1 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CHƯƠNG TRÌNH KS CLC VIỆT-PHÁP - - - - - - - - - - BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN CÁC BỘ BIẾN ĐỔI TĨNH ĐỀ TÀI: THI ẾT KẾ BỘ BIẾN ĐỔI DC/DC DẠNG BOOST GVHD:PGS TS PHAN QUỐC DŨNG Sinh Viên:Huỳnh Thế Bảo MSSV:21000169 LỚP VP10NL
19
Embed
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN CÁC BỘ BIẾN ĐỔI TĨNHdulieu.tailieuhoctap.vn/books/khoa-hoc-ky-thuat/dien-dien-tu/file... · BÁO CÁO BÀI T ẬP LỚN CÁC BỘ ... Mosfet có
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM
CHƯƠNG TRÌNH KS CLC VIỆT-PHÁP
- - - - - - - - - -
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN CÁC
BỘ BIẾN ĐỔI TĨNH ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ BỘ BIẾN ĐỔI DC/DC DẠNG BOOST
GVHD:PGS TS PHAN QUỐC DŨNG
Sinh Viên:Huỳnh Thế Bảo MSSV:21000169
LỚP VP10NL
2
MỤC LỤC
1. Tính toán các thông số. ................................................................................................ 1
2. Mô phỏng mạch bằng PSIM. ....................................................................................... 2
2.1 Tiến hành mô phỏng: ................................................................................................ 2
2.2 Kết quả mô phỏng: ..................................................... Error! Bookmark not defined.
2.3 So sánh với lý thuyết: ................................................. Error! Bookmark not defined.
3. Tìm hiểu linh kiện thực tế. ......................................................................................... 10
3.2 Diode: ........................................................................ Error! Bookmark not defined.
3.3 Điện Trở: .................................................................... Error! Bookmark not defined.
3.4 Cuộn Cảm: ................................................................. Error! Bookmark not defined.
3.5 Tụ Điện: ........................................................................ Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 19
3
Yêu cầu: Thiết kế bộ biến đổi Boost với điện áp ra là 60V. Điện áp ngõ vào là 12V. Thiết kế sao cho dòng qua cuộn kháng liên tục và độ nhấp nhô điện áp thấp hơn 1%. Tải R = 50Ω. Tần số đóng cắt có thể chọn 20kHz.
Sơ đồ nguyên lý bộ Boost:
1. Tính toán các thông số Giả thuyết:
- Mạch vận hành ở xáclập. - Dòng qua cuộn kháng liên tục, luôn dương. - Tụ điện rất lớn, điện áp ngõ ra không đổi và có giá trị V0 - Chu kỳ đóng cắt T, thời gian đóng : DT, ngắt : (1-D)T.
Tínhtoán: - Xác định tỷ số đóng dòng D
00
121 1 0.81 50
in inV VV DD V
- Xác định L: Từ điều kiện dòng qua L liên tục, ta có:
2 2
min 3
(1 ) 0,8.(1 0,8) .60 482 2.20.10
D D RL Hf
Chọn L=48µH - Xác định C:
Độ nhấp nhô điện áp thấp hơn 1% Chọn C=100µF
4
2. Mô phỏng mạchbằng PSIM
Các thông số thiết kế của mạch:
- Điện áp vào: Vin = 12 [V] - Tần số đóng cắt khóa f = 20 [kHz] - Tỷ số đóng cắt D = 0,8 - Điện trở R = 50 [Ω] - Cuộn cảm L =48 [µH] - Tụ điện C = 100 [µF]
2.1 Tiến hành mô phỏng:
- Tạo file mới, File New
- Lấy linh kiện từ thanh công cụ ở bên dưới hoặc trong menu
Elements
5
- Thay đổi thông số linh kiện bằng cách double click linh kiện, bảng tính chất linh kiện sẽ hiện ra. Ta có thể thay đổi tên và các thông số khác của linh kiện:
Sử dụng khối Gating block để tạo xung đóng ngắt cho mosfet Double click vào khối gating block ta được :
- Frequency là tần số biến đổi. - No. of points là số điểm xung thay đổi trạng thái do ta chỉ muốn
thay đổi 2 lần nên set là 2 (ở đầu chu kì lên 1, tới 1 góc xác định xuống lại 0).
- Switching Points là các điểm thay đổi trạng thái tính theo độ. Ở đầu chu kì là 1.
Do D=0.8 nên góc đổi trạng thái xuống 0 là 0.8*360=288. Ta set giá trị như hình
6
- Tiến hành mắc thêm các Ampère kế và Volt kế để đo các giá trị
dòng và áp.
