TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
CHƯƠNG TRÌNH KỸ SƯ CLC VIỆT-PHÁP

CÁC BỘ BIẾN ĐỔI TĨNH
PUSH PULL CONVERTER
GVHD: PGS.TS PHAN QUỐC DŨNG
SVTH:
Nguyễn Hồng Long

MSSV: 41101906

Lớp: VP11NL

Nguyễn Vũ Bảo Huy

MSSV: 21101370

Lớp: VP11NL

Tơ Vĩnh Khiêm

MSSV: 81101616

Lớp: VP11NL

Lê Hoàng Anh

MSSV: 41100075

Lớp: VP11VT

TPHCM, tháng 5 năm 2015


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
CHƯƠNG TRÌNH KỸ SƯ CLC VIỆT-PHÁP

CÁC BỘ BIẾN ĐỔI TĨNH
PUSH PULL CONVERTER
GVHD: PGS.TS PHAN QUỐC DŨNG
SVTH:
Nguyễn Hồng Long

MSSV: 41101906

Lớp: VP11NL

Nguyễn Vũ Bảo Huy

MSSV: 21101370

Lớp: VP11NL

Tơ Vĩnh Khiêm

MSSV: 81101616

Lớp: VP11NL

Lê Hoàng Anh


MSSV: 11111111

Lớp: VP11VT

TPHCM, tháng 5 năm 2015


LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay điện tử cơng suất được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp hiện đại
như truyền thông điện, giao thông, đường sắt, các q trình điện phân trong cơng nghiệp hố chất,
trong rất nhiều các thiết bị công nghiệp và dân dụng khác nhau…
Một cách đơn giản nhất có thể hiểu điện tử công suất là công nghệ biến đổi điện năng từ dạng
này sang dạng khác trong đó các bộ biến đổi là đối tượng nghiên cứu cơ bản của điện tử công suất
Bộ biến đổi push – pull converter là một bộ biến đổi được thiết kế theo kiểu DC – DC. Việc áp
dụng nguyên lý hoạt động của bộ biến đổi push-pull nói riêng và mơn điện tử cơng suất nói chung
đã góp phần giải quyết những bài tốn kĩ thuật phức tạp trong lĩnh vực tự động hoá cũng như
trong đời sống hàng ngày. Giúp nâng cao và cải thiện chất lượng cuộc sống.
Đối với sinh viên điện điện tử, môn học điện tử công suất là một môn rất quan trọng. Với sự giảng
dạy nhiệt tình của các thầy cô trong khoa chúng em đã từng bước tiếp cận mơn học. Để có thể
nắm vững lý thuyết và áp dụng vào thực tế, ở học kì này chúng em được thầy giáo cho đồ án môn
học với đề tài về việc “Sử dụng bộ biến đổi push - pull converter trong điện tử công suất”. Đây là
một đề tài có nhiều ứng dụng trong thực tế. Với sự cố gắng của các bạn trong nhóm cùng với sự
chỉ bảo của thầy trong bộ môn và đặc biệt là thầy Phan Quốc Dũng đã giúp chúng em hoàn thành
đề tài này.
Song với lượng kiến thức còn hạn chế và thời gian có hạn, bản báo cáo thực tập của chúng em
khơng tránh khỏi những sai sót và hạn chế rất mong được sự chỉ bảo góp ý của các thầy cô và bạn
về.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!



MỤC LỤC
1.

2.

3.

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT............................................................................................... 1
1.1.

Giới thiệu....................................................................................................................... 1

1.2.

Nguyên lý làm việc.........................................................................................................1

THIẾT KẾ............................................................................................................................ 4
2.1.

u cầu thiết kế............................................................................................................. 4

2.2.

Tính tốn thơng số.........................................................................................................4

2.2.1.

Khóa đóng cắt (Switching)....................................................................................6

2.2.2.


Máy biến áp............................................................................................................ 7

2.2.3.

Chỉnh lưu................................................................................................................8

2.2.4.

Bộ lọc.......................................................................................................................9

2.2.5.

Bộ cách ly................................................................................................................9

2.2.6.

Bộ khuếch đại vi sai............................................................................................... 9

2.2.7.

Bộ chỉnh áp...........................................................................................................10

2.2.8.

Bộ điều khiển tỷ số đóng cắt................................................................................10

2.2.9.

