Xemtailieu Tải về Mạch nguồn xung uc3842
ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG UC 3842 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay nguồn xung rất phổ biến trong các thiết bị điện tử. Nhưng để hiểu về nguồn xung thì rất khó khăn vì : thiếu các thiết bị để đo đạc, thiếu tài liệu (hầu hết chỉ có tài liệu tiếng anh mà không có tài liệu tiếng việt nào nói về nguồn xung 1 cách chi tiết, cụ thể). Chính vì thế mà càng gây khó khăn cho sinh viên tiếp cận, học hỏi. Với việc thiết kế 1 nguồn xung đòi hỏi sự hiểu biết, người thiết kế phải có những kỹ năng điện tử vững thì mới có thể thiết kế được. Khó khăn lớn nhất cho những người thiết kế là về mặt biến áp xung, vì biến áp xung đòi hỏi độ chính xác cao, với các thông số mà khó có thể đưa ra 1 công thức chung, chỉ có máy đo thì mới chính xác được. Về mặt ứng dụng của biến áp xung thì rất nhiều, trong đó tiêu biểu nhất là trong nguồn xung, bộ Invector, bộ UPS … I.CÁCH HOẠT ĐỘNG VÀ Ý NGHĨA CỦA UC3842 VÀ TL 431 UC3842 hay KA3842 là một GVHD: Th.s MÃ DUY KHANH Trang 1 ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG UC 3842 Sơ đồ khối bên trong IC - KA3842 * IC UC3842 có 8 chân và nhiệm vụ của các chân như sau : - Chân 1: ( COMP ) đây là chân nhận điện áp so sánh, điện áp chân số 1 tỷ lệ thuận với điện áp ra, thông thường trong mạch nguồn, chân 1 không nhận áp hồi tiếp mà chỉ đấu qua một R sang chân số 2 . - Chân 2: ( VFB ) đây là chân nhận điện áp hồi tiếp, có thể hồi tiếp so quang hoặc hồi tiếp trực tiếp từ cuộn hồi tiếp sau khi đi qua cầu phân áp, điện áp hồi tiếp về chân 2 tỷ lệ nghịch với điện áp ra, nếu một lý do nào đó làm điện áp đưa về chân 2 tăng lên thì điện áp ra sẽ giảm thấp hoặc bị ngắt . - Chân 3: ( CURRENT SENSE ) chân cảm biến dòng, chân này theo dõi điện áp ở chân S của đèn Mosfet, nếu dòng qua Mosfet tăng => điện áp chân S sẽ tăng => điện áp chân 3 sẽ tăng, nếu áp chân 3 tăng đến ngưỡng khoảng 0,6V thì dao động ra sẽ bị ngắt, điện trở chân S xuống mass khoảng 0,22 ohm , nếu điện trở này tăng trị số hoặc bị thay trị số lớn hơn thì khi chạy có tải là nguồn bị ngắt . - Chân 4: ( Rt / Ct ) chân nối với R-C tạo dao động , tần số dao động phụ thuộc vào trị số R và C ở chân 4, người ta thường đưa xung dòng hồi tiếp về chân 4 để đồng pha giữa tần số dòng với tần số dao động nguồn, điều đó đảm bảo khi sò dòng hoạt động tiêu thụ nguồn thì Mosfet nguồn cũng mở để kịp thời cung cấp, điều đó làm cho điện áp ra không bị sụt áp khi cao áp chạy . - Chân 5: là Mass - Chân 6: là chân dao động ra, dao động ra là dạng xung vuông có độ rộng có thể thay đổi để điều chỉnh thời gian ngắt mở của Mosfet, thời gian ngắt mở của Mosfet thay đổi thì điện áp ra thay đổi - Chân 7: là chân Vcc, điện áp cung cấp cho chân 7 từ 12V đến 14V, nếu điện áp giảm nếu < 12V thì dao động có thể bị ngắt , điện áp chân 7 được cấp qua trở mồi, khi nguồn chạy điện áp này được bổ xung từ cuộn hồi tiếp sau khi chúng được chỉnh lưu và lọc . GVHD: Th.s MÃ DUY KHANH Trang 2 ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG UC 3842 - Chân 8: ( Vref ) đây là chân từ IC đưa ra điện áp chuẩn 5V, điện áp này thường dùng để cung cấp cho chân dao động số 4, người ta thường thiết kế mạch bảo vệ bám vào chân 8 để khi nguồn có sự cố sẽ làm mất nguồn ở chân 8 => mạch ngắt dao động . IC UC3842 II.TÍNH TOÁN CHO CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH: 1.