THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG HỖN LOẠN
TƯƠNG TỰ ĐỂ NGĂN CHẶN NHIỄU ĐIỆN TỪ
Tóm tắt – sóng mang hỗn loạn tương tự được thiết kế để gắn vào bộ chuyển đổi
khuếch đại điều chế độ rộng xung hỗn hợp, và được sử dụng để giảm nhiễu điện từ
trong bộ chuyển đổi DC-DC. Bộ điều chế độ rộng xung hỗn hợp tương tự có những
lợi thế so với số như giá thấp, dễ thiết kế, phù hợp với vận hành ở tần số cao, và phù
hợp với các tình huống thiết kế đòi hỏi giá rẻ và linh hoạt. Cuối cùng, sự mô phỏng và
thí nghiệm được tiến hành để minh họa cho tính hiệu quả của các đề xuất PWM hỗn
loạn tương tự trong việc làm giảm nhiễu điện từ.
Thuật ngữ - sóng mang hỗn loạn tương tự , điều chế độ rộng xung hỗn loạn, bộ chuyển
đổi DC- DC, sự giảm nhiễu điện từ
I. INTRODUCTION
Bây giờ chúng ta chấp nhận rằng sự hỗn loạn có thể được sử dụng để giảm
nhiễu điện từ của bộ chuyển đổi DC-DC, do đặc tính phổ liên tục của nó [1] – [12],
nói tóm lại, có 2 loại phương pháp kiểm soát để tạo ra tín hiệu hỗn loạn trong bộ
chuyển đổi DC-DC.
Một là tạo ra sự hỗn loạn của bộ chuyển đổi DC-DC bằng cách điều chỉnh các thông
số hệ thống [1]-[3]
[1] Cải thiện tương thích điện từ của nguồn điện bằng sóng hỗn loạn: Các tác giả chứng minh tính
khả thi của việc sử dụng sự hỗn loạn để ép các đỉnh phổ của nhiễu gây ra bởi nguồn điện có chuyển mạch .
Một bộ chuyển đổi khuếch đại được sử dụng để hiển thị bằng thực nghiệm rằng phổ của dòng đầu vào được
trải rộng , đỉnh phổ giảm xuống và tương thích điện từ được cải thiện khi so sánh với việc thực hiện với
mạch điện tuần hoàn.
[2] Vấn đề giảm thiểu EMI với sóng hỗn loạn: Tất cả các mạch điện điện tử với chuyển mạch điều khiển
phản hồi trang thái có thể được mô tả như là các hệ thống năng động điều khiển thời gian phi tuyến, và sự
xuất hiện của sự hỗn loạn trong đó các gợn sóng trở thành không tuần hoàn được phổ biến trong các hệ
thống như vậy . Nó được chỉ ra rằng hiện tượng tự nhiên này có thể được sử dụng một cách hiệu quả để
giảm thiểu nhiễu điện từ trong các mạch điện tử, bởi vì bộ điều khiển dựa vào việc sóng hỗn loạn trải rộng
phổ của bộ chuyển đổi năng lượng, do đó giảm công suất nhiễu tại bất cứ tần số nào.
[3] Đánh giá kết quả thực nghiệm của bộ chuyển đổi khuếch đại dòng chương trình DC-DC hỗn loạn cơ bản
và nhiễu điện từ thấp: Trong bài báo này chúng tôi sử dụng điều chế tần số hỗn loạn cơ bản( FM ) của tín

