Giáo trình Kỹ thuật điện tử (Nghề Điện công nghiệp Trình độ Trung cấp)

BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 Ban hành lần: UBND TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐKTCN ngày…….tháng….năm Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR – VT) BÀ RỊA-VŨNG TÀU, NĂM 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Để thực biên soạn giáo trình đào tạo nghề Cơ điện tử trình độ Cao đẳng, giáo trình Kỹ thuật điện tử giáo trình mơ đun mơn học đào tạo chun ngành biên soạn theo nội dung chương trình khung hiệu trưởng trường cao đẳng KTCN phê duyệt Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức kỹ chặt chẽ với nhau, logíc Khi biên soạn, nhóm biên soạn cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết thực hành biên soạn gắn với nhu cầu thực tế sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao Trong q trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học cơng nghệ phát triển điều chỉnh thời gian bổ sung kiên thức cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tơi có đề nội dung thực tập để người học cố áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ Tuy nhiên, tùy theo điều kiện sở vật chất trang thiết bị, trường sử dụng cho phù hợp Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh khiếm khuyết Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy, giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn hiệu chỉnh hồn thiện Các ý kiến đóng góp xin gửi Trường Cao đẳng KTCN - BRVT, KP Thanh Tân – TT Đất Đỏ - BRVT Đất đỏ ngày tháng năm 2020 Tham gia biên soạn Chủ biên: Kỹ sư Nguyễn Hùng MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC BÀI 1: LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH PHÂN CỰC BẰNG CẦU PHÂN ÁP SỬ DỤNG ĐIỆN TRỞ CẤU TẠO, KÝ HIỆU VÀ PHÂN LOẠI ĐIỆN TRỞ 10 1.1 Khái niệm 10 1.2 Cấu trúc, hình dáng ký hiệu 10 1.3 Ứng dụng điện trở 11 1.4 Phân loại điện trở 12 PHƯƠNG PHÁP ĐỌC, ĐO VÀ KIỂM TRA ĐIỆN TRỞ 13 2.1 Đọc trị số điện trở 13 2.1.1 Ghi trực tiếp 13 2.1.2 Ghi ký hiệu vòng màu 14 2.1.3 Quy trình đọc giá trị điện trở 15 2.2 Đo, kiểm tra điện trở VOM 15 2.2.1 Công tác chuẩn bị 15 2.2.2 Quy trình đo, kiểm tra điện trở 16 2.2.3 Một số sai hỏng thường gặp, nguyên nhân biện pháp khắc phục 16 TÍNH CHỌN ĐIỆN TRỞ CHO MẠCH PHÂN CỰC 17 LẮP RÁP MẠCH PHAN CỰC BẰNG CẦU PHAN AP SỬ DỤNG DIỆN TRỞ 18 4.1 Lắp ráp mạch 18 4.2 Cấp nguồn cho mạch khảo sát 18 BÀI 02: LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT BÁN KỲ PHA DÙNG DIODE 19 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI CHẤT BÁN DẪN 19 1.1 Khái niệm chất bán dẫn 19 1.2 Chất bán dẫn loại n 20 1.3 Chất bán dẫn loại p 20 CẤU TẠO, KÝ HIỆU PHÂN LOẠI VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA DIODE 21 2.1 Cấu tạo, ký hiệu hình dáng 21 2.2 Phân loại 22 2.2.1 Diode Zener 22 2.2.2 Diode Thu quang (Photo Diode) 23 2.2.3 Diode Phát quang (Light Emiting Diode: LED) 23 2.2.4 Diode Varicap (Diode biến dung) 24 2.2.5 Diode xung 24 2.2.6 Diode tách sóng 24 2.2.7 Diode nắn điện 24 2.3 Nguyên lý hoạt động 25 2.3.1 Phân cực thuận cho Diode 25 2.3.2 Phân cực ngược cho Diode 26 PHƯƠNG PHÁP