TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ Á N CÔ NG NGHỆ 2 KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC GVHD Nguyễn Hải Hà Trang1 SVTH Lê Văn Sơn Lớp CĐK10Lc Thiết kế bộ nguồn ổn.
TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ Á N CÔ NG NGHỆ Thiết kế nguồn ổn áp chiều có điện áp 5v,12v; dịng 2A GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Lê Văn Sơn Trang1 Lớp : CĐK10Lc TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ Á N CƠ NG NGHỆ Lời Nói Đầu Ngày nay, phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ, sống người có thay đổi ngày tốt hơn, với trang thiết bị đại phục vụ công cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Đặc biệt góp phần vào phát triển ngành kĩ thuật điện tử góp phần khơng nhỏ nghiệp xây dựng phát triển đất nước Những thiết bị điện,điện tử phát triển mạnh mẽ ứng dụng rỗng rãi đời sống sản suất Từ thời gian đầu phát triển KTS cho thấy ưu việt ngày tính ưu việt ngày khẳng định thêm Những thành tựu biến tưởng chừng thành có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất tinh thần cho người Để góp phần làm sáng tỏ hiệu ứng dụng thực tế môn học chúng em sau thời gian học tập thầy cô giáo khoa giảng dạy kiến thức chuyên nghành, đồng thời giúp đỡ nhiệt tình thầy Nguyễn Hải Hà với lỗ lực thân, em “Thiết kế nguồn ổn áp chiều có điện áp 5v,12v: dịng 2A“ thời gian, kiến thức kinh nghiệm em cịn có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong giúp đỡ & tham khảo ý kiến cảu thầy bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Lê Văn Sơn Trang2 Lớp : CĐK10Lc TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ Á N CƠ NG NGHỆ Mục Lục Lời Nói Đầu Error! Bookmark not defined Chương I:Cơ Sở Lý Thuyết .5 1.1-Điện Trở 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Ký hiệu điện trởtrong mạch điện 1.1.3 Phân loại điện trở 1.1.4 Hình dạng thực tế số loại điện trở 1.2-Tụ điện 1.2.1 Khái niệm 1.2.2.Kíhiệu số tụ 1.2.3 Phân loại tụ điện 1.2.4 Công dụng tụ điện 1.3-Diode 10 1.3.1.Khái niệm ký hiệu 10 1.3.2.Tính chất diode 10 1.3.3.Đặc tuyến Von - Ampe diode bán dẫn 12 1.3.4.Ứng dụng Diode bán dẫn 13 1.3.5.Diode Phát quang ( Light Emiting Diode : LED ) 13 1.4-IC ổn áp 13 1.4.1.Giới thiệu chung IC 13 1.4.2.IC dùng đồ án 14 1.4.3.Cấu tạo- Nguyên tắc hoạt động 14 1.5 -Transistor 16 1.5.1 Cấu tạo Transistor ( Bóng bán dẫn ) 16 1.5.2 Hoạt động Transistor NPN 17 1.5.3 Xét hoạt động Transistor PNP 18 Chương II: Tính Tốn Thiết Kế 19 2.1-Khái niệm chung nguồn 19 2.2-Sơ đồ khối mạch nguồn 19 2.3-Sơ đồ nguyên lý –hoạt động cách tính chọn linh kiện 20 2.3.1 Sơ đồ nguyên lý 20 2.3.2.Nguyên lý làm việc: 21 Chương III : Kết Quả 26 GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Lê Văn Sơn Trang3 Lớp : CĐK10Lc TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ Á N CƠ NG NGHỆ 3.1-Bo mạch 26 3.2-mạch mô 27 3.3-Mạch thực tế 28 Lời Kết 29 Tài Liệu Tham Khảo 30 GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Lê Văn Sơn Trang4 Lớp : CĐK10Lc TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ Á N CÔ NG NGHỆ Chương I:Cơ Sở Lý Thuyết 1.1-Điện Trở 1.1.1 Khái niệm Điện trởlà cản trở dòng