Giáo trình kỹ thuật điện tử cơ bản (nghề tự động hóa công nghiệp trung cấp)

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên 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 Tự động hóa cơng nghiệp trình độ Trung Cấp Nghề, giáo trình kỹ thuật điện tử giáo trình mơn học đào tạo chuyên ngành biên soạn theo nội dung chương trình khung hiệu trưởng trường Cao Đẳng Cơ giới 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 Nội dung giáo trình biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 60 Trong 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 có thề 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 hoàn thiện Quảng Ngãi, ngày tháng .năm 20 Tham gia biên soạn Nguyễn Minh Điệp ………… ……… … Chủ biên Mục lục TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN .1 LỜI GIỚI THIỆU BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 10 BÀI 2: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG 24 BÀI 3: LINH KIỆN BÁN DẪN 47 Bài 4: CÁC MẠCH KHUYẾCH ĐẠI DÙNG TRANSISTOR 98 BÀI 5: DAO ĐỘNG TẠO XUNG VÀ BIẾN ĐỔI DẠNG XUNG 122 Bài 6: MẠCH ỔN ÁP 149 BÀI 7: BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP 164 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mo đun: MÔ ĐUN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ CƠ BẢN Mã số mơ đun: MĐ 13 I Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị Mơ đun - Vị trí: Mơ đun Điện tử học trước môn học, mô đun như: PLC bản, kỹ thuật cảm biến; học song song với mơn học Mạch điện - Tính chất: Là mơ đun kỹ thuật sở II Mục tiêu mô đun - Kiến thức: A1 Giải thích phân tích cấu tạo nguyên lý linh kiện kiện điện tử thông dụng A2 Nhận dạng xác ký hiệu linh kiện, đọc xác trị số chúng A3 Phân tích nguyên lý số mạch ứng dụng tranzito như: mạch khuếch đại, dao động, mạch xén A4 Mô tả đặc trưng ứng dụng chủ yếu linh kiện Diode, Mosfet, DIAC, TRIAC, IGBT, SCR, GTO A5 Giải thích dạng sóng vào, biến đổi AC-AC A6 Giải thích ngun lý làm việc tính tốn biến đổi DC-DC - Kỹ năng: B1 Xác định xác sơ đồ chân linh kiện, lắp ráp, cân chỉnh số mạch ứng dụng đạt yêu cầu kỹ thuật an toàn B2 Vận dụng kiến thức cấu tạo nguyên lý hoạt động mạch tạo xung biến đổi dạng xung B3 Vận dụng loại mạch điện tử công suất thiết bị điện công nghiệp - Năng lực tự chủ trách nhiệm: C1 Hình thành tư khoa học phát triển lực làm việc theo nhóm C2 Rèn luyện tính xác khoa học tác phong cơng nghiệp III Chương trình khung nghề điện tử công nghiệp Thời gian học tập (giờ) Mã MH/ MĐ I Tên mơ đun, mơn học Số tín Tổng số 12 255 94 148 13 Trong Thực Lý Kiểm hành/ thực tập/thí thuyết tra nghiệm/bài tập Các mơn học chung/đại cương MH 01 Chính trị 30 15 13 MH 02 Pháp luật 15 MH 03 30 24 2 45 21 21 MH 05 Giáo dục thể chất Giáo dục quốc phòng an ninh Tin học 45 15 29 MH 06 Ngoại ngữ (Anh văn) 90 30 56 MH 04 Thời gian học tập (giờ) Mã Số tín Tổng số II.1 Các môn học, mô đun chuyên môn ngành nghề Môn học, mô đun sở 77 24 1668 435 468 185 1088 214 112 36 MH 07 Kỹ thuật an toàn lao động 30 21 MH 08 Nguyên lý máy - chi tiết