ĐO, KIỂM TRA DIODE 26 CẤU TẠO, KÝ HIỆU PHÂN LOẠI VÀ ĐẶC TÍNH CỦA TỤ ĐIỆN 27 4.1 Cấu Tạo 27 4.2 Ký hiệu 27 4.3 Đặc tính nạp xả tụ 27 4.4 Phân loại 28 PHƯƠNG PHÁP ĐỌC, ĐO VÀ KIỂM TRA TỤ ĐIỆN 29 5.1 Cách đọc 29 5.2 Cách đo, kiểm tra tụ điện 29 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH 29 6.1 Sơ đồ mạch 29 6.2 Nhiệm vụ linh kiện 30 6.3 Nguyên lý làm việc 30 CAC THONG SỐ CỦA MẠCH 30 LẮP RÁP VÀ KHẢO SÁT MẠCH CHỈNH LƯU BÁN KỲ DÙNG DIODE 31 8.1 Lắp láp mạch 31 8.2 Đo, kiểm tra khảo sát thông số 31 BÀI 3: LẮP RÁP MẠCH CHỈNH LƯU TÒAN KỲ PHA DÙNG DIODE (CHỈNH LƯU CẦU) 34 SƠ ĐỒ MẠCH 34 1.1 Sơ đồ mạch điện 34 1.2 Nhiệm vụ linh kiện 34 1.3 Nguyên lý làm việc 35 CAC THONG SỐ CỦA MẠCH 35 LẮP RÁP VÀ KHẢO SÁT MẠCH CHỈNH LƯU CẦU 35 3.1 Lắp ráp mạch 35 3.2 Khảo sát thông số 36 BÀI 04: LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH ỔN ÁP LẤY RA MỨC ĐIỆN ÁP ĐỐI XỨNG SỬ DỤNG IC 7805, 7905 39 GIỚI THIỆU IC HỌ 78XX VÀ 79XX 39 1.1 Họ IC 78xx 39 1.2 Họ IC 79xx 41 SƠ ĐỒ MẠCH 42 2.1 Sơ đồ nguyên lý 42 2.2 Nguyên lý hoạt động 42 LẮP RÁP VÀ KHẢO SÁT MẠCH 42 3.1 Lắp ráp mạch 42 3.2 Khảo sát mạch 42 BÀI 05: LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH PHÂN CỰC BẰNG DÒNG BAZO DÙNG TRANSISTOR BJT 44 CẤU TẠO, PHÂN LOẠI, KÝ HIỆU CỦA BJT 44 NGUYÊN HOẠT ĐỘNG CỦA BJT 47 2.1 Xét hoạt động Transistor NPN 47 2.2 Xét hoạt động Transistor PNP 48 PHƯƠNG PHÁP ĐO, KIỂM TRA BJT 48 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH PHÂN CỰC BẰNG DÒNG BAZO DÙNG TRANSISTOR BJT 52 LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH PHÂN CỰC BẰNG DÒNG BAZO DÙNG TRANSISTOR BJT 53 5.1 Lắp ráp mạch hình 5.13 53 5.2 Khảo sát thông số mạch 53 BÀI 06: LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH PHÂN CỰC BẰNG CẦU PHÂN ÁP DÙNG TRANSISTOR BJT 55 SƠ ĐỒ MẠCH 55 ĐẶC ĐIỂM CỦA MẠCH 56 LẮP RÁP MẠCH PHÂN CỰC BẰNG CẦU PHÂN ÁP DÙNG TRANSISTOR BJT 56 3.1 Lắp ráp mạch theo sơ đồ mạch hình 9.1a 56 3.2 Khảo sát thông số mạch 56 BÀI 07: LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH KĐ E CHUNG DÙNG TRANSISTOR BJT 58 KHÁI NIỆM MẠCH KHUẾCH ĐẠI 58 SƠ ĐỒ MẠCH 59 2.1 Sơ đồ mạch (hình 7.1) 59 2.2 Đặc điểm mạch 59 2.3 Nguyên lý hoạt động mạch 60 LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH KĐ EC DÙNG TRANSISTOR BJT 60 3.1 Lắp ráp mạch theo sơ đồ mạch hình 10.1b 60 3.2 Khảo sát thông số mạch 61 BÀI 08: LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH KĐ BC DÙNG TRANSISTOR BJT 63 SƠ ĐỒ MẠCH (HÌNH 8.1) 63 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 63 2.1 Tác dụng linh kiện 63 2.2 Các thông số mạch 64 2.2.1 Hệ số khuếch đại dòng điện: Ki 64 2.2.2 Hệ số khuếch đại điện áp: Kv 64 2.2.3 Hệ số khuếch đại công suất: Kp 64 2.3 Nguyên lý hoạt động mạch có tín hiệu đưa vào 64 LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH KĐ BC DÙNG TRANSISTOR BJT 64 3.1 Lắp ráp mạch theo sơ đồ mạch hình 8.1 64 3.2 Khảo sát thông số mạch 65 BÀI 09: LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH KĐ CC DÙNG TRANSISTOR BJT 67 SƠ ĐỒ MẠCH (HÌNH 9.1.) 