điện chảy vật dẫn điện Ký hiệu là: R Được xác định biểu thức: R= U I Đơn vịtính: Ohm (Ω) 1.1.2 Ký hiệu điện trởtrong mạch điện Linh Kiện Điện Điện Trở Tử Cấu Tạo Tạo từ cộng dây dẩn điện thẳng có kích thước Chiều Dài l, Diện Tích A , Độ Dẩn Điện , Biểu Tượng Điện Trở Kháng Điện Thế V=IR GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Lê Văn Sơn Trang5 Lớp : CĐK10Lc TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ Á N CƠ NG NGHỆ Dòng Điện Điện Trở Kháng for Conductor Nhiệt Độ for Non Conductor Điện Trở Kháng Năng Lượng Điện thất thoát dạng Nhiệt Năng Lượng Điện Phát PV = VI P = PV - PR Năng Lượng Điện Truyền Hiệu Thế Điện Truyền GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Lê Văn Sơn Trang6 Lớp : CĐK10Lc TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ Á N CÔ NG NGHỆ /_ Điện Kháng Giá Trị Mả Màu Hệ Thống Vạch Màu giá trị điện trở Đen (Blac k) Nâu (Br ow n) Ca Vàn Xanh Đỏ m g (R (Or (Ye Lá Cây ed) ang llo (Green e) w) ) Xanh Da trời(Bl ue) (Tí m Xám Trắng (Vi (Gre (White olet y) ) ) 1.1.3 Phân loại điện trở * Phân loại theo cấu tạo có loại bản: - Than ép: Loại có cơng suất < 3W hoạt động tần số thấp - Màng than: Loại có cơng suất > 3W hoạt động tần số cao - Dây quấn: Loại có công suất > 5W hoạt động tần số thấp GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Lê Văn Sơn Trang7 Lớp : CĐK10Lc TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ Á N CƠ NG NGHỆ * Phân loại theo công suất: - Công suất nhỏ: Kích thước nhỏ - Cơng suất trung bình: Kích thước lớn - Cơng suất lớn: Kích thước lớn * Lưu ý: - Kích thước lớn khả tàn nhiệt nhiều - Kích thước nhỏ khả tản nhiệt - Khi ghép nối điện trở nên chọn có cơng suất - Khi thay điện trở phải chọn loại cơng suất 1.1.4 Hình dạng thực tế số loại điện trở 1.2-Tụ điện 1.2.1 Khái niệm Tụ điện có khả tích trữ lượng dạng điện trường Ký hiệu là: C Được tính cơng thức: C= 𝑈 𝑟𝑎 𝑚𝑎𝑐𝑥 𝑓𝑝 𝛥𝑈𝑟𝑎 𝑅𝑡 GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Lê Văn Sơn Trang8 Lớp : CĐK10Lc TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ Á N CƠ NG NGHỆ 1.2.2.Kí hiệu số tụ 1.2.3 Phân loại tụ điện Có nhiều phương pháp phân loại ta dựa sở chất chế tạo bên tụ điện thìcó loại sau: o Nhóm tụ Mica, tụ Sêlen, tụ Ceramic nhóm làm việc khu vực tần số cao tần o Nhóm tụ sứ, sành, giấy, dầu: Nhóm hoạt động khu vực tần số trung bình o Tụ hố học hoạt động khu vực có tần số thấp 1.2.4 Công dụng tụ điện - Dùng để tích điện, xả điện, cho tín hiệu xoay chiều qua, ngăn dòng chiều - Khả nạp, xả điện nhiều hay phụ thuộc vào điện dung C tụ - Đơn vị đo điện dung mạch điện tử gồm: pF (Pico Fara), nF (nano Fara), µF (Micro Fara) - Khi sử dụng tụ ta phải quan tâm đến thông số: o Điện dung: Cho biết khả chứa điện tụ o Điện áp: Cho biết khả chịu đựng tụ GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Lê Văn Sơn Trang9 Lớp : CĐK10Lc TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ Á N CƠ NG NGHỆ 1.3-Diode 1.3.1.Khái niệm ký hiệu Diode bán dẫn có cấu tạo chuyển tiếp p-n với hai điện cực nối ra, cực nối từ miền p gọi A nốt( A), cực nối rừ n gọi K tốt (K) • Ký hiệu : Hình1.1: hình ảnh thật diode Hình 1.2: cấu tạo bên Khi