Bộ điều khiển đóng cắt.........................................................................................11


KẾT QUẢ MƠ PHỎNG.................................................................................................... 12
3.1.

Giản đồ áp khóa.......................................................................................................... 13

3.2.

Áp ngõ ra......................................................................................................................13

3.3.

Áp diode....................................................................................................................... 14

3.4.

Dịng qua diode............................................................................................................15

4.

KẾT LUẬN......................................................................................................................... 16

5.

ỨNG DỤNG CỦA BỘ PUSH PULL.................................................................................17
5.1.

Bộ nguồn UPS..............................................................................................................17

5.2.


Bộ nguồn Inverter ( Biến tần )....................................................................................17


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Sơ đồ ngun lý bộ push pull (half bridge)......................................................................1
Hình 1.2 Giản đồ đóng cắt khóa......................................................................................................2
Hình 1.3 Giản đồ áp ra Vo, dòng qua cuộn cảm ILx, áp cuộn thứ cấp...........................................3
Hình 2.1 Flow chart cho bộ Feed back............................................................................................4
Hình 2.2 Sơ đồ mạch push pull (bằng PSIM)..................................................................................5
Hình 2.3 Sơ đồ mạch khuếch đại điều khiển...................................................................................6
Hình 2.4 Khóa đóng cắt dùng Mosfet và diode zener.....................................................................6
Hình 2.5 Mơ hình một loại máy biến áp..........................................................................................7
Hình 2.6 Mơ hình mạch chỉnh lưu...................................................................................................8
Hình 2.7 Mơ hình bộ lọc..................................................................................................................9
Hình 2.8 Mơ hình bộ cách ly...........................................................................................................9
Hình 2.9 Mơ hình bộ khuếch đại vi sai............................................................................................9
Hình 2.10 Mơ hình bộ chỉnh áp.....................................................................................................10
Hình 2.11 Mơ hình bộ điều khiển khóa.........................................................................................10
Hình 2.12 Mơ hình bộ điều khiển đóng cắt...................................................................................11
Hình 3.1 Sơ đồ mạch điều khiển....................................................................................................12
Hình 3.2 Sơ đồ mạch push pull sau khi tính tốn thơng số...........................................................13
Hình 3.3 Giản đồ đóng cắt 2 khóa.................................................................................................13
Hình 3.4 Giản đồ áp ngõ ra............................................................................................................13
Hình 3.5 Giản đồ áp diode chưa xác lập........................................................................................14
Hình 3.6 Giản đồ áp diode khi xác lập..........................................................................................15
Hình 3.7 Giản đồ dòng qua diode xác lập.....................................................................................15


Các bộ biến đổi tĩnh


Push Pull Converter

1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1.
Giới thiệu
Bộ biến đổi dùng hai transitor có hiệu quả đặc biệt ở điện áp thấp.
Dùng hai transitor để biến đổi DC-DC .Mỗi transitor lần lượt dẫn trong mỗi nửa chu kỳ và không
bao giờ cùng dẫn.Khi transitor A dẫn thì cuộn sơ cấp phía trên được cấp điện,tương tự khi
transitor B dẫn thì cn sơ cấp bên dưới có điện .điện áp đầu ra được lấy bên sơ cấp qua diode ra
tải.



Half-Brigde: Dùng 2 transitor biến đổi cho các ứng dụng offline.
Full-Brigde: Dùng 4 transitor – có thể cho cơng suất đầu ra cao nhất đối với tất cả các
loại nguồn kể trên.

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý bộ push pull (half bridge)

1.2.

Nguyên lý làm việc

Chuyển đổi theo kiểu push – pull hay là chuyển đổi theo kiểu đẩy kéo



Khi chuyển đổi ở Mosfet 1 là ON (chuyển đổi ở Mosfet 2 là OFF) thì năng lượng được
chuyển giao cho các phụ tải thông qua biến áp và diode D2

Khi chuyển đổi ở Mosfet 2 là ON (chuyển đổi ở Mosfet 1 là OFF) thì năng lượng được
chuyển giao cho phụ tải qua máy biến áp và diode D1

Chu kỳ cứlặp đi lặp lại 2 trạng thái ngắt mở của mosfet 1 và 2 tạo điện áp đầu ra liên tục ở đầu ra
máy biến áp.


