Dề tai thiết kế bộ nguồn ổn ap một chiều co diện ap 5v 12v

Trang 1

TRUONG DHSPKT HUNG YEN ĐỎ ÁN CÔNG NGHỆ 2 KHOA CO KHÍ ĐỘNG LỰC

Lời nói đầu

Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước Đặc biệt góp phần vào sự phát triển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước Những thiết bị điện,điện tử được phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng rỗng rãi trong đời sống cũng như sản suất Từ những thời gian đầu phát triển KTS đã cho thấy sự ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày càng được khẳng định thêm Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng chừng như không thể thành những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất va tinh thần cho con người

Để góp phần làm sáng tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế của môn học chúng em sau một thời gian học tập được các thầy cô giáo trong khoa giảng dạy về các kiến thức chuyên nghành, đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Nguyễn Hái Hà cùng với sự lỗ lực của bản thân, em đã “Thiết kế bộ nguồn ốn áp một chiều có điện áp 5v,12v: dòng 2A“ nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của em còn có hạn nên sẽ không thể tránh khỏi những sai sót Em rất mong được sự giúp đỡ & tham khảo ý kiến cảu thầy cô và các bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài

GVHD : Nguyễn Hải Hà Trang!

Trang 2

TRUONG DHSPKT HUNG YEN ĐỎ ÁN CÔNG NGHỆ 2 KHOA CO KHÍ ĐỘNG LỰC Lời nói đầu -:-2222+++222+++12221112222111222.11122 111 T.11 11 11112.11 111 re 1 00.0100 3a 3 Giới thiệu chung một số linh kiện dùng trong mạch 6 5xx sseeesereeeee 3 II? 3 I0 : 6 IEOĐtvvaiđaaiiâ'ẻdtdfầtẳẢ 8 5000) 7 ^)14 L 11 uc n : :-.-.-. 3£ 14 0000.0111177 18

Phan tich Dai tan ese 18

2.1-Khai niém chung vé bO6 nguOn .cecesseessesssessesssesseeseessesssessessuessessscssesseessesseeese 18

Trang 3

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 KHOA CO KHÍ ĐỘNG LỰC Chương Ï: Giới thiệu chung một số linh kiện dùng trong mạch 1.1-Điện trở 1.1.1 Khái niệm Điện trởlà sự cản trở dòng điện chảy trong vật dẫn điện Ký hiệu là: R Được xác định bằng biểu thức: R=— Don vitinh: Ohm (Q)

1.1.2 Ky hiệu của điện trótrong mạch điện Linh Kiện Điện Điện Trở Tử Tạo từ một cộng dây dân điện thắng có kích thước Chiều Dài I, Câu Tạo Diện Tích A , Độ Dần Điện , Biểu Tượng Rw — —L_}— Dién Tro Khang R= V = 1A I pl

GVHD : Nguyén Hai Ha Trang3

Trang 4

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 KHOA CO KHÍ ĐỘNG LỰC Điện Thế V=IR Dong Dién T= ¥ R

Dién Tro Khang va #@ = Ro + NT for Conductor

Nhiệt Độ R = Roe*T for Non Conductor

Dién Tro Khang va

Nang Luong Dién V2 —=VI-—IˆR— —_— thất thoát dưới Pg=Wi=in= R dạng Nhiệt Năng Lượng Điện Pv = VI Phát y P=Pv-P Năng Lượng Điện P=V—IR Truyén V P = — — R , PyCosé : Hiệu Thế Điện n=—p— = Cos0 ` V Truyén V—IR V

GVHD : Nguyễn Hải Hà Trang4

Trang 5

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 KHOA CO KHÍ ĐỘNG LỰC j; n= V = Zn=/ 0 Điện Kháng Zn= h Zr = R Tolerance Multiplier

Gia Tri Ma Mau Hệ Thống Vạch Màu giá trị của điện trở

Ca Van Xanh (Ti Nau Xanh Xa Den Do|m_— g La m , (Br Da m | Trang (Blac (R |(Or (Ye) Cay - (Vi - ow troi(Bl (Gr | (White) k) ed) jang Ilo (Green olet n) ue) ey) e) w) ) ) 0 |1|2|3|4l 5s | 6s |7|3 9