67 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 67 2.1.Tác dụng linh kiện 67 2.2 Các thông số mạch 68 2.3 Ngun lý hoạt động mạch có tín hiệu đưa vào 68 LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH KĐ BC DÙNG TRANSISTOR BJT 68 3.1 Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình 9.1 68 3.2 Khảo sát thông số mạch 69 BÀI 10: LẮP RÁP MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT DÙNG BJT 71 KHÁI NIỆM MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 71 PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 71 2.1 Sơ đồ mạch (hình 10.1) 71 2.2.T ác dụng linh kiện nguyên lý hoạt động 72 LẮP RÁP MẠCH CONG SUẤT DUNG BJT 73 3.1 Lắp ráp mạch hình 10.1 73 3.2 Khảo sát thông số mạch 73 BÀI 11: LẮP RÁP MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI DÙNG BJT 75 KHÁI NIỆM MẠCH DAO ĐỘNG 75 PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 75 2.1 Sơ đồ mạch (hình 11.1) 75 2.2 Nguyên lý hoạt động 76 2.2.1 Nhiệm vụ linh kiện 76 2.2.2 Nguyên lý làm việc mạch 76 LẮP RÁP MẠCH DAO DỘNG DA HAI DUNG BJT 78 3.1 Lắp ráp mạch 78 3.2 Khảo sát mạch 78 B 12: LẮP RÁP MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI DÙNG IC 555 80 CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA IC 555 80 THÔNG SỐ 80 CHỨC NĂNG CỦA 555 80 BỐ TRÍ CHÂN VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 81 CHỨC NĂNG TỪNG CHÂN CỦA 555 82 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI PHI ỔN DÙNG IC 555 83 LẮP RÁP MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI PHI ỔN DÙNG IC 555 86 7.1 Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình 12.7 86 7.2 Khảo sát mạch dao động đa hài dùng IC555 87 SƠ ĐỒ KHỐI 88 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH ỔN AP NỐI TIẾP CO HỒI TIẾP DIỀU CHỈNH DƯỢC DIỆN AP NGÕ RA DUNG BJT 89 2.1 Sơ đồ nguyên lý (hình 13.2) 89 2.2 Nhiệm vụ linh kiện 89 2.3 Nguyên lý làm việc 90 2.4 Nhận xét 90 LẮP RÁP MẠCH ỔN AP NỐI TIẾP CO HỒI TIẾP DIỀU CHỈNH DƯỢC DIỆN AP NGÕ RA DUNG BJT 91 3.1 Lắp ráp mạch 91 3.2 Khảo sát thông số mạch 92 BÀI 14: LẮP RÁP MẠCH ỔN ÁP ĐIỀU CHỈNH ĐƯỢC ĐIỆN ÁP NGÕ RA 94 DÙNG IC LM317 94 CẤU TRÚC IC LM317 94 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH ỔN AP DIỀU CHỈNH DƯỢC DIỆN AP NGÕ RA DUNG IC LM317 97 2.1 Sơ đồ nguyên lý 97 LẮP RÁP MẠCH ỔN AP DIỀU CHỈNH DƯỢC DIỆN AP NGÕ RA DUNG IC LM317 98 3.1 Lắp ráp mạch 98 3.2 Khảo sát mạch 98 TÀI LIỆU CẦN THAM KHẢO 99 CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN Tên mô đun: Kỹ thuật điện tử Mã mô đun: MĐ12 Vị trí, tính chất mơ đun: - Vị trí: Mơ đun có ý nghĩa bổ trợ kiến thức lĩnh vực điện tử cho học sinh ngành Điện tử công nghiệp làm sở để tiếp thu môn học, mô đun khác như: PLC bản, Kỹ thuật cảm biến, Điện khí nén Mơ đun học song song với mơn Điện kỹ thuật - Tính chất: Là Mođun bắt buộc chương trình đào tạo nghề Điện tử cơng nghiệp Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức: + Mô tả cấu tạo, ký hiệu, phân loại hình dáng điện trở + Trình bày phương pháp đọc đo điện trở + Tính tốn thông số mạch phân cực cầu phân áp sử dụng điện trở + Mô tả cấu tạo, ký hiệu phân loại tụ điện, Diode, Transitor + Phân tích nguyên lý hoạt động tụ điện, Diode Transitor + Mô tả cấu trúc, ký hiệu, phân loại