOOST CONVERTER • 1. Giới Thiệu • Boost Converter là bộ biến đổi nguồn DC-DC có điện áp đầu ra lớn hơn điện áp đầu vào. Nó chứa ít nhất hai chuyển mạch bán dẫn (một diode và một transistor) và ít nhất một phần tử tích lũy năng lượng, một tụ điện, một cuộn dây hoặc cả hai • 1.1. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Hai chế độ của bộ Boost converter phụ thuộc trạng thái khóa S • *Nguyên lý hoạt động: Khi khóa đóng, dòng điện chạy qua cuộn cảm theo chiều kim đồng hồ và cuộn dây tích trữ năng lượng. Chiều bên trái cuộn dây mang dấu dương • - Khi khóa mở, dòng điện bị giảm. Tuy nhiên dòng điện hoặc sự sụt giảm này được chống lại bởi cuộn dây. Chiều cuộn dây đảo ngược (bên trái cuộn dây mang dấu âm). Kết quả ta có hai nguồn điện sẽ nạp năng lượng cho tụ thông qua diode D. • - Nếu khóa hoàn thành chu kỳ chuyển mạch, điện cảm sẻ không được tích điện đầy giữa trạng thái tích điện và tải sẻ có điện áp lớn hơn đầu vào khi khóa mở. Khi khóa mở, tụ nối song song tải được tích điện tới điện áp tương ứng. Khi khóa được đóng và phần mạch bên phải ngắn mạch từ bên trái, tụ sẻ cung cấp điện áp và năng lượng cho tải. Trong quá trình này, diode khó ngăn tụ xả điện tích qua khóa. Khóa phải được mở đủ để chống lại tụ xả điện. • Nguyên lý cơ bản của bộ Boost converter trình bày trong hình 2: • Trạng thái On, khóa S đóng, làm tăng dòng điện cảm • Trạng thái Off, khóa mở và dòng điện cảm chạy qua diode D, tụ C và tải R. Kết quả chuyển năng lượng tích lũy trong trạng thái On vào tụ. • 1.2 Chế độ liên tục • Khi bộ Boost converter hoạt động ở chế độ liên tục, dòng chạy qua cuộn dây (IL) không bao giờ bằng 0. Điện áp đầu ra có thể tính như bên dưới trong trường hợp bộ chuyển đổi lý tưởng (sử dụng thành phần lý tưởng) hoạt động với điều kiện ổn định. • Trong suốt trạng thái On, khóa S đóng, khiến điện áp đầu vào VS đặt lên cuộn dây, tạo ra thay đổi dòng IL xuyên qua cuộn dây trong một chu kỳ bởi công thức: • Kết thúc trạng quá On. Dòng IL tăng như sau: • D là chu kỳ năng suất. Nó trình bày trong phân số của chu kỳ T khi khóa ở chế độ On. Vì vậy D nằm giữa 0 và 1 (S không bao giờ mở và S luôn mở). • Trong trạng thái Off, khóa S mở, dòng cuộn dây chạy qua tải. Nếu điện áp zero rơi vào diode, và điện tích trên tụ đủ lớn cho giá trị không đổi, dòng IL được tính như sau: • Vì vậy, sự biến đổi của IL trong chu kỳ Off là: • Khi chúng ta xét hoạt động bộ chuyển đổi trong điều kiện trạng thái ổn định, phần lớn năng lượng được lưu trữ trong mỗi thành phần của nó giống như lúc bắt đầu và kết thúc chu kỳ. Ngoại trừ năng lượng lưu trong cuộn dây được cung cấp bởi: • Dòng trong cuộn dây giống lúc bắt đầu và kết thúc chu kỳ chuyển mạch. Nghĩa là sự thay đổi toàn diện trong dòng về zero: • Thay đổi và bởi biểu thức: • Viết lại: • => • Công thức trên nói lên điện áp đầu ra luôn cao hơn điện áp đầu vào (chu kỳ năng lượng từ 0 đến 1), và nó tăng với D, về lý thuyết xác định D lên 1. Đó là lý do tại sao bộ chuyển đổi đôi khi coi như bộ chuyển đổi tăng cấp. • 1.3 Chế độ không liên tục • Nếu biên độ sóng của dòng quá lớn, cuộn dây xả năng lượng hết trước khi kết thúc chu kỳ chuyển mạch. Trong trường hợp này, dòng trong cuộn dây giảm xuống 0 trong 1 phần của chu kỳ. Nó có thể được tính như sau: • Dòng điện cuộn dây lúc bắt đầu chu kỳ bằng 0, giá trị lớn nhất là ILMax(t = DT): • Trong suốt chu kỳ off, IL giảm xuống 0 sau : • Sử dụng 2 công thức trước, δ bằng: • Dòng tải I0 bằng dòng trung bình qua diode ID . dòng diode bằng dòng cuộn dây trong trạng thái off. Tuy nhiên dòng đầu ra có thể viết: • Thay thể ILmax và δ bởi công thức tương ứng: • Tuy nhiên điện áp đầu ra có thể viết: • So sánh công thức điện áp đầu ra của chế độ liên tục, công thức này phức tạp hơn. Hơn nữa, trong chế độ không liên tục, điện áp đầu ra không phụ thuộc chu kỳ chuyển mạch mà còn phụ thuộc vào giá trị điện cảm, điện áp đầu vào, tần số chuyển mạch và dòng đầu ra. • Cám ơn Thầy và các bạn đã lắng nghe bài thuyết trình