Đặc điểm

Dùng hai transitor để biến đổi DC-DC .Mỗi transitor lần lượt dẫn trong mỗi nửa chi kỳ và không
bao giờ cùng dẫn.
Điện áp đầu vào và đầu ra được cách ly với nhau,đảm bảo an toàn cho người và thiết bị bên đầu
vào
1


Các bộ biến đổi tĩnh

Push Pull Converter

Hình 1.2 Giản đồ đóng cắt khóa



Khóa Sw1 đóng: D1 đóng, D2 ngắt

V p 1=V S ; V s 1=V S

( )


V Lx=V x −V 0=V S

( )

VS
¿> ( ∆ i Lx ) ON =



( )

( )

NS
N
N
; V S 2=V S S ;V P 2=V S ;V SW 2=2 V S ;V x =V s 2=V S S ;
NP
NP
NP

NS
−V 0
NP

( )

NS
−V 0
NP

Lx

DT

Khóa Sw2 đóng: D2 đóng, D1 ngắt

V P 2=−V S ; V p 1=−V S ; V s 1=−V S

V x =−V s 2=V S

VS

( ∆i Lx ) ON =

( )

( )

( )

NS
N
; V S 2=−V S S ; V SW 1=2 V S ;
NP
NP

( )

NS
N

;V Lx =V x −V 0=V S S −V 0
NP
NP

( )

NS
−V 0
NP
Lx

DT

2


Các bộ biến đổi tĩnh

Push Pull Converter



Khóa Sw1. Sw2 ngắt : Dòng qua các cuộn sơ cấp bằng 0: Dòng qua Lx liên tục =>
D1, D2 đóng



Độ nhấp nhơ áp tụ

Hình 1.3 Giản đồ áp ra Vo, dịng qua cuộn cảm ILx, áp cuộn thứ cấp


3


Các bộ biến đổi tĩnh

Push Pull Converter

2. THIẾT KẾ
2.1.
Yêu cầu thiết kế
Yêu cầu bộ DC/DC:


Thiết kế bộ biến đổi DC/DC dạng Buck- Boost với các thông số tự chọn như sau:
Tần số đóng cắt của khóa
Hệ số đóng cắt
Các thơng số linh kiện

,

,

Điện áp đầu vào của bộ chuyển đổi
Dựa vào các thông số ở trên và lý thuyết được đề cập ở phần I, tính tốn các giá trị điện áp đầu
ra, độ nhấp nhô điện áp đầu ra, độ nhấp nhơ dịng cuộn cảm, tính tốn dịng

….

Bộ chuyển đổi DC/DC dạng Buck- Boost được mô phỏng trong Psim như dưới đây:


Bộ Push Pull




Thường có hiệu suất khoảng 85% ở mức 350W
Có biến áp cách ly với 3 cuộn dây, thời gian đóng cắt khóa là nửa chu kỳ
Cần phải chú ý đền thời gian nạp xả của tụ điện C, đồng thời do biến áp 3 cuộn dây nên
vấn đề về từ thông trong các lỏi sắt cần phải được chú ý

Sau một thời gian tìm hiểu, bộ DC/DC để cung cấp điện áp 170VDC từ nguồn điện áp 12VDC
để cung cấp điện áp cho một bộ DC/AC là cần thiết. Năng lượng cần truyền tải là khoảng 250W,
bộ biến đổi tốt nhất trong trường hợp này là bộ Push Pull với hiệu suất 85% và khả năng truyền
tải 350W, trong khi bộ Full Bridge và Half Bridge có thể truyền tải đến 1000W và 500W tương
ứng.
2.2.

Tính tốn thơng số

Để có thể
với sự thay
đầu ra, đầu
phải có một
áp ra và áp
muốn, bộ so
đương nhiên

thích nghi
đổi của áp

bài yêu cầu
bột so sánh
ra
mong
sánh này
phải cách
4


Các bộ biến đổi tĩnh

Push Pull Converter

ly giữa áp ra và áp vào để tránh làm ảnh hưởng đến thông số của mạch tuy nhiên vẫn phải thực
hiện được nhiệm vụ so sánh áp.

