ĐỀ tài tìm hiểu và thực hiện mạch kích điện áp từ nguồn ắc qui 12v lên 220v 500w

Báo cáo thực tập tốt nghiệp BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: Tìm hiểu thực mạch kích điện áp từ nguồn ắc qui 12V lên 220V-500W Giáo viên hướng dẫn :Vũ Quang Hưng Sinh viên thực : Lê Trung Hiếu Đoàn Trung Kiên Phạm Quang Sáng Lê Cảnh Tồn Lớp Nhóm :CĐ Tự động hố – K54 CĐ TỰ ĐỘNG HỐ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHƯƠNG II : SỬ DỤNG IC CD4047 TRANSISTOR 2N3055 Sơ đồ nguyên lý a Mạch điều khiển b Mạch lực c Linh kiện sử dụng Giới thiệu chi tiết linh kiện a Mạch điều khiển  IC CD4047  IC LM324 b Mạch lực  Transistor H1061  Transistor 2N3055 Nguyên lý làm việc Mạch in a Mạch điều khiển b Mạch lực CHƯƠNG III : SỬ DỤNG IC SG3525 MOSFET IRF3205 Sơ đồ nguyên lý a Sơ đồ b Linh kiện sử dụng Nhóm CĐ TỰ ĐỘNG HỐ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Giới thiệu chi tiết linh kiện a IC SG3525 b MOSFET IRF3205 Nguyên lý làm việc Mạch in CHƯƠNG IV : BIẾN ÁP CHƯƠNG V : KẾT LUẬN KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Nhóm CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại ngày điện tử cơng suất đóng vai trị quan trọng đời sống.Việc biến đổi lượng từ dạng sang dạng khác nhờ mạch công suất ứng dụng rộng rãi.Đặc biệt nhờ có phát triển van bán dẫn công suất mà lĩnh vực ngày phát triển mạnh mẽ.Ta phân loại thành số dạng biến đổi sau: AC→DC (Chỉnh lưu) ; DC→AC (Nghịch lưu) ; AC→AC(Điều chỉnh điện áp xoay chiều);DC→DC(Điều chỉnh điện áp chiều).Mỗi nhóm có ứng dụng riêng lĩnh vực cụ thể Quá trình thực tập hướng dẫn thầy Vũ Quang Hưng chúng em sâu tìm hiểu mảng biến đổi lượng chiều lượng xoay chiều mà cụ thể mạch kích điện áp 12V chiều lên điện áp 220V xoay chiều công suất 500W.Mạch ứng dụng nhiều đời sống sinh hoạt.Mạch có nhiêm vụ cung cấp nguồn lượng cho tải xảy cố điện.Do thời gian thực tập không nhiều nên công dụng mạch nhiều hạn chế.Chúng em tiếp tục tìm hiểu phát triển mở rộng ứng dụng mạch sau Trong thời gian thực tập vừa qua nhóm em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn bảo tận tình thầy Vũ Quang Hưng.Thầy giúp chúng em có thêm nhiều kiến thức kinh nghiệm quí báu để phục vụ cho việc học tập cho cơng việc tương lai.Sau chúng em xin trình bày mạch kiến thức chúng em tìm hiểu thời gian thực tập vừa qua Nhóm CĐ TỰ ĐỘNG HỐ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP Có phương pháp để biến đổi điện áp chiều 12V lên điện áp xoay chiều 220V Phương pháp thứ nhất: Điện áp chiều 12V nghịch lưu thành điện áp 12V xoay chiều sau điện áp 12V xoay chiều đưa qua máy biến áp để đưa lên điện áp 220V-500W.Đây phương pháp biến đổi gián tiếp.Nhược điểm phương pháp có hao tổn cơng suất q trình nghịch lưu.Tuy nhiên với phương pháp điện áp qua số khâu cho dạng sin đầu Phương pháp thứ hai: Điện áp chiều 12V đưa thẳng vào biến áp để đưa lên điện áp 220V xoay chiều.Điện áp chiều cho qua máy biến áp cách đóng mở liên tục nhờ van công suất với tần số lưới điện 50Hz.Ưu điểm phương pháp khơng có tổn hao cơng suất nhiều có biến đổi trực tiếp cấu tạo mạch đơn giản.Tuy nhiên phương pháp có nhược điểm nó.Điện áp đầu có dạng xung không sin ảnh hưởng lớn đến tải cảm.