- Thêm khối Simulation control bằngcáchvào menu Simulation Simulation control, đặt khối ở bất kì vị trí nào, double click khối để thiết lập cho việc mô phỏng
Trong đó :
- Time step là chu kì tính toán của việc mô phỏng, chọn nhỏ hơn chu kì đóng ngắt khóa nhiều lần để đồ thị được mịn.
- Total time : là tổng thời gian mô phỏng. Ta chọn là 0,6 s để mạch đã đi vào xác lập.
- Print time :là thời điểm bắt đầu lưu số liệu cho việc vẽ đồ thị. Ta vẽ khoảng 5 chu kì nên set giá trị là 0.6-5*5e-5=0,59975
- Các giá trị khác giữ nguyên mặc định: Print step=1, Load flag=0, save flag=0, Hardware Target = None
Nhấn F8 hoặc vào menu Simulation Run Simulation để bắt đầu chạy mô phỏng. Sau khi kết thúc quá trình mô phỏng cửa sổ Sim View sẽ hiện ra: kèm với bảng hiện tên các thiết bị đo ta đã đặt trên mạch. Chọn các thiết bị từ khung trái sang khung phải để vẽ biểu đồ.
7
- Ở đồ thị có thể dung thanh công cụ dưới cùng để đo một số giá trị từ đồ thị: Max, Min, trung bình, hiệu dụng…
- Có thể thêm 1 đường biểu diễn vào đồ thị đang chọn bằng công cụ
hoặc thêm 1 đồ thị khác bằng công cụ
2.2 Kết quả mô phỏng
- Giản đồ xung điều khiển
- Áp và dòng nguồn
8
- Giản đồ dòng và áp qua tải R xác lập
- Giản đồ dòng áp qua cuộn cảm
9
- Giản đồ dòng áp qua tụ điện
- Giản đồ dòng áp qua diode
10
- Giản đồ dòng áp qua Mosfet
2.3 So sánh với lý thuyết - Áp trung bình ngõ ra VOavg= 25.9896608e+001 = 59.896608 V
11
VRmax = 6.0134311e+001 = 60.134311 V
VRmin = 25.9655170e+001 = 59.65517 V
12
Độ nhấp nhô điện áp ngõ ra
Nhận xét: Ta nhận thấy các giá trị mô phỏng gần đúng với lý thuyết, có sai số nhỏ do quá trình lấy mẫu
3. Tìm hiểu linh kiện thực tế
3.1 Mosfet
Mosfet là Transistor hiệu ứng trường ( Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ) là một Transistor đặc biệt có cấu tạo và hoạt động khác với Transistor thông thường mà ta đã biết. Mosfet thường có công suất lớn hơn rất nhiều so với BJT.Đối với tín hiệu 1 chiều thì nó coi như là 1 khóa đóng mở. Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợn cho khuyếch đại các nguồn tín hiệu yếu, Mosfet được sử dụng nhiều trong các mạch nguồn Monitor, nguồn máy tính.
Hình dạng thực tế:
13
Bảng tra cứu các loại Mosfet thông dụng
Hướng dẫn :
1. Loại kênh dẫn : P-Channel : là Mosfet thuận , N-Channel là Mosfet ngược.
2. Đặc điểm ký thuật : Thí dụ: 3A, 25W : là dòng D-S cực đại và công suất cực đại. STT Ký hiệu Loại kênh dẫn Đặc điểm kỹ thuật
Ở đây ta cho Mosfet IRFS 630 để mô phỏng cho mạch biến đổi DC/DC dạng Boost thực tế
Bảng thông số định mức của IRFS630
16
3.2 Diode
Diode bán dẫn là các linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại, sử dụng các tính chất của các chất bán dẫn. Có nhiều loại điốt bán dẫn, như điốt chỉnh lưu thông thường, điốt Zener, LED. Chúng đều có nguyên lý cấu tạo chung là một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N.
Hình ảnh thực tế:
17
Ta chọn con Diode 1N4005 để thiết kế
Thông số của con 1N4005
3.3 Điện trở
Ta chọn điện trở R = 50Ω loại 2W 1%
18
3.4 Cuộn cảm
Ta chọn cuộn cảm 4D28-
470M
3.5 Tụ điện
Ta chọn tụ100uF/16V (JWCO) Aluminum Electrolytic Capacitor, 5x7 mm
19
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Slide bài giảng môn Các bộ biến đổi tĩnh của thầy Phan Quốc Dũng.
- Datasheet của IRFS630 và 1N4005 trên website www.alldatasheet.com