đề tài thiết kế mạch nguồn xoay chiều 0 24v kết hợp mạch nguồn một chiều ổn áp có điện áp ra thay đổi 0 15v 3a

II L aự ch nọ phươ án thi tng ế kế

Ph nầ III: Tính toán các thông s kỹ thu t và l p ráp ốậắ

MSV: 12221551Lương Đình KhảiMSV: 10621733

Mở đ uầ

Ngày nay cùng v iớ sự ti nế bộ c aủ khoa h cọ và công ngh ,ệ các thi tế bị đi nệ tử đang và sẽ đ cượ ngứ d ngụ ngày càng r ngộ rãi trong h uầ h tế trong các lĩnh v cự kinh tế - xã h iộ cũng như trong đ iờ s ng.ố Trong t tấ cả các thi tế b đi nị ệ tử v nấ đ ngu nề ồ cung c pấ là m tộ trong nh ngữ v nấ đề quan tr ngọ nh tấ quy tế đ nhị đ nế sự làm vi cệ nổ đ nhị c aủ h th ng.ệ ố H uầ h tế các thi tế bị đi nệ tử đ uề sử d ngụ các ngu nồ đi nệ m tộ chi uề đ cượ nổ áp v iớ độ chính xác và nổ đ nhị cao Hi nệ nay kỹ thu tậ chế t oạ các ngu nồ đi nệ nổ áp cũng đang là m tộ khía c nhạ đang đ cượ nghiên c uứ phát tri nể v iớ m cụ đích t oạ ra các kh iố ngu nồ có công su tấ l n,ớ độ nổ đ nh,ị chính xác cao, kích th cướ nhỏ (các ngu nồ xung).

Từ t mầ quan tr ngọ trong ngứ d ngụ th cự tế c aủ ngu nồ đi nệ m tộ chi uề nổ áp và d aự vào nh ngữ ki nế th cứ đ cượ h cọ cũng như tự tìm hi u,ể chúng em đã ch nọ đề tài: “Thi tế kế m chạ ngu nồ xoay chi u (0 ề– 24V) k t h p m ch ngu nế ợạồ m tộ chi uề nổ áp có đi nệ áp ra thay đ iổ (0 - 15V) 3A” để qua đó tìm hi uể kĩ h nơ về nguyên lí ho tạ đ ngộ c aủ các m chạ ngu nồ đ ngồ th iờ c ngủ cố thêm kĩ năng trong thi tế kế các m chạ đi nệ tươ t ng ự

Trong quá trình th cự hi nệ đề tài chúng em xin chân thành c mả nơ cô giáo: Th.s Võ Đình Tùng đã t nậ tình h ngướ d nẫ giúp em hoàn thành đề tài này.

Do khả năng ki nế th cứ b nả thân còn h nạ ch ,ế đề tài ch cắ ch nắ sẽ không tránh nh ngữ thi uế sót, em r tấ mong nh nậ đ cượ sự đóng góp ý ki nế c aủ các th yầ cô và các b nạ để đề tài đ cượ hoàn thi nệ h n.ơ

Sinh viên th cự hi nệ Nguy nễ Văn Quỳnh

L ng Đình Kh iươ ả

MSV: 12221551

PH NẦ I:

CƠ SỞ LÝ THUY TẾ

I KHÁI NI MỆ CHUNG VỀ NGU NỒ M TỘ CHI UỀ

Ngu nồ m tộ chi uề có nhi m vệ ụ cung c pấ năng lượng m tộ chi uề cho các m chạ và các thi tế bị đi nệ tử ho tạ đ ng.ộ Năng lượ m tng ộ chi uề c aủ nó t ngổ quát đượ l y tc ấ ừ ngu n xoay chi uồ ề c a lủ ưới đi nệ thông qua m t quáộ trình bi nế đ iổ đượ th cc ự hi nệ trong ngu nồ m tộ chi u.ề

Yêu c uầ đ iố v iớ lo iạ ngu nồ này là đi nệ áp ra ít phụ thu cộ vào đi nệ áp m ng, c a t i và nhi t đ Đ đ t đ c yêu c u đó c n ph iạ ủ ạ ệ ộ ể ạ ượ ầ ầ ả dùng các m ch n đ nh ( n áp, n dòng) Các m ch c p ngu n c đi nạ ổ ị ổ ổ ạ ấ ồ ổ ể th ng dùngườ bi nế áp, nên kích th cướ và tr ngọ l ngượ c aủ nó khá l n.ớ Ngày nay ng iườ ta có xu h ngướ dùng các m chạ c pấ ngu nồ không có