Ở thời gian tìm hiểu cịn hạn chế nên chúng em thực trình phương pháp hai tức biến đổi trực tiếp Nhóm CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp CHƯƠNG II :BIẾN ĐỔI 12V DC SANG 220V AC DÙNG IC CD4047 TRANSISTOR 2N3055 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ a Mạch điều khiển Nhiệm vụ mạch tạo xung để điều khiển đóng mở transistor mạch lực Hình : Mạch điều khiển sử dụng CD4047 LM324 b Mạch lực Nhóm CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Mạch thực nhiệm vụ đóng mở cho dòng điện qua máy biến áp tạo dòng xoay chiều Hình : Mạch lực sử dụng BJT 2N3055 c Linh kiện sử dụng  Mạch điều khiển biến trở 1k ơm tụ điện hóa 4.7µF IC 4047 IC LM324 điện trở 4.7k ơm Nhóm CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Các Connector đầu vào đầu mạch  Mạch lực transistor công suất tầm trung H1061 transistor công suất 2N3055 Các Connector đầu vào đầu mạch GIỚI THIỆU CHI TIẾT CÁC LINH KIỆN a Mạch điều khiển  IC 4047 Hình : Sơ đồ chân CD4047 Chân Chân Chân Chân Chân Chân Chân Nhóm : C-Timing nối với đầu dương tụ : R-Timing nối với đầu trở 1k : Đầu chung RC : Trạng thái bền : Trạng thái khơng bền : Chân kích khởi âm : GND CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Chân Chân Chân 10 Chân 11 Chân 12 Chân 13 Chân 14 : Chân kích khởi dương : Thiết lập lại trạng thái ban đầu : Đầu Q không đảo : Đầu Q đảo : Kích khởi lại : Đầu OSC : VCC(từ 3V đến 15V)  Độ rộng xung vng đầu IC 4047 tính theo cơng thức: TOSC = 2.48 ×R ×C fOSC = Hình : Sơ đồ khối Nhóm CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình : Sơ đồ logic Nhóm 10 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp CHƯƠNG III : BIẾN ĐỔI 12V DC SANG 220V AC DÙNG SG3525 MOSFET IRF3205 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ a Sơ đồ nguyên lý Hình 16 : Sơ đồ nguyên lý Nhóm 19 CĐ TỰ ĐỘNG HỐ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp b LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH STT 10 11 12 13 14 15 Loại Điện trở Tụ điện Biến trở Diode IC PWM MOSFET Đầu nối Kí hiệu R1 R2 R3,R5,R7,R8 R4,R6 R9 R10 C1 C2 C3 C4,C5 RV1,RV2 D1 U1 Q1,Q2 J1,2,3,4 Giá trị 470 Ω 100 kΩ 10 kΩ 100 Ω - 1W 100 Ω 4.7 kΩ 104 ( uF) 10 uF 10uF 103 ( 0.1 uF) 50KΩ 4007 SG3525 IRF 3205 Miêu tả cách đóng gói RES 40 RES40 RES 40 RES 40 RES 40 RES 40 Tụ gốm ELEC-RAD30 Tụ hoá lọc Tụ gốm Biến trở chỉnh tinh DO-41 TO-220AB TO-220 GIỚI THIỆU CHI TIẾT CÁC LINH KIỆN a IC điều chế PWM Motorola SG3525  Giới thiệu sơ lược IC SG3525 IC IC dùng để tạo xung vuông dương,ưu điểm IC so với IC tương tự TIMER 555,556 hay CD4047 IC có khả chuyển sang chế độ SoftStart điện áp vào không đạt yêu cầu hay shutdown để bảo vệ IC.Ngồi IC có hồi tiếp phản hồi bù sai lệch đầu vào để điều chỉnh cho đầu xác so với họ IC khác IC cho xung vng đầu A B lệch Nhóm 20 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp  Cơng thức tính TOSC = × CT × RT fOSC = fOSC = 0.1 – 400 kHz  Đóng gói Hình 17 : SG3525 tiếp vĩ ngữ N đóng gói theo chuẩn DIL-16 Hình 18 : SG3525 tiếp vĩ ngữ DW đóng gói theo chuẩn SO-16L Nhóm 21 CĐ TỰ ĐỘNG HỐ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp  Pin Hình 