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 2.Các thành phần trong khối nguồn: a.Mạch lọc nhiễu GVHD: Th.s MÃ DUY KHANH Trang 3 ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG UC 3842 - 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 b.Mạch chỉnh lưu - Có chức năng đổi điện áp AC 220V thành điện áp DC 300V cung cấp cho nguồn xung hoạt động c.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. d.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 e.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. f.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 3.Tính toán cho khối nguồn: a.Khối nguồn: Băng điện áp vào: min max Vline V line , GVHD: Th.s MÃ DUY KHANH Trang 4 ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG UC 3842 Tần số ngõ vào: fL Công suất ngõ ra lớn nhất : Po Ước lượng hiệu suất: Eff thường chọn trong khoảng 0.7-0.85. Tính công suất ngõ vào lớn nhất, bởi công thức: Pin Po E ff Nếu có nhiều ngõ ra thì ta tính hệ số ngõ ra sau: K L n Po n Po Nếu chỉ có 1 ngõ ra thì K L n =1 Nguồn chia 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. GVHD: Th.s MÃ DUY KHANH Trang 5 ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG UC 3842 Như sơ đồ bộ nguồn ở dưới đây, bên sơ cấp có mầu hồng và bên thứ cấp có mầu xanh. Phần nguồn bên sơ cấp: Phần nguồn bên thứ cấp GVHD: Th.s MÃ DUY KHANH Trang 6 ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG UC 3842 Phần nguồn bên thứ cấp GVHD: Th.s MÃ DUY KHANH Trang 7 ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG UC 3842 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. b.Tính toán giá trị cho tụ lọc nguồn và chọn dải điện áp cho ngõ vào Có 2 dải điện áp thường được sử dụng là: - Dải thông dụng có băng điện áp ngõ vào trong khoảng 85-265 Vrms. - Dải European có băng điện áp ngõ vào trong khoảng 195-265 Vrms Input (VAC) V (VAC) V (VAC) Universal 85 265 230 or 115 with doubler 195 265 GVHD: Th.s MÃ DUY KHANH Trang 8 ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG UC 3842 Từ đó ta có công thức tính : - Điện áp Vcc nhỏ nhất: min VDCmin 2. Vline 2 Trong đó Pin 1 Dch CDC . f L Dch : hệ số chu kỳ tụ nạp, thường chọn Dch =0.2. - Điện áp Vcc lớn nhất : max VDCmax 2.Vline Chọn trị số cho tụ ngõ ra: Dòng của tụ ngõ ra thứ n Co(n), hay độ nhấp nhô của dòng ra I(D) dòng của Diode, được tính ớ phần IX Điện áp trên tụ của ngõ thứ n R(C) là điện trở có ích của tụ ngõ ra GVHD: Th.s MÃ DUY KHANH Trang 9 ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG UC 3842 Đôi khi có nhưng hệ số đặc biết với kiểu 1 ngõ ra, mà ta không có được trở như mong muốn, ta có thể thay thế băng lọc LC với tần số khoảng bằng 1/10 hoặc 1/5 của tần số mạch, không được quá thấp. Cuộn L dung loại bead với dòng ra 1A GVHD: Th.s MÃ DUY KHANH Trang 10 ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG UC 3842 Chọn Diode chỉnh lưu cho cuộn thứ cấp dựa trên dòng và áp Điện áp lớn nhất và dòng RMS của Diode ngõ ra : Điện áp và dòng cho Diode chỉnh lưu được lấy : GVHD: Th.s MÃ DUY KHANH Trang 11 ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG UC 3842 V(RRM) áp lớn nhất, I(F) dòng trung bình của Diode. Việc chọn Diode được cho bởi bảng 2 với t(rr) là thời gian phục hồi lớn nhất: GVHD: Th.s MÃ DUY KHANH Trang 12 ĐỒ ÁN 1 MẠCH NGUON XUNG UC 3842 c.Tính toán cho Mosfet : Ta có hệ số tự cảm Lm (hay điện cảm của cuộn) được cho bởi công thức : min (VDC .Dmax ) 2 Lm 2 Pin f s K RF fs : tần số đóng ngắt của mạch KRF : hệ só gợn sóng + Đối với chế độ dẫn điện không liên tục (discontinuous con-duction mode : DCM) thì K RF =1. + Đối với chế độ dẫn điện liên tục (continuous con-duction mode : CCM) thì K RF