Cơ bản nguồn switching_cơ chế nguồn xung

NGUỒN XUNG-CƠ CHẾ ỔN ÁP
Để tiện theo dõi , đầu tiên chúng ta tìm hiểu sơ về nguyên lý hoạt động chung của 1 khối nguồn switching hay còn gọi là nguồn xung.
Cũng như các bộ trong đa số các thiết bị điện tử , nguời ta sử dung nguồn xung dạng chuyển đổi DC-DC ( DC converter ) với việc điều chế ra xung vuông tần số khoảng 300khz để đễ dàng chuyển đổi ra các điện thế DC vì việc nắn lọc, bù nguồn dễ dàng hơn dạng sóng hình sin , tần số thấp.
- việc điều chế độ rộng xung (PWM – Pulse Width Modulation) sẽ cho tín hiệu (xung vuông) ngựoc pha nhau đặt vào cực G của từng cặp mosfet hoạt động dang kéo đẩy tùy theo thời gian dẫn của fet nhiều hay ít để có điện thế ra như mong muốn , tại trung điểm cho ra diện thế như thiết kế , được dẫn lọc qua cuộn cảm và tụ , cho ra dòng DC tuơng đối bằng phẳng.

sơ đồ khối một một khối nguồn xung :

Mỗi khối nguồn gồm 3 thành phần cơ bản :
-Khối giao động tạo xung
-Khối công suất
-Khối hồi tiếp áp DC so sánh điều khiển độ rộng xung ra nhằm ổn định điện thế.
-Khối hồi tiếp xung để ổn định tần số giao động.
Riêng phần nguồn sạc và 1 số phần nguồn khác có thêm khối hồi tiếp nhận dạng dòng để phục vụ cho bảo vệ chạm tải hoặc cắt dòng sạc khi pin đầy.

Cơ chế ổn áp có thể hiểu như sau.

nguyên tắc cơ bản vẫn là điều chỉnh độ rộng xung nghĩa là làm cho thời gian xuất hiện xung (Ton) + lâu hay nhanh từ đó điều khiển fet kênh N dẫn / tắt với thời gian tuơng ứng .

- Như minh họa trên cho ta thấy giả sử nguồn cần lấy ra trên đầu tụ là 3vdc , lúc đó 3v này nhờ cầu phân áp r1, r2 lấy ra 3v về khối so sánh ,hầu hết các đuờng hồi về này trong nguồn laptop đều dùng 2 trở và tổng trở ngõ vào tầng so sánh là rất lớn nên có thể coi dòng tiêu thụ ngõ vào = 0 nên áp hồi về này (VFB) tính theo định lý cầu phân thế.

*Truờng hợp B Giả sử ở đây ta lấy ra VFB = 3v , 3v này về cắt xung tam giác trong khối giao động ở các điểm 1' , 2' , 3'. ứng với chiều lên của xung ta có đuợc xung vuông Ton1 có thời gian từ 1' đến 2'. Ứng với chiều xuống của xung ta có đuợc xung vuông Toff1 kéo dài từ 2' đến 3' , với xung vuông (B) này sẽ điều khiển fet dẫn / tắt và cho ra điện thế là 3v theo thiết kế.

*Trường hợp C Khi đầu ra có sự thay đổi thầp hơn 3V , qua cầu phân áp , U hồi về thấp theo vd 2,8v như hình trên ( C ) . 2,8v này cắt xung tam giác tại các điểm 1" , 2" , 3". Ứng với chiều lên của xung ta có xung vuông Ton3 kéo dài từ 1" đến 2" mở rộng hơn truớc và ứng với chiều xuống cảu xung ta có xung vuông Toff3 thu hẹp lại kéo dài từ 2" --3".

* Truờng hợp A , khi điện thế ra cao hơn 3v , qua cầu phân thế , hồi về với diên ap VFB là 3.2v , điện áp này dâng lên và cắt xung nhọn ở các điểm 1 ,2 , 3. ứng với từ 1--2 ta có xung vuông Ton2 thu hẹp lại , ứng với điểm cắt 2 đến 3 ta có xung vuông Toff2 mở rộng ra.
chính những thời gian Ton mở rộng hay thu hẹp sẽ đến điều khiển fet làm tăng giảm thời gian dẫn , tắt của fet sẽ điều chỉnh luôn cho ra U= 3v theo thiết kế.-như vậy dù TON , TOFF thay đổi nhưng chu kỳ T không đổi chỉ có sự dịch pha.

Điều kiện cơ bản của khối nguồn xung :

Như trên ta đã thấy cơ chế ổn áp của nguồn xung trong laptop (sw :Switching Regulator) cần có xung vuông thoát ra khỏi ic dao động mà ta thường gọi là ic nguồn vd: MAX8734 , MAX1999, TPS51020....51125.
- ic nguồn phải được cấp nguồn DC.
- 1 đường điện áp quyết định tần số làm việc của khối giao động , tuỳ theo thiết kế của mỗi loại ic mà ta có thể cấp áp vào để có xung vuông dao động ở tần số khác nhau vd như cấp 0v thì ta có dao động 200KHz, 2v: 300KHz , 3,3v:400KHz..
-1 đường mở /tắt ,là đường nhận lệnh từ nơi khác vd từ ic I/O , hoặc từ chíp nam..sẽ cho phép xung vuông thoát ra khỏi ic cấp vào cực G của cặp FET điều khiển nguồn ra.
- Đường hồi tiếp xung dùng để duy trì tần số dao động luôn đúng theo thiết kế.
- Đường hồi tiếp áp dùng ổn định điện áp luôn đúng trong khoảng 1/300000s.
Một số khối nguồn có thêm khối nhận dạng dòng tải.