Nguyên lý và sử dụng nguồn xung hay bộ biến đổi nguồn AC-DC

Như chúng ta đã biết thì nguồn điện là một phần rất quan trọng đối với một mạch điện hay một hệ thống điện nào đó. Nguồn điện ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của mạch  hay hệ thống. Đối với mỗi mạch điện hay hệ thống nó cần đòi hỏi các nguồn đầu vào khác nhau từ một nguồn đầu vào cố định hay có sẵn. Nguồn DC được sử dụng rất rộng rãi và được sử dụng hầu hết trong các mạch điện hay các hệ thống điện. Nhưng để sử dụng nguồn DC vào hệ thống của mình thì nguồn DC này cần phải được biến đổi thành nguồn DC khác hay nhiều nguồn DC cung cấp cho hệ thống. Ví dụ như mình có 1 nguồn đầu vào là 12V mà hệ thống của mình nó chạy tới 100V thì lúc này chúng ta phải biến đổi điện áp từ 12V lên 100V để chạy được hệ thống của chúng ta. 

(Hình ảnh mình họa)

Hiện nay thì nguồn xung hay nói cách khác nó là các bộ nguồn biến đổi DC-DC nó được sử dụng phổ biến hầu hết trên các mạch điện và các hệ thống điện tự động. Với ưu điểm là khả năng cho hiệu suất đầu ra cao, tổn hao thấp, ổn định được điện áp đầu ra khi đầu vào thay đổi, cho nhiều đầu ra khi với một đầu vào....Nguồn xung hiện nay có rất nhiều loại khác nhau nhưng nó được chia thành 2 nhóm nguồn : Cách ly và không cách ly 
* Nhóm nguồn không cách ly : 
+ Boot 
+ Buck 
+ Buck - Boot 
* Nhóm nguồn cách ly : 
+ flyback 
+ Forward 
+ Push-pull 
+ Half Bridge 
+ ....... 
Mỗi loại nguồn trên đều có những ưu nhược điểm khác nhau. Nên tùy theo yêu cầu của nguồn mà ta chọn các kiểu nguồn xung như trên. Sau đây là nguyên tắc hoạt động của từng bộ nguồn trên mình chỉ nói về các bộ nguồn hay dùng trong thực tế : 
1) Nguồn xung kiểu : Buck
Đây là kiểu biến đổi nguồn cho điện áp đầu ra nhỏ hơn so với điện áp đầu vào tức là V _{in out
Xét một mạch nguyên lý sau :}

_{Mạch có cấu tạo nguyên lý đơn giản chỉ dùng một van đóng cắt nguồn điện và phần lọc đầu ra. Điện áp đầu ra được điều biến theo độ rộng xung
Khi " Switch On" được đóng tức là nối nguồn vào mạch thì lúc đó dòng điện đi qua cuộn cảm và dòng điện trong cuộn cảm tăng lên, tại thời điểm này thì tụ điện được nạp đồng thời cũng cung cấp dòng điện qua tải. Chiều dòng điện được chạy theo hình vẽ
Khi " Swith Off" được mở ra tức là ngắt nguồn ra khỏi mạch. Khi đó trong cuộn cảm tích lũy năng lượng từ trường và tụ điện điện  được tích lũy trước đó sẽ phóng qua tải. Cuộn cảm có xu hướng giữ cho dòng điện không đổi và giảm dần. Chiều của dòng điện trong thời điểm này như trên hình vẽ. 
Quá trình đóng cắt liên tục tạo tải một điện áp trung bình theo luật băm xung PWM. Dòng điện qua tải sẽ ở dạng xung tam giác đảm bảo cho dòng liên tục qua tải. Tần số đóng cắt khá cao để đảm bảo triệt nhiễu công suất cho mạch. Van công suất thường sử dụng các van như Transitor tốc độ cao, Mosfet hay IGBT...}

_{Điện áp đầu ra được tính như sau :} 

Vout = Vin * (ton/(ton+toff) = Vin* D ( với D là độ rộng xung %)

_{Với ton, toff lần lượt là thời gian mở và thời gian khóa của van
Đối với kiểu nguồn Buck này thì cho công suất đầu ra rất lớn so với công suất đầu vào vì sử dụng cuộn cảm, tổn hao công suất thấp. Do vậy nên nguồn buck được sử dụng nhiều trong các mạch giảm áp nguồn DC. ví dụ như từ điện áp 100VDC mà muốn hạ xuống 12VDC thì dùng nguồn Buck là hợp lý.
Dưới đây là một ứng dụng của nguồn Buck trong việc tạo ra nguồn 3.3V}

_{Mạch dùng LM3485 để tạo xung đóng cắt van.Mạch có thể điều chỉnh đựoc điện áp đầu ra, có phản hổi để ổn định điện áp
2) Nguồn xung kiểu : Boot
Kiểu dạng nguồn xung này cho điện áp đầu ra lớn hơn điện áp đầu vào : Vin < Vout
Xét một mạch nguyên lý như sau :}

_{Mạch có cấu tạo nguyên lý khá đơn giản. Cũng dùng một nguồn đóng cắt, dùng cuộn cảm và tụ điện. Điện áp đầu ra phụ thuộc vào điều biến độ rộng xung và giá trị cuộn cảm L
Khi  "Swich On" được đóng lại thì dòng điện trong cuộn cảm được tăng lên rất nhanh, dòng điện sẽ qua cuộn cảm qua van và xuống đất. Dòng điện không qua diode và tụ điện phóng điện cung cấp cho tải. Ở thời điểm này thì tải được cung cấp bởi tụ điện. Chiều của dòng điện như trên hình vẽ
Khi "Switch Off" được mở ra thì lúc này ở cuối cuộn dây xuất hiện với 1 điện áp bằng điện áp đầu vào. Điện áp đầu vào cùng với điện áp ở cuộn cảm qua diode cấp cho tải và đồng thời nạp cho tụ điện. Khi đó điện áp đầu ra sẽ lớn hơn điện áp đầu vào, dòng qua tải được cấp bởi điện áp đầu vào. Chiều của dòng điện được đi như hình vẽ!
Điện áp ra tải còn phụ thuộc giá trị của cuộn cảm tích lũy năng lượng và điều biến độ rộng xung (điều khiển thời gian on/off). Tần số đóng cắt van là khá cao hàng Khz để triệt nhiễu công suất và tăng công suất đầu ra.Dòng qua van đóng cắt nhỏ hơn dòng đầu ra.Van công suất thường là Transior tốc độ cao, Mosfet hay IGBT... Diode là diode xung, công suất
Công thức tính các thông số đầu ra của nguồn Boot như sau :}

