Đang tải... (xem toàn văn)
Microsoft Word thiet ke nguon on ap kieu xung LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ÐỀ TÀI “Thiết kế nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung” MUC LUC Trang LèI NÓI ÐẦU 1 PHAN I TRUYỀN HÌNH MÀU 2 CHƯƠNG I SƠ LƯỢC QUA VỀ TRUYỀN H.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ÐỀ TÀI: “Thiết kế nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung” MUC LUC Trang LèI NÓI ÐẦU PHAN I: TRUYỀN HÌNH MÀU CHƯƠNG I: SƠ LƯỢC QUA VỀ TRUYỀN HÌNH ÐEN TRẮNG CHƯƠNG II: GIỚI THIIỆU TỔNG QUÁT VỀ TRUYỀN HÌNH MÀU .6 Giói thiệu 1.1 Các vấn đề liên quan : Tiêu chuẩn quét, dong dải tần Video 1.2 Giói thiệu tong quát ve truyen hình màu Ánh sáng màu sac .10 CHƯƠNG III: NGUYÊN LÝ TRUYEN HÌNH MÀU 12 Nguyên tac truyen màu .12 Sn tái tao màu 13 Mã hoá giai mã (Coder & Decoder) 14 3.1 Mã hoá 14 3.2 Giai mã .14 Khao sát tín hi¾u chói EY 15 Tín hi¾u chói cua ban chuan sQc màu 16 Toa d® màu sn trung thnc màu 18 CHƯƠNG IV: SƠ ÐO KHOI MÁY THU HÌNH MÀU 20 Phan cao tan - trung tan - tách sóng 21 Phan dưòng tieng 21 Phan dưịng hình 21 Phan dong b® tao xung quét .22 Phan xu lý dieu khien 22 Phan nguon 23 CHƯƠNG V: H½ MÀU 24 H¾ NTSC .24 H¾ PAL 27 H¾ SECAM 32 CHƯƠNG VI: QUÉT NGANG (HORIXONTAL) 37 Sị cơng suat ngang chQn l¾nh ngang 37 Sóng qt ngang (tù dao d®ng ngang ra) .37 Sn tao thành HV (High Voltage) 38 4.Tn di¾n diode d¾m 38 Lái tia ngang 39 Cu®n Flyback (FBT): Nguon bien áp 40 CHƯƠNG VII: QUÉT DOC (VERTICAL) 41 CHƯƠNG VIII: TÁCH SĨNG HÌNH, TRUNG TAN HÌNH B® KÊNH VÀ ANTEN (VIDEO DET, VIDEO IF, TUNER VÀ ANTEN) 42 Khuech dai trung tan hình 42 B® chQn kênh 43 CHƯƠNG X: KHUECH ÐAI HÌNH VÀ ÐÈN HÌNH (VIDEO AMP - CRT) .50 PHAN II: TÌM HIEU - THIET KE B® NGUON ON ÁP 52 CHƯƠNG I: NGUON ÐI½N TI VI 53 Sơ khoi d¾c diem cua mach nguon di¾n 53 B® nguon o áp (Voltage regulator) 54 Mach nguon on áp kieu bù dùng transitor công suat mac noi tiep dưịng cap di¾n tù nguon den tai dóng vai trị di¾n tro dieu chinh de on áp 56 Nguon ngat mo (Switching power supply) .59 Nguon on áp dai r®ng (80V - 260V) kieu xung ngat mo, có cách ly giua nguon tai 60 CHƯƠNG II: THIET KE NGUON ON ÁP DÃI R®NG .64 I.Sơ thiet ke 64 II Chi tiêu b® nguon 65 III Tính giá tr% chi tiêu ban cua b® nguon 65 IV Tính tốn mach chinh lưu mach lQc .66 V ChQn Transistor bien áp xung 67 ChQn Transistor T1 .67 Tính bien áp xung .68 VI Tính phan mach tao di¾n áp chuan .70 ChQn Diode on áp loai KC 133A có tham so 70 Tính di¾n tro R6 han che dịng di¾n cua D3 70 ChQn Diode D2 71 VII Tính tốn Transistor T2 T3 71 Tính tốn Transistor T2 71 Tính di¾n tro phân áp 69 Tính di¾n tro R7 74 Tính tn lQc C10 