19 : Sơ đồ pin SG3525  Giới thiệu chân SG3525  Pin 1- Inv.Input : Đầu vào đảo  Pin2 - Noninv.Input : Đầu vào không đảo  Pin 3- Sync : Chân đồng hoá,cho phép đồng xung với đơn vị khác với dao động gắn  Pin - OSC Output : Đầu xung tao dạo động gắn  Pin - CT : Chân gắn với tụ điện định tần số dao động tạo dao động =>quyết định xung ra,CT= 0.001uF-0.2uF  Pin - RT : Gắn với điện trở để định tần số tạo dao động =>quyết định xung ra,RT=2.0kΩ - 150kΩ Nhóm 22 CĐ TỰ ĐỘNG HỐ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp  Pin - Discharge : Chân xả tụ,chân nối với tụ điện trở gắn CT định thời gian cách xung  Pin - Soft-Start : Chân nối với tụ giúp khởi động êm chế độ soft-start kích hoạt so sánh với điện áp tham chiếu Vref  Pin - Compensation : Chân bù chân hồi tiếp chân đầu vào đảo góp phần điều chỉnh xung bù có sai lệch xung  Pin 10 - Shutdown : Chân shutdown kiểm soát mạch soft-start mức Khi điện áp cấp vào khơng đạt u cầu qua chân điều khiển mạch soft-start hoạt động pin shutdown nối hồi tiếp đầu vào không đảo để điều chỉnh đầu nối đất để bảo vệ IC  Pin 11 - Output A : Đầu A,xung vuông dương  Pin 12 - Ground : Nối đất  Pin 13 - VC : Điện áp collector transistor mắc Darlington SG3525(xem Hình – Miêu tả khối chức SG3525).Điện áp cấp vào pin từ 4.5V đến 35V  Pin 14 - Output B : Đầu B,xung vuông dương lệch so với xung chân A  Pin 15 - VCC : Điện áp vào.Dải điện áp hoạt động từ 8.0V đến 35V  Pin 16 - Vref : Điện áp tham chiếu điện áp tham chiếu có giá trị thấp 5.0V cao 5.2V thơng thường 5.1V dịng lớn vào pin 50mA tối ưu 20mA.Điện áp dùng để so sánh với điện áp vào chân Soft-Start để tham chiếu chế độ Soft-Start Shutdown Nhóm 23 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình 20 : Sơ đồ khối chức b MOSFET IRF3205 MOSFET IRF3205 MOSFET loại N(MOSFET ngược) điện áp đưa vào cực G đủ để mở MOSFET dịng từ D S.IRF3205 chế tạo có diode từ S D để trả cơng suất phản kháng nguồn  Các thông số quan trọng MOSFET VDSS : Điện áp đánh thủng tiếp giáp cực máng D(Drain) cực nguồn S(Source) ID : Dòng liên tục tối đa qua cực máng 110A ( điện áp 10V ) IDM : Dòng xung tối đa qua cực máng 390A Nhóm 24 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp  Hình vẽ minh hoạ Hình 21 : Sơ đồ thay Hình 22 : Hình dạng thực tế đóng gói chuẩn TO-220AB Nhóm 25 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình 23 : Bố trí chân Pin : Gate Pin : Drain Pin :Source Pin : Drain NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC Đầu tiên xung vuông phát pin A vào chân G MOSFET Q1 làm cho MOSFET mở dẫn dòng từ D=>S Sau xung A ngắt pin B phát xung vào chân G MOSFET Q2 làm cho MOSFET mở dẫn dòng từ D=>S Do MOSFET Q1 Q2 mắc ngược dẫn nên tạo thành dòng xoay chiều Điện áp điều chỉnh nhờ biến trở RV2 Tần số điện áp điều chỉnh biến trở RV1 MẠCH IN Nhóm 26 CĐ TỰ ĐỘNG HỐ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình 24 Mạch in Nhóm 27 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình 25 : Sơ đồ bố trí linh kiện Nhóm 28 CĐ TỰ ĐỘNG HỐ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp CHƯƠNG : TÍNH TỐN BIẾN ÁP Giới thiệu sơ lược máy biến áp: Máy biến áp sử dụng rộng rãi phổ biến