nguyên lý hoạt động IC ổn áp, IC dao động + Nhận dạng xác ký hiệu, hình dáng linh kiện điện tử Điện trỏ, Tụ điện, Diode, Transitor +Trình bày khái niệm mạch chỉnh lưu, mạch khuếch đại, mạch dao động mạch ổn áp + Phân tích nguyên lý hoạt động mạch chỉnh lưu, mạch khuếch đại, mạch dao động mạch ổn áp + Tính tốn thơng số chỉnh lưu, mạch khuếch đại, mạch dao động mạch ổn áp - Về kỹ năng: + Đo, đọc, kiểm tra xác trị số cực tính linh kiện như: Điện trỏ, Tụ điện, Diode, Transitor IC + Lắp ráp khảo sát mạch điện tử yêu cầu kỹ thuật + Nhận dạng sai hỏng, nguyên nhân cách khắc phục mạch điện tử + Bảo dưỡng, lắp ráp, thay thế, sửa chữa linh kiện bo mạch điện tử - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm cơng việc, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ lẫn học tập rèn luyện + Đảm bảo an toàn điện an tồn lao động Nội dung mơ đun: BÀI 1: LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH PHÂN CỰC BẰNG CẦU PHÂN ÁP SỬ DỤNG ĐIỆN TRỞ Giới thiệu: Trong mạch điện tử thường sử dụng nhiều mức điện áp khác sử dụng lúc nhiều nguồn để cung cấp cần có phương pháp để chia điện áp thích hợp cho phận Đó mạch phân cực cầu phân áp Mục tiêu: Sau học xong học người học có khả năng: - Trình bày cấu tạo, ký hiệu phân loại điện trở - Trình bày phương pháp đo, đọc kiểm tra điện trở - Tính tốn thơng số mạch - Nhận biết lỗi thường gặp, nguyên nhân biện pháp phòng ngừa - Lắp ráp mạch phân cực cầu phân áp sử dụng điện trở theo yêu cầu kỹ thuật - Có ý thức an tồn lao động, tính cẩn thận, xác q trình lắp ráp - /Q = > Transistor dẫn, điện áp chân xuống 0V ! - Tụ C xả qua Rb Với thời Rb.C - Điện áp tụ C giảm xuống tụ C xả, làm cho điện áp tụ C nhảy xuống 2Vcc/3 * Tụ C tiếp tục "XẢ" từ điện áp 2Vcc/3 > Vcc/3: - Lúc này, V+1 < V-1 Do O1 = - V+2 < V-2 Do O2 = - R = 0, S = > Q, /Q giứ trạng thái trước (Q=0, /Q=1) - Transistor dẫn! * Tụ C xả qua ngưỡng Vcc/3: - Lúc V+1 > V-1 Do O1 = - V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) Do O2 = - R = 0, S = > Q = 1, /Q (Q đảo) = - Q = > Ngõ = - /Q = > Transistor không dẫn -> chân không = 0V tụ C lại nạp điện với điện áp ban đầu Vcc/3 Tóm lại: Trong q trình hoạt động bình thường 555, điện áp tụ C dao động quanh điện áp Vcc/3 -> 2Vcc/3 (Xem dường đặc tính tụ điện phóng nạp trên) - Khi nạp điện, tụ C nạp điện với điện áp ban đầu Vcc/3, kết thúc nạp thời điểm điện áp C 2Vcc/3 Nạp điện với thời (Ra+Rb)C - Khi xả điện, tụ C xả điện với điện áp ban đầu 2Vcc/3, kết thúc xả thời điểm điện áp C Vcc/3 Xả điện với thời Rb.C - Thời gian mức ngõ thời gian nạp điện, mức xả điện Tính tần số chế độ xung 555 85 Hình 12.6 Tần số chế độ xung IC555 Nhìn vào sơ đồ mạch ta có cơng thức tính tần số , độ rộng xung + Tần số tín hiệu đầu f = 1/(ln2.C.