Hình 1.1: Sơ đồ kh iố c aủ m tộ bộ ngu nồ hoàn ch nhỉ

Ch cứ năng c aủ các kh iố như sau:

- M ch ch nh l u có nhi m v chuy n đi n áp xoay chi u Uạ ỉ ư ệ ụ ể ệ ề 2 thành đi n áp m t chi u không b ng ph ng Uệ ộ ề ằ ẳ T (có giá tr thay đ i nh p nhô).ị ổ ấ Sự thay đ iổ này phụ thu cộ vào t ngừ d ngạ m chạ ch nhỉ l u.ư

- Bộ l cọ có nhi mệ

vụ san b ngUT ằ đi nệ áp m tộ chi uề d pậ m chạ

thành đi nệ áp m tộ chi uề UO1 ít nh pấ nhô h n.ơ

- B n áp m t chi u ( n dòng) có nhi m v n đ nh đi n ápộ ổ ộ ề ổ ệ ụ ổ ị ệ (dòng đi n) đ u ra c a nó Uệ ở ầ ủ O2 (IT) khi UO1 thay đ i theo s m t n đ nhổ ự ấ ổ ị c a Uủ O1 hay IT Trong nhi uề tr ngườ h pợ n uế không có yêu c uầ cao thì không c nầ bộ nổ áp hay nổ dòng m tộ chi u.ề

Tùy theo đi uề ki nệ và yêu c u c th mà b ch nhầ ụ ể ộ ỉ l uư có th m cể ắ theo nh ng s đ khác nhau và dùng các van ch nh khác nhau B ch nhữ ơ ồ ỉ ộ ỉ l uư công su tấ v aừ và l nớ th ngườ dùng m chạ ch nhỉ l uư ba pha D iướ đây chúng ta sẽ đi kh oả sát t ngừ kh iố nêu trên trong bộ ngu nồ m tộ chi u.ề

II BI NẾ ÁP NGU NỒ VÀ CH NHỈ L UƯ

1 Bi nế áp ngu nồ

Bi nế áp ngu nồ làm nhi mệ vụ bi nế đ iổ đi nệ áp xoay chi uề c aủ m ngạ đi nệ thành đi nệ áp xoay chi uề có trị số c nầ thi tế đ iố v iớ m chạ ch nhỉ l uư và ngăn cách m chạ ch nhỉ l uư v iớ m ngạ đi nệ xoay chi uề về m tộ chi u:ề

Hình 1.2: Bi nế áp ngu nồ

MSV: 12221551

2 Ch nhỉ l uư

MSV: 12221551

Thi tế kế m chạ ngu nồ AC 0-24V k t h p m ch ngu nế ợ ạ ồ DC nổ áp có

đi nệ áp ra thay đ iổ 0-15V, 3A 6 Các ph n t tích c c dùng đ ch nh l u là các ph n t có đ cầ ử ự ể ỉ ư ầ ử ặ

tuy nế Volt - Ampe không đ iố x ngứ sao cho dòng đi nệ đi qua nó chỉ đi qua nó chỉ đi qua m tộ chi u.ề Ng iườ ta th ngườ dùng ch nhỉ l u Silic, đư ể có công su tấ nh ho c trung bình cũng có th dùng ch nh l u Selen Đỏ ặ ể ỉ ư ể có công su t raấ l n (>100W) và có th đi u ch nh đi n áp ra tùy ý, ng iớ ể ề ỉ ệ ườ

Đ c đi m c a m ch ch nh l u hai n a chu kỳ là trong c hai n aặ ể ủ ạ ỉ ư ử ả ử chu kì c a đi n áp xoay chi u đ u có dòng đi n ch y qua t i Có hai lo iủ ệ ề ề ệ ạ ả ạ s đơ ồ ch nhỉ l uư hai n aử chu kỳ: sơ đồ cân b ngằ và sơ đồ c u.ầ