74 ChQn Diode D4 74 Tính mach bao v¾ 74 KET LU¾N 76 Đồ án tốt nghiệp xung Thiết kế nguồn ổn áp dải rộng kiểu LỜI NÓI ĐẦU Ngày kỹ thuật phát truyền hình trở thành phương tiện thơng tin đại chúng thiếu quốc gia Vô tuyến truyền hình phận đóng vai trị quan trọng đời sống cá nhân giới Truyền hình đáp ứng nhiều nhu cầu cần thiết người giải trí, giáo dục văn hố, trị, nghệ thuật Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, truyền hình liên tục cải tiến từ hệ thống truyền hình sơ khai truyền hình đen trắng, truyền hình màu với phát triển kỹ thuật số đời phổ biến nước Mỹ, Nhật Tuy nhiên có hoạt động truyền hình máy móc thiết bị cần phải có lượng nguồn, lượng ổn định máy móc bền Vì muốn đánh giá chất lượng nguồn tuổi t họ máy, lệ thuộc nhiều nguồn Điều nhà sản xuất người tiêu dùng quan tâm đến nhiều Vì em chọn đề tài “Thiếtkế nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở cho máy thu hình màu” Trong trình làm đề tài luận văn em nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo Đoàn Nhân Lộ người hướng dẫn em hồn thành khố luận Tuy với thời gian trình độ có hạn nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót hạn chế Em ln mong q thầy khoa góp ý giúp em hồn thành khố luận hồn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, năm 2004 Sinh viên Nguyễn Ngọc Khoa Nguyễn Ngọc Khoa Lớp: Điện tử - Viễn Thơng PHẦN I TRUYỀN HÌNH MÀU CHƯƠNG I SƠ LƯỢC QUA VỀ TRUYỀN HÌNH ĐEN TRẮNG Trong thời đại bùng nổ thông tin nay, vô tuyến truyền hình phận đóng vai trị quan trọng đời sống cá nhân giới Truyền hình đáp ứng nhiều nhu cầu thiết yếu người Cùng với phát triển khoa học kĩ thuật, truyền hình liên tục cải tiến từ hệ thống truyền hình sơ khai, truyền hình đen trắng, truyền hình màu với phát triển kỹ thuật số, truyền hình kỹ thuật số phổ biến rộng rãi nhiều nước, nhiều vùng lãnh thổ, có Việt Nam Để có nhìn tổng quan truyền hình màu, trước tiên nghiên cứu sơ lược kỹ thuật truyền hình mà hay móng phát triển truyền hình -truyền hình đen trắng Truyền hình đen trắng Để truyền hình ảnh từ nơi qua nơi khác, người ta phải chuyển đổi hình ảnh cần truyền đầu phát từ tín hiệu ảnh thành tín hiệu điện Ở phía thu phải chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu chi tiết hình Việc truyền hình ảnh thành tín hiệu điện thường dùng đèn Vidicon, Supeorticon CCD Đồ án tốt nghiệp xung Thiết kế nguồn ổn áp dải rộng kiểu Hình 1: Cấu tạo ống vidicon Sau xử lý hình ảnh qua ống Vidicon ta có tín hiệu video Tín hiệu video qua máy móc đài phát xử lý thành sóng vơ tuyến phát tới máy thu truyền hình Ở phía máy thu sau nhận tín hiệu vơ tuyến qua khối xử lý máy thu chuyển đổi