tần số của sóng mang hỗn loạn phải bằng tần số của bộ chuyển đổi DC-DC tương ứng.
Do đó, nếu sử dụng sóng mang hỗn loạn số thì tốc độ của bộ xử lý phải cao , dẫn đến
chi phí rất cao. Mặc dù vậy, các bộ vi xử lý hiện tại có thể vẫn khó đáp ứng các yêu
cầu thực tế. Thay vào đó, sóng mang hỗn loạn tương tự có thể được sử dụng, vấn đề là
làm thế nào để thiết kế chúng.
Trên thực tế, trong [4], một phương pháp thiết kế được đề xuất sử dụng ba thiết
bị chuyển mạch (một chuyển đổi chính và hai phụ), dẫn đến suy hao chuyển mạch lớn .
Hơn nữa, các mạch máy phát hỗn loạn đề xuất trong [4] chỉ có thể tạo ra một loại tín
hiệu hỗn loạn.
[4] Giảm đỉnh phổ của bộ chuyển đổi DC –DC sử dụng hệ thống và mạch điện đồng hồ điều chế hỗn loạn.
Chuyển đổi năng lượng điện tử chính là nguồn của nhiễu điện từ, và việc ngẳn chặn nhiễu điện từ là vấn đề
lớn trong thiết kế bộ chuyển đổi năng lượng ở chế độ chuyển mạch. Một phần đáng kể chi phí sản xuất của
bộ chuyển đổi năng lượng dành cho các ứng dụng quan trọng liên quan đến các bộ lọc thiết kế để phù hợp
với các chỉ tiêu EMI khác nhau tring các lĩnh vực khác nhau , chẳng hạn như quốc phòng , hàng không , vv.
Chúng tôi đề xuất một phương pháp giảm EMI sử dụng biến đổi phổ thông qua điều chế hỗn loạn. Bộ
chuyển đổi hoạt động ở chế độ tuần hoàn chuẩn, sau đó tín hiệu thời gian (xung đồng hồ hoặc dạng sóng
dốc) được điều chế bởi tín hiệu hỗn loạn. Chúng tôi đã thiết kế và chế tạo một mạch đồng hồ điều chế hỗn
loạn có thể dễ dàng thực hiện trong CMOS. Chúng tôi đã chỉ ra , bởi cả hai mô phỏng và thử nghiệm , kết
quả này trong việc giảm đỉnh quang phổ và hậu quả lan rộng phổ có thể được kiểm soát chính xác bằng
cách điều chỉnh độ lợi của các dạng sóng hỗn loạn . Kế hoạch này do đó có thể loại bớt các bộ lọc và màn
hình hoặc ít nhất là giảm đáng kể kich thước của chúng.
Trong bài báo này, chỉ một chuyển mạch được thông qua để tạo ra các sóng
mang hỗn loạn bằng cách nối một trong số rất nhiều các mạch tạo dao động hỗn loạn
hiện có. Máy phát dao động hỗn loạn của Chua làm cho thiết kế mạch linh hoạt hơn.
Một sự đóng góp nữa của bài này là đề nghị một sự chuyển đổi để tăng tần số của máy
phát dao động hỗn loạn tới một giá trị cần thiết. Mô phỏng và thí nghiệm được tiến
hành để phê chuẩn sự hiệu quả của sóng mang hỗn loạn tương tự mới trong việc ngăn
chặn nhiễu điện từ (gọi tắt kiểm soát EMI trong suốt bài viết này).
II. SÓNG MANG HỖN LOẠN TƯƠNG TỰ.
Sóng mang tương tự được sử dụng cho bộ chuyển đổi DC-DC, như sóng tam

c
< V
low
< V
upp
.
Sau đó, R=1, S = 0, Q
n+1
= 1, chuyển mạch S
7
mở , tụ C6 được nạp thông qua điện trở
R
5
và R’
5
bởi điện áp VCC. Khi v
c
> V
low
và v
c
< V
upp
, R=1 và S=1, Q
n+1
= Q
n
, chuyển
mạch duy trì trạng thái mở cho tới khi v
c

+
trong đó
ow
arg 5 5 6
ow
( ' ) (1 )
upp l
nch e
l
V V
t R R C
VCC V
−
= − + −
−
và
ow
is arg 5 6
' ln
l
nd ch e
upp
V
t R C
V
= −
Trong thực tế, một tần số fc tham chiếu luôn luôn cần phải được xác định, do đó
việc thiết kế cuộn cảm và tụ điện trong bộ chuyển đổi DC-DC được dựa trên một tần
số nhất định. Trong bài báo cáo này, tần số fc được xác định là tần số khi đó Vupp =
Vu. Thông thường v

i
R
= f(V
R
) = G
b
V
R
+ ½( G
a
– G
b
) (| V
R
+E| - | V
R
-E|). (2)
Máy phát của Chua có thể được mô tả bởi các phương trình khác nhau sau đây:
( )
1
2 1 1
1
1
( )
dV
V V G f V
dt C
= − − 
 
( )

tới Nf
v
ta chỉ cần áp dụng việc chuyển t =
Nt. Để đạt được điều này, các công thức có thể được viết lại:
( )
1
1
( )
2 1 1
/
1
dV
V V G f V
d C N
τ
 
= − −
 
( )
2
2 1 3
2
1
/
dV
V V G i
d C N
τ
= − − 
 

III. PWM HỖN LOẠN TƯƠNG TỰ
A. Bộ chuyển đổi khuếch đại
Ở đây, một sóng mang hỗn loạn có thể được gắn vào bộ chuyển đổi khuếch đại PWM
như hình 6. Bởi vì đây là sơ đồ liên kết cơ bản của bộ chuyển đổi DC-DC và rất phổ
biến trong nhiều mạch thực tế như bộ hiệu chỉnh hệ số công suất hay chuyển đổi công
suất. Chuyển mạch S, Điện dẫn đầu vào L, Diode dẫn D, và tụ lọc đầu ra tạo thành
mạch chính của bộ chuyển đổi khuếch đại: Trong khi R
L
đại diện cho điện trở
tải, mạch lấy mẫu cho i
L
, mạch liên quan cho I
ref
, một bộ khuếch đại, một bộ so sánh,
một sóng mang ( tuần hoàn hoặc hỗn loạn) tạo thành phần điều khiển PWM như trên
hình 6.
B. Mô phỏng
Có hai phương pháp điều khiển khác nhau, là PWM truyền thống với sóng mang
tuần hoàn và PWM với sóng mang hỗn loạn, được mô phỏng và so sánh hiệu quả của
chúng trong việc ngăn chặn gợn sóng, làm giảm nhiễu điện từ và tăng hiệu suất.
Sơ đồ mạch điện của bộ chuyển đổi khuếch đại được thể hiện trên hình 6. Trong
đó, V
I
=10V, L =1mH, C =10 μF, R = 200Ω, and f
C
=10 kHz. Với phần điều khiển, V
low
=0V, Vu =2V,and I
ref
=1A được chọn.

