Thiết kế, thi công mô hình bộ chuyển đổi DC DC boost

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, THI CÔNG MÔ HÌNH BỘ CHUYỂN ĐỔI DCDC BOOST SINH VIÊN MSSV 1 VŨ CẢNH CHÂU 14140721 2 ĐỖ VĂN LINH 14051761 3 PHẠM TRUNG H.

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN  KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, THI CƠNG MƠ HÌNH BỘ CHUYỂN ĐỔI DC/DC BOOST SINH VIÊN MSSV 1.VŨ CẢNH CHÂU 14140721 2.ĐỖ VĂN LINH 14051761 3.PHẠM TRUNG HIẾU 14124011 4.HOÀNG TRÚC TÂN 14054911 LỚP : DHDKTD10C GVHD : THS.PHẠM QUỐC KHANH TP HCM, NĂM 2018 PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên đƣợc giao đề tài (1): Đỗ Văn Linh MSSV : 14051761 (2): Hoàng Trúc Tân MSSV : 14054911 (3): Vũ Cảnh Châu MSSV : 14140721 (4): Phạm Trung Hiếu MSSV : 14124011 Tên đề tài THIẾT KẾ, THI CƠNG MƠ HÌNH BỘ CHUYỂN ĐỔI DC/DC BOOST Nội dung Nghiên cứu chuyển đổi DC/DC boost Thiết kế chuyển đổi DC/DC boost Thi công mô hình Kết Hồn thành mơ hình chuyển đổi DC/DC BOOST Tp HCM, ngày….tháng….năm 2018 Tp HCM, ngày….tháng….năm 2018 Giảng viên hƣớng dẫn Sinh viên i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN ii MỤC LỤC PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC BẢNG vii DANH SÁCH CÁC HÌNH viii CHƢƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Lí lựa chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nội dung đề tài 1.2.1 Mục tiêu tổng quát .2 1.2.1 Mục tiêu cụ thể .2 1.2.2 Nội dung .2 1.3 Phƣơng pháp thực 1.4 Tiến trình thực 1.5 Ý nghĩa thực tế đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu mạch BOOST 2.1.1 Boost Converter ? .5 2.1.2 Nguyên lí hoạt động .5 2.2 Các mạch BOOST thực tế thị trƣờng 2.2.1 Mạch Tăng Áp HT016 2.2.2 Moudule BOOST 150W 10 2.2.3 Mạch Tăng Áp 1200w 20A 10 2.3 Giới thiệu MOSFET 11 2.3.1 Khái niệm 11 iii 2.3.2 Phân loại .11 2.3.3 Cấu tạo MOSFET .11 2.3.4 Nguyên lí hoạt động 12 2.3.5 Ứng dụng 13 2.4 Giới thiệu DIODE .13 2.4.1 Khái niệm 13 2.4.2 Cấu tạo, ký hiệu 13 2.4.3 Nguyên lý hoạt động 14 2.4.4 Đặc tuyến Voltage – Ampere .14 2.4.5 Ứng dụng diode 15 2.4.6 Các loại diode thƣờng dùng .16 2.4.7 Kiểm tra Diode 17 2.5 Giớithiệuvềmạch drive cho MOSFET .18 2.5.1 Khái niệm 18 2.5.2 Mạch drive cho MOSFET thông dụng .18 2.5.3 Cách kiểm tra MOSFET 23 2.6 Cuộn cảm 26 2.6.1 Cấu tạo cuộn cảm 26 2.6.2 Các đại lƣợng đặc trƣng cuộn cảm 27 2.6.3 Ứ ng dụng 29 2.7 Tụ điện .29 2.7.1 Khái niệm 29 2.7.2 Cấu tạo .29 2.7.3 Đặc tính 30 2.7.4 Ký hiệu .30 2.7.5 Đơn vị tụ điện 30 iv 2.7.6 Cách đọc giá trị điện dung tụ điện 30 2.7.7 Giá trị điện áp thân tụ 31 2.7.8 Phân loại tụ điện 32 2.7.9 Phƣơng pháp kiểm tra tụ điện 33 2.7.10 Ứng dụng tụ điện .34 2.8 Giới thiệu Ardruino 34 2.8.1 Mơi trƣờng lập trình bo mạch Arduino 34 2.8.2 Các ứng dụng bậc Arduino 35 CHƢƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM .37 3.1 Sơ đồ khối mạch thí nghiệm 37 3.2 Chức khối .38 3.3 Lựa chọn linh kiện cho mơ hình thí nghiệm 38 3.3.1 Tính tốn lựa chọn tụ 39 3.3.2 Tính tốn lựa chọn tụ C 42 3.3.3 Vi xử lí .43 3.3.4 MOSFET 51 3.3.5 Diode 56 3.3.6 Drive 61 3.4 Mô chạy thử phần mềm Matlab 63 3.4.1 Giới thiệu 64 3.4.2 Mô mạch BOOST dùng Matlab 65 3.5 Sơ đồ nguyên lí mạch BOOST phần mềm Altium 72 3.6 Sơ đồ PCB BOOST Altium 74 3.7 Bố trí thành phần mơ hình thí nghiệm .76 3.8 Kết thi cơng mơ hình 78 3.9 Kết thí nghiệm mơ hình 79 v 3.9.1 Dạng sóng điện áp qua linh kiện 79 3.9.2 Kiểm tra dòng 89 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .93 4.1 Kết luận 93 4.2 Kiến nghị hƣớng phát triển 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 