1.1.3 Phân loại điện trở

* Phân loại theo cấu tạo có 3 loại cơ bản:

Trang 6

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN ĐỎ ÁN CÔNG NGHỆ 2

KHOA CO KHÍ ĐỘNG LỰC

- Than ép: Loại này có công suất < 3W và hoạt động ở tần số thấp

- Màng than: Loại này có công suất > 3W và hoạt động ở tần số cao - Dây

quấn: Loại này có công suất > 5W và hoạt động ở tần số thấp * Phân loại theo công suất:

- Công suất nhỏ: Kích thước nhỏ

- Công suất trung bình: Kích thước lớn hơn - Công suất lớn: Kích thước lớn nhất

*Tuuy:

- Kích thước càng lớn khả năng tàn nhiệt càng nhiều - Kích

thước càng nhỏ khả năng tản nhiệt càng ít

- Khi ghép nối các điện trở nên chọn có cừng công suất - Khi thay thế điện trở cũng phải chọn loại càng công suất 1.1.4 Hình dạng thực tế một số loại điện trở CM | a | QD Điện trở công |Điện trở công Điện trở thường Biến trở suât suât 1.2-Tu điện 1.2.1 Khái niệm Tụ điện có khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng điện trường Ký hiệu là: C

Trang 7

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA CO KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỎ ÁN CÔNG NGHỆ 2 Được tính bằng công thức: C= 1.2.2.Kí hiệu một số tụ T TẾ TT ng — ; Tw hod Tu khéng Tu hoá Tụ hoá Tu bi én dung khôn hân ’ phân cực có phân cực có phân cực 6 đế và tụ vi chỉnh cực

1.2.3 Phân loại tụ điện

Có rất nhiều phương pháp phân loại nhưng ở đây ta dựa trên cơ sở chất chế tạo

bên trong tụ điện thì có các loại sau:

o Nhom tu Mica, tu Sélen, tu Ceramic nhém này làm việc ở khu vực tần số cao tần

6ö Nhóm tu sứ, sành, giấy, dầu: Nhóm này hoạt động ở khu vực

tần số trung bình

o Tụ hoá học hoạt động ở khu vực có tần số thấp

1.2.4 Công dụng của tụ điện

- Dùng đề tích điện, và xả điện, chỉ cho tín hiệu xoay chiéu di qua, ngan dong mét chiéu

- Kha nang nap, xa dién nhiều hay it phụ thuộc vào điện dung C của tụ - Đơn vị đo điện dung ở mạch điện tử gồm: pF (Pico Fara), nF (nano Fara),

uF (Micro Fara)

Trang 8

- Khi sử dụng tụ ta phải quan tâm đến 2 thông số:

o Điện dung: Cho biết khả năng chứa điện của tụ

o Điện áp: Cho biết khả năng chịu đựng của tụ 1.3-Diode

1.3.1.Khái niệm và ký hiệu

Diode bán dẫn có cấu tạo là một chuyển tiếp p-n với hai điện cực nối ra, cực nối ra

từ miền p gọi là A nốt( A), cực nối ra rừ n gọi là K tốt (K) e Ký hiệu: Hình! I: hình ảnh thật của diode Miền cách điện Bán đẫn P

Hình 1.2: cấu tạo bên trong

Khi điode có điện thế Anôt dương hơn so với Katôt, ta nói diode được phân cực thuận đi qua, diode dẫn điện Ngược lại, khi diode có điện thế Anôt âm hơn so Katôt thi diode bi phân cực ngược, diode không có dòng điện

Trang 9

1.3.2.Tính chất của diode

Diode chỉ dẫn điện theo một chiều từ anot đến katot theo nguyên lý dòng điện chảy từ nơi có điện thé cao đến nơi có điện thế thấp muốn có dòng điện qua diode theo chiều từ nơi có điện thế cao đén nơi có điện thế thấp cần phải đặt ở anot một điện thé cao hơn ở katot.Khi đó UAK>0 và ngược chiều với điện áp tiếp xúc (UTX).Như vậy muốn có dòng điện qua diode thì điện trường do UAK sinh ra phải mạnh hơn điện trường tiếp

xúc,tức la UAK>UTX.Khi đó một phần của điện áp UAK dùng đẻ cân bằng với điện

áp tiếp xúc (khoáng 0,6 V)phần còn lại dùng dé tạo đòng điện thuận qua diode

Khi UAK>0,ta nói diode phân cực thuận và dòng điện qua diode lúc đó gọi là

dòng điện thuận (chiều từ A sang K) Khi UAK đã đủ cân bằng với điện áp tiếp xúc thì diode trở nên dẫn điện rất tốt, tức là điện trở của diode lúc đó rất thấp