(R1 + 2R2)) + Chu kì tín hiệu đầu ra: t = 1/f + Thời gian xung mức H (1) chu kì t1 = ln2 (R1 + R2).C + Thời gian xung mức L (0) chu kì t2 = ln2.R2.C Như công thức tổng qt 555 Tơi lấy ví dụ nhỏ là: để tạo xung dao động f = 1.5Hz Đầu tiên chọn hai giá trị đặc trưng R1 C2 sau ta tính R2 Theo cách tính tốn ta chọn: C = 10nF, R1 =33k > R2 = 33k (Tính tốn theo công thức) Lắp ráp mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC 555 7.1 Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình 12.7 Bước 1: Chọn kiểm tra linh kiện theo hình 12.7 Bước 2: Lắp ráp linh kiện lên Board 86 Bước 3: Kiểm tra lại mạch Bước 4: Cấp nguồn cho mạch Hình 12.7 Sơ đồ mạch dao động đa hài dùng IC NE555 N 7.2 Khảo sát mạch dao động đa hài dùng IC555 Dùng dao động ký đo tín hiệu ngõ chân chân IC 555 vẽ vào đồ thị Ch Chân ân Chân t t CÂU HỎ ÔN TẬP Câu 1: Hãy trình bày cấu trúc IC555? Câu 2: Hãy trình bày nguyên lý hoạt động mạch dao động đa hài dùng IC555? Câu 3: Hãy trình bày ứng dụng mạch dao động đa hài thực tế? 87 Bài 13: LẮP RÁP MẠCH ỔN ÁP NỐI TIẾP CÓ HỒI TIẾP ĐIỀU CHỈNH ĐƯỢC ĐIỆN ÁP NGÕ RA DÙNG BJT Giới thiệu: Trong việc sử dụng nguồn điện để cung cấp cho thiết bị địi hỏi tính ổn định phải cần mạch nguồn tốt để đảm bảo cho thiệt bị làm việc Bài học giới thiruj mạch ổn áp sử dụng BJT Mục tiêu: Sau học xong học người học có khả năng: - Trình bày ngun lý hoạt động mạch ổn áp nối tiếp có hồi tiếp điều chỉnh điện áp ngõ dùng BJT - Tính tốn thơng số mạch ổn áp nối tiếp có hồi tiếp điều chỉnh điện áp ngõ dùng BJT - Nhận biết lỗi thường gặp, nguyên nhân biện pháp phòng ngừa - Lắp ráp khảo sát mạch ổn áp nối tiếp có hồi tiếp điều chỉnh điện áp ngõ dùng BJT - Có ý thức an tồn lao động, tính cẩn thận, xác trình lắp ráp Nội dung: Sơ đồ khối Trong thí nghiệm ta khảo sát mạch ổn áp tuyến tính dạng nối tiếp Sơ đồ khối sau: R Phần tử điều khiển Uo R Vi Phần tử so sánh Phần tử lấy mẫu UV Vo Phần tử tạo áp chuẩn Phần tử điều khiển Phần tử so sánh Phần tử Lấy mẫu Phần tử tạo áp chuẩn Hình 13.1a: Sơ đồ khối mạch ổn áp nối tiếp Hình 13.1b: Sơ đồ khối mạch ổn áp song song 88 - Công suất ổn áp (phần tử điều khiển): Thường transistor công suất lớn, hoạt động điện trở thay đổi - So sánh (dò sai): So sánh điện lấy mẫu điện chuẩn để tạo thành điện điều khiển VDK để điều khiển mạch kích tạo dịng kích cho công suất - Tạo điện áp chuẩn: Tạo điện chuẩn Vref cho mạch so sánh (thường dùng zener) - Lấy mẫu: Lấy phần điện ngõ so sánh với điện chuẩn (điện lấy mẫu thay đổi theo điện ngõ vo) Nguyên tắc hoạt động: vo= vi-AV Giả sử Vo thay đổi (vì lý đó), điện lấy mẫu thay đổi theo điện chuẩn không đổi nên ngõ VDK mạch so sánh thay đổi, điện VDK điều khiển mạch kích cơng suất thay đổi độ hoạt động (chạy mạnh/chạy yếu) để thay đổi AV cho Vo ổn định Nguyên lý hoạt động mạch ổn áp nối tiếp có hồi tiếp điều chỉnh điện áp ngõ dùng BJT 2.1 Sơ đồ nguyên lý (hình 13.2) Hình 13.2 Sơ đồ mạch ổn áp nối tiếp dùng BJT 2.2 Nhiệm vụ linh kiện TR: Biến áp biến đổi điện áp xoay chiều uv thành điện áp xoay chiều u1 D1 – D4: diode dùng để chỉnh lưu; C: Tụ lọc nguồn 89 Q1: Transistor khuếch đại so sánh; Q2: Transistor khuếch đại điều chỉnh R1: tải Q1 đồng thời phân cực cho Q2 R2, Dz: ổn áp tham số tạo điện áp chuẩn đưa vào cực EQ1 R3, R4, VR: phân cực theo kiểu phân áp cho Q1, điện áp lấy R4, VR tạo thành điện áp mẫu đưa vào cực BQ1; Rt: điện trở tải 2.3 Nguyên lý làm việc Giả sử điện áp vào biến đổi theo qui luật hàm số sin, cho qua biến áp TR biến đổi thành điện áp xoay chiều U1 cần sử dụng, điện áp đưa