máy 45 31 10 MH 09 Điện kỹ thuật 30 21 MH 10 Vẽ kỹ thuật 30 15 13 MĐ 11 Máy điện 90 35 49 MĐ 12 Điện 60 23 31 MĐ 13 Kỹ thuật điện tử 60 13 43 MĐ 14 AutoCAD 60 18 36 MĐ 15 30 19 53 1233 283 874 76 MĐ 16 Kỹ thuật nguội Môn học, mô đun chuyên môn Kỹ thuật số 75 20 49 MĐ 17 Kỹ thuật cảm biến 45 15 27 MĐ 18 Điện tử công suất 45 15 28 MĐ 19 PLC 90 26 56 MĐ 20 PLC nâng cao 60 10 42 MĐ 21 Trang bị điện 120 28 84 MĐ 22 Thiết bị hệ thống tự động 90 26 58 MĐ 23 Vi điều khiển Gia cơng khí máy cơng cụ Điều khiển khí nén - thủy lực Lắp đặt vận hành hệ thống điện tử Mạng truyền thông công nghiệp Thực tập tốt nghiệp 90 26 57 75 24 48 90 30 55 90 23 61 75 25 46 10 288 15 263 10 89 1923 562 1236 125 MH/ MĐ II II.2 MĐ 24 MĐ 25 MĐ 26 MĐ 27 MĐ 28 Tên mô đun, môn học Tổng cộng Trong Thực Lý Kiểm hành/ thực tập/thí thuyết tra nghiệm/bài tập IV Chương trình chi tiết mô đun Số TT ST T Tên mơ đun Thời gian(giờ) Thực hành, thí Tổng Lý nghiệm, số thuyết thảo luận, tập Bài mở đầu: Khái quát chung linh kiện điện tử 2 Linh kiện thụ động Linh kiện bán dẫn 10 Các Mạch khuếch đại dùng tranzito 15 11 Bộ dao động tạo xung biến đổi dạng xung 10 Mạch ổn áp 10 7 Bộ biến đổi điện áp Cộng: 60 13 43 Tên mô đun Tổng số Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng tranzito Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng FET Mạch ghép transistor - hồi tiếp 24 Khuếch đại công suất 20 Mạch dao động 20 Mạch ổn áp 12 Cộng: 90 V Điều kiện thực mô đun Thời gian Lý Thực thuyết hành 3 Kiểm tra* 2 Kiểm tra 3 25 16 13 16 60 1 1 1.Phịng hoc chun mơn hóa/nhà xưởng: chun mơn hóa/nhà xưởng: chun mơn hóa/nhà xưởng: - Bảng viết,bàn ghế giáo viên - Bàn thực tập đủ 30 chỗ - Máy chiếu Projector, chiếu Trang thiết bị máy móc: - Máy đo VOM/DVOM - Máy ổn áp tự động - Bộ nguồn điện chiều nhiều cấp điện áp - Máy đo xung, điện áp, đo dịng - Mơ hình mạch ứng dụng điện tử công suất 3.Học liệu, dụng cụ,nguyên vật liệu: * Học liệu - Giáo trình, đề cương,tài liệu tham khảo - Các sơ đồ cấu tạo, ký hiệu linh kiện mạch điện, * Dụng cụ - Bộ đồ nghề điện tử, khí cầm tay -Máy đo VOM/DVOM - Các mơ-đun Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập *Nguyên vật liệu - Các linh kiện điện tử tốt xấu - Các loại mạch in -Một số linh kiện điện tử công suất mẫu: Diode, BJT, SCR, triac, Diac, IGBT, GTO, điện trở, tụ điện VI Nội dung phương pháp đánh giá Nội dung : - Kiến thức: + Công dụng, cấu tạo, nguyên lý, loại linh kiện điện tử + Vẽ/ phân tích sơ đồ mạch khuếch đại, mạch ứng dụng BJT + Cách tính tốn thiết kế chỉnh lưu, nghịch lưu đơn giản + Nhận dạng, khảo sát tín hiệu biến đổi DC-DC; PWM + Lựa chọn thông số kỹ thuật biến tần theo yêu cầu cho trước - Kỹ năng: + Nhận dạng, đo kiểm đọc trị số linh kiện điện tử + Lắp ráp, cân chỉnh, vận hành, đo đạc thông số mạch điện tử (mạch khuếch đại, dao động, xén, chỉnh lưu ) +Xác định hư hỏng, tìm nguyên nhân gây hư hỏng sửa chữa khắc phục + Lắp ráp, cân chỉnh mạch chỉnh lưu, nghịch lưu, biến đổi DC - DC + Cài đặt, điều chỉnh thông số biến tần + Phân tích cố