thành tín hiệu video Từ tín hiệu Video người ta lại dùng thiết bị gọi đèn hình chuyển đổi tín hiệu điện video thành hình ảnh lên hình Lớp phosphor phát quang Video Tia e Điểm sáng Cuộn lệch Hình 2: Vẽ đèn hình Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung Ta có hình mơ tả ngun tắc truyền hình đen trắng Hình : Kỹ thuật phát sóng truyền hình đen trắng Ta thấy có tin tức dồn tin tức sáng, tối, tin tức đồng dọc, tin tức đồng ngang, tin tức gọi chung E y (tin tức chói) Tin tức thứ âm điều tần với sóng 4,5 MHz sau nhập chung với tin tức Tất tín hiệu nói nằm chung tín hiệu gọi tín hiệu hình đen trắng đưa vào mạch điều biên với sóng mang 187,25MHz (ở ta lấy ví dụ kênh FCC) Đồ án tốt nghiệp xung Thiết kế nguồn ổn áp dải rộng kiểu CHƯƠNG II GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ TRUYỀN HÌNH MÀU GIỚI THIỆU 1.1 Các vấn đề liên quan : Tiêu chuẩn quét, đồng dải tần Video Tần số quét dòng = số dòng quét/giây Hệ PAL/SECAM : fH = 625 x 25 = 15625Hz Hệ NTSC : fH = 525 x 30 = 15750Hz Với tốc độ ảnh 25 ảnh/giây (30 ảnh/ giây) thực quét từ xuống lần hết ảnh 625 đòng (525 dòng) điểm hình sáng tắt chu kì 1/25 giây (1/30 giây) mắt người thấy hình lúc sáng lúc tối lập loè Để giải vấn đề kĩ thuật thực việc quét xen kẽ Các mành lẻ 1,3,5,7,9 quét trước, sau đến mành chẵn 2,4,6,8,10 Như với điểm trên, thuộc dòng quét kề nhau, điểm phát sóng quét mành lẻ, điểm phát sóng quét mành chẵn Đối với mắt người không phân biệt nên điểm phát sáng lần ảnh, tức 50(60) lần giây Và tồn hình khơng bị nhấp nháy Tần số quét mành là: Hệ PAL/SECAM : Hệ NTSC: f = 50Hz fv = 625H / f = 60Hz fv = 525H / Nguyễn Ngọc Khoa Lớp: Điện tử - Viễn Thông Do ảnh chia số dòng lẻ, 625 dòng hệ PAL 525 dòng hệ NTSC quét đến nửa đòng lẻ cuối cùng, tia điện tử bị quét ngược lên phía hình để tiếp tục quét dòng chẵn Điểm xuất phát quét khác nên dòng lẻ dòng chẵn quét xen kẽ với b Đồng bộ, cần thiết phải có xung đồng - Hình dạng quy cách xung đồng Tương kĩ thuật truyền hình, phía máy phát phải đùng hệ thống qt gìơm qt theo chiều ngang gợi qt dịng cớ tần số f H = 15625Hz quét theo chiều dọc gọi quét mành có tần số f v = 50Hz để phân chia ảnh nhiều phần tử ảnh lấn lướt theo thời gian, nhặt phần tử ảnh chuyển thành ám hiệu điện gửi sang phía thu với qui luật từ trái sang phải, từ xung dưới, phía thu phải dùng hệ thống qt hồn tồn phía máy phát, bao gồm xung cưa qt dịng có f H = 15625Hz xung cưa quét mành có fv = 50Hz để đưa đến cuộn lái tia tạo từ trường lái tia điện tử quét chạy theo chiều ngang dọc hình, để điểm hình điện tử bắn vào, trả lại điểm ảnh hình, Về mặt kĩ thuật yêu cầu hệ thống quét phía phát phía thu