Cách chọn tụ cho mạch nguồn và tính toán mạch snubber

0
467
tụ điện đầu vào

Trong phần này, chúng ta thảo luận về Cách chọn tụ cho mạch nguồn đầu vào C1 và mạch snubber được đặt ở đầu vào. Ở đây đầu vào là điện áp cao DC thu được bằng cách sử dụng cầu diode để chỉnh lưu điện áp AC. Như được chỉ ra trong sơ đồ mạch bên dưới, tụ điện đầu vào C1 và mạch snubber R4, C3, D3 được kết nối với đường dây sơ cấp của máy biến áp T1, tức là, với điện áp chỉnh lưu cầu diode.

Cach-chon-tu-cho-mach-nguon Cách chọn tụ cho mạch nguồn và tính toán mạch snubber

Mạch tổng thể bạn xem ở phần trước theo đường dẫn : Thiết kế nguồn điện

Tụ điện đầu vào C1

Khi tụ điện đầu vào CIN, tụ điện C1, 450 V / 100 µF, được kết nối. Tụ điện này có hai mục đích chính, nhưng về cơ bản nó được kết nối để đề phòng các trường hợp điện áp đầu vào giảm xuống trong khoảng thời gian ngắn hoặc bị cắt.

Mục đích đầu tiên là khi đầu vào AC bị ngắt trong giây lát; điện áp đầu vào hoàn toàn biến mất, nhưng có thể vẫn được cấp điện, mặc dù đó là một thời gian ngắn, do điện tích được lưu trữ trên C1. Mục đích thứ hai liên quan đến thực tế là MOSFET được sử dụng làm bóng bán dẫn chuyển mạch bật và tắt dòng điện lớn cực kỳ nhanh chóng. Khi phản hồi đầu vào không thể theo kịp với việc chuyển đổi này, hoặc khi trở kháng đầu vào cao, điện áp đầu vào giảm trong một thời gian ngắn và điều này sẽ được tăng thêm bởi C1. Trong mọi trường hợp, khi điện áp đầu vào giảm xuống dưới điện áp yêu cầu, tất nhiên sẽ xảy ra sự bất thường ở điện áp đầu ra và các vấn đề nảy sinh trong hoạt động của mạch mà nguồn điện được cung cấp. Mặc dù không phải là một giải pháp hoàn hảo, nhưng tụ điện C1 làm giảm bớt những vấn đề như vậy.

tu-dien-dau-vao Cách chọn tụ cho mạch nguồn và tính toán mạch snubber

Điện dung của tụ điện đầu vào C1 được xác định theo tiêu chí chỉ ra trong bảng dưới đây. Pout được xác định từ các thông số kỹ thuật của thiết kế này; tính toán dựa trên bảng, ta có:

Pout = 12V × 3A, 36W
C1, 2 × 36W, 72μF ⇒ 100μF
Điện áp đầu vào (VAC)CIN μ μF)
85-2642 × Pout (W)
180-2641 × Pout(W)

Các hệ số trong bảng này dành cho chỉnh lưu toàn sóng. Điện dung phải được điều chỉnh theo sự khác biệt về điều kiện và các thông số kỹ thuật về thời gian giữ đầu vào trong thời gian ngắt tạm thời.

Điện áp chịu đựng của tụ điện C1 phải được đặt bằng giá trị đỉnh của điện áp xoay chiều đầu vào. Đối với 264 VAC:

264V × √2 = 264 × 1,41 = 372V ⇒ 400V trở lên

Do đó tụ điện C1 được chọn là 100 µF và 450 V. Là loại tụ điện, tụ điện hóa gần như luôn được sử dụng. Kết thúc phần Cách chọn tụ cho mạch nguồn.

Mạch snubber: R4, C3, D3

Mạch snubber, được cấu hình từ điện trở R4, tụ điện C3 và diode D3, kết nối đường đầu vào và MOSFET trong sơ đồ mạch.