Ipk = 2 x Iout,max x (Vout / Vin,min)
Tdon = (L x Ipk) / (Vout - Vin)

_{Điện áp đầu ra được tính như sau :}

Vout = ((Ton / Tdon) + 1) x Vin

<sub>Với : Ton là thời gian mở của Van
Ipk là dòng điện đỉnh
Trong nguồn Boot thì điện áp đầu ra lớn hơn so với điện áp đầu vào do đó công suất đầu vào phải lớn hơn so vói công suất đầu ra. Công suất đầu ra phụ thuộc vào cuộn cảm L.Hiệu suất của nguồn Boot cũng khá cao nên được dùng nhiều trong các mạch nâng áp do nó truyền trực tiếp nên công suất của nó rất lớn. Ví dụ như mạch biến đổi từ nguồn 12VDC lên 310VDC chả hạn.
Nguồn boost có 2 chế độ:
- Chế độ không liên tục: Nếu điện cảm của cuộn cảm quá nhỏ, thì trong một chu kỳ đóng cắt, dòng điện sẽ tăng dần nạp năng lượng cho điện cảm rồi giảm dần, phóng năng lượng từ điện cảm sang tải. Vì điện cảm nhỏ nên năng lượng trong điện cảm cũng nhỏ, nên hết một chu kỳ, thì năng lượng trong điện cảm cũng giảm đến 0. Tức là trong một chu kỳ dòng điện sẽ tăng từ 0 đễn max rồi giảm về 0.
- Chế độ liên tục: Nếu điện cảm rất lớn, thì dòng điện trong 1 chu kỳ điện cảm sẽ không thay đổi nhiều mà chỉ dao động quanh giá trị trung bình.Chế độ liên tục có hiệu suất và chất lượng bộ nguồn tốt hơn nhiều chế độ không liên tục, nhưng đòi hỏi cuộn cảm có giá trị lớn hơn nhiều lần. 
Một ứng dụng của mạch nguồn Boot</sub>

_{Đây là mạch tạo được điện áp đầu ra lớn hơn đầu vào từ 12VDC lên được 24VDC. Sử dụng IC dao động
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)

<sub>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</sub>

<sub>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
A - 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.</sub>

Read More

Động cơ điện một chiều không chổi than-Brushless DC motor

Hình 1: Sức phản điện động dạng hình thang

Động cơ BLDC mặc dù có tên là “một chiều không chổi than” nhưng nó thuộc nhóm động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chứ không phải là động cơ một chiều. Ta sẽ nói lý do tại sao nó có tên như vậy ở phần sau.

Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu là nhóm động cơ xoay chiều đồng bộ (tức là rotor quay cùng tốc độ với từ trường quay) có phần cảm là nam châm vĩnh cửu. Dựa vào dạng sóng sức phản điện động stator của động cơ mà trong nhóm này ta có thể chia thành 2 loại:

-Động cơ (sóng) hình sin

-Động cơ (sóng) hình thang

Động cơ BLDC là loại động cơ sóng hình thang, những động cơ còn lại là động cơ sóng hình sin (ta gọi chung với tên là PM – Permanent magnet Motor). Chính cái sức phản điện động có dạng hình thang này mới là yếu tố quyết định để xác định một động cơ BLDC chứ không phải các yếu tố khác như Hall sensor, bộ chuyển mạch điện tử (Electronic Commutator), .v.v. Như nhiều người vẫn nghĩ.

CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ BLDC:

-Stator: bao gồm lõi sắt (các lá thép kĩ thuật điện ghép cách điện với nhau) và dây quấn. Cách quấn dây của BLDC khác so với cách quấn dây động cơ xoay chiều 3 pha thông thường, sự khác biệt này tạo nên sức phản điện động dạng hình thang mà ta thấy. Nếu không quan tâm tới vấn đề thiết kế, chế tạo động cơ, ta có thể bỏ qua sự phức tạp này.

Hình 2: Stator động cơ BLDC

-Rotor: Về cơ bản là không có gì khác so với các động cơ nam châm vĩnh cửu khác.

Hình 3: Rotor động cơ BLDC

-Hall sensor: do đặc thù sức phản điện động có dạng hình thang nên cấu hình điều khiển thông thường của BLDC cần có cảm biến xác định vị trí của từ trường rotor so với các pha của cuộn dây stator. Để làm được điều đó người ta dùng cảm biến hiệu ứng Hall, gọi tắt là Hall sensor.

Hình 4: Minh họa hoạt động Hall sensor

Hình 5: Hall sensor gắn trên stator

Cần chú ý là Hall sensor được gắn trên stator của BLDC chứ không phải trên rotor. Hình vẽ sau đây hay được sử dụng trong các tài liệu về BLDC và nó tạo hiểu nhầm rằng người ta gắn Hall sensor trên rotor. Thực tế là Hall sensor được gắn trên stator. Application note AN885 của hãng Microchip đưa ra hình vẽ này và họ cũng giải thích rằng Hall sensor được gắn trên stator: Hall sensors are embedded into the stationary part of the motor. Embedding the Hall sensors into the stator is a complex process because any misalignment in these Hall sensors, with respect to the rotor magnets, will generate an error in determination of the rotor position.

Dạng sóng sức phản điện động pha, dây và tín hiệu đưa về từ Hall sensor:

 Hình 7: Sức phản điện động pha, dây và tín hiệu Hall sensor

ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BLDC:

Phương pháp điều khiển truyền thống động cơ BLDC là đóng cắt các khóa mạch lực (IGBT hoặc MOSFET) để cấp dòng điện vào cuộn dây stator động cơ dựa theo tín hiệu Hall sensor đưa về.