phải đồng với nhau, có nghĩa tần số pha Nếu sai tần số qt dịng, sai pha ảnh bị chia làm hai phần theo chiều ngang, có sọc đen giữa, bên phải lật sang bên trái, nửa bên trái lùi phía bên phải Nếu sai tần số qt mành ảnh bị trơi theo chiều dọc Nếu tần số mành mà bị sai pha ảnh bị trơi theo chiều dọc Nếu tần số mành mà bị sai pha ảnh bị chia làm phần theo chiều dọc, từ xuống cớ băng đen ngăn cách, nửa đầu chuyển xuống chân, nửa chân lên đầu Để thực việc đồng phía đài phát đồng thời với việc gửi hình ảnh phải gửi theo xung đồng để giữ nhịp quét Xung đồng xung có hình chữ nhật, chiếm độ cao 25% tổng chiều cao tín hiệu truyền hình Itb 0,6 Dịng điện tải tiêu thụ Ira = P Điện trở tải 60 = 0,6A = Ura 100 R = Ura Ira = 100 = 167A 0,6 Tần số xung fH = 15625Hz Chu kỳ xung T= fH = 0, 000064µs Thời gian khố lớn Tmë max = U T = U max 100.64 = 17µs 367 IV TÍNH TỐN MẠCH CHỈNH LƯU VÀ MẠCH LỌC Tính Diode chỉnh lưu Điện áp ngược lớn đặt Diode: Ungmax = 157 260 = 577V Dịng điện thuận trung bình: Itb = 0,6 A → Chọn Diode L202C Tính mạch lọc a Chọn điện trở R1 = 10∧ vừa dùng làm điện trở mạch lọc, vừa dùng để hạn chế dòng điện nạp cho tụ lúc mở máy để bảo vệ Diode chỉnh lưu Công suất điện trở R1 RR1 = (Itbmax)2 R1 = (0,6)2 10 = 3,6W Khi bật máy dịng điện nạp ban đầu lên tụ lớn nên dòng qua điện trở R1 lớn đến lần bình thường PE1 = (Itbmax)2 10 = 18W → Ta chọn R1 có giá trị (10∧ - 20∧) b Chọn tụ lọc Theo cơng thức ta có: Ugs = Ira = 1− 2C.f I ⇒C= 2Ugs = −Ri 2Rt Ri 2Rt Với yêu cầu độ gợn sóng sau lọc 3% U GS = 3% Thay vào biểu thức ta C = 118 µF ⇒ Chọn C = 120µF/400V V CHỌN TRANSISTOR VÀ BIÊN ÁP XUNG Chọn Transistor Tl Khố đóng mở phần tử có nội trở thay đổi theo điều khiển tín hiệu vào Điện trở tiếp giáp Collector Emitter chế độ thơng bão hồ nhỏ (RCE Transistor Silic = 0,1 - 0,25∧) chế độ ngắt hoàn toàn điện trở tiếp giáp lớn RCE = 105 - 106 a Yêu cầu Translstor T1 Khi tắt phải có nội trở lớn, thơng phải có nội trở nhỏ, tốc độ đóng mở cao Khi khoá làm việc xảy tượng độ, thời gian độ ngắn tốc độ mở cao cần chọn Transistor làm việc tần số cao, khả chống nhiễu cao, Công suất điều khiển nhỏ, chọn Transistor có hệ số khuếch đại lớn; chọn Transistor T, loại NPN 2SC 2125 có tham số - Công suất tiêu tán lớn 50W - Tần số giới hạn 520MHZ - Nhiệt độ chịu đựng 1500C - Dòng Icmax = 5a - Điện áp UCEmax= 800V - Điện áp UCBmax = 2000V - Điện áp UEBmax = 5V - Hệ số khuếch đại β = 30 b Tính điện trở R2 Điện trở R2 tụ C8 làm thành khởi động cho Trans, T1, Trans T1 làm việc theo chế độ khố nên chọn dịng phân áp nhỏ Ir2 b I 0,6 = 61 = C1max = 6β 6,30= 0, 003A R2 = U01 max = I r2 367 = 12333∧ ≈ 120K∧ 0, 003 Tính