Bài giảng công suất điện tử - Chương 9: Mạch băm DC

8.1 Giới thiệu

Một mạch đổi điện DC đến DC hay được gọi chung là mạch băm , sử dụng

rộng rãi để thay đổi điện áp DC từ một nguồn điện áp DC không đổi. Giá trị trung

bình của điện áp ra khác nhau bằng cách thay đổi tỷ lệ khoảng thời gian mà đầu ra

nối với đầu vào. Sự biến đổi này có thể thực hiện bằng cách kết hợp của một phần

cảm điện hay một tụ điện và một thiết bị trạng thái rắn hoạt động ở kiểu thiết bị

chuyển mạch tần số cao. Trong sử dụng dòng điện và điện áp cao, thiết bị chuyển

mạch được sử dụng trong mạch điện mạch băm là SCR . Khi điện năng của bóng bán

dẫn ( BJTs hay MOSFETS ) hay SCR ( GTO thyristor ) được sử dụng, chúng có thể

đóng dễ dàng bằng cách điều khiển mạch điện cổng hay cơ bản. SCR được sử dụng

trong mạch DC phải đóng nhờ lực đảo mạch từ khi chúng thiếu điều kiện thuận lợi

của đảo mạch tự nhiên cái đó có trong mạch AC.

Kỹ thuật chuyển mạch được sử dụng trong mạch băm DC được gọi là biến đổi

bề rộng xung ( pulse – width modulation PWM ) . Có hai loại mạch điện băm chủ yếu

là : băm bước xuống ( buck - hạ thế ) và băm bước lên (boost – tăng thế ) . Băm hạ

thế sản xuất điện áp ra nhỏ hơn hay bằng điện áp vào; băm tăng thế cung cấp điện áp

ra lớn hơn hay bằng điện áp vào.

Mạch băm được sử dụng nhiều trong sản xuất công nghiệp, ở đâu có nguồn

DC không đổi là có thể dùng được. Sử dụng điển hình bao gồm môtơ DC điều khiển

cho sức kéo điện, chuyển mạch công suất cung cấp, máy đổi điện cho công suất cung

cấp liên tục (UPS) , và pin chạy thiết bị. Trong chương này , chúng ta sẽ thảo luận chủ

yếu trên mạch điện cơ bản và nguyên lý hoạt động của máy băm DC.

9.2 Nguyên lý của mạch băm DC cơ bản

Nguyên tắc chủ yếu của một mạch băm cơ bản được minh họa trên hình 9.1. Một

chuyển mạch mắc nối tiếp ( Vi ) nguồn điện áp DC và tải. Công tắc S có thể là một

công suất bán dẫn, một SCR, hay một GTO. Giả sử xuyên suốt chương này thiết bị

chuyển mạch là lý tưởng. Lý tưởng chuyển mạch có các đặc điểm sau :

1- Chúng có điện trở 0, ( điện áp rơi 0 ) khi mở

2- Chúng có điện trở vô hạn ( dòng điện rò 0 ) khi đóng

3- Chúng có thể chuyển mạch cả hai trạng thái trong thời gian 0