Sơ đồ nguyên lý mạch lực và động cơ như sau:

Hình 8: Sơ đồ nguyên lý mạch lực

Hình 9: Nguyên tắc điều khiển truyền thống động cơ BLDC

Chế độ điều khiển này gọi là chế độ điều khiển 120^o. Đây là chế độ điều khiển cơ bản của BLDC, các chế độ khác tạm thời chưa xét đến.

Ta thấy rằng, trong một thời điểm bất kì luôn luôn chỉ có 2 pha dẫn điện, do đó ta còn gọi đây là chế độ điều khiển 2 pha dẫn. Chế độ khác (3 pha dẫn) cũng chưa xét ở đây.

Dưới mỗi pha dẫn ta thấy đều có dòng điện 1 chiều và sức điện động 1 chiều, do đó động cơ BLDC có đặc tính cơ và đặc tính điều khiển giống với động cơ 1 chiều. Chính vì thế mà động cơ này có tên gọi là “động cơ một chiều không chổi than” chứ thực ra nó là động cơ xoay chiều đồng bộ nam châm vĩnh cửu.

Hình 10: Đặc tính cơ moment – tốc độ của động cơ BLDC

Ta xem trước hình ảnh một kết quả mô phỏng (sẽ trình bày mô phỏng ở phần sau) để thấy rõ hơn điều vừa nói:

Hình 11: Sức phản điện động và dòng điện 3 pha

Trên hình vẽ là quá trình khởi động, chạy không tải và sau khi đóng tải của động cơ BLDC. Ta thấy rõ ràng các pha (với các màu khác nhau) thay nhau dẫn và tính chất “một chiều” của chúng.

Để thực hiện nguyên lý điều khiển trên, cấu hình điều khiển dải trễ dòng điện (Hysteresis Current Control – HCC) được thực hiện và đó là cấu hình điều khiển kinh điển cho động cơ BLDC.

Hình 12: Nguyên lý điều khiển dải trễ dòng điện – HCC

Vòng điều khiển tốc độ ở ngoài giống với động cơ một chiều. Sai số giữa tốc độ đặt và tốc độ thực được đưa vào bộ điều chỉnh tốc độ G, đầu ra của bộ điều chỉnh G là lượng đặt dòng điện Id*.

Tín hiệu Hall sensor đưa về được giải mã thành thông tin về dòng điện yêu cầu ở 3 pha Ia, Ib, Ic được kết hợp với giá trị dòng Id* qua khâu logic và đưa ra các lượng đặt dòng điện Ia*, Ib*, Ic*.

Ba khâu relay 2 trạng thái được sử dụng để đóng cắt các khóa mạch lực nhằm bơm các dòng điện này vào động cơ – phương pháp điều khiển dải trễ dòng điện.

Dòng điện trong các pha có dạng như sau:

Hình 13: Dòng điện, sức phản điện động trong nguyên lý điều khiển dải trễ

Dễ nhận thấy rằng với phương pháp điều chỉnh dòng HCC, dòng điện chuyển mạch 6 lần trong 1 chu kì. Sự chuyển mạch không lý tưởng (không tức thời, thời gian lên và xuống không bằng nhau) gây nên những hạn chế của động cơ BLDC:
-Nhấp nhô moment
-Quỹ đạo từ thông không tròn, khó xác định

Nhấp nhô moment (torque ripple) là điểm yếu của động cơ BLDC, một số lượng lớn các nghiên cứu về động cơ BLDC là làm sao giảm được sự nhấp nhô này.

Thông thường, quỹ đạo từ thông của động cơ phải có hình tròn, nhưng do sự chuyển mạch không lý tưởng của dòng điện nên quỹ đạo từ thông của động cơ BLDC có 6 “gai”, “bậc” trong 1 chu kì. Việc ước lượng từ thông tại các “bậc” đó là rất khó khăn, do đó rất khó điều khiển từ thông động cơ BLDC. Việc điều khiển động cơ BLDC cho đến nay đều bỏ qua việc điều khiển từ thông của nó.

Hình 14: Quỹ đạo từ thông stator không tròn với 6 “bậc” trong 1 chu kì

Nguồn:http://bomnuocmini.com

Read More

Xe đạp BMW giá gần 4.000 USD

Hãng xe Đức bắt đầu lấn sân sang thị trường xe đạp với đại diện là chiếc Cruise e-Bike phiên bản 2014 có chế độ chạy Turbo với mức giá khoảng 3.800 USD.

Sau mẫu xe đạp i Pedelec Concept giới thiệu tại Olympics London 2012, BMW chính thức ra mắt mẫu xe đạp điện thương mại Cruise e-Bike 2014. Thiết kế thể thao như nhiều mẫu xe đạp hiện nay, nhưng kiểu sơn hai màu trắng đen trang nhã khiến cùng các công nghệ trên xe khiến Cruise e-Bike vượt trội các đối thủ khác trên thị trường.

Logo BMW nằm gọn ở điểm giao giữa khung xe và trụ yên, trang bị phanh đĩa. Khối lượng xe ở mức 20 kg.

Cung cấp sức mạnh cho xe là khối pin 400 Wh, sạc được 50% năng lượng sau 90 phút, sạc đầy sau 3,5 giờ. Khối pin này cung cấp cho động cơ 250W của Bosch đặt dưới trục bàn đạp, cho mô-men xoắn cực đại 48 Nm. Chiếc e-Bike chạy được 100 km trước khi phải nạp điện.

Cruise e-Bike có 4 chế độ chạy, trong đó đặc biệt có chế độ Turbo tăng sức mạnh cho động cơ.

BMW chỉ sản xuất 1.000 chiếc bán tại thị trường Đức, nơi tốc độ tiêu dùng xe đạp điện đang tăng nhanh. Mức giá khoảng 3.800 USD.