Mơ hình mơ phỏng dưới đây là bộ DC/DC chuyển áp từ 12VDC sang 170 VDC. Một pin 12V
được kết nối với 2 N-Mos với vai trò là 2 khóa đóng cắt. 2 khóa này sẽ khác nhau về thời gian
đóng
cắt
Hình 2.1 Flow chart cho bộ Feed back
để
dẫn
dòng qua cuộn dây của biến áp cách ly. Nếu 2 khóa này hoạt đồng cùng thời gian, nó sẽ gây ngắn
mạch nguồn và làm bão hòa biến áp. Cuộn dây biến cáp có tì số biến áp là 1:14 để biến áp từ
12VDC sang 168 VDC.

5



Các bộ biến đổi tĩnh

Push Pull Converter

Hình 2.2 Sơ đồ mạch push pull (bằng PSIM)

Hai Diode ở cuộn thứ cấp tạo ra một mạch chỉnh lưu toàn phần. Để bảo vệ 2 diode này khỏi
những gai điện áp, mỗi diode được mắc song song với một mạch bảo vệ RC. Sau đó, điện áp ra
được đưa qua bộ lọc LC với vai trị là bộ lọc thơng thấp, có nhiệm vụ loại bỏ các sóng hài bậc
cao, chỉ cho các sóng hài với tần số nhỏ hơn tần số cắt đi qua. Cuối cùng điện áp ra được cho qua
một điện trở R để đem áp ra so sánh về mức 5V
Sau khi biến đổi điện áp, ngõ ra được kết nối với một bộ cách ly công suất sau đó đưa ra ngõ vào
bộ điều khiển qua một bộ khuếch đại. Sai lệch giữa điện áp ngõ ra và điện áp mong muốn được
đưa vào bộ khuếch đại. Vi sai sau khi khuếch đại tiếp tục đi vào một op-apm để phân cực. Tính
hiệu phân cực này được so sánh với xung tam giác ở op-amp thứ ba để điều chỉnh thời gian đóng
cắt của 2 khóa MOSFET. 2 MOSFET này được nối với nhau qua một cổng chung, để tránh
trường hợp cả hai khóa cùng bật một lúc.

6


Các bộ biến đổi tĩnh

Push Pull Converter

Hình 2.3 Sơ đồ mạch khuếch đại điều khiển

2.2.1. Khóa đóng cắt (Switching)
Mơ hình push-pull dựa trên 2
“switches” để tuần hồn dịng thơng

qua máy biến áp tần số cao.
Có 2 dạng “switch” được sử dụng
trong mơ hình: BJT và Mosfet, và
chúng đều hoạt động ở chế độ bão
hịa, điều đó cho phép “ transitors”
kết hợp những đặc tính của một cơng
tắc lý tưởng. Tuy nhiên, việc tồn tại
trở kháng bên trong “ transitors” khi
hoạt động ở chế độ bão hịa gây nên Hình 2.4 Khóa đóng cắt dùng Mosfet và diode zener
tổn thất năng lượng dưới dạng nhiệt.
Bởi vì mục đích của việc thiết kế nhằm đạt được hiệu suất cao do vậy trở kháng bên trong
transitor phải thấp.
Một yếu tố quan trọng khác trong việc lựa chọn transitor đó là tốc độ đóng cắt của transitor.
7


Các bộ biến đổi tĩnh

Push Pull Converter

Transior phải có khả năng đóng căt nhanh vì 2 lý do sau đây:
1. Tần số đóng cắt phải tương thích với tần số vận hành của hệ thống, trong trường hợp này
là mach push-pull với tần số hoạt động là 50kHz. Tuy nhiên, với mạch push-pull, mỗi
transitor phải có khả năng hoạt động ở tần số gấp đôi tần số hoạt động, bởi vì mỗi cơng
tắc chỉ hoạt động ở một nửa chu kỳ hoạt động, nửa chu kì cịn lại transitor ngắt.
2. Lý do thứ 2 nằm ở phần năng lượng tiêu tán. Khi transitor chuyển từ trạng thái ngắt sang
đóng, khi đó đặc tính transitor nằm ở miền tuyến tính với trở kháng cao. Do đó dịng
khơng thể giảm vì cuộn cảm bên trong máy biến thế làm cho năng lượng bị lãng phí.
Thời gian đóng cắt càng nhanh, năng lượng càng ít bị lãng phí, do vậy cải thiện được hiệu
suất mơ hình.