Điện áp cực đại khi không tải: Uˆ = Uˆ2 -Un

Trong đó Un là đi nệ áp ng ngưỡ c aủ diode, U2 đi nệ áp trên cu nộ thứ c p c a bi n áp.ấ ủ ế

Đi nệ áp ng cượ đ tặ lên diode (trong tr ngườ h pợ C t ≠ 0): Ung =√2

b M chạ ch nhỉ l uư c u:ầ

Sơ đồ c uầ th ngườ đ cượ dùng trong tr ngườ h pợ đi nệ áp xoay chi uề t ngươ đ iố l n.ớ Tuy cùng là sơ đồ ch nhỉ l uư hai n aử chu kỳ nh ngư nó uư vi tệ h nơ sơ đồ cân b ngằ ở chỗ cu nộ thứ c pấ đ cượ sử d ngụ toàn bộ trong hai n aử chu kỳ c aủ đi nệ áp vào và đi nệ áp ng cượ đ tặ lên điôt trong tr ngườ h pợ này chỉ b ngằ m tộ n aử đi nệ áp ng cượ đ tặ lên trong sơ đồ cân b ng.ằ Đi nệ áp ra

cực đại khi không tải: Uˆr = Uˆ2 - 2Un’ nghĩa là nhỏ hơn chút ít so với điện áp ra trong sơ đồ cân b ng,ằ vì ở đây luôn luôn có hai đi tố m cắ n iố ti p.ế

Ví dụ t ngươ ngứ v iớ n aử chu kỳ d ngươ c aủ U 2 , c pặ đi tố Đ1Đ3 m ,ở Đ2Đ4

khóa Rõ ràng đi nệ áp ng cượ đ tặ lên van lúc khóa có giá trị b ngằ m tộ n aử

so v iớ tr ngườ h pợ

sơ đồ ch nhlà ỉ l uư cân b ngằ đã xét trên, đây ư đi mu ể quan tr ngọ nh tấ c aủ sơ

đồ ngu nồ đ nơ gi nả h n.ơ c u.thứầ Ngoài ra, k tế c uấ c pấ c aủ bi nế áp Trong s đ 1.4,ơ ồ n u n i đ tế ố ấ đi m gi a bi nể ữ ế áp và m c thêm t iắ ả ta có m chạ ch nhỉ l uư có đi nệ áp ra hai c cự tính Đây th cự ch tấ là hai m chạ ch nh l u cân b ng.ỉ ư ằ

Hình 1.5: Ch nhỉ l uư đi nệ áp ra hai c cự tính

III L CỌ CÁC THÀNH PH NẦ XOAY CHI UỀ C AỦ DÒNG ĐI NỆ RA T IẢ

Trong các m ch ch nh l u nói trên đi n áp hay dòng đi n ra t iạ ỉ ư ệ ệ ả tuy có c c tính không đ i, nh ng các giá tr c a chúng thay đ i theo th iự ổ ư ị ủ ổ ờ gian m tộ cách chu kỳ, g i là s đ p m ch (g n sóng) c a đi n áp hayọ ự ậ ạ ợ ủ ệ

hài xoay chi uề có giá tr ,ị pha và t nầ số khác nhau phụ thu cộ và lo iạ m chạ ch nhỉ l u.ư V nấ đề đ tặ ra là ph iả l cọ các thành ph nầ sóng hài này để cho it

ít đ pậ m ch,ạ vì các sóng hài gây sự tiêu thụ năng l ngượ vô ích và gây sự nhi uễ lo nạ cho sự làm vi cệ c aủ t i.ả

Trong m chạ ch nhỉ l uư hai n aử chu kỳ thành ph nầ m tộ

g pấ đôi so v iớ m chạ ch nhỉ l uư n aử chu kỳ, thành ph nầ sóng hài cơ b nả

(n=1) bị tri tệ tiêu, chỉ còn các sóng hài b cậ từ n = 2 trở lên Vì v yậ m chạ ch nhỉ l uư hai n aử chu kỳ đã có tác d ngụ l c b tọ ớ sóng hài.

Ng iườ ta đã tính toán r ngằ khi ch nhỉ l uư n aử chu kỳ KP = 1,58, khi ch nh l u hai n aỉ ư ử chu kì KP = 0,667.