(khoảng vái chục ohm).Do vậy phần điện áp đề tạo ra dong điện thuận thường nhỏ hơn nhiều so với phần điện áp đùng để cân bằng với UTX Thông thường phần điện áp dùng để cân bằng với UTX cần khoảng 0.6V và phần điện áp tạo ra dòng thuận khoảng 0.1-0.5V tùy theo đòng thuận vài chục mA hay lớn đến vài Ampe.Như vậy giá trị của UAK đủ đẻ có dòng qua diode khoảng 0.6-1.1V Ngưỡng 0.6V là ngưỡng diode bắt dau din va UAK=0.7V thi dòng qua điode khoảng vài chục mA Nếu diode còn tốt thì nó không dẫn điện theo chiều ngươc tư K-A.Thực tế vẫn tồn tại dòng ngược nếu diode bị phân cưc ngược với hiệu điện thế lớn.Tuy nhiên dòng ngược rất nhỏ cõ LA và thường không thường quan tâm tới cac ứng dụng công nghiệp.Mọi điode chỉnh lưu đều không dẫn điện theo chiều ngược nhưng nếu điện áp ngược quá lớn thì diode bị đánh thủng, đòng điện qua điode tăng nhanh và đốt cháy diode va vậy khi sử dụng tuân thủ 2 điều kiện sau :

- Dòng điện thuận qua diode không được lớn hơn giá trị tối đa cho phép

- Điên áp phân cực ngược ( UAK ) không được lớn hơn VBR_ (một ngưỡng đánh

thủng )

Trang 10

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN ĐỎ ÁN CÔNG NGHỆ 2 KHOA CO KHÍ ĐỘNG LỰC

VD: Diode 1N4007 có thông số kĩ thuật do hãng sản xuất như sau: VBR =1000V ,

IF MAX =1A, VF=1,1V khi IFMAX =IF Cho biết:

~ Dòng điện thuận không được lớn hơn 1A

- Ungược MAX đạt vào diode không được lớn hơn 1000V

- Uthuận (UAK ) có thể tăng dén 1,1V néu Ithuan = 1A Lưu ý đối với điode chỉnh lưu chung thi UAK =0,6V thi diode bat đầu dẫn điện và khi UAK = 0,7V thì dòng qua

diode dat dén vai chuc mA

1.3.3.Đặc tuyến Von - Ampe cúa diode bán dẫn

Đặc tuyến Von-Ampe của diode được chia làm 3 vùng : lax (mA)À la¿=1!ImA a=) zt (AISI (A):

Hình 1.3: Đặc tuyến Von-Ampe của diode

Vùng I: Ứng với trường hợp phân cực thuận điện áp nhỏ dòng điện lớn điện trở nhỏ (©)

GVHD: Nguyễn Hải Hà Trang10

Trang 11

Vùng 2: Diode phân cực ngược ( khoá), điện áp vài chục đến vài trăm vol, đòng điện nhỏ và điện trở lớn (kO )

Vùng 3: Vùng đánh thủng, dòng điện tăng đột ngột, điện áp hầu như không tăng Nguyên nhân do nhiệt độ quá cao hoặc điện áp ngược quá lớn dẫn đến diode mat tính

chất van dẫn

Các tham số giới hạn của diode :

-_ Điện áp ngược cực đại dé diode con thé hién tinh chat van (chưa bị đánh thủng): U ngc max( thường giá trị Ungc max chọn khoảng 80% giá trị điện áp đánh thủng U dt - Dòng điện cho phép cực đại qua van lúc mở: I Acf