hỏng hóc, xử lý thay linh kiện linh kiện tương đương - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Nghiêm túc học tập, rèn luyện kỹ năng, chấp hành qui định an toàn lao động Phương pháp Người học đánh giá tích lũy mơn học sau: 2.1 Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13/3/2017 Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh Xã hội - Hướng dẫn thực quy chế đào tạo áp dụng Trường Cao đẳng Cơ giới sau: Điểm đánh giá + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) Trọng số 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học 60% 2.2 Phương pháp đánh giá Phương pháp đánh giá Thường xuyên Phương pháp Hình thức Chuẩn đầu Số tổ chức kiểm tra đánh giá cột Viết/ Tự luận/ A1, C1 Thuyết trình Trắc nghiệm/ Báo cáo Định kỳ Viết Tự luận/ A1, A2, B1, B2, thực hành Trắc nghiệm/ C1 thực hành Kết thúc môn Vấn đáp Vấn đáp A1, A2, A3, A4, A5, học thực hành thực hành A6, B1, B2, B3, C1, mơ hình C2 2.3 Cách tính điểm Thời điểm kiểm tra Sau 10 Sau 20 Sau 90 - Điểm đánh giá thành phần điểm thi kết thúc mô đun chấm theo thang điểm 10 (từ đến 10), làm tròn đến chữ số thập phân - Điểm mô đun tổng điểm tất điểm đánh giá thành phần mô đun nhân với trọng số tương ứng Điểm mô đun theo thang điểm 10 làm tròn đến chữ số thập phân VII Hướng dẫn thực mô đun Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Điện tử công nghiệp Phương pháp giảng dạy, học tập mô đun 2.1 Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: Trình chiếu, thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, tập cụ thể, câu hỏi thảo luận nhóm… * Thực hành: - Phân chia nhóm nhỏ thực tập thực hành theo nội dung đề - Khi giải tập, làm Thực hành, thí nghiệm, tập: Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu sửa sai chỗ cho nguời học - Sử dụng mơ hình, học cụ mô để minh họa tập ứng dụng * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng thành viên nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung học, nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép viết báo cáo nhóm 2.2 Đối với người học: Người học phải thực nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu kỹ học nhà trước đến lớp Các tài liệu tham khảo cung cấp nguồn trước người học vào học môn học (trang web, thư viện, tài liệu ) - Sinh viên trao đổi với nhau, thực thực hành báo cáo kết - Tham dự tối thiểu 70% giảng tích hợp Nếu người học vắng >30% số tích hợp phải học lại mơ đun tham dự kì thi lần sau - Tự học thảo luận nhóm: Là phương pháp học tập kết hợp làm việc theo nhóm làm việc cá nhân Một nhóm gồm 2-3 người học cung cấp chủ đề thảo luận trước học lý thuyết, thực hành Mỗi người học chịu trách nhiệm số nội dung chủ đề mà nhóm phân cơng để phát triển hoàn thiện tốt toàn chủ đề thảo luận nhóm - Tham dự đủ kiểm tra thường xuyên, định kỳ - Tham dự thi kết thúc mô đun - Chủ động tổ chức thực tự học Tài liệu cần tham khảo: [1] Nguyễn Viết Nguyên, Giáo trình linh kiện, mạch điện tử, NXB Giáo dục năm 2008 [2] Nguyễn Văn Tuân, Sổ tay tra cứu linh kiện điện tử, NXB