Nguồn: http://vnexpress.net/tin-tuc/oto-xe-may/xe-dap-bmw-gia-gan-4-000-usd-2896973-p2.html

Read More

CƠ SỞ THIẾT KẾ NGUỒN XUNG FLYBACK

Các loại nguồn xung hiện nay được dùng quá phổ biến và trong hầu hết các thiết bị điện tử vì một số ưu điểm nổi bật của chúng so với các loại nguồn truyền thống. Ba ưu điểm đáng kể phải nói đến là hiệu suất cao, kích thước nhỏ và giá thành thấp. Tuy nhiên vấn đề độ tin cậy của các nguồn loại này đòi hỏi chúng phải được thiết kế chặt chẽ và hiệu chỉnh chi tiết. Vấn đề này đã được các chuyên gia nhiều nước nghiên cứu và đưa ra các kết quả ứng dụng hiệu quả, tuy nhiên còn rất ít được đề cập trong các tài liệu kỹ thuật ở nước ta. Flyback là một kiểu nguồn xung được dùng rất phổ biến và đã được tác giả cùng các đồng nghiệp triển khai ứng dụng hiệu quả trong nhiều lĩnh vực và trong nhiều năm qua, vì thế cơ sở thiết kế nó được chọn để giới thiệu trong bài báo này.

1. Cấu trúc mạch và nguyên lý làm việc của nguồn Flyback

Nguồn flyback có sơ đồ nguyên lý mạch điện trong hình 1. Về nguyên lý làm việc và các quá trình vật lý của nó đã được trình bày trong rất nhiều tài liệu [1, 2, 3]  nên ở đây chỉ đề cập tóm tắt về một số yếu tố cơ bản cần thiết cho việc tính  toán thiết kế.

Tranzistơ trường M làm việc như một chuyển mạch và được điều khiển bởi dãy xung chữ nhật có chu kỳ T không đổi, có bề rộng xung t_x thay đổi và biên độ xung nằm trong khoảng từ 10 đến 15V.

Ở chế độ xác lập, khi M mở điện áp dương trên cuộn sơ cấp và âm trên cuộn thứ cấp của máy biến áp, điốt D khóa và tải R nhận năng lượng từ tụ C. Trong giai đoạn này, trong thời gian t_x, cuộn sơ cấp biến áp làm việc như một điện cảm và tích năng lượng từ nguồn sơ cấp. Sau khi khóa tranzistơ, dòng điện trong cuộn sơ cấp có xu hướng giảm làm cho điện áp trên các cuộn dây đổi chiều, do điốt D mở và năng lượng tích lũy trong điện cảm nạp cho tụ C và tải.

 

Phân tích sơ bộ ở trên cho thấy năng lượng từ nguồn chuyển ra tải trong thời giam khóa của tranzistơ, và biến áp làm việc như một điện cảm tích phóng năng lượng, Nó nhận từ nguồn khi tranzistơ mở và cấp cho tải khi trazistơ khóa. Đặc điểm này của nguyên lý biến đổi làm khó đặt tên cho nó. Trong các tài liệu tiếng anh chúng được gọi theo phiên âm là flyback.

Các điốt D₁, điện trở R₁ và tụ điện C₁ có vai trò bổ trợ, nhằm chống quá áp cho tranzistơ, chúng không ảnh hưởng đến quá trình biến đổi vừa nêu nên có thể bỏ qua khi phân tích các quan hệ định lượng.

Để ổn định điện áp U_Z trên tải bộ điều khiển thay đổi tự động thời gian mở t_x theo dòng tải I_Z và theo điện áp vào U₁. Nếu dòng tải tăng hoặc điện áp vào giảm thì tăng t_x, ngược lại nếu dòng tải giảm hoặc điện áp vào tăng thì giảm t_x. Bộ điều khiển tạo ra t_x theo nguyên lý điều chế bề rộng xung trên cơ sở thông tin về dòng điện sơ cấp của biến áp xung BA (điện áp trên R_s) và điện áp ra U_Z của tải. Theo nguyên lý điều chỉnh tự động các bộ điều khiển của nguồn flyback được thực hiện theo cấu trúc hai vòng lệ thuộc, với vòng ngoài là điện áp và vòng trong là dòng điện.

Bộ nguồn có thể làm việc ở một trong hai chế độ, chế độ liên tục và chế độ gián đoạn, khái niệm về hai chế độ này sẽ được đề cập sau, và để nội dung bài báo không quá dài, ở đây chủ yếu đề cập chế độ gián đoạn.Các biểu đồ dòng điện và điện áp trong hình 2 minh họa khá rõ nguyên lý làm việc của nguồn flyback trong chế độ gián đoạn.

2. Xây dựng các biểu thức tính toán

Trong khoảng thời gian t_x của mỗi chu kỳ chuyển mạch, khi tranzistơ M mở, điện áp trên cuộn sơ cấp biến áp bằng điện áp nguồn U₁. Coi điện áp rơi giữa máng và nguồn của tranzistơ bằng 1V thì quan hệ giữa dòng điện và điện áp của cuộn sơ cấp máy biến áp được xác định theo luật Pharađây:

U₁-1 = L₁di₁/dt              (1a)

Vì U₁ không đổi nên dòng điện i₁ trong giai đoạn mở của tranzistơ tăng tuyến tính, và ở chế độ gián đoạn dòng này tăng từ không đến I₁, ứng với biên độ dòng sơ cấp, xem biểu đồ thứ hai trong hình 2. Trong điều kiện đó biểu thức (1a) có dạng:

U₁-1 = L₁I₁/t_x (1b)

Kết thúc giai đoạn này năng lượng tích lũy E trong biến áp bằng:

E = 1/2L₁I_1² (2)

ở đây: E được tính bằng J, L được tính bằng H và I được tính bằng A.

Công suất cuộn sơ cấp, với điện cảm L₁, nhận từ nguồn vào là

P₁ = 1/2L₁I₁²/T                 (3)

trong đó I₁, T và f tương ứng là biên độ dòng sơ cấp, chu kỳ chuyển mạch của tranzistơ, và được tính theo hệ đơn vị chuẩn.