Để th cự hi nệ nhi mệ vụ l cọ nói trên, các bộ l cọ sau đây th ngườ

Do sự phóng và n pạ tụ qua các 1/2 chu kỳ và do các sóng hài đ cượ rẽ qua m chạ C xu ngố đi mể chung, dòng đi nệ ra t iả chỉ còn thành ph nầ m tộ

C

Nghĩa là tác d ngụ l cọ càng rõ r tệ khi C và Rt càng l nớ (Rt tiêu thụ dòng đi nệ nh ).ỏ V iớ bộ ch nhỉ l uư dòng đi nệ công nghi pệ (t nầ số ch ngố l i.ạ Do đó làm gi mả các sóng hài (nh tấ là các sóng hài b cậ cao) Về m tặ đi nệ kháng, các sóng hài b cạ n có t nầ số càng cao sẽ bị cu nộ c mả L

ch nặ càng nhi u.ề Do đó dòng đi nệ ra t iả chỉ có thành ph nầ m tộ chi uề m tộ l ngượ nhỏ sóng hài Đó chính là tác d ngụ l cọ c aủ cu nộ L.

Hệ s đ pố ậ m chạ c aủ bộ l cọ dùng cu nộ L là: K

Nghĩa là tác d ngụ l cọ c aủ cu nộ L càng tăng khi Rt càng nhỏ (t iả tiêu th dòng đi n l n) Vì v y b l c này thích h p v i m ch ch nhụ ệ ớ ậ ộ ọ ợ ớ ạ ỉ l u côngư su t v a và l n Giá tr c a cu n c m L càng l n thì tác d ngấ ừ ớ ị ủ ộ ả ớ ụ càng tăng, tuy nhiên cũng không nên dùng L quá l n, vì khi đi n tr m tớ ệ ở ộ chi u c a cu n Lề ủ ộ l n,ớ s tụ áp m tộ chi uề trên nó tăng và hi uệ su tấ c aủ bộ

RtUrL

MSV: 12221551

Các bộ l c nàyọ sử d ng t ngụ ổ h p tácợ d ngụ c a cu n c m Lủ ộ ả và tụ C để l c,ọ do đó các sóng hài càng gi mả nhỏ và dòng đi nệ ra t iả (hay đi nệ áp trên t i) càng ít nh p nhô Đ tăng tác d ng l c có th m cả ấ ể ụ ọ ể ắ n i ti p 2 hay 3ố ế m t l c hình ắ ọ π v i nhau Khi đó dòng đi n và đi n áp raớ ệ ệ

đi n áp và t n s đi n l i thayệ ầ ố ệ ướ đ i, khi t i bi n đ i (nh t là đ i v iổ ả ế ổ ấ ố ớ bán d n) r t th ng g p trong th c t Đi n tr ra c a b ngu n cungẫ ấ ườ ặ ự ế ệ ở ủ ộ ồ c p yêuấ c u nh , đ h n ch s ghép ký sinh gi a các t ng, gi a cácầ ỏ ể ạ ế ự ữ ầ ữ thi t b cùngế ị chung ngu n ch nhồ ỉ l u.ư

Vi c n đ nh đi n áp xoay chi u có nhi u h n ch nh t là khiệ ổ ị ệ ề ề ạ ế ấ đi nệ áp lướ thay đ ii ổ nhi u.ề Dùng bộ nổ áp m tộ chi uề b ngằ phương pháp đi nệ

tử đ cượ sử d ngụ phổ bi nế h nơ đ cặ bi tệ khi công su tấ ra t iả yêu c uầ không

l n và t i tiêu th tr c ti p đi n áp m t chi u.ớ ả ụ ự ế ệ ộ ề

Các d ng b n áp trên th c t đạ ộ ổ ự ế ược chia làm ba lo i chính: nạ ổ áp ki u tham s ( n áp dùng đi t Zener), n áp ki u bù tuy n tínhể ố ổ ố ổ ể ế

Trong m chạ này, m tộ ph nầ đi nệ áp (dòng đi n)ệ ra đ cượ đ aư về so sánh v iớ m tộ giá trị chu n.ẩ K tế quả so sánh đ cượ khu chế đ iạ lên và đ aư đ nế ph nầ tử đi uề khi n.ể Ph nầ tử đi uề khi nể thay đ iổ tham số làm cho đi nệ áp (dòng đi n) ra trên nó thay đ i theo xu hệ ổ ướng ti m c n ệ ậ