lĩnh vực điện Ta dùng máy biến áp để tăng hạ áp tùy theo u cầu mục đích sử dụng.Có nhiều loại máy biến áp, loại có ưu nhược điểm ứng dụng khác ví dụ như: biến áp tự ngẫu, biến áp xung, biến áp pha, biến áp pha… Máy biến áp gồm phần sau: Lõi thép, dây quấn, khung Với số liệu ban đầu Điện áp đầu vào 12V Điện áp đầu 220V Cơng suất 500W Nhóm 29 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp HÌNH 16 & 17:Miêu tả thông số MBA Tiết diện thực lõi sắt(phần trụ): S0=K*S Trong S=a*b K=0.9 thép E có bề dày 0.35mm K=0.93 thép E có bề dày 0.5mm K=0.8-0.85 thép bị han gỉ lồi lõm’ Tiết diện thực tính theo cơng suất máy biến áp: S0=1.2 =1.2 =26.83(cm2)  Chọn chiều dài chiều rộng lõi 3.5 cm 7.7 cm Dòng điện bên cuộn sơ cấp: Isc=P/Usc=500/12=41(A) Dòng điện bên cuộn thứ cấp: ITC=P/UTC=500/220=2.2(A) Tính tốn tiết diện dây quấn sơ cấp thứ cấp: Nhóm 30 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tiết diện dây quấn tính theo mật độ dịng điện: J=4(A/mm2)-cơng suất từ (0-50VA) J=3.5(A/mm2)-cơng suất từ (50-100VA) J=3(A/mm2)-công suất từ (100-200VA) J=2.5(A/mm2)-công suất từ (200-500VA) J=2(A/mm2)-công suất từ (500-1000VA) Ở ta chọn J=2.5(A/mm2) Suy thiết diện dây quấn sơ cấp: Asc=J/Isc=2.5/41=0.061  Dsc=2 =0.279(cm) => chọn Dsc=3mm Thiết diện dây quấn thứ cấp: Atc=J/Itc=2.5/2.2=1.136  Dtc=2 =0.8(mm) Tính số vịng cần quấn cuộn sơ cấp thứ cấp: Cuộn sơ cấp: Nsc=(K*Usc)/(BS0)+sai số=(45*11)/26.83+sai số=20(vòng) Cuộn thứ cấp: Ntc=(K*Utc)/(BS0)+sai số=(45*220)/26.83+sai số=370(vịng) Trong K=45 ; B=1T Như khung biến áp kích thước dây, số vịng cuộn sơ cấp tính tốn.Ở cuộn sơ cấp nối với nguồn 12V chiều mạch lực gồm cuộn sơ cấp có số vịng quấn chiều nối chung đầu cuối để tạo thành điểm chung.Điểm chung nối vào nguồn 12V chiều Nhóm 31 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp KẾT LUẬN Qua trình lắp ráp thử nghiệm phương án phương án thứ cần số van nhiều => cồng kềnh khả chịu dòng 2N3055 nhiều so với IRF 3205.Ngoài độ linh hoạt phương án thứ so với phương án thứ hai.Mạch phương án thứ hiệu chỉnh tần số lẫn điện áp ra, linh hoạt khơng địi hỏi khắt khe việc quấn biến áp phương án thứ Quá trình chạy thử kết luận nên ta lựa chọn phương án thứ hai Nhóm 32 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Dientuvietnam.net Hoiquandientu.com Hướng dẫn thiết kế điện tử công suất-Phạm Quốc Hải Datasheetcatalog.com Và nhiều tài liệu khác từ Internet PHỤ LỤC Bổ sung sau Nhóm 33 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ – K54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... CÁC PHƯƠNG PHÁP Có phương pháp để biến đổi điện áp chiều 12V lên điện áp xoay chiều 220V Phương pháp thứ nhất: Điện áp chiều 12V nghịch lưu thành điện áp 12V xoay chiều sau điện áp 12V xoay chiều... cụ thể mạch kích điện áp 12V chiều lên điện áp 220V xoay chiều công suất 500W .Mạch ứng dụng nhiều đời sống sinh hoạt .Mạch có nhiêm vụ cung cấp nguồn lượng cho tải xảy cố điện. Do thời gian thực. .. Phương pháp thứ hai: Điện áp chiều 12V đưa thẳng vào biến áp để đưa lên điện áp 220V xoay chiều .Điện áp chiều cho qua máy biến áp cách đóng mở liên tục nhờ van công suất với tần số lưới điện 50Hz.Ưu