Vào thời điểm kết thúc giai đoạn dẫn, hay sau thời gian t_x, dòng I₁ được xác định theo (1b) và bằng

I₁= (U₁-1)t_x/L₁ (4)

Thay I₁ này vào (3) nhận được:

P₁ = [(U₁-1)t_x]²/(2TL₁)         (5)

Sau thời điểm khóa tranzistơ M điện áp thứ cấp của biến áp u₂ đổi chiều làm cho điốt D mở và năng lượng tích lũy trong điện cảm sơ cấp bắt đầu nạp cho tải R và tụ C. Quá trình này kéo dài trong khoảng thời gian t_sg, và kết thúc vào thời điểm dòng điện thứ cấp i₂ giảm đến không. Quá trình phóng năng lượng hay giảm dòng về không trong mỗi chu kỳ chuyển mạch được gọi là thời gian phóng hay suy giảm.

Giá trị ban đầu I₂ của dòng thứ cấp (biểu đồ thứ ba trong hình 2) phụ thuộc biên độ dòmg sơ cấp I₁ và hệ số biến áp theo luật bảo toàn dòng của mạch từ:

I₂ = I₁w₁/w₂ (6)

Trong giai đoạn tích lũy năng lượng nhận từ nguồn gồm phần tích cho điện cảm và phần làm phát nóng các phần tử của bộ nguồn. Tương tự như thế trong giai đoạn phóng năng lượng tích lũy mất một phần làm phát nóng các phần tử, phần còn lại chuyển hết cho tải R và tụ C. Đối với các bộ nguồn xung, trong đó có fli bách, năng lượng phát nóng trong cả hai giai đoạn được đặc trưng bởi công suất tổn hao, và công suất này thường chiếm khoảng 20% công suất ra P₂ [2,3]. Từ đó có quan hệ định lượng giữa công suất vào P₁ và công suất ra P_Z dạng:

P_z = 0,8P₁ (7)

Thay P₁ theo (5) vào (7) nhận được:

U_z²/R = 0,4[(U₁-1)t_x]²/(2TL₁)       (8)

Biểu thức trên cho thấy muốn duy trì điện áp ra U₂ không đổi thì bộ điều khiển phải điều chỉnh thời giam mở t_x của tranzistơ tương ứng với sự thay đổi của điện trở tải R_d hoặc điện áp vào U₁. Khi U₁ hoặc R tăng thì phải giảm t_x, và ngược lại khi U₁ hoặc R giảm thì phải tăng t_x.

Ngoài các quan hệ cơ bản được đề cập ở trên để có cơ sở thiết kế cần làm rõ khoảng thời gian t_hf. Đây là khoảng thời gian cần thiết đề đảm bảo chắc chắn rằng trong mọi điều kiện dòng điện sơ cấp bắt đầu tăng từ không ở đầu giai đoạn gia tăng, và dòng điện thứ cấp chắc chắn giảm đến không ở cuối giai đoạn suy giảm. Theo một số tài liệu về thiết kế flyback thì thời gian hồi phục t_hf nên chọn bằng 20% chu kỳ chuyển mạch T, tức là:

t_hf = 0,2T                                (7a)

Đến đây có thể làm rõ hai chế độ gián đoạn và liên tục. Gián đoạn là chế độ làm việc trong đó dòng điện sơ cấp bắt đầu tăng từ không, còn dòng điện thứ cấp bằng không ở thời điểm kết thúc suy giảm. Bộ nguồn cũng có thể làm việc với dòng điện sơ cấp bắt đầu tăng từ giá trị khác không, và khhi đó vào cuối giai đoạn gia tăng dòng thứ cấp cũng khác không. Chế độ này được gọi là liên tục.

Vì dòng điện tải I_Z bằng trị trung bình của dòng điện thứ cấp i₂ nên:

I_z = (I₂t_sg)/2T                           (8a)

hay

I₂ = (I_z2T)/t_sg (8b)

Từ các biểu đồ  và (7) có thể xác xác định được thời gian suy giảm hay thời gian phóng

t_sg = 0,8T - t_x (9)

Vì biểu thức (9) được rút ra từ yêu cầu của chế độ gián đoạn nên t_sg này cần được hiểu là thời gian mà mạch điện dành cho quá trình suy giảm, chứ không phải là thời gian suy giảm thực tế của dòng điện i₂. Nếu thời gian thực tế lớn hơn thời gian dành cho có nghĩa là dòng điện thứ cấp chưa về không vào thời điểm kết thúc giai đoạn suy giảm. Điều này dẫn đến dòng điện sơ cấp bắt đầu tăng từ giá trị khác không, tức là bộ nguồn làm việc ở chế độ liên tục.

Biểu thức (9) cũng cho thấy thời gian suy giảm dành cho càng giảm nếu thời giam mở càng t_x tăng. Trong khi đó thời gian suy giảm là thực tế lại tăng nếu t_x tăng. Thời gian suy giảm thực tế là khảng thời gian cần thiết để toàn bộ năng lượng tích lũy trước đó được phóng hết, do đó nếu t_x thì năng lượng tích tăng theo và thời gian suy giàm cần thiết cũng lớn theo.

Thời gian suy giảm thực tế được xác định trên cơ sở quá trình năng lượng trong điện cảm. Trong giai đoạn mở t_xđiện áp u₁ đặt trên cuộn sơ cấp biến áp bằng điện áp vào một chiều U₁ trừ đi sụt áp mở trên tranzistơ, coi sụt áp này bằng 1V ta có:

u₁ = U₁ - 1                       (10a)

Trong giai đoạn suy giảm điện áp này bằng điện áp thứ cấp U_2T quy đổi về sơ cấp

u₁ = U_2T w₁/w₂ (10b)

Vì điện áp trung bình trên cuộn dây biến áp bằng không nên

(U₁ - 1)t_x =  U_2T( w₁/w₂)t_sg (11)

Nếu coi sụt áp thuận trên điốt bằng 1V thì điện áp U_2T trên cuộn thứ cấp của biến áp trong thời gian suy giảm bằng điện áp trên tải cộng với 1V, do đó:

U_2T = U_z + 1

Để đảm bảo chế độ gián đoạn thì t_sg trong (11) phải thỏa mãn điều kiện (9) nên

(U₁ - 1)t_x = (U_z + 1)(w₁/w₂)(0,8T - t_x)           (12)

Cuối cùng nhận được

t_x = 0,8T(U_z + 1)/ [(U₁-1)(w₁/w₂) + (U_z + 1)]                  (13a)