diode có điện Anơt dương so với Katơt, ta nói diode phân cực thuận qua, diode dẫn điện Ngược lại, diode có điện Anơt âm so Katơt thìdiode bị phân cực ngược, diode khơng có dịng điện 1.3.2.Tính chất diode Diode dẫn điện theo chiều từ anot đến katot theo ngun lý dịng điện chảy từ nơi có điện cao đến nơi có điện thấp muốn có dòng điện qua diode theo chiều GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Lê Văn Sơn Trang10 Lớp : CĐK10Lc TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ Á N CÔ NG NGHỆ 1.5 -Transistor 1.5.1 Cấu tạo Transistor ( Bóng bán dẫn ) Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với hình thành hai mối tiếp giáp P-N , ghép theo thứ tự PNP ta Transistor thuận , ghép theo thứ tự NPN ta Transistor ngược phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều Ba lớp bán dẫn nối thành ba cực , lớp gọi cực gốc ký hiệu B ( Base ),lớp bán dẫn B mỏng có nồng độ tạp chất thấp Hai lớp bán dẫn bên nối thành cực phát ( Emitter ) viết tắt E, cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt C, vùng bán dẫn E C có loại bán dẫn ( loại N hay P ) có kích thước nồng độ tạp chất khác nên không hốn vị cho Hình 1.6 Cấu tạo transistor • Ba lớp bán dẫn nối thành ba cực , lớp gọilà cực gốc ký hiệu la B ( Base ), lớp bán dẫn B mỏng có nồng độ tạp chất thấp • Hai lớp bán dẫn bên nối thành cực phát (Emitter ) viết tắt E, cực thu hay cực góp ( Collector )viết tắt C, vùng bán dẫn E C có loại bán dẫn (loại N hay P )nhưng có kích thước nồng độ tạp chất khác nên khơng hốn vị chonhau GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Lê Văn Sơn Trang16 Lớp : CĐK10Lc TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ Á N CƠ NG NGHỆ 1.5.2 Hoạt động Transistor NPN Hình 1.7.Mạch khảo sát nguyên tắc hoạt động transistor NPN • Ta cấp nguồn chiều UCE vào hai cực C E (+)nguồn vào cực C (-) nguồn vào cực E • Cấp nguồn chiều UBE qua cơng tắc trở hạn dịng vào hai cực B E , cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E • Khi công tắc mở , ta thấy rằng, hai cực C E cấp điện khơng có dịng điện chạy qua mối C E ( lúcnàydịng IC = ) • Khi cơng tắc đóng, mối P-N phân cực thuận có dịng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua cơng tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE cực (-) tạo thành dịng IB • Ngay dịng IB xuất => có dịng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, dịng IC mạnh gấp nhiều lần dịng IB • Như rõ ràng dịng IC hồn tồn phụ thuộc vào dịng IB phụ thuộc theo cơng thức IC = β.IB GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Lê Văn Sơn Trang17 Lớp : CĐK10Lc TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG N KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC • Trong IC dịng chạy qua mối CE • • ĐỒ Á N CƠ NG NGHỆ IB dịng chạy qua mối BE β hệ số khuyếch đại Transistor Giải thích : Khi có điện áp UCE điện tử lỗ trống vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, xuất dòng IBE lớp bán dẫn P cực B mỏng nồng độ pha tạp thấp, sốđiện tử tự từ lớp bán dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớpbán dẫn P( cực B ) lớn số lượng lỗ trống nhiều, phần nhỏ số điện tử vào lỗ trống