Điện áp tối đa mà transitor có thể cung cấp cũng nên được cân nhắc khi lựa chọn thiết bị. Điện
áp đó phải lớn hơn điện áp nguồn đặt trên nó, ngồi ra cũng nên mắc thêm diode zenner song
song với switch để tránh sự ảnh hưởng của điện áp gai.
Dựa trên những thông số đã được mô tả , MOSFET với trở kháng rất bé là một lựa chọn tốt nhất.
Điện áp tối đa của MOSFET phải lớn hơn 12V DC, và nên chọn N-MOS vì hoạt động ở tốc độ
nhanh hơn so với P-MOS và ít hao phí hơn.
2.2.2. Máy biến áp
Khi tiến hành thiết kế bộ biến áp, có vài thơng số
chính cần chọn trước khi hồn tất việc thiết kế.
Những thơng số này được tính tốn dựa trên cơng
thứcchung.
Trước tiên ta xét 2 thơng số: điện áp vào và điện
áp ra. Trong thiết kế này, điện áp vào sẽ chọn 12
VDC, điện áp ra khoảng 170 VDC. Những thông
số khác phải chọn dựa trên tỷ số đóng cắt D. Trong
thiết kế này ta chọn D = 0.5 để phịng trường hợp
có thất thốt trong hệ thống. Dựa trên những thơng Hình 2.5 Mơ hình một loại máy biến áp
số vừa chọn ở trên t có thể xác định được tỷ số cho máy biến áp. Một điều cần lưu ý, nếu điện áp
ra chọn là 170 VDC thì ta tính tốn tỷ số máy biến áp không phải là 1 số nguyên. Tuy nhiên, nếu
ta giảm điện áp ngõ ra xuống khoảng 168 VDC, tỷ số máy biến áp sẽ tròn 14. Với tỷ số máy biến
áp vừa chọn, tỷ số đóng cắt giả định lúc đầu là 0.5, như vậy, ta tăng tỷ số đóng cắt D = 0.5059,
điện áp ngõ ra đạt được sẽ là 170 VDC.
Máy biến áp được sử dụng trong bộ push-pull thường dùng có nhiều cuộn dây. Trong phần thiết
kế này, ta chọn máy biến áp có 4 cuộn dây, trong đó 2 cuộn sơ cấp và 2 cuộn thứ cấp. Số vòng
dây cuộn thứ cấp gấp 14 lần cuộn sơ cấp.
8


Các bộ biến đổi tĩnh


Push Pull Converter

Kế đến, kích thước lõi và vật liệu được chọn từ “ Magnetics Company” . Lõi phải đủ lớn để có
thế quấn được các sợi dây có kich thước lớn vì dịng trung bình vào là khoảng 20 ampe. Về phần
vật liệu lõi, nên được thiết kế chịu được tần số cao, và hao phí thấp, đặc biệt là cuộn dây trong
máy biến áp được quấn thủ cơng. Do đó, vật liệu sẽ chọn là dịng MMP vì nó được thiết kế với
hao phí thấp nhất.
Cụ thể ta sẽ chọn vật liệu MMP 55906. Các thơng số quan trọng: đường kính trong 1.9 inches,
độ từ thẩm μr =125 , chiều dài trung bình của lõi 0.1995m, diện tích mặt cắt 0.0227m.
 Áp dụng cơng thức
Để tính tốn số vịng dây phải quấn qua lõi, độ lệch dịng ngõ vào phải được chọn theo cơng thức
∆ I ¿=

V¿
t
0.5 .
Lcore
2

Chọn ∆ I ¿ bằng 2, Lcore = 30µH
Sau khi tính tốn độ tự cảm của Lcore , ta có thể tính số vịng dây sơ cấp theo công thức:
N 1=

√

Lengthcore . L core
=1.29→ 2
U 0. U . Area core

Khi xác định được sơ vịng dây sơ cấp, ta lập tức xác định được số vòng thứ cấp N2 = 28