Để duy trì điện áp ra không đổi bộ điều khiển sẽ tăng thời gian mở nếu điện áp vào hoặc điện trở tải giảm. Khi điện áp vào nhỏ nhất thì thời gian mở sẽ lớn nhất, do đó thời gian mở lớn nhất (t_x.max) được xác định theo điện áp vào nhỏ nhất (U₁.min) và:

t_xmax = 0,8T(U_z + 1)/ [(U_1min-1)(w₁/w₂) + (U_z + 1)]        (13b)

Nhiệm vụ cơ bản của việc thiết kế là xác định được công suất và tỷ số vòng dây của máy biến áp, chọn được điốt chỉnh lưu D và tranzistơ M theo điện áp và dòng điện cực đại. Để làm được điều đó tiếp theo cần xác định điện áp lớn nhất đặt giữa máng và nguồn tranzistơ.

Khi khóa nếu bỏ qua điện cảm tản của biến áp thì điện áp giữa máng và nguồn (U_DS) của tranzistơ bằng điện áp vào U₁ cộng với điện áp trên cuộn sơ cấp.  Điện áp này tương ứng với điện áp thứ cấp quy đổi về sơ cấp theo (10b). Thực tế điện cảm tản luôn khác không và gây nên quá áp ΔU cộng vào với hai điện áp nói trên. Khi đó:

U_DS = U₁ + U_zqd + ΔU                         (14)

ở đây

U_zqd = (U_z + 1)(w₁/w₂)

Để hạn chế lượng quá áp này có thể dùng mạch điện gồm điện trở R1, tụ điện C1 và điốt D1, tuy nhiên khi đó chỉ hạn chế được ΔU ở một mức nào đó chứ không thể loại trừ được, do đó ΔU phải được tính đến. Mặc dù có khác nhau về cách đặt vấn đề nhưng nhìn chung theo một số tài liệu thì có thể xác định ΔU theo biểu thức sau:

ΔU = 2,1(U_z + 1)(w₁/w₂)

Khi đó điện áp thực tế đặt giữa máng và nguồn của tranzistơ được xác định theo biểu thức:

U_DS = U₁ + 3,1(U_z + 1)(w₁/w₂)                                    (15)

Để tính đến ảnh hưởng của môi trường, các tài liệu khuyên nên chọn tranzistơ có điện áp cực đại U_DS.max cao hơn giá trị tính theo (15) một lượng khoảng hai chục vôn, khi đó:

U_DSmax = U_1max + 3,1(U_z + 1)(w₁/w₂) + 20                    (16)

3. Các bước tính toán thiết kế

Trên cơ sở các biểu thức nhận được ở tên có thể đưa ra các bước tính toán thiết kế như sau:

1) Chọn hệ số biến áp theo (16), trên cơ sở điện áp ra U_Z, điện áp vào lớn nhất và điện áp cho phép của tranzistơ.


2) Tính thời gian dẫn lớn nhất theo (13), trên cơ sở điện áp vào nhỏ nhất, hệ số biến áp tính được và tần số làm việc

3) Tính thời gian suy giảm từ chu kỳ T và thời gian mở lớn nhất ở trên

4)Tính biên độ dòng điện thứ và sơ cấp theo (8b) trên cơ sở dòng tải I_Z và thời gian suy giảm vừa nhận được

5) Tính biên độ dòng sơ cấp theo (6) từ biên độ dòng thứ cấp và hệ số biến áp

.

6) Tính điện cảm cuộn sơ cấp biến áp theo (4) trên cơ sở biên độ dòng sơ cấp, điện áp vào nhỏ nhất và thời gian mở lớn nhất

.

Các kết quả nhận được trong sáu bước trên là cơ sở để thiết kế máy biến áp, chọn tranzistơ và điốt theo dòng điện và điện áp cực đại. Và cũng từ đó tính được trị hiệu dụng của dòng điện tanzistơ và điốt chỉnh lưu.

Những phân tích ở trên không chỉ đơn thuần nhằm rút ra các cơ sở tính toán thiết kế mà còn đưa ra những căn cứ cho việc hiệu chỉnh thực tế vì việc này không thể dựa trên các biểu thức toán học khô cứng. Việc hiệu chỉnh thực tế bao giờ cũng phải xuất phát từ quan hệ nhân quả của các hiện tượng vật lý, và kinh nghiệm triển khai thực tế trong phòng thí nghiệm của chúng tôi đã chứng tỏ điều này. Hiện nay cũng khá phổ biến các phần mềm mô phỏng và thiết kế nguồn xung,  tuy nhiên chúng không thay được quá trình hiệu chỉnh thực tế mà chỉ giảm nhẹ công việc đó, và vì thế những phân tích ở trên, một lần nữa xin được nhắc lại, là rất cần thiết và rất bổ ích.

Theo ý tưởng trên chúng tôi đã triển khi nhiều ứng dụng thực tế, và dưới đây giới thệu mấy biểu đồ mô phỏng nhận được bằng Pspices trong thiết kế bộ nguồn với dòng điện áp vào một chiều 220V, điện áp và dòng điện ra tương ứng là 10A và 12V. Dòng sơ cấp, dòng thứ cấp và điện áp ra tương ứng minh họa bằng các biểu đồ thứ nhất, thứ hai và thứ ba.

PERAC

Tài liệu tham khảo

[1]- Abraham P.I,;  Switching power supply; Prentice Hall 1998

[2]- Π.Четти; Проектирование клчевых источников;

Электропитания; Москва Энергоатомиздат.

[3]-TOPSitch flybach design methodologi (application Note AN-16);

Power integration Inc.

