Đề tài Thiết kế bộ biến đổi Flyback Converter

Nội dung text: Đề tài Thiết kế bộ biến đổi Flyback Converter

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT THIẾT KẾ BỘ BIẾN ĐỔI FLYBACK CONVERTER NHÓM SINH VIÊN: Nhóm 6 TRẦN HOÀNG NAM 20174084 NGUYỄN ĐĂNG TIẾN 20174260
2. OUTLINE ▪ Đề bài ▪ Chế độ hoạt động ▪ Sơ đồ mạch lực và chế độ làm việc ▪ Tính toán và chuẩn hóa các giá trị mạch lực ▪ Kết quả mô phỏng ▪ Kết luận Thiết kế bộ biến đổi FlyBack Nhóm 6 2 Converter
3. ĐỀ BÀI Thiết kế và tính toán mạch flyback converter Điện áp đầu vào 푈푖푛 600 Điện áp đầu ra 푈표 24 Tính toán giá trị: Dòng diện đầu ra 0 3 A • Hệ số điều chế tại công suất 120W Công suất thiết kế P 72 푊 • Tính giá trị lớn nhất điện kháng chính 퐿 Tần số chuyển mạch van 푠 100 MOSFET • Tính giá tụ 0 • Van bán dẫn Q và diode D Tỉ số biến áp 2 0.3 1 • Dòng đỉnh ( 푒 ) qua van, diode Độ đập mạch điện áp đầu ra cho % 표 1 % • Dòng trung bình qua van, diode phép Thiết kế bộ biến đổi FlyBack Nhóm 6 3 Converter
4. ƯU ĐIỂM CỦA MẠCH FLYBACK CONVERTER ▪ Mạch Flyback có sơ đồ đơn giản ứng dụng cho giải công suất nhỏ vài wat cho đến vài trăm wat. ▪ Số phần tử dùng rất ít tới mức tối thiểu. ▪ Sơ đồ có thể dùng cho các ứng dụng có chênh lệch cao về điện áp giữa đầu ra và đầu vào. ▪ Mạch MBA cách ly sơ cấp và thứ cấp. ▪ Nguyên lý hoạt động giống bộ biến đổi Buck-Boost Converter. Thiết kế bộ biến đổi FlyBack Nhóm 6 4 Converter
5. CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG ▪ Chọn mạch ở chế độ dòng liên tục Hình 1 Hình 2 • Khi van Mosfet mở, dòng điện chạy trong • Khi van Mosfet khóa,điện áp trên cuộn sơ cấp cuộn sơ cấp của máy biến áp,diode bị phân ngay lập tức bị đảo ngược,và trên cuộn thứ cực ngược nên D khóa.Lúc này điện áp ra cấp điện áp cũng đảo chiều,dẫn đến diode được duy trì nhờ năng lượng tích lũy trên phân cực thuận.Lúc điện áp trên thứ cấp bằng tụ C trước . Chiều dòng điện mô tả như điện áp ra Vout và cuộn sơ cấp sẽ cảm ứng trong hình 1 một điện áp Vout=Vin/N Thiết kế bộ biến đổi FlyBack Nhóm 6 5 Converter
6. MÔ TẢ CÁC ĐẶC TÍNH Mô tả đặc tính điện áp, dòng ⅆ (t) Q D điện các thành phần trong on 푠 mạch: off ′ 푠 푡 Thành phần Kí hiệu 퐿(푡) Uin Tín hiệu điều khiển 퐾(푡) 푡 -N.Uo Điện áp trên cuộn cảm 퐿(푡) 푖퐿(푡) Dòng điện qua cuộn cảm 푖퐿(푡) 푡 Dòng điện qua tụ 푖 (푡) 푖 (푡) Dòng điện qua van 푖푣 푛(푡) 푡 Dòng điện qua diode 푖 푖표 푒(푡) Điện áp qua diode 푈 푖표 푒(푡) 푖푣 푛 푡 푡 푈표 24 1 푈0 . 0 24.3 Ta có: R= = = 8, 푠 = , 푖푛 = = = , (A) 표 3 100000 푈푖푛 600 푖 푖표 푒(푡) Hệ số điều chế tại công suất 120 W 푡 푈0 푈0 푈0 푛.푈푖푛 푡 = n. = = = = 푈0 = 푈 푖표 푒(푡) 푈푖푛 1− 1− 푛.푈푖푛 +1 푛.푈푖푛 Thiết kế bộ biến đổi FlyBack Nhóm 6 6 Converter