tạo thành dịng IB phần lớn số điện tử bị hút phía cực C tác dụng điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor 1.5.3 Xét hoạt động Transistor PNP Sự hoạt động Transistor PNP hồn tồn tương tự Transistor NPN cực tính nguồn điện UCE UBE ngược lại Dòng IC từ E sang C dòng IB từ E sang B GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Lê Văn Sơn Trang18 Lớp : CĐK10Lc TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ Á N CƠ NG NGHỆ Chương II: Tính Tốn Thiết Kế 2.1-Khái niệm chung nguồn Các mạch điện tử thiết bị điện tử nói chung muốn hoạt động tốt cần phải cung cấp lượng điện ổn định Mạch nguồn cung cấp tiếp nhận lượng từ nguồn điện xoay chiều (AC) chiều (DC) biến đổi thành nguồn lượng cung cấp (power suply) cho mạch điện tử dạng nguồn áp chiều ( 𝑈𝐷𝐶 ) thích hợp ổn định biến động nguồn tải Các mạch điện tử riêng lẻ thường yêu cầu nguồn cung cấp có cơng suất nhỏ diện áp thấp, mạch nguồn có cấu trúc đơn giản Các thiết bị điện tử công nghiệp dân dụng yêu cầu nguồn cung cấp có cơng suất lớn, hiệu suất cao, nhiều mức 𝑈𝐷𝐶 khác (điện áp từ vài vôn đến vài trăm vôn, trường hợp đặc biệt cố thể tới hàng ngàn vôn, công suất từ hàng trăm đến hàng ngàn wat) mạch nguồn có cấu trúc phức tạp với mạch nguồn biến đổi điện áp chiều thành xoay chiều mạch ổn áp hoạt động theo nguyên lý điều khiển xung chuyển mạch tần số cao 2.2-Sơ đồ khối mạch nguồn It U1 Biến áp U2 Mạch chỉnh lưu U0 Mạch lọc U01 Ô n áp Ur Rt Hình 2-1 Sơ đồ khối mạch nguồn ❖ Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2 có giá trị thích hợp với yêu cầu Trong số trường hợp dùng trực tiếp U1 khơng cần biến áp ❖ Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều U2 thành điện áp chiều không phẳng U0 Sự không phẳng phụ thuộc cụ thể vào dạng mạch chỉnh lưu GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Lê Văn Sơn Trang19 Lớp : CĐK10Lc TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ Á N CÔ NG NGHỆ ❖ Mạch lọc có nhiệm vụ san điện áp chiều đập mạch U0 thành điện áp chiều U01 nhấp nhơ ❖ Mạch ổn áp chiều (ổn dịng) có nhiệm vụ ổn định điện áp (dịng điện) đầu Ur (It), U01 thay đổi theo ổn định U1 hay dòng tải It thay đổi Trong trường hợp khơng có u cầu cao thìkhơng cần mạch ổn áp, ổn dòng chiều 2.3-Sơ đồ nguyên lý –hoạt động cách tính chọn linh kiện 2.3.1 Sơ đồ nguyên lý Hình 2.2: sơ đồ nguyên lý ➢ Máy biến áp: Yêu cầu đề điện áp ổn định tối đa 24VDC, mà điện áp đầu vào 220VAC nên ta sử dụng máy biến áp: 220VAC-24VAC-3A ➢ Diode GVHD : Nguyễn Hải Hà SVTH : Lê Văn Sơn Trang20 Lớp : CĐK10Lc ... wat) mạch nguồn có cấu trúc phức tạp với mạch nguồn biến đổi điện áp chiều thành xoay chiều mạch ổn áp hoạt động theo nguyên lý điều khiển xung chuyển mạch tần số cao 2.2-Sơ đồ khối mạch nguồn. .. dụng Diode bán dẫn * Do tính chất dẫn điện chiều nên Diode thường sử dụng mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành chiều, mạch tách sóng, mạch gim áp phân cực cho transistor hoạt động mạch chỉnh... tức ngày nhiều xã hội phát triển 1.4.2.IC dùng đồ án Linh kiện ổn áp thành phần thiếu mạch ổn áp, mạch nguồn kỹ thuật điện tử Trong phần diode bán dẫn có loại diode chuyên dụng để ổn áp Zenner