Read More

Monitor LCD: Nguyên lý hoạt động khối nguồn

1 – Tổng quát về khối nguồn Monitor LCD

Chức năng của khối nguồn:
Khối nguồn có chức năng cung cấp các mức điện áp một chiều cho các bộ phận của máy, bao gồm các điện áp
12V cung cấp cho mạch INVERTER (Mạch cao áp)
5V cung cấp cho Vi xử lý
3,3V cung cấp cho mạch xử lý hình ảnh
Điện áp đầu vào là nguồn 220V AC

• Các mạch trong khối nguồnMạch lọc nhiễu
  - Có chức năng lọc bỏ nhiễu cao tần bám theo đường dây điện không để chúng lọt vào trong máy làm hỏng linh kiện và gây nhiễu trên màn hình
  Mạch chỉnh lưu – Có chức năng đổi điện áp AC 220V thành điện áp DC 300V cung cấp cho nguồn xung hoạt động
  Mạch dao động – Có chức năng tạo ra xung dao động cao tần để điều khiển đèn Mosfet ngắt mở tạo ra dòng biến thiên chạy qua cuộn biến áp xung.
  Đèn công suất – Ngắt mở dưới sự điều khiển của xung dao động để tạo ra dòng điện sơ cấp chạy qua biến áp xung
  Mạch hồi tiếp
  - Lấy mẫu điện áp đầu ra rồi tạo ra điện áp sai lệch hồi tiếp về mạch dao động để tự động điều khiển đèn công suất hoạt động sao cho điện áp
  ra được ổn định khi điện áp vào hoặc dòng tiêu thụ thay đổi.
  Biến áp xung
  - Ghép giữa cuộn sơ cấp, hồi tiếp và thứ cấp đẻ thực hiện điều khiển điện áp đồng thời lấy ra nhiều mức điện áp khác nhau theo ý muốn
  Hình ảnh khối nguồn trên một số máy thực tế
  Khối nguồn và các khối khác trên Monitor LCD ACER
  Các bộ phận chính trên khối nguồn Monitor LCD ACER
  Khối nguồn và khồi cao áp trên Monitor LCD AOC
  2 – Nguyên lý hoạt động của khối nguồn
  Khối nguồn Monitor LCD thường hoạt động theo nguyên lý nguồn xung, sử dụng cặp IC dao động kết hợp với đèn công suất Mosfet
  Nguồn chi làm hai phần là sơ cấp và thứ cấp, hai phần này có điện áp chênh lệch khoảng 300V, bên sơ cấp thường có cảnh báo “Nguy
  hiểm” sờ vào sẽ bị giật, còn bên thứ cấp được nối với mass của máy.
• Như  sơ đồ bộ nguồn ở dưới đây, bên sơ cấp có mầu  hồng và bên thứ cấp có mầu xanh.

Khối nguồn Monitor LCD Acer (phần sơ cấp – mầu hồng, phần thứ cấp – mầu xanh)

Các mạch cơ bản trên khối nguồn Monitor LCD

Phần nguồn bên sơ cấp:

---

Phần nguồn bên thứ cấp

---

Mạch bảo vệ đầu vào:

• Để bảo vệ mạch nguồn không bị hỏng khi điện áp đầu vào quá cao, người ta đấu một đi ốt bảo vệ ở ngay đầu vào (VRT601), đi ốt này chịu được tối đa là 300V, nếu điện áp đầu vào vượt quá 300V thì đi ốt này sẽ chập và nổ cầu chì, không cho điện vào trong bộ nguồn.
• Ở ngay đầu vào người ta gắn một cầu chì, cầu chì này có tác dụng ngắt điện áp khi dòng đi qua nó vượt ngưỡng cho phép.

• Mạch lọc nhiễu cao tần: Mạch lọc nhiễu có tác dụng triệt tiêu toàn bộ nhiễu cao tần bám theo đường dây điện không để chúng lọt vào trong bộ nguồn gây can nhiễu cho máy và làm hỏng linh kiện, các can nhiễu đó bao gồm:
  - Nhiễu từ sấm sét
  - Nhiễu công nghiệp
  - Nhiễu từ các thiết bị phát ra xung điện v v…
• Mạch chỉnh lưu và lọc điện áp AC 220V thành DC 300V:

1. Mạch chỉnh lưu sử dụng đi ốt mắc theo hình cầu để chỉnh lưu điện áp AC thành DC
2. Tụ lọc nguồn chính sẽ lọc cho điện áp DC bằng phẳng

IC dao động – KA3842

Các chân của IC -KA3842

Sơ đồ khối bên trong IC – KA3842

• IC dao động KA3842 được sử dụng rộng dãi trong các bộ nguồn xung có
  sử dụng Mosfet, IC này có 8 chân và các chân có chức năng như sau:
  * Chân 1 (COMP)
  đây là chân nhận điện áp hồi tiếp dương đưa về mạch so sánh, khi điện
  áp chân 1 tăng thì biên độ dao động ra tăng => điện áp ra tăng, khi
  điện áp chân 1 giảm thì biên độ dao động giảm => điện áp ra giảm.
  * Chân 2 (FB)
  đây là chân nhận điện áp hồi tiếp âm, khi điện áp chân 2 tăng thì biên
  độ dao động ra giảm => và điện áp ra giảm, khi điện áp chân 2 giảm
  thì điện áp thứ cấp ra sẽ tăng lên.
  * Chân 3 (ISSEN) – chân bảo vệ, khi chân này có điện áp > = 0,6 V thì IC sẽ ngắt dao động để bảo vệ đèn công suất hoặc bảo vệ máy.
  * Chân 4 (R/C) đây
  là chân dao động R/C, giá trị điện trở và tụ điện bám vào chân này sẽ
  quyết định tần số dao động của bộ nguồn, khi khối nguồn đang hoạt động
  ta không được đo vào chân này, vì khi đó dao động bị sai làm hỏng đèn
  công suất.
  * Chân 5 (GND) – đấu với mass bên sơ cấp hay cực âm tụ lọc nguồn
  * Chân 6 (OUT)
  - đây là chân dao động ra, dao động ra từ chân 6 sẽ được đưa tới chân G
  của đèn công suất để điều khiển đèn công suất hoạt động.
  * Chân 7 (VCC) – Chân cấp nguồn cho IC, chân này cần phải có 12V đến 14V với IC chân cắm và cần từ 8V đến 12V với IC chân rết loại nhỏ.
  * Chân 8 (VREF)
  - Chân điện áp chuẩn 5V, chân này đưa ra điện áp chuẩn 5V để cấp cho
  mạch dao động và các mạch cần điện áp chính xác và ổn định.