-_ Công suất tiêu hao cực đại cho phép trên van đề chưa bị hỏng vì nhiệt: Pcf

1.3.4.Ứng dụng cúa Diode bán dẫn

* Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong các

mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng, mạch gim áp phân cực cho transistor hoat động trong mạch chỉnh lưu Diode cé thé được tích hợp

thành Diode cầu có dạng

1.3.5.Diode Phát quang ( Light Emiting Diode : LED )

Diode phát phang là Diode phát ra ánh sáng khi được phân cực thuận, điện áp làm việc của LED khoảng 1,7 => 2,2V dòng qua Led khoảng từ 5mA đến 20mA

Led được sử dụng đề làm đèn báo nguồn, đèn nháy trang trí, báo trạng thái có điện

1.4-IC én ap

1.4.1.Giới thiệu chung về IC

IC là một mạch điện tử mà các thành phần tác động và thụ động đều được chế tạo kết tụ trong hoặc trên một để hay thân hoặc không thé tách rời nhau được Đề này, có

GVHD : Nguyễn Hải Hà Trang! I

Trang 12

thé là một phiến bán dẫn (hầu hết là Si) hoặc một phiến cách điện Một IC thường có

kích thước đài rộng cỡ vài trăm đến vài ngàn micron, dày cỡ vài trăm micron được đựng trong một vỏ bằng kim lọai hoặc bằng plastic Những IC như vậy thường là một

bộ phận chức năng tức là một bộ phận có khả năng thể hiện một chức năng điện tử nào

đó Sự kết tụ các thành phần của mạch điện tử cũng như các bộ phận cấu thành của một

hệ thống điện tử vẫn là hướng tìm tòi và theo đuổi từ lâu trong ngành điện tử Nhu cầu

của sự kết tụ phá tminh từ sự kết tụ tất nhiên của các mạch và hệ thống điện tử theo

chỉu hướng từ đơn giản đến phức tạp, từ nhỏ đến lớn, từ tần số thấp (tốc độ chậm ) đến

tần số cao (tốc độ nhanh) Sự tiến triển này là kết quả tất yêu của nhu cầu ngày càng tăng trong việc xử lý lượng tin tức ngày càng nhiều của xã hội phát triển

1.4.2.IC dùng trong đồ án

Linh kiện ôn áp là thành phần không thẻ thiếu trong các mạch ồn áp, mạch nguồn

trong kỹ thuật điện tử

Trong phần diode bán dẫn đã có | loai diode chuyén dung dé én ap 1a Zenner

Tuy nhiên, loại điode này có nhược điểm là điểm là cho dòng điện nhỏ ( < 20mA) IC

ôn áp họ 78xx được phát triển :

+ Họ 78xx là họ cho ồn định điện áp đầu ra là dương Còn xx là giá trị điện áp đầu ra như 5V, 8V

1.4.3.Cấu tạo- Nguyên tắc hoạt động

> Cau tao

78xx la loai dong IC ding dé én định điện áp dương đầu ra với điều kiện đầu vào luôn luôn lớn hơn đầu ra 3V Tùy loại IC 78 mà nó ồn áp đầu ra là bao nhiều

ví dụ : 7806 - 7809 + 78xx gồm có 3 chân 1 Input là chân nguồn đầu vào

Trang 13

2.GND là chân nối dat

3 Output là chân nguồn dau ra TO-220 GND 1 Input 1 2 GND 3 Output Hinh 1.4 Hinh anh ctia IC 78xx 1 2 8 Hình L.5 Sơ đề cu trúc của 7Ñxx

> Nguyên lý hoạt động của 78xx

Dòng điện DC qua tụ lọc đến chân 1 của IC (tức là đến chân C của transistor lúc này transistor chưa hoạt động (chưa dẫn) Nhờ điện trở R tạo dòng định thiên cắt mở chân B của transistor , nên transistor dẫn Do chân B của Transistor nối qua diode zenner ( điện áp khoảng 4.5 V ) xuống mát sẽ ghim mức điên áp ra ở chân E của transirtor ( chân 3 của IC ) là giá trị dương Điện áp đặt trước IC 7§XX phải lớn hơn

Trang 14

điện áp cần ổn áp từ 1.5V ~ 2V Họ IC_ 78xx chỉ cho đòng tiêu thụ khoảng 1A trở xuống, khi giáp IC trong mạch thì U in > Uout_ từ 3V~5V khi đó IC mới phát huy tác dụng