vi DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1 Tiến trình thực Bảng Mô tả chân IR2153 .19 Bảng 2 Thông số IR2153(D)(S) 19 Bảng Giới hạn công suất tuyệt đối .20 Bảng Thông số hoạt động IR2153(D)(S) 20 Bảng Giá trị đề xuất điện trở tụ điện .20 Bảng Chức chân 22 Bảng Thông số IR2011 .22 Bảng Bảng chọn giá trị L (uH) 41 Bảng Bảng chọn C (uF) 42 Bảng 3 Thông số Mạch Arduino Nano V3.0 44 Bảng Giới hạn dƣới qua cuộn dây 53 Bảng Dịng trung bình qua MOSFET 54 Bảng Dòng đỉnh xung 54 Bảng Giá trị I I max .59 Bảng Dịng trung bình qua Diode 59 Bảng Giá trị định mức Diode .59 Bảng 10 Chức chân IR2011 62 Bảng 11 Giá trị IR2011 63 Bảng 12 Thông tin linh kiện 72 Bảng 13 Thông tin linh kiện 73 Bảng 14 Thông tin linh kiện 75 Bảng 15 Thông tin linh kiện 76 vii DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình Hai chế độ BOOST Converter Hình 2 Boost converter hoạt động chế độ liên tục .6 Hình Boost converter hoạt động chế độ khơng liên tục Hình Mạch tăng áp HT 016 Hình Moudule BOOST 150W 10 Hình Mạch Tăng Áp 1200w 20A .10 Hình Cấu tạo MOSFET 11 Hình Ký hiệu MOSFET 12 Hình Lớp tiếp giáp P - N Diode 14 Hình 10 Một số kí hiệu DIODE 14 Hình 11 Đặc tuyến Voltage - Ampere Diode 15 Hình 12 Cách kiểm tra Diode 17 Hình 13 Kiểm tra Diode schottky 18 Hình 14 IR2153 (D) (S) 19 Hình 15 Sơ đồ kết nối đặc trƣng IR2153(D)(S) 21 Hình 16 Gíá trị điện trở RT với tần số (f) 21 Hình 17 IR2011 .22 Hình 18 Sơ đồ kết nối đặc trƣng IR2011 .23 Hình 19 Đo G S 23 Hình 20 Đo G D 24 Hình 21 nối tắt G vào D để điện tích cực G 24 Hình 22 Đo D S 24 Hình 23 Đo G S 25 Hình 24 Đo G D 25 Hình 25 Chập chân G D 26 Hình 26 Đo D S 26 Hình 27 Cuộn dây lõi khơng khí 26 Hình 28 Cuộn dây lõi Ferit 27 Hình 29 Kí hiệu cuộn dây sơ đồ .27 viii Hình 30 Thí nghiệm cảm kháng cuộn dây với dòng điện xoay chiều28 Hình 31 Thí nghiệm tính nạp xả cuộn dây 29 Hình 32 Ký hiệu tụ điện mạch điện .30 Hình 33 Tụ hóa 1000uF 25V 31 Hình 34 Tụ gốm .31 Hình 35 Các loại tụ không phân cực 32 Hình 36 Các loại tụ hóa phân cực 32 Hình 37 Các loại tụ xoay .33 Hình 38 Giao diện IDE Arduino .35 Hình 39 Máy in 3D Makerbot điều khiển Arduino Mega2560 36 Hình 40 Robot di động tránh vật cản dùng Arduino .36 Hình 41 Sơ đồ PCB BOOST Altium 74 Hình 42 Khối cơng suất 74 Hình 43 Khối điều khiển .75 Hình 44 Sơ đồ thiết kế Auto CAD .77 Hình 45 Mơ hình BOOST đƣợc thi công 78 Hình Sơ đồ khối mạch BOOST 37 Hình Khi khóa K đóng 39 Hình 3 Khi khóa K mở 39 Hình Cuộn dây L = 100 uH/10A 41 Hình Tụ phân cực 1000 uF-100V .43 Hình Arduino nanoV3 45 Hình Ảnh lập trình giao diện .47 Hình Dạng xung f = 10kHz , D = 20% 47 Hình Dạng xung f = 10 kHz , D = 20% 48 Hình 10 Dạng xung f = 10 kHz , D = 80% .48 Hình 11 Dạng xung f = 10 kHz , D = 80% 49 Hình 12 Dạng xung f =50 kHz , D = 50% .49 Hình 13 Dạng xung f = 50 kHz , D = 80% .50 Hình 14 Mơ hình chuyển đổi DC-DC BOOST .51 Hình 15 Dạng sóng qua qua linh kiện mạch 51 ix ... tài THI? ??T KẾ, THI CƠNG MƠ HÌNH BỘ CHUYỂN ĐỔI DC/ DC BOOST Nội dung Nghiên cứu chuyển đổi DC/ DC boost Thi? ??t kế chuyển đổi DC/ DC boost Thi cơng mơ hình Kết Hồn thành mơ hình chuyển đổi DC/ DC BOOST. .. cụ thể cần phải đạt đƣợc thi công chuyển đổi DC/ DC boost 1.2.2.2 Thi? ??t kế chuyển đổi DC/ DC boost Đề xuất chức cần đạt đƣợc mơ hình thực hành điện tử cơng suất phần mạch boost cần phải có Dựa chức... Nội dung 1.2.2.1 Nghiên cứu chuyển đổi DC/ DC boost: Nghiên cứu nguyên tắc hoạt động chuyển đổi DC/ DC boost Phân tích nguyên lý hoạt động điều khiển chuyển đổi DC/ DC boost thƣơng mại Liệt kê tiêu