biến áp xung Để mạch dao động cần có điều kiện: - Cân pha: điện áp hồi tiếp pha với điện áp vào - Cân biên độ: tích hệ số hồi tiếp hệ số khuếch đại phải lớn 1(s) Trans T1 ghép cực C với cuộn dây LC cực B với cuộn LB qua tụ C để thực dao động Blocking ghép biến áp a Chọn lõi biến áp Công suất biến áp: P = Pra = 60 = 75W 80% η Chọn lõi biến áp K38.24 17 có kích thước ba - Đường kính d = 2,4cm - Đường kính ngồi d = 4,3cm - Chiều dài h = 0,7cm - Bmax = 0,25T Tiết diện mặt lõi từ: (D − d).h (4,3 − 2, ) 0,7 S = = = 0,67cm c 2 Tiết diện cửa sổ: S πd2 = 3,14.2, 42 = 4,5cm Công suất giới hạn biến áp: Pgh = S Sc B max f 0,67.4,5.0, 25.15265 = 150 150 Pgh = 97W Vậy ta có: Pgh : 79W Pba = 75W → Pgh > Pba đạt u cầu b Tính số vịng cuộn dây Cuộn dây sơ cấp LC 0,25.104.U L = max = C B max.fHSC 0, 25.104.367 0,25.15625.0, 67 → LC = 350vòng Cuộn dây thứ cấp L =U LC U max U = 100 ht 350 = 85 vòng 19, ⇒ LC = 350vòng Cuộn hồi tiếp L =U LC U U max = ht 350 12 = 11vòng 367 ⇒ Lht = 11vịng c Tính đường kính cuộn dây Chọn mật độ dòng điện: I = 3mA/mm2 D = 0.65 I (mm) Dòng chảy cuộn dây sơ cấp LC: Itbmax = 0,6A D = 0,65 0, = 0,5mm Đường kính cuộn dây sơ cấp = 0,5mm Cuộn chảy cuộn dây thứ cấp Lra: Ttảimax = 0,6A d = 0,65 0, = 0,5mm ⇒ Dòng chảy cuộn dây hồi tiếp Lht: Itải = 0,01A d = 0,65 0, 01 = 0,065mm Chọn dây có đường kính 0,1mm để quấn cuộn hồi tiếp Lht Dòng chảy cuộn tạo dao động LB I max 0,6 I = tb = = 1,88A b β 0,33 d = 0,65 1,8 = 0,9mm ⇒ Chọn dây có đường kính 1mm để quấn cuộn dây tạo dao động LB VI TÍNH PHẦN MẠCH TẠO ĐIỆN ÁP CHUẨN Điện áp sau Diode D2 = 12V Chọn Diode ổn áp loại KC 133A có tham số - Điện áp ổn định: 3V - Công suất tiêu hao lớn nhất: 3mA - Dòng điện ổn định nhỏ nhất: 3mA - Dòng điện ổn định lớn nhất: 80mA - Dòng điện ổn định trung bình: 10mA Tính điện trở R6 hạn chế dòng điện D3 UR6 = 12V - 3V = 9V IR6 = ID3 - IET3 = 6mA = 0,006A R = = 1500∧ = 1,5K∧ 0, 006 Tính tụ lọc C6 Áp dụng cơng thức: R = 1−4 i 2c.f 2Rt I Ri Cg = = − 2Ugs f 2Rt Ugs = Ira Vì dịng qua D2 nhỏ nên chọn RD = 0,5 ∧ Giả sử độ gợn sóng 0,5% Ugs = 0,5% 12 = 0,06V Thay vào ta C9 = 4,5µF ⇒ C9 = 4,7/16 V Chọn Diode D2 Chịu điện áp ngược 3,14 12 : 38V Dịng điện trung bình: 10mA Chọn Điode loại K509A * Dịng điện trung bình Itb = 100mA * Chịu điện áp ngược Ung = 50V * Dòng điện xung Ixung = 1,5A * Nhiệt độ chịu đựng t = 850C VII TÍNH TỐN TRANSISTOR T2 VÀ T3 Tính tốn Transistor T2 Khi Transistor T1 mở Trans T2 phải làm việc chế độ thơng bão hồ UBE T1 = 0,7V Khi điện áp vào lớn Trans T1 mở nhở nhất: R T1 V max = UBE = IB1 0,7.0,3 = 154∧ 0,136 Mặt khác ta có: thời gian khố mở nhở b.β.L tx = n.RV max Tx min.n.RV max b.