Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ làm việc dòng liên tục và gián đoạn máy biến áp đối với bộ nguồn chuyển mạch cao tần

Cao Xuân Tuyển và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 74(12): 115 - 120

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn | 115

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC DÒNG LIÊN TỤC VÀ GIÁN

ĐOẠN MÁY BIẾN ÁP ĐỐI VỚI BỘ NGUỒN CHUYỂN MẠCH CAO TẦN

Cao Xuân Tuyển1*

, Nguyễn Anh Tuấn2

1 Viện Nghiên cứu Phát triển Công nghệ cao về Kỹ thuật Công nghiệp,

2

Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp- ĐH Thái Nguyên

TÓM TẮT

Hiện nay, trong thực tế bộ nguồn đóng – cắt công suất nhỏ được sử dụng rộng rãi và tiếp tục được

phát triển với chất lượng và dải công suất ngày càng cao. Việc nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ

làm việc dòng liên tục và gián đoạn máy biến áp đối với bộ nguồn chuyển mạch cao tần được thực

hiện nhằm mục đích tìm hiểu sâu hơn về cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như những ảnh hưởng

của máy biến áp cao tần đến chất lượng của bộ nguồn. Mô phỏng bộ nguồn trên PSIM ta khảo sát

ảnh hưởng của hai thông số quan trọng nhất là mạch từ và dây quấn máy biến áp đến chất lượng

của bộ nguồn và dải làm việc ổn dịnh của bộ nguồn. Từ những kết quả thu được ta lựa chọn ra

kích thước máy biến áp của bộ nguồn sao cho tối ưu nhất.

GIỚI THIỆU BỘ NGUỒN CHUYỂN MẠCH

Bộ nguồn chuyển mạch (SMPS – Switching

Mode Power Supply) làm việc với hiệu suất

cao (từ 80 ÷ trên 90%), dải điện áp làm việc

rộng và kích thước, trọng lượng nhỏ nhẹ.

Hiện nay có nhiều sơ đồ bộ nguồn đóng cắt

khác nhau, mỗi sơ đồ lại có dải thông số và

phạm vi ứng dụng riêng. Các bộ nguồn đóng

cắt có công suất từ vài W đến vài chục kW,

có tần số hoạt động đến vài MHz và với các

cấp điện áp khác nhau.

Hình 1. Sơ đồ khối của bộ nguồn chuyển mạch.

Trong đó: 1 - Lọc nhiễu tần số cao; 2 - Bộ nắn và

lọc sơ cấp; 3 - Phần chuyển mạch chính; 4 - Bộ

nắn và lọc thứ cấp; 5 - Hồi tiếp để lấy mẫu điện

áp ra; 6 - Khuếch đại sai lệch của điện áp lấy mẫu

và điện áp chuẩn (thực chất là bộ so sánh có

khuếch đại); 7 - Bộ tạo điện áp chuẩn; 8 - Bộ tạo

xung tam giác; 9 - Bộ điều chế độ rộng xung; 10 -



Tel:

Bộ khuếch đại kích thích và đảo pha để điều khiển

phần chuyển mạch chính.

Sơ đồ khối của bộ nguồn chuyển mạch đầy đủ

được chỉ ra ở hình 1. Tần số làm việc của bộ

nguồn chuyển mạch (tần số chuyển mạch)

thường cao (từ 10kHz ÷ 500kHz). Vì nếu tần

số thấp thì khó lọc thứ cấp, kích thước linh

kiện (cuộn chặn, tụ lọc) lớn, giá thành cũng

như kích thước của nguồn tăng. Nếu tần số

quá cao thì năng lượng điện sẽ phát xạ tại

chỗ, khi đó năng lượng điện sẽ biến thành

năng lượng từ trường, điện trường và nhiệt,

làm giảm hiệu suất của bộ nguồn. Hơn nữa,

trong dải tần 10kHz ÷ 500kHz, máy biến áp

dùng lõi ferit, Moly Permaloy có độ từ thẩm

hiệu dụng lớn, nên số vòng dây sẽ giảm đi rất

nhiều, tức là giảm được kích thước và trọng

lượng của máy biến áp, cuộn chặn so với bộ

nguồn thông thường có cùng công suất. Phần

chuyển mạch chính sử dụng các BJT và

MOSFET công suất lớn, tần số chuyển mạch

cao, làm việc ở chế độ đóng–cắt nên tổn hao

công suất rất nhỏ, toả nhiệt đơn giản.

Từ các đặc điểm trên làm cho nguồn chuyển

mạch có các ưu điểm sau: Phần tử chuyển

mạch tích cực hoạt động ở một trong hai chế

độ đóng hoặc ngắt nên khả năng truyền tải

công suất lớn hơn nhiều so với ở chế độ tuyến

tính. Nhờ vậy hiệu suất cao (80 – 90%);