MSV: 12221551

Có th th y r ng, t t c các ngu n áp (Rể ấ ằ ấ ả ồ i <<) và ngu n dòng (Rồ i

>>) đ cượ th cự hi nệ theo ph ngươ pháp h iồ ti p,ế đ uề là nh ngữ m chạ nổ áp ho cặ nổ dòng Tuy nhiên do yêu c uầ về m tặ công su tấ nên, nên trong các sơ đồ n áp ho c n dòng còn có thêm m t b khu ch đ iổ ặ ổ ộ ộ ế ạ công su t m c trongấ ắ m chạ h iồ ti p.ế

Tùy theo phươ pháp c ung ấ trúc, các sơ đồ nổ đ nhị có h i ti pồ ế đượ chia thành hai lo ic ạ cơ b n:ả nổ đ nhị song song và nổ đ nhị n iố ti p.ế

Sơ đồ kh iố bộ nổ áp ki uể song song đ cượ cho hìnhở 1.13.a, nguyên

lý làm vi cệ c aủ lo iạ

sơ đồ này như sau: Ph ntử ầ đi uti tếề ch nhỉ D đi uề dòng đi n trong gi iệ ớ h n c n thi tạ ầ ế qua đó đi u ch nh gi mề ỉ ả áp trên đi nệ trở Rd theo xu h ng bù l i: Uướ ạ 2 = U1 - URd , do đó đi n áp ra t i đ c giệ ả ượ ữ không đ i.ổ Bộ t oạ đi nệ áp chu nẩ đ aư Ech vào so sánh v iớ đi nệ áp ra U2 ở bộ so sánh và đ sai l ch gi a chúng đ c khu ch đ i nh kh iộ ệ ữ ượ ế ạ ờ ố khu ch đ i Y.ế ạ Đi nệ áp ra c aủ Y sẽ kh ngố chế ph nầ tử đi uề ch nhỉ D.

MSV: 12221551

Thi tế kế m chạ ngu nồ AC 0-24V k t h p m ch ngu nế ợ ạ ồ DC nổ áp có

đi nệ áp ra thay đ iổ 0-15V, 3A 18 ch y quaạ t iả cũng g n b ng dòngầ ằ đi n ch y quaệ ạ D Nguyên lý h atọ

đ ng c aộ ủ bộ nổ áp d aự trên sự bi nế đ iổ đi nệ trở trong c aủ ph nầ tử đi uề ch nhỉ D theo m cứ độ sai l chệ c a đi nủ ệ áp ra (sau khi đã được so sánh và khu chế đ i).ạ Ví dụ

MSV: 12221551

do nguyên nhân nào đó làm cho U2 bi nế đ i,ổ qua m chạ so sánh và khu chế đ iạ Y tín hi uệ sai l chệ sẽ tác đ ngộ vào ph nầ tử đi uề ch nhỉ D làm cho đi nệ trở c aủ nó bi nế đ iổ theo chi uề h ngướ là Uđc trên hai c cự c aủ D bù l iạ sự bi nế đ iổ c aủ U1 Khi đó ta có U2 = U1 - Uđc do có sự bi nế đ iổ cùng chi uề gi aữ U1 và Uđc , U2 sẽ nổ đ nh h n.ị ơ

Trong hai sơ đồ trên, ph n tầ ử đi uề ch nhỉ gây ra t nổ hao chủ y u vế ề năng lượ trong bộ nng ổ áp và làm cho hi uệ su tấ c aủ bộ nổ áp không v tượ quá đượ 60%.c

Trong

sơ đồ m cchủ ắ song song, công su tấ t nổ hao y uế xác đ nhị b ngằ công su tấ t nổ hao trên Rd và trên ph nầ tử đi uề ch nhỉ D là:

V y s đ n i ti p có t n hao ít h n s đ song song m tậ ơ ồ ố ế ổ ơ ơ ồ ộ lượng là UtId nên hi uệ su tấ cao h nơ và nó đ cượ dùng phổ bi nế h n.ơ

u đi m c a s đ song song là không gây nguy hi m khi quá t i

vì nó ng n m ch đ u ra S đ n i ti p yêu c u ph i có thi t b b o vắ ạ ầ ơ ồ ố ế ầ ả ế ị ả ệ vì khi quá t i, dòng qua ph n t đi u ch nh và qua b ch nh l u sẽả ầ ử ề ỉ ộ ỉ ư quá l n gâyớ nên h ngỏ ph nầ tử đi uề ch nhỉ ho cặ bi nế áp.