Khi N1 được làm tròn lên 2, Lcore được tính tốn lại bằng 71.5 µH
Từ đó độ lệch dịng vào cũng được tính tốn lại, bằng 0.839A
2.2.3. Chỉnh lưu
2 diodes trong mạch ở dạng mạch chỉnh lưu cầu toàn
phần. Điode D8 ở trên On khi switch M1 On, diode D8
ở dưới on khi switch M2 On. Cả 2 diodes khơng bao giờ
on cùng lúc vì cả 2 switches cũng không bao giờ on
cùng lúc. Bộ bảo vệ RC giảm xóc được mắc song song
để bảo vệ diode. Bộ giảm xóc có tác dụng làm triệt điện
áp quá độ bằng việc hạn chế sự tăng áp đột ngột, khơng
có bộ giảm xóc, điện áp gai sẽ đi qua diode và có thể
đánh thủng nó.
Hình 2.6 Mơ hình mạch chỉnh lưu

9


Các bộ biến đổi tĩnh

2.2.4.

Push Pull Converter

Bộ lọc

Sự kết hợp của cuộn cảm L1 và tụ C3 tạo nên
bộ lọc thông thấp bậc 2. Bộ lọc thông thấp chỉ
cho phép những tín hiệu có tần số thấp hơn tần
số cắt đi qua, trong mạch này thì tần số cắt là:
25265 Hz. Tuy nhiên đây không phải bộ lọc lý

tưởng, do vậy dải thơng sau tần số cắt có độ
dốc là -40dB/Dec
2.2.5. Bộ cách ly

Hình 2.7 Mơ hình bộ lọc

Để giữ mức điện áp ngõ ra ở 170VDC, cần phải điều khiển
thời gian đóng cắt của switches.
Bước đầu tiên là phải chia nhỏ và cách ly điện áp ngõ ra.
Điện áp 170 VDC ở ngõ ra cần được chia nhỏ xuống độ
chia 5VDC. Để làm được điều đó cần có một điện trở lớn
ở ngõ ra. Cách thường dùng nhất để thực hiện một bộ cách
ly đó là sử dụng một đèn LED và một cảm biến quang. Khi
đèn LED on, cảm biến quang sẽ được kích hoạt tạo ra
dịng điện tương ứng với lượng sáng mà nó nhận được.
2.2.6. Bộ khuếch đại vi sai

Hình 2.8 Mơ hình bộ cách ly

Hình 2.9 Mơ hình bộ khuếch đại vi sai

Tín hiệu ngõ ra sau khi được đưa về thang 5V được nối vào chân (-) của op-amp số 1 để so sánh
với một điện áp chuẩn 5V được nối vào chân (+), vi sai sau đó được khuếch đại, tỉ lệ khuếch đại
được tính tốn dựa trên các điện trở R
10


Các bộ biến đổi tĩnh

Push Pull Converter


2.2.7. Bộ chỉnh áp
Sau khi có tính hiệu sai lệch ngõ
ra, cần thiết phải điều chỉnh độ
rộng xung điều khiển để tăng
giảm thời gian đóng cắt của các
khóa, đầu tiên phải bảo vệ IC
khỏi các gai điện áp bằng mạch
cách ly.
Dòng điện đi vào bộ chỉnh áp sẽ
có quan hệ trực tiếp đến điện áp
ngõ ra, từ đó có mối liên hệ trực
tiếp đến điện áp ra của op-amp.
Điện áp này chính là độ lệch mà
điện áp ra cần thay đổi để đạt
được điện áp mong muốn. Tại
Hình 2.10 Mơ hình bộ chỉnh áp
thời điểm này, vi sai được khuếch
đại để trả về tính hiệu 1 cách nhanh chóng. Tuy nhiên, nếu độ lợi là quá thấp, sẽ mất rất nhiều
thời gian để đạt được ổn định, và nếu độ lợi quá cao, mạch sẽ không ỗn định được. Sau khi vi
sai được khuếch đại, một điện áp phân cực được cộng vào tín hiệu. Điện áp này xác định chu kì
đóng cắt để đạt được áp ra mong muốn, vi sai bằng 0.
2.2.8. Bộ điều khiển tỷ số đóng cắt
Chu kì đóng cắt của các khóa được xác định dựa
trên áp ra của bộ Converter. Nếu điện áp ra chưa
đạt được giá trị mong muốn, chu kỳ đóng cắt
được tăng lên để cung cấp thêm năng lượng qua
cuộn biến áp. Khi điện áp ra đạt mức mong muốn,
nó sẽ vượt qua mức này, lúc này chu kỳ đóng cắt
lại được giảm để giữ giá trị này. Ngõ vào của bộ