β.l b.β.L = = 51∧ ⇒ Rv tx max.n L= Ta có: ⇒ R v = R R CE2 V max = 51∧ RCE2 +R V max Vậy Trans T2 Phải thơm điều kiện: - Trans hoại NPN - Điện áp UCEOMAX = 367V - Điện áp UBEOMAX = 5V ⇒ Chọn Trans ta có: - Cơng suất tiêu tán: 10W - Nhiệt độ chịu đựng 1000C - Tần số giới hạn 10MHz - Điện áp UCEMAX = 800W - Điện áp UBEMAX = 2200W - Điện áp UBEMAX = 5V - Dòng điện ICmax = 2A - Hệ số khuếch đại B = 30 lần Thông thường dùng Trans để làm khuếch đại so sánh, tín hiệu hồi tiếp đưa cực B, tín hiệu điện áp chuẩn đưa cực E, tín hiệu sau khuếch đại lấy cực C Yêu cầu Trans T3: - Điện áp UCEO = 12V - Điện áp UBEO = 3V - Chọn Trans loại 2SB622 Điện áp UCEO = 400V Điện áp UCBO = 600V - Điện áp UBEO = 6V - Dòng điện Icmax = 300mA - Tần số giới hạn 10MHz - Công suất lớn Pmax = 800mW - Hệ số khuếch đại B = 80 lần Tính điện trở phân áp Các điện trở dùng để lấy mẫu điện áp cho Trans T3 IB3 = = 0,05mA 80 Chọn dòng phân áp lớn lần: I P/ a = 6.0, 05 = 0,3mA R BC = R AB = UBC UBC = 10K∧ = = IBC IP / a 0,3 UAB IBC = = 25,700∧ 0,35 Dùng điện trở R5 để biến đổi điện áp Giả sử : cần thay đổi 1% phía UR5 = 2% 12 = 0,24V ⇒ Chọn điện trở phân áp - R4 = 10.000∧ = 10K∧ - R5 = 680∧ - R3 = 27K∧ Tính điện trở R7 IB2 max = IC2 max 0,7 = 0,3mA β = 76.30 Điện áp đặt lên R7 : R7 IB2 = 9V = UR7 ⇒ R7 = I = 0,3 =30.000∧ = 30K∧ B2 max Tính tụ lọc C10 Khi yêu cầu độ gợn sóng đầu 5% Thì: Usgra = 5% 100V = 5V ⇒ C10 = ⎛ ⎞ Ira ⎜ I R i ⎟ ⎝2.f.U Rt ⎠ sgra = 768µF ⇒ Chọn C10 = 1000µF/120V Chọn Diode D4 - Chịu dịng trung bình 0,6A - Chịu điện áp ngược 3,14 100V = 314V → Chọn Diode loại F06C20C Tính mạch bảo vệ Dựa vào chế độ làm việc trans T1 chọn Trans T4 hoại 2SC 2655 có tham số sau: - Pmax = 900W - f = 1000MHz - UCBOMAX = 50V - UBEOMAX = 5V - Dòng Icmax = 2A - Hệ số khuếch đại = 70 lần → Chọn điện trở R9 = 0,8/5 W * Vấn đề bảo vệ: Bình thường dịng qua Trans, T1 nhỏ (IC1 = 0,6A) Do vậy, dòng qua R9 nhỏ cỡ 0,6A, sụt áp R9 < 0,6V → Trans T4 khơng thơng mạch làm việc bình thường UR9 = IR9 R9 = 0,6 0,8 = 0,48 V Nếu dòng qua R9 tăng vọt lên, có cố sụt áp R9 lớn 0,6 V UR9 = 2IC1max R9 = 0,6 0,8 = 0,96V Điện áp R9 = 0,96V làm Trans T4 dẫn, làm cực B E trans T1 chạm → dẫn đến Trans T1 khoá mạch ngưng làm việc KẾT LUẬN "Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung'' thực với thời gian, điều kiện khiêm tốn kiến thức nhiều hạn chế nên chắn thiếu sót em mong mỏi nhận ý kiến xây dựng Quý Thầy Cô, bạn sinh viên để ngày tiến Đây đề tài tương đối khó với em, hồn thành hướng dẫn tận tình thầy Đồn Nhân Lộ với nỗ lực thân Em Một lần em xin chân thành biết ơn Quý Thầy Cô giúp đỡ giảng dạy thời gian học tập hoàn thành đề tài