1.5 -Transistor

1.5.1 Cấu tạo cúa Transistor ( Bóng bán dẫn )

Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N , nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu phép theo thir tu NPN ta được Transistor ngược về phương diện cau tao Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiêu nhau

Ba lớp bán dẫn được nói ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực góc ký hiệu là B

( Base ),lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp

Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nói ra thành cực phát ( Emitter ) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loai ban dan

( loại N hay P ) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên khơng hốn vị

cho nhau được

E c E c B B

Transistor ngugc Transistor thuan Hình 1.6 Cấu tạo của transistor

GVHD: Nguyễn Hải Hà Trangl4

Trang 15

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

« _ Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọilà cực gốc ký hiệu la B ( Base ), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp

« _ Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (Emitter ) viết tắt là E, và

cực thu hay cực góp ( Collector )viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P )nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên khơng hốn vị chonhau được

1.5.2 Hoạt động của Transistor NPN

1 : Anh co ban quyen - Vinh Hình 1.7.Mạch khảo sát về nguyên tắc hoạt

động của transistor NPN

« Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+)nguén vào cực C va (-) nguồn vào cực E

Trang 16

TRUONG DHSPKT HUNG YEN ĐỎ ÁN CÔNG NGHỆ 2

« _ Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E,

trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E

« Khi công tắc mở, ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua môi C E ( lúcnàydòng IC = 0 )

« _ Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận đo đó có một dòng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB « - Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB e Nhu vay r6 rang dong IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo một công thức IC = B.IB

« _ Trong đó IC là dòng chạy qua mối CE « _ IB là dòng chạy qua mối BE « _ B là hệ số khuyéch đại của Transistor

Giải thích : Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE đo lớp bán dẫn P tại cực

B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy sóđiện tử tự do từ lớp bán dẫn N ( cực E )

vượt qua tiếp giáp sang lớpbán dẫn P( cực B ) lớn hơn số lượng lỗ trồng rất nhiều, một phần nhỏ trong só các điện tử đó thế vào lỗ trồng tạo thành dòng IB còn phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE => tạo thành dòng ICE

chạy qua Transistor

1.5.3 Xét hoạt động của Transistor PNP

Trang 17

TRUONG DHSPKT HUNG YEN ĐỎ ÁN CÔNG NGHỆ 2

Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN nhung cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại Dòng IC đi từ E sang C còn dòng IB đi từ E sang B

Trang 18

Chương II: Phân tích bài toán

2.1-Khái niệm chung về bộ nguồn

Các mạch điện tử và các thiết bị điện tử nói chung muốn hoạt động tốt cần phải được cung cấp năng lượng điện ổn định Mạch nguồn cung cấp tiếp nhận năng lượng từ các nguồn điện xoay chiều (AC) hoặc một chiều (DC) và biến đối thành nguồn năng lượng cung cấp (power suply) cho mạch điện tử dưới dạng một nguồn áp một chiều ( )

thích hợp và ôn định đối với các biến động của nguồn và tải Các mạch điện tử riêng lẻ

thường yêu cầu nguồn cung cấp có công suất nhỏ diện áp thấp, mạch nguồn có cấu trúc đơn giản Các thiết bị điện tử công nghiệp và dân dụng yêu cầu nguồn cung cấp có công suất lớn, hiệu suất cao, nhiều mức khác nhau (điện áp từ vài vôn đến vài trăm von, trường hợp đặc biệt có thể tới hàng ngàn vôn, công suất từ hàng trăm đến hàng ngan wat) do đó mạch nguồn có cấu trúc phức tạp với các mạch nguồn biến đổi điện áp

1 chiều thành xoay chiều và mạch ôn áp hoạt động theo nguyên lý điều khiển xung

chuyên mạch tân sô cao

2.2-Sơ đồ khối mạch nguồn I , Mạch a, Us Bién ap U2 Mach Uo loc tại Onáp |U, h chỉnh lưu