vào mạch chỉnh lưu D1 – D4 biến đổi thành điện áp chiều U2 có độ gợn sóng lớn Điện áp cho qua tụ lọc điện áp chiều UAB phẳng hơn, Và điện áp chiều cho qua mạch ổn áp lấy điện áp ổn định phẳng Ut * Nguyên lý ổn áp: Giả sử điện áp vào UAB  →giả sử Ut có xu hướng  → Um  mà Uz không  → UBEQ1 → Q1 dẫn mạnh → ICQ1  → CQ1  →UBEQ2  → Q2 dẫn yếu → UCEQ2 bù lại với  UAB → Ut không  Ngược lại điện áp vào UAB  →giả sử Ut có xu hướng  → Um  mà Uz không  → UBEQ1 → Q1 dẫn yếu → ICQ1  → CQ1  →UBEQ2  → Q2 dẫn mạnh → UCEQ2 bù lại với  UAB → Ut không  Như điện áp vào UAB  → UCEQ2  → Ut không  → Ut ổn định Ta có: Um = Ut VR + R4 R + VR + R4 Mà Um = UZ + UBEQ1  Ut = (Uz + UBEQ1) R3 + VR + R4 R4 + VR Như điện áp ổn định có trị số phụ thuộc vào UZ tỷ lệ cầu phân R3, R4, VR; Muốn điều chỉnh điện áp đầu ta điều chỉnh biến trở VR 2.4 Nhận xét Khi cần điện áp đầu có cực tính âm ta dùng hai Transistor thuận, đổi chiều DZ cấp ngược lại nguồn cho mạch ổn áp Khi cần độ ổn định không cao ta dùng mạch Transistor Để nâng cao chất lượng mạch ổn áp: + Transistor khuếch đại điều chỉnh mắc theo sơ đồ Darlingtơn để có hệ số khuếch đại dòng lớn 90 + Mạch khuếch đại so sánh dùng hai đến ba tầng dùng IC OP-AM để có hệ số khuếch đại lớn + Có thể dùng mạch khuếch đại Visai để khắc phục việc trôi điểm làm việc + Để giảm dịng qua Transistor điều chỉnh ta dùng điện trở công suất lớn mắc song song với Transistor khuếch đại điều chỉnh để giảm bớt dòng qua Transistor Để bảo vệ mạch ổn áp bị tải ngắn mạch ta mắc mạch hạn chế dòng vẽ lại mạch Khi dòng điện tải It tăng điện áp rơi RSC (sampling circuit – điện trở đóng vai trị mạch lấy mẫu) tăng lên Khi điện áp Rsc tăng đủ lớn, làm T2 mở, T2 mở làm dòng cực B T1 giảm làm giảm dòng tải qua T1, tránh cho Rt tải Như hoạt động Rsc T2 làm hạn chế dòng tải cực đại Lắp ráp mạch ổn áp nối tiếp có hồi tiếp điều chỉnh điện áp ngõ dùng BJT 3.1 Lắp ráp mạch Bước 1: Chọn kiểm tra linh kiện theo sơ đồ hình 13.3 Bước 2: Lắp ráp linh kiện lên Board Bước 3: Kiểm tra lại mạch Bước 4: Cấp nguồn cho mạch +VDC24V Q1 H1061 R1 2K2 R2 3K3 R3 220 R6 3K3 VR1 10K Vout C1 2200UF VR2 50K 2200UF Vin C2 Q2 C1815 D1 R4 220 DZ VZ9V OR 12V Hình 13.3 Sơ đồ mạch ổn áp nối tiếp dùng BJT 91 LED 3.2 Khảo sát thông số mạch Với Vi cấp từ nguồn thay đổi bên a/ Giải thích vắn tắt nguyên lý hoạt động mạch (khi Vi IL thay đổi) b/ Cấp Vi = +18V, đo điện ngõ V0, chỉnh VR theo hai chiều Nhận xét, giải thích ghi kết vào mẫu sau Với V0Max  Vi – VCEQ1 V0Min  Vref + VR2 V0max VBEQ2 VCEQ2 IEQ2 VBEQ1 VCEQ1 IEQ1 IL V0min VBEQ2 VCEQ2 IEQ2 VBEQ1 VCEQ1 IEQ1 IL Lưu ý: + V0max luôn nhỏ Vi + V0min luôn lớn Vref + Phải chon Vi từ 1,5 đến lần Vref c/ Chỉnh VR để V0=+12V, cho Vi thay đổi từ +15V →+20V, đo V0, lập bảng theo mẫu sau vẽ đồ thị V0 = f(vi) Nhận xét đồ thị V0=f(vi) Nhận xét RL(1K) RL(4K7) 1000Ω RL(10K) RL(47K) d/ Cấp Vi= +18V, Đo V0 thay đổi IL (bằng cách thay đổi RL) 92 Vin +9v +12V +15V +17V +19V +22V V0 e/ Khơng mắc tụ C vào mạch, quan sát sóng dư ngõ Lập lại thí nghiệm Khi mắc tụ C vào mạch Nhận xét giải thích f/ Giả sử không mắc C0 (C2) vào mạch, V0 bị ảnh hưởng gì? Giải thích? CÂU HỎ ƠN TẬP Câu 