• Điện trở mồi và mạch cấp nguồn cho IC
  

  Khi có điện áp 300V DC, điện áp đi qua R603 và R609 vào định thiên cho đèn Q602 dẫn, đưa dòng điện đi qua R602 (Rmồi) đi qua đèn cấp nguồn vào chân số 7 của IC - Tụ C617 có tác dụng làm cho điện áp đi vào chân 7 tăng từ từ (mạch khởi động mềm) - Khi điện áp chân 7 tăng đến khoảng 10V thì IC sẽ hoạt động và điều khiển cho khối nguồn hoạt động. - Khi nguồn hoạt động, điện áp lấy ra từ cuộn hồi tiếp 9 – 10 được chỉnh lưu qua D602 rồi đưa về chân 7, đây sẽ là nguồn chính để duy trì cho IC hoạt động. - Đồng thời khi nguồn hoạt động, điện áp Vref  ra từ chân 8 sẽ đi qua R610 làm cho đèn Q603 dẫn, tụ điện C618 sẽ làm cho đèn Q618 dẫn chậm lại, khi đèn Q618 dẫn thì đèn Q602 sẽ tắt, vì vậy dòng điện đi qua Rmồi (R602) chỉ được sử dụng trong vài giây lúc đầu.

Mạch hồi tiếp so quang:

Nếu như không có mạch hồi tiếp thì khi điện áp đầu vào tăng hoặc dòng tiêu thụ giảm thì điện áp đầu ra sẽ tăng theo. Khi điện áp đầu vào giảm hoặc dòng tiêu thụ tăng thì điện áp ra sẽ giảm xuống, vì vậy điện áp ra sẽ không ổn định. Mạch hồi tiếp so quang có chức năng giữ cho điện áp ra ổn định trong mọi trường hợp,  mạch được thiết kế  như sau: - Từ điện áp 5V đầu ra, người ta lấy ra một điện áp lấy mẫu thông qua cầu phân áp R711 và R712, điện áp lấy mẫu này sẽ tăng giảm tỷ lệ thuận với điện áp ra. - Điện áp lấy mẫu được đưa vào chân R của IC khuếch đại áp lấy mẫu TL431 hoặc KA431 - Dòng điện đi qua đi ốt so quang sẽ được IC – KA431 điều khiển. - Dòng điện qua đi ốt  phát quang sẽ làm đi ốt phát  sáng chiếu sang đèn thu quang => đèn thu quang dẫn, dòng điện đi qua đi ốt phát quang tỷ lệ thuận với dòng điện đi qua đèn thu quang trong IC so quang, dòng điện anỳ sẽ được đưa về chân hồi tiếp âm (chân 2) của IC. Nguyên lý ổn áp: - Giả sử khi điện áp đầu vào tăng, ngay tức thời thì điện áp đầu ra cũng tăng lên => điện áp lấy mẫu tăng => điện áp chân R của TL431 tăng => dòng điện đi qua TL431 tăng => dòng điện đi qua đi ốt trong IC so quang tăng => dòng điện qua đèn thu quang trong IC so quang tăng => điện áp đưa về chân 2 của IC tăng => biên độ dao động ra giảm xuống => đèn công suất hoạt động giảm và điện áp ra giảm xuống, nó có xu hướng giảm trở về vị trí ban đầu. - Nếu điện áp đầu vào giảm thì quá trình diễn ra theo xu hướng ngược lại, và kết quả là khi điện áp đầu vào thay đổi lớn nhưng điện áp đầu ra thay đổi không đáng kể, vòng hồi tiếp này có tốc độ điều chỉnh rất nhanh, chỉ mất vài phần ngàn giây vì vậy nó hoàn toàn có thể điều chỉnh kịp thời với các thay đổi đột ngột của điện áp đầu vào. Khi điện áp vào thay đổi lớn (50%) nhưng nhờ có mạch hồi tiếp mà điện áp ra thay đổi không đáng kể (khoảng 1%)

• Mạch bảo vệ quá dòng:
  • Để bảo vệ đèn công suất không bị hỏng khi nguồn bị chập tải hay có
    sự cố nào đó khiến dòng tiêu thụ tăng cao, người ta thiết kế mạch bảo
    vệ quá dòng như sau:
    - Từ chân S đèn công suất ta đấu thêm điện trở Rs (R615) xuống mass để tạo ra sụt áp, điện áp này được đưa về chân 3 của IC.
    - Khi dòng tiêu thụ tăng cao, đèn công suất hoạt động mạnh, sụt áp trên Rs tăng lên, nếu điện áp tăng > 0,5V thì IC sẽ ngắt dao động ra, đèn công suất được bảo vệ.
    - Khi mạch bảo vệ hoạt động và ngắt đèn công suất, dòng qua đèn không còn, nguồn hoạt động trở lại và trở thành tự kích, điện áp ra thấp và dao động.
• Mạch bảo vệ quá áp:
  • Khi có các sự cố như mất hồi tiếp về chân 2, khi đó điện áp ra sẽ
    tăng cao gây nguy hiểm cho các mạch của máy, để bảo vệ máy không bị
    hỏng khi có sự cố trên, người ta thiết kế mạch bảo vệ quá áp, mạch được
    thiết kế như sau:
    - Người ta mắc một đi ốt Zener 24V từ điện áp VCC
    đến chân G của đi ốt có điều khiển Thristor, chân A của Thiristor đấu
    với chân 1 của IC, chân K đấu với mass
    - Khi điện áp của nguồn ra tăng cao, điện áp VCC tăng theo, nếu điện áp VCC > 24V thì có dòng điện đi qua đi ốt Zener vào chân G làm Thiristor dẫn, điện áp chân 1 của IC bị thoát xuống mass, biên độ dao động ra giảm bằng 0, đèn công suất tắt, điện áp ra mất.
    - Khi mạch bảo vệ hoạt động và ngắt đèn công suất, điện áp ra mất, không có dòng đi qua đi ốt zener, IC lại cho dao động ra và quá trình lặp đi lặp lại trở thành tự kích, điện áp ra dao động.

Read More