2 Bộ nổ áp tuy nế tính IC

Đ thu nh kích th c cũng nh chu n hóa các các tham s c aể ỏ ướ ư ẩ ố ủ các bộ nổ áp m tộ chi uề ki uể bù tuy nế tính ng iườ ta chế t oạ chúng d iướ d ngạ vi m ch, nh đó vi c s d ng cũng d dàng h n Các b IC nạ ờ ệ ử ụ ễ ơ ộ ổ áp trên th cự t cũng bao g m các ph n t chính là b t o đi n áp chu n,ế ồ ầ ử ộ ạ ệ ẩ b khu ch đ iộ ế ạ tín hi uệ sai l ch,ệ transistor đi uề ch nh,ỉ bộ h nạ dòng.

Các IC n áp th ng đ m b o dòng ra kho ng t 100mA đ n 1,5Aổ ườ ả ả ả ừ ế đi nệ áp t iớ 50V, công su tấ tiêu tán kho ngả 500 - 800 mW Hi nệ nay

MSV: 12221551

Thi tế kế m chạ ngu nồ AC 0-24V k t h p m ch ngu nế ợ ạ ồ DC nổ áp có

đi nệ áp ra thay đ iổ 0-15V, 3A 20 ng iườ

đ nh đi n áp, kh năng đi u ch nh đi n áp ra, d i nhi t đ làm vi c,ị ệ ả ề ỉ ệ ả ệ ộ ệ ngu nồ cung c p,ấ độ nổ đ nh theoị th iờ gian.v.v mà ngườ ta chế t oi ạ ra nhi uề lo iạ khác nhau.

MSV: 12221551

Thi tế kế m chạ ngu nồ AC 0-24V k t h p m ch ngu nế ợ ạ ồ DC nổ áp có

đi nệ áp ra thay đ iổ 0-15V, 3A 22

PH NẦ II

THI TẾ KẾ NGU NỒ XOAY CHI U 0 – 24V K T H P NGU NỀ Ế Ợ Ồ M TỘ CHI UỀ NỔ ÁP CÓ ĐI NỆ ÁP RA THAY Đ I TỔ Ừ 0 -15V

Hình 2.1: Sơ đồ kh iố c aủ m tộ bộ ngu nồ hoàn ch nhỉ

Các tiêu chu nẩ kỹ thu tậ c aủ kh iố ngu n:ồ - Đi nệ áp vào 220VAV - 50Hz.

MSV: 12221551 Dòng điện ra tải 3A Công suất cực đại 45W.

II L AỰ CH NỌ PHƯƠNG ÁP THI TẾ KẾ D aự vào các tiêu chu nẩ

kỹ thu tnhưậ c aủ kh iố ngu nồ trên ta l aự ch nọ phươ áp thi tng ế kế cho t ngừ kh iố c aủ bộ ngu nồ và từ đó đ aư ra sơ đồ nguyên lý c aủ bộ ngu n:ồ

1 Bi nế áp

đây do ngu n n áp đ c s d ng l i đi n xoay chi u (220V

- 50Hz) và công su t c c đ i c a ngu n là 45W (15Vấ ự ạ ủ ồ DC - 3A) nên ta sử d ngụ m tộ bi nế áp có đi nệ áp vào 220V và đi nệ áp ra 15V, dòng ra 3A.

Bộ l cọ có nhi mệ vụ san b ngằ đi nệ áp m tộ chi uề d pậ m chạ UT

thu đượ sau kh ic ố ch nhỉ l uư thành đi nệ áp m tộ chi uề UO1 ít nh pấ nhô h n.ơ

V iớ nh ngữ đ cặ đi mể c aủ phươ pháp l cng ọ b ngằ

đ nơ gi nả cũng như ch tấ l ngượ l cọ khá cao nên ở đây ta sẽ sử d ngụ ph ngươ pháp l c này cho kh iọ ố ngu n.ồ