Hinh 2-1 So dé khéi mach nguon

s* Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều U, thanh điện áp xoay chiều U; có giá trị

thích hợp với yêu cầu Trong một số trường hợp có thể dùng trực tiếp U¡ không cần

biến áp

Trang 19

“ Mach chinh lưu có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều U2 thành điện áp một chiều không bằng phẳng U0 Sự không bằng phẳng này phụ thuộc cụ thể vào từng đạng mạch chỉnh lưu

s* Mạch lọc có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều đập mạch ỦU0 thành điện áp

một chiều U01 ít nhấp nhô hơn

s* Mạch ôn áp một chiều (ổn dòng) có nhiệm vụ ôn định điện áp (dòng điện) ở đầu

ra Ur (It), khi U01 thay đổi theo sự mat 6n định của UI hay dòng tải It thay đổi Trong trường hợp không có yêu cầu cao thì không cần mạch ôn áp, ồn dòng một chiều

3.3-Sơ đồ nguyên lý hoạt động và cách tính chọn linh kiện 3.3.1 Sơ đồ nguyên lý J2 ros R2 CONN-H2 Sd vo 3 TEXT x Soacz c4 D1 Ệ af 404F LED-BLUE| 2200u LH 404F eT Ex4> <TEx†> Ví XTEXT> TEXT> 2TEX†> Q2 | | TIP42 Ủ3-) BR? KTEXT> 4 2 eee ld 7812 - CONN-H2 | E3 aes } B4 TEXT + vị vo † o eRe ETEAT ° Ss 4g <TEXTS SỈ tin | if D2 soot C5 = C6 ` =1ck-‹c2 LED-BIRG

IE 2200u FH 104Ƒ 220pu 104F sf} STRAT

Hình 2.2: sơ đô nguyên lý

> Máy biến áp:

Trang 20

Yêu cầu đề bài điện áp ra ồn định tối đa là 24VDC, mà điện áp đầu vào 220VAC nên ta có thể sử dụng máy biến áp: 220VAC-24VAC-3A

> Diode

Cac IC 6n áp trong mạch nguồn này có IRa tối đa là 2A nén lya chon diode Lt-kbp 307, với dòng chịu được là 3a

> Tụ điện

Tụ có điện dung lớn để san phẳng điện áp dé làm giảm độ gon song Chọn tụ có giá trị của tụ lọc tính gần đúng theo biểu thức sau C= 1/(mdm W.R Kdm Ra) Ta có : trong mạch chỉnh lưu cầu 4 diode : mdm= 2 Để cho sóng ra bằng phẳng người ta chon : Kdm =0.1 W = 2af = 22.50 =100 (rad/s)

Khi IMAX =2A va U Ra Max = 12V thi có : Z= 12/2 =6(2_ Vì dòng điện ra là

dong một chiều nên ta có Z = Rt =120 — C =l/(mdm.W.Kdm.R) = 1/(2.1007.12.0,1 ) =13.2 10-4 F=130 HE Với giá trị như vậy ta có thể chọn tụ là: 1000uF ; 2200uF

- Chon ty loc cao tần là tụ gốm 104 vì tụ này có tần số lọc lớn f= 1/(2.Xe.C) > Phân tích mạch điện

Mạch điện gồm những phần sau : Hạ áp, chỉnh lưu, lọc, biến đổi (78xx) Nguồn điện xoạy chiều 220VAC-50Hz qua biến áp là hạ áp xuống còn 24VAC - 1A và được qua

bộ chỉnh lưu nhằm biến đổi xoay chiều thành 1 chiều Thành phần I chiều này có độ

gợn nên phải qua bộ loc C dé san phảng điện áp gợn đó cho ra điện áp 1 chiều Sau đó điện áp 1 chiều này qua bộ ổn áp 78xx cho ra điện áp ổn áp mà mình cần

> Nguyên lý làm việc:

a) Khối áp:

Trang 21

Ở đây chúng ta biến đổi điện áp lưới 220VAC-50Hz xuống còn 24VAC - 3A Mục

đích là cấp đầy vào cho bộ biến đổi và bộ lọc đề có điện áp một chiều mong muốn b) Chỉnh lưu:

Thành phần chỉnh lưu là biến đối tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu I chiều thông qua 4

con điode chỉnh lưu Đây là sơ đồ chỉnh lưu cả chu kì với dạng sóng đầu vào và đầu ra sau chỉnh lưu như sau: eee Oty 4 Đ2 *^ v Dg ƒ “ D4 Ũ Dang dien ap vao chink luu oe ở À 3 Ễ 180 J / 340 *% X mae Dang dien ap sau chink Inu v.v ` ⁄ \ \ jf \ / \ 0 VE \

Hình 2.3: dang song dau vào và đầu ra sau chỉnh lưu

-Gia sir ở bán kỳ đương ứng với điểm A dương (+),điểm B âm (-), các đioe DI ,D3 phân cực thuận nên dẫn điện , dong điện đi từ A quan DI , qua tải sau đó qua D3 và về B Trong khi đó D2, D4 phân cực ngược nên không dẫn điện

Trang 22

TRUONG DHSPKT HUNG YEN ĐỎ ÁN CƠNG NGHỆ 2 KHOA CO KHÍ ĐỘNG LỰC

- Ở bắn kỳ âm của điện áp vào UI1, điểm B dương so vơi điểm A lúc này D2, D4 phân

cực thuận nên dẫn điện Dòng điẹn đi từ B qua D2 sau đó quả tải qua D4 và về A Và lúc này DI và D3 phân cực ngược nên không dẫn điện -Như vậy trong cả hai nửa chu kỳ của tín hiệu vào UI.có dòng diện 1 chiều qua taiva tao ra điện áp 1 chiều ở ngõ ra

tức U3 lúc này là điện áp ra không bằng phẳng

c) Mach loc bang tu dién:

Có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều đập mạch U3 thành điện áp một chiều U4 ít nhấp nhô hơn

Khi điện áp một chiều tăng tir 0 dén V MAX , tu diện được nạp điện đến giá tri Uc

=UMAX

Khi điện áp ra giảm từ đỉnh về 0, tụ điện xả điện bù vào sự giảm điện áp trên phụ tải nhờ vậy mà duy trì được mức điện áp theo thời gian , giảm đọ gợn sóng của điện áp một chiều đập mạch , đồng thời giá trị trung bình của điện áp một chiều ở ngõ ra cũng tăng lên

Điện áp ra một chiều có một độ gợn sóng nhỏ phụ thuộc vào tải nếu dòng tải nhỏ tụ phóng điện yếu do độ gợn sóng nhỏ nếu dòng tải lớn tụ điện phóng điện nhiều hơn do đó độ gợn sóng lớn độ gơn sóng cũng phụ thuộc vào điện dung của tụ điện

Tác dụng của tụ :

Trong dòng điện một chiều đập mạch U3 gồm cả 2 thành phần một chiều và xoay chiều còn xót lại do đặc tính của tụ điện chỉ cho đòng xoay chiều đi qua mà không cho dòng một chiều đi qua

Nếu thành phần AC sẽ qua tụ xuống mát mà không đi qua tải Thành phần một chiều không thể qua tụ C nên toàn bộ đi qua tải Vì vậy trong mạch các tụ có giá trị lớn có nhiệm vụ san bằng mức điện áp cao ; tụ có giá trị nhỏ 104 có giá trị lọc sung

Trang 23

đột biến lọc nguồn › kết quả là điện áp đầu ra được lọc tương đối phẳng, nếu tụ Cl có điện đung càng lớn thì điện áp ở đầu ra càng bằng phẳng, tụ C1 trong các bộ nguồn

thường có trị số khoảng vai ngan pF d) Ic 6n 4p 78xx: Dòng họ 78xx cho ra nhiều loại én áp điện khác nhau : như 7805 nó ổn áp 5V, 7806 cho ổn áp 6V + Điện áp đầu vào của họ 78xx là điện áp 1 chiều và max <=40V Dòng điện không vuot qua 1A + Dong đỉnh là 2.2A

+ Công suất tiêu tán cực đại không dung tản nhiệt là 2W

+ Công suất tiêu tán cực đại có tản nhiệt là 15W + Đảm bảo thông số là : Vi - VO =

2V đến 3V ( lúc đó mạch mới hoạt động ôn áp được)