Trong thiết kế flyback, một khoảng trống được cung cấp trong lõi máy biến áp, do đó từ thông rò được tăng lên và xuất hiện điện cảm rò . Một dòng điện chuyển mạch cũng chạy trong điện cảm rò này và năng lượng được tích lũy, nhưng nó không được kết hợp với các cuộn dây khác, và do đó, nguồn điện không được chuyển giao và điện áp tăng xảy ra trên cống và nguồn MOSFET. Khi điện áp tăng vượt quá định mức điện áp MOSFET, có khả năng MOSFET bị hỏng. Để ngăn chặn điều này, mạch snubber được đưa vào để triệt tiêu điện áp tăng. Để biết chi tiết về mạch snubber ở phần trước.

mach-snubber Cách chọn tụ cho mạch nguồn và tính toán mạch snubber

Các tham số mạch snubber được xác định theo thứ tự (1) điện áp kẹp và điện áp gợn sóng kẹp, (2) R4, (3) C3, và (4) D3.

(1) Xác định điện áp kẹp (Vclamp) và điện áp gợn kẹp (Vripple)

Điện áp kẹp, như tên gọi của nó, là điện áp để kẹp(hiểu đơn giản là nó sẽ làm giảm sự tăng điện áp đột ngột) sự tăng vọt nào xảy ra. Nó được xác định có tính đến biên độ cho định mức điện áp MOSFET. Một MOSFET với định mức 800 V đã được chọn. Tỷ lệ ký quỹ là 20%. Từ quy tắc thực nghiệm, điện áp gợn sóng kẹp (Vripple) được dự đoán là xấp xỉ 50 V.

Vclamp = 800V × 0.8 = 640V
Vripple = 50V

(2) Xác định R4
R4 được chọn dựa trên bất đẳng thức sau.

10A_formulas01 Cách chọn tụ cho mạch nguồn và tính toán mạch snubber

Nếu điện cảm rò Lleak được coi là 10% của điện cảm sơ cấp Lp: Lleak
= Lp × 10% = 249μH × 10% = 25μH Các
giá trị thay thế được xác định trong thiết kế máy biến áp và tương tự trong bất đẳng thức, chúng ta có:

10A_formulas02 Cách chọn tụ cho mạch nguồn và tính toán mạch snubber

R4 phải nhỏ hơn giá trị này, và do đó R4 được đặt thành 75 kΩ.
Giá trị của R4 được xác định là 75 kΩ, và do đó suy hao P_R4 của R4 được xác định. P_R4 có thể được tính bằng công thức sau.

10A_formulas03 Cách chọn tụ cho mạch nguồn và tính toán mạch snubber

(3) Xác định C3
C3 được xác định từ bất đẳng thức sau.

10A_formulas04 Cách chọn tụ cho mạch nguồn và tính toán mạch snubber

Từ điện áp đặt vào C3, điện áp được đặt là 640V - 264 × 1,41 = 268V
⇒ 400 V hoặc cao hơn, bao gồm cả biên

(4) Xác định D3
Hoạt động nhanh là yêu cầu của diode, và do đó, một diode phục hồi nhanh được sử dụng. Điện áp chịu đựng được chọn là điện áp bằng hoặc cao hơn MOSFET Vds (tối đa). Trong sơ đồ mạch điện, một điốt có hiệu điện thế 800 V được chọn.

Với điều này, điện trở R4, tụ điện C3 và diode D3 của mạch snubber được xác định. Cuối cùng, điện áp tăng không chỉ bị ảnh hưởng bởi điện cảm rò rỉ máy biến áp, mà còn bởi điện cảm ký sinh của hệ thống dây điện in. Theo đó, với các mạch gắn trên bảng, điện áp Vds được xác định và mạch snubber được điều chỉnh khi cần thiết.

Mạch snubber về cơ bản thường rất cần thiết trong các bộ chuyển đổi flyback và hoạt động cũng như ưu điểm của nó nên được hiểu thông qua đánh giá lặp lại các thiết bị thực tế và những thứ tương tự.

Những điểm chính:

・ Tụ điện đầu vào CIN rất quan trọng vì vậy ta phải có được Cách chọn tụ cho mạch nguồn để bù cho dòng điện đầu vào được đưa vào do ngắt và chuyển mạch nguồn điện tạm thời.

・ Về cơ bản, một mạch gọn gàng là cần thiết để bảo vệ các bóng bán dẫn chuyển mạch khỏi sự tăng áp xảy ra ở đầu vào.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here