7. TÍNH THÔNG SỐ CUỘN CẢM L ⅆ (t) Q D Điện áp tức thời trên 2 đầu cuộn cảm 퐿 là : on 푠 푖퐿(푡) off ′ 푠 푡 퐿 푡 = 퐿 푡 (푡) Uin Từ đó ta có: 퐿 (푡) 푡 푡 푖 푡 = 퐿 퐿 -N.Uo 푡 푡 1 푖퐿(푡) න 푖 푡 푡 = න (푡) 푡 퐿 퐿 퐿 0 0 푡 Xét trong khoảng thời gian từ 0 đến 푠 푠 푠 1 푖 (푡) න 푖 푡 = න (푡) 푡 퐿 퐿 퐿 푡 0 0 푈 . 푖 − 푖 0 = 푖푛 푠 퐿 푠 퐿 퐿 푈푖푛. 푠 푈푖푛. 푠 푖푣 푛 푡 훥푖퐿 = ⇒ L = 퐿 ∆푖퐿 푡 Mà ta có độ đập mạch của dòng điện : 푖 푖표 푒(푡) (Độ đập mạch dòng qua cuộn cảm (10-30)% IL) 푡 0,12 훥푖 = %푖 . = %푖 . 푖푛 =30%. = 0,306 퐿 퐿 퐿 퐿 2 푡 17 푈 푖표 푒(푡) 2 600. .10−5 ➔ = 17 = , . − ( ) 퐿 0,306 Thiết kế bộ biến đổi FlyBack Nhóm 6 7 Converter
8. TÍNH THÔNG SỐ TỤ ĐIỆN C ⅆ (t) Q D on Dòng điện tức thời qua tụ là : 푠 ′ 푖 푡 푡 off 푠 푡 푡 = Uin 퐿(푡) . 푠 . 푠 1 푡 න 푡 푡 = න 푖 (푡) 푡 -N.Uo 푖 (푡) 0 0 퐿 푡 Xét trong khoảng thời gian từ 0 đến DTs thể hiện trong đồ thị bên 푖 (푡) 푡 . 푠.푈표 . 푠.푈표 훥 표 = ➔ C= 푅. 푅.훥 표 푖푣 푛 푡 Mà ta có độ đập mạch của điện áp: 푡 훥 표=% 표.푈표=0,01.24= 0,24 푖 푖표 푒(푡) 2 푡 .24 3 ➔ C= 17 = = , . −ퟒ (퐹) 8.0,01.100000 8500 푡 푈 푖표 푒(푡) Thiết kế bộ biến đổi FlyBack Nhóm 6 8 Converter
9. TÍNH TOÁN MOSFET VÀ DIODE • Dòng điện cực đại qua van, diode: 훥푖 • = = + 퐿 = 1.02 + 0.15 = . ( ) 푒 퐿 퐿 2 • Dòng điện trung bình qua van mosfet: 푣 푛 = 푖푛 = 0,12 (A) • Dòng điện trung bình qua diode: 푖표 푒 = 0 = ( ) • Điện áp trên diode: • Điện áp trên van mosfet: 푈푖푛 600 푈 푖표 푒 = 푈표 + = 24 + 1 푈푣 푛 = 푈푖푛 + 푈0. = 600 + 24.1/0,3 0.3 = ( ) = ퟒ ( ) Thiết kế bộ biến đổi FlyBack Nhóm 6 9 Converter
10. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THỰC NGHIỆM ▪ Sơ đồ mạch mô phỏng trên Matlab Thiết kế bộ biến đổi FlyBack Nhóm 6 10 Converter
11. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THỰC NGHIỆM ▪ Thông số cài đặt các khối Thiết kế bộ biến đổi FlyBack Nhóm 6 11 Converter
12. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THỰC NGHIỆM ▪ Thông số PWM Thiết kế bộ biến đổi FlyBack Nhóm 6 12 Converter
13. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THỰC NGHIỆM ▪ Kết quả mô phỏng với các giá trị cần tính Thiết kế bộ biến đổi FlyBack Nhóm 6 13 Converter
14. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THỰC NGHIỆM Tính Mô Sai số toán phỏng (%) ID ID (A) 3 2.909 3.03% Ivan Ivan (A) 0.12 0.1516 26.3% I0 I0 (A) 3 2.909 3.03% IC (A) -0.043 IC Thiết kế bộ biến đổi FlyBack Nhóm 6 14 Converter
15. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THỰC NGHIỆM ▪ Đồ thị các giá trị cần xét Udk Tính Mô Sai số toán phỏng U0 U0 24 23.27 3.04% Uvan 680 596 12.3% Uvan Ud 204 203.2 0.39% Ud Thiết kế bộ biến đổi FlyBack Nhóm 6 15 Converter
16. KẾT THÚC CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE BÀI THUYẾT TRÌNH CỦA NHÓM Thiết kế bộ biến đổi FlyBack Nhóm 6 16 Converter