chuyển mạch của bộ chuyển đổi khuếch đại.
Dạng sóng đầu ra, dạng pha, và phổ của dòng đầu vào của bộ chuyển đổi
khuếch đại theo kiểm soát PWM sử dụng song mang hỗn loạn [xem hình. 7 (b)] và
sóng mang tuần hoàn xem hình. 7 (a)], tương ứng, được so sánh với kết quả được hiển
thị trong Hình. 9-11 và Bảng II.
class="bi x2 yc7 w10 h18"

Chú ý rằng quá dòng , quá áp là như nhau, các gợn sóng dòng điện và điện áp
tăng nhẹ, hiệu suất được cải thiện. Và nhiễu điện từ giảm rất nhiều khi song mang tuần
hoàn được thay thế bới song mang hỗn loạn trong điều khiển PWM. Lý do làm cho bộ
chuyển đổi PWM hỗn loạn tốt hơn bộ chuyển đổi PWM truyền thống là tần số chuyển
mạch trung bình nhỏ hơn được xác định là tỷ lệ của tổng số chuyển mạch trên tổng số
thời gian như chỉ ra ở [24]. Kết quả mô phỏng về tần số chuyển mạch trung bình của
bộ chuyển đổi PWM truyền thống và PWM hỗn loạn được chỉ ra trên bảng III.
Tần số chuyển mạch trung bình nhỏ hơn thì suy hao chuyển mạch nhỏ hơn, dẫn
đến hiệu suất tăng.
[24] tính toán sự phân bổ xác suất bất biến cho sơ đồ hỗn loạn trong bộ chuyển đổi DC-DC và các ứng
dụng của nó : hỗn loạn là đặc tính vốn có của bộ chuyển đổi DC-DC có thể được sử dụng để cải thiện tính
tương thích điện từ. Có thể điều khiển được nhiễu điện từ của hệ thông bằng cách tính phân bố xác suất bất
biến của biểu đồ hỗn loạn. Bài viết này mô tả một bộ chuyển đổi DC-DC với sơ đồ đơn giản, hoạt động ở
chế độ hỗn loạn .căn cứ vào điều này, sự phân bố xác suất bất biến của sơ đồ hỗn loạn của nó được tính
bằng cách sử dụng phương pháp eigenvector .Bằng cách so sánh sự phân bố xác suất bất biến với bản đồ
hỗn loạn và phân nhánh, kết quả của mô phỏng có thể chứng minh phương pháp này là tương tự với tính
toán phân phối xác suất bất biến của bản đồ hỗn loạn trong bộ chuyển đổi DC-DC .Sự tính toán cũng có thể
được sử dụng để ước tính mật độ năng lượng phổ của đầu vào hoặc đầu ra và tần số trung bình của chuyển
mạch .Nó mở đường cho việc tính toán các thông số của bộ chuyển đổi DC-DC hỗn loạn.
Tóm lại, Sóng mang hỗn loạn không làm thay đổi đặc tính của bộ chuyển đổi
DC-DC, như dạng sóng đầu ra và sự ổn định, nhưng cải thiện đáng kể tính tương thích
điện từ như hình 11, đắc biệt là ở băng tần thấp.
IV. THÍ NGHIỆM

= R
d6
=20

k
Ω
. Các thông số khác của máy phát Chua được sử
dụng trong thí nghiệm là: L
1
=2.2mH, C
1
=4.7 nF, C
2
= 500 pF, và R =1.75 kΩ. Thông
số cho mạch chính của máy phát xung răng cưa là: R
S
=1 kΩ, R’
s
=3.9Ω, C
s
=22 nF, và
VCC =5V. Đối với mạch chính của bộ chuyển đổi khuếch đại và phần điều khiển
PWM của nó, giả thiết rằng: V
I
=10V, L = 680mH,C =10 μF, and R
L
= 200Ω; V
low
=0V, Vu =2.5V, I
ref

chuyển đổi DC - DC trong khi các đặc điểm khác của bộ chuyển đổi khuếch đại duy trì
tốt.