1: Hãy trình bày khái niệm mạch ổn áp Câu 1: Hãy trình bày nguyên đặc điểm mạch ổn áp nối tiếp? Câu 3: Hãy trình bày nguyên lý hoạt động mạch ổn áp nối tiếp sử dụng BJT? Câu 4: Hãy trình bày ứng dụng mạch ổn áp thưc tế? 93 Bài 14: LẮP RÁP MẠCH ỔN ÁP ĐIỀU CHỈNH ĐƯỢC ĐIỆN ÁP NGÕ RA DÙNG IC LM317 Giới thiệu: IC có nhiều ứng dụng thực tế có ứng dụng quan trọng dung để làm nguồn ổn áp DC Bài học tìm hiểu mạch ổn áp dung IC LM317 Mục tiêu: Sau học xong học người học có khả năng: - Trình bày cấu trúc IC ổn áp LM 317 - Trình bày nguyên lý hoạt động mạch ổn áp điều chỉnh điện áp ngõ dùng IC LM317 - Nhận biết lỗi thường gặp, nguyên nhân biện pháp phòng ngừa - Lắp ráp khảo sát mạch ổn áp điều chỉnh điện áp ngõ dùng IC LM317 theo yêu cầu kỹ thuật - Có ý thức an tồn lao động, tính cẩn thận, xác q trình lắp ráp Nội dung: Cấu trúc IC LM317 Phân tích nguyên lí ổn áp có điều chỉnh 40V IC78XX IC79XX Hình 14.1 Phân tích ngun lí ổn áp có điều chỉnh Bộ điều chỉnh điện áp cực giữ cho điện áp đầu cực chung mức cố định, thể hình Đặc điểm tận dụng để tạo điện áp khác điện áp điều chỉnh “danh nghĩa” 94 Hình 14.2 Phân tích ngun lí ổn áp có điều chỉnh Ghi chú: điện áp đầu cực chung 5V (7805 điều chỉnh 5V) Điện áp đầu mạch điện kể tổng VRS cộng với VZ, mạch 5V + 10V = 15V Việc mắc thêm vào điện trở điốt ổn áp zener 10V tạo nguồn cung cấp 15V Các điều chỉnh chế tạo phạm vi giới hạn giá trị cố định, kỹ thuật sử dụng để tạo điện áp đầu mong muốn LM 317 điều chỉnh điện áp cực IC mức điện áp thấp Nó chế tạo đặc biệt để dùng cho mục đích điều chỉnh điện áp LM 317 trì điện áp số khơng đổi 1,25V cực đầu cực điều chỉnh (ADJ) Trong mạch điện sau đây, điện áp cực đầu cực điều chỉnh cài đặt nội 1,25V điều chỉnh Điện áp nối qua điện trở 220, có dịng điện 5,7 mA chạy qua điện trở Dòng điện chạy qua điện trở k gây sụt áp 5,7V điện trở (định luật Ôm, V = I x R = 0,057 x 1000 = 5,7V) Hình 14.3 Phân tích ngun lí ổn áp có điều chỉnh 95 Do vậy, điện áp đầu xác định việc cộng VR1 với VR2 Voutput = VR1 + VR2 = 1,25 + 5,7 = 6,92 V Nếu điện trở R2 thay điện trở thay đổi (biến trở) RV1, mơ tả hình đây, đầu tiếp tục biến thiên tùy thuộc vào việc cài đặt RV1 C4 Hình 14.4 Phân tích ngun lí ổn áp có điều chỉnh Bằng việc lực chọn giá trị thích hợp R1 R2 đầu mạch điều chỉnh điều chỉnh từ giá trị tối thiểu 1,25V đến giá trị cực đại khoảng 37V Dưới Đây điều chỉnh biến đổi điện áp có độ dải điện áp rộng từ + -1.25V đến +37V với dòng điện 1.5A Cái tiện dụng cho thiết bị cần nguồn điều chỉnh Sự điều chỉnh dùng LM317 LM337 1: Bộ điều chỉnh điện áp dương - LM317 Đây coi linh kiện chuyển đổi tiện dụng Dùng để chuyển đổi điện áp dương từ +1.25 đến +37V Và có khẳ cung cấp dịng q 1.5A * Hình dáng xác định chân ngồi thực Hình 14.5 Hình dáng IC LM137 96 với : +ADJ chân điều khiển (chân 1) + Vo điện áp đầu (chân 2) + Vi điện áp đầu vào (chân 3) * Thông số LM317: + Điện áp đầu vào Vi = 40V + Nhiệt độ vận hành t = - 125° + Dòng điện điều chỉnh từ : + Công suất tiêu thụ lớn 20W + Dòng điện đầu lớn Imax = 1.5A + Đảm bảo thông số Vi - Vo >= 3V Nguyên lý hoạt động mạch ổn áp điều chỉnh điện áp ngõ dùng IC LM317 2.1 Sơ đồ nguyên lý D5 + Vout + C1 D2 D3 VOUT R2 220 C2 D6 C3 - VIN ADJ D1 VinDC 1N4007 D4 R3 2K2 LM317 VR VAC 9V den 40V R1 2K2 D7 LED 5K or 10K C1= C2 = C3 = 1000uF/50V D8 LED VoutDC 1,2V DEN 37V LO 1N4007 Hình 14.6 Sơ đồ nguyên lý mạch ổn áp dùng IC LM317 2.2 Nguyên lý hoạt động Với sơ đồ ta điêu chỉnh điện áp đầu điện trở R2 VR nối hình vẽ Dịng điện qua chân điều chỉnh phải nhỏ 100µA Điện áp đầu tính xấp xỉ bằng: Vo = 1.25.