+ Tản nhiệt tốt cho 78xx Khi hoạt động với tải thì 78xx rất nóng Đối với cấp điện áp

là 29V thì 78xx nóng khi có tải và chú ý tán nhiệt tốt cho nó.Để nóng qua sinh ra phá 78xx

> Tinh toan dién ap ra

Điện áp đầu vào máy biến áp là : U1 =220V

Qua máy biến áp thì điện áp là : U2 = 24V(AC)

Qua diode chỉnh lưu thì : U3 = Ú2 sqrt 2= 24 sqrt 2 = 34 V DC

Điện áp sụt trên cầu là: 34 V DC - 1.5 V DC =32.5V DC ( do đi qua 2 diode nên mỗi

diode bị sụt áp mất 0.7 V )

Trang 24

Điện áp sau chỉnh lưu la Uc =32,5 0,9 = 29V DC (0,9 là hệ số chỉnh lưu của chỉnh lưu cầu )

Điện áp trên đi qua IC 6n áp : 7805 thu được điện áp 5V DC

7812 thu được điện áp 12V DC

Để thu được điện áp 3V DC cho Led ta cần tạo sụt áp 2V ở cuối nguồn của 5V DC

Mà dòng thu được sau nguồn 5V DC: I5V=0,02mA

Áp dụng định luật Om ta có: U=IL.R > R=U/R

=> R=2/0.02mA= 100Q

Vay dién tro can trong mạch là 1000

Tương tự với nguồn 12V, muốn thu được điện áp 3V DC cho Led ta cần sụt áp 9v

>R=9/0.02mA =450 0

Vậy R dùng cho led báo ở mạch 12V là 4500

Trang 25

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN ĐỎ ÁN CÔNG NGHỆ 2 KHOA CO KHÍ ĐỘNG LỰC Chương III : Kết quả 3.1-Bo mạch Hinh 3.1 Bo mạch

Trang 26

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN ĐỎ ÁN CÔNG NGHỆ 2 KHOA CO KHÍ ĐỘNG LỰC 3.2-mạch mô phỏng Hình 3.2 Mạch mô phỏng trên ARES 7 Professional

Trang 27

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN ĐỎ ÁN CÔNG NGHỆ 2 KHOA CO KHÍ ĐỘNG LỰC 3.3-Mạch thực tế Hình 3.3 Mạch thực tế

Trang 28

Lời kết

Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu về đề tài, “Thiết kế bộ nguồn ồn áp một chiều có điện áp 5v,l2v: dòng 2A” Qua đây một phần nào cũng giúp em hiểu rõ về ứng dụng của nguồn một chiều trong thực tế, giúp em biết

quy trình làm một mạch điện tử ra sao Kết quả là em đã tự mình làm được mạch

dùng trong thực tập vi điều khiển và nhiều ứng dụng khác nữa, đồng thời hiểu

được những kiến thức cơ bản của kỹ thuật điện tử

Trang 29

Trong những năm gần đây công nghệ vi điện tử phát triển rất mạnh mẽ sự ra đời các vi mạch với mọi kích thước, đa dạng về chức năng với giá thành giảm nhanh, khả năng lập trình ngày càng cao đã mang lại những thay đổi sâu sắc trong ngành kĩ thuật điện tử , mạch SỐ Ở những mức độ khác nhau đã và đang

thâm nhập vào tất cả các thiết bị điện tử thông dụng và chuyên dụng Vì vậy sự

ra đời ngành kỹ thuật điện tử, kỹ thuật máy tính, tin học cuốn thuyết minh này

nhằm đáp ứng nhu cầu tiếp cận với vi mạch số mục đích ứng dụng trong thực tê

Qua quá trình thiết kế, chế tạo không thể tránh khỏi những sai sót và khuyết điểm Vì vậy chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy

cô và bạn đọc, từ đó em có thể rút ra được những kinh nghiệm cho bản thân đồng

thời tìm ra những nhược điểm của bản thuyết minh Qua đó sẽ giúp cuốn thuyết minh được hoàn chỉnh hơn tối ưu hon

Tài liệu tham khảo

v Tim trén internet (scribd.com ; hoiquandientu.vn ; tailieu.vn ; vn- zom.com)

v Data sheet

Y Gido trinh (Dién tử tương tự- nhà xuất bản giáo dục Việt Nam)