điều khiển chu kỳ là sóng tam giác tần số 50kHz.
Sóng tam giác này được tạo ra sau khi cho xung
vào 1 omp-ap cùng điện trở và tụ điện. Hai tín
hiệu, tín hiệu điều khiển và sóng tam giác được
đưa vào 2 chân so sánh của op-amp, sóng tam
giác nối vào chân (-), sóng điều khiển nối vào
chân (+).Chân cộng quyết định điện áp để làm Hình 2.11 Mơ hình bộ điều khiển khóa
bão hịa khóa MOSFET, khi tín hiệu điều khiển nhỏ hơn xung tam giác, chu kỳ đóng cắt là 0 và
các MOSFET sẽ không được bật, khi điến áp điều khiển tăng lên, một phần điện áp điều khiển
lớn hơn xung tam giác, làm cho bộ so sánh đạt tích cực cao cùng với MOSFET. Khi điện áp điều
11


Các bộ biến đổi tĩnh

Push Pull Converter

khiển lớn hơn hẳn xung tam giác, chu kỳ đóng cắt là 100%. Trong mạch push pull, cần tránh chu
kỳ đóng cắt là 100% để các lõi dây có thể khởi động lại.
2.2.9. Bộ điều khiển đóng cắt
Mục đích của việc chuyển mạch điều khiển, là làm thay
đổi trạng thái của MOSFET càng nhanh càng tốt. Đầu
vào của mạch điều khiển là xung PWM với chu kì đóng
cắt sẽ hoạt động tại. Điện áp xung đầu vào sẽ dựa trên
các yêu cầu của Mosfet.
Hầu hết MOSFETs sử dụng trong thiết kế này sẽ chỉ cần
một điện áp cổng từ 3,6-6 volt. Một trong những yêu cầu
quan trọng đối với chuyển mạch điều khiển là khả năng
đưa ra một sự trễ (delay) vào các tín hiệu
Lý do là sẽ có một tín hiệu PWM được sinh ra từ các

vòng điều khiển (control loop) và một trong hai khóa phải Hình 2.12Mơ hình bộ điều khiển đóng cắt
phản ứng chính xác tại T/2
Việc hai tín hiệu nói trên trong vịng điều khiển có thể đạt được sớm, kết hợp với thời gian trễ
của tín hiệu khi tín hiệu đi vào một trong các khóa. Điều này đảm bảo tốt hơn việc đồng bộ chu
kỳ đóng cắt cho mỗi khóa.

12


Các bộ biến đổi tĩnh

Push Pull Converter

3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
Sau khi tính tốn lại các thơng số, kết hợp với các linh kiện để bảo vệ mạch, giảm nhiễu, độ gai
áp. Ta có sơ đồ cuối cùng

Hình 3.1 Sơ đồ mạch điều khiển

Hình 3.2 Sơ đồ mạch push pull sau khi tính tốn thơng số

13


Các bộ biến đổi tĩnh

Push Pull Converter

3.1. Giản đồ áp khóa


Hình 3.3 Giản đồ đóng cắt 2 khóa

3.2. Áp ngõ ra

Hình 3.4 Giản đồ áp ngõ ra

Áp ngõ ra với kết quả 168V, do các thơng số tính tốn thực tế, làm sụt áp. Tuy nhiên kết quả
chính xác với lý thuyết với giản đồ lý thuyết. Nhận thấy ta đã tăng giá trị cuộn cảm Lm để ổn áp
hơn ở giai đoạn quá độ đầu tiên.
Giá trị của bộ lọc LC được xác định bởi công thức

14


Các bộ biến đổi tĩnh

Push Pull Converter

∆V =

1−2 ( Duty Cycle ) . Vout
32 f 2 LC

Chọn L= 20uH, C=20uF, điện áp ngõ ra sẽ gần như ổn định sau 4ms. Điều này thể hiện ∆ V rất
thấp. Do đó giá trị LC sẽ hoàn thành mục tiêu 2% gợn theo mơ phỏng.
3.3. Áp diode

Hình 3.5 Giản đồ áp diode chưa xác lập

Hình 3.6 Giản đồ áp diode khi xác lập


15