(1+R2/VR) Với công thức ta cho R2 giá trị định Một điều quan dịng điện qua chân điều chỉnh phải nhỏ 100µA kết nối điện trở R VR coi cầu phân áp điện áp chân điều chỉnh chân đầu phải có 97 điện áp định tức gữa hai điện trở R2 VR điện áp 1.25V (Hằng số không đổi) Do ta có cơng thức Theo tơi bạn nên chọn R = 120Ω ==> VR = 120 (V0/1.25-1) Có điều cần ý: Điện áp đầu lúc nhỏ điện áp đầu vào > = 3V Tức là: Vi - Vo > = 3V Như ta hiểu này: muốn có điện áp điều chỉnh từ 1.25 đến 10V điện áp đầu vào cần phải >=13V Nếu mà khơng Phải ln đảm bảo điều kiện trên: Vi – V0 > = 3V Với điều chỉnh bạn tham khảo thêm datasheet nó! Các bạn nhớ lắp thêm tản nhiệt vào cho để làm việc ổn định công suất đầu lớn * Một vài mạch ứng dụng LM317 LM317 dùng để tạo giải điện áp từ 1.25 đến 37V Có thể làm điều chỉnh hay cố định điện áp đầu để sạc acquy 12V hay 6V với lưu lượng acquy nhỏ (với sơ đồ ngun lý trên) Tơi lấy ví dụ để tính cho mạch sạc acquy 12V Lắp ráp mạch ổn áp điều chỉnh điện áp ngõ dùng IC LM317 3.1 Lắp ráp mạch Bước 1: Chọn kiểm tra linh kiện theo hình 18.6 Bước 2: Lắp ráp linh kiện lên Board Bước 3: Kiểm tra lại mạch Bước 4: Cấp nguồn cho mạch 3.2 Khảo sát mạch Cấp điện áp DC vào mạch điều chỉnh từ 3V đến 40V, Đo điện áp ngõ CÂU HỎ ƠN TẬP Câu 1: Hãy trình bày cấu trúc IC ổn áp LM317? Câu 2: Hãy trình bày nguyên lý hoạt động mạch ổn áp dùng IC LM317? 98 TÀI LIỆU CẦN THAM KHẢO [1] - Giáo trình linh kiện, mạch điện tử, Nxb Khoa học kỹ thuật 2004 [2] - Sổ tay tra cứu linh kiện điện tử [3] - Sổ tay tra cứu tranzito Nhật Bản [4]- Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất, lý thuyết, thiết kế, ứng dụng, Nxb Khoa học kỹ thuật 2008 [5]- Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh, Điện tử công suất, Nxb Khoa học kỹ thuật 2004 [6]- Võ Minh Chính, Điện tử công suất, Nxb Khoa học kỹ thuật 2008 [7] - Phạm Quốc Hải, Phân tích giải mạch điện tử công suất, Nxb Khoa học kỹ thuật 2002 [8] – Lê Đăng Doanh, Nguyễn Thế công, Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất tập 1,2, Nxb Khoa học kỹ thuật 2007 99 ... thực biên soạn giáo trình đào tạo nghề Cơ điện tử trình độ Cao đẳng, giáo trình Kỹ thuật điện tử giáo trình mơ đun môn học đào tạo chuyên ngành biên soạn theo nội dung chương trình khung hiệu... CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN Tên mô đun: Kỹ thuật điện tử Mã mô đun: MĐ12 Vị trí, tính chất mơ đun: - Vị trí: Mơ đun có ý nghĩa bổ trợ kiến thức lĩnh vực điện tử cho học sinh ngành Điện tử công nghiệp. .. nguyên tử P liên kết với nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị, nguyên tử Phospho có điện tử tham gia liên kết cịn dư điện tử trở thành điện tử tự => Chất bán dẫn lúc trở thành thừa điện tử (mang