Khoa học kỹ thuật năm 2004 [3] Đỗ Xuân Thụ, Kĩ thuật điện tử, NXB Giáo dục năm 2005 [4] Nguyễn Đình Bảo, Điện tử 1, NXB Khoa học kỹ thuật năm 2004 [5] Nguyễn Đình Bảo, Điện tử 2, NXB Khoa học kỹ thuật năm 2004 [6]- Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất, lý thuyết, thiết kế, ứng dụng, Nxb Khoa học kỹ thuật năm 2008 [7]- Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh, Điện tử công suất, Nxb Khoa học kỹ thuật năm 2004 [8]- Võ Minh Chính, Điện tử cơng suất, Nxb Khoa học kỹ thuật năm 2008 [9]- Phạm Quốc Hải, Phân tích giải mạch điện tử công suất, Nxb Khoa học kỹ thuật năm 2002 [10]-Lê Đăng Doanh, Nguyễn Thế công, Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất tập 1,2, Nxb Khoa học kỹ thuật năm 2007 BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Mã bài: 13-01 Giới thiệu: Nền tảng sở hệ thống điện nói chung điện kỹ thuật nói riêng xoay quanh vấn đề dẫn điện, cách điện vật chất gọi vật liệu điện Do hiểu chất vật liệu điện, vấn đề dẫn điện cách điện vật liệu, linh kiện nội dung thiếu kiến thức người thợ điện, điện tử Đó nội dung học Mục tiêu : - Phát biểu tính chất, điều kiện làm việc dòng điện linh kiện điện tử theo nội dung học - Tính tốn điện trở, dòng điện, điện áp mạch điện chiều theo điều kiện cho trước - Rèn luyện tính xác, nghiêm túc học tập thực công việc Phương pháp giảng dạy học tập mở đầu - Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học nhớ giá trị đại lượng, đơn vị đại lượng - Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực học - Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học chun mơn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, tài liệu liên quan - Các điều kiện khác: Khơng có Kiểm tra đánh giá học - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kĩ ✓ Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng mơn học 10 Hình 6.3: Mạch ổn áp tham số dùng tranzito NPN có điện trở gánh dịng Dịng điện cấp cho mạch dòng cực C tranzito nên dòng tải thay đổi dòng cực C thay đổi theo làm dịng cực B khơng thay đổi, nên điện áp không thay đổi (trên thực tế thay đổi khơng đáng kể) dịng tải thay đổi làm cho tải làm việc không ổn định c Mạch ổn áp có điều chỉnh: Hình 6.4 Mạch ổn áp điều chỉnh điện áp ngõ có độ ổn định cao nhờ đường vòng hồi tiếp điện áp ngõ nên cò gọi ổn áp có hồi tiếp Hình 6.4: Mạch ổn áp có điều chỉnh 153 Nhiệm vụ linh kiện mạch sau: + Q1: Tranzito ổn áp, cấp dòng điện cho mạch + Q2: Khuếch đại điện áp chiều + Q3: So sánh điện áp gọi dò sai + Rc: Trở gánh dòng + R1, R2: Phân cực cho Q2 + R3: Hạn dòng cấp nguồn cho Q3 + R4: Phân cực cho zener, tạo điện áp chuẩn cố định cho cực E Q gọi tham chiếu + R5, R6, Vr: cầu chia phân cực cho B Q3 gọi lấy mẫu + C1: Chống đột biến điện áp + C2: Lọc nguồn sau ổn áp cách li nguồn với điện áp chiều từ mạch ngồi • Hoạt động mạch chia làm hai giai đoạn sau: Giai đoạn cấp điện: Là giai đoạn lấy nguồn cấp điện cho mạch thực gồm Rc, Q1, Q2, R1, R2 Nhờ trình cấp điện từ nguồn đến cực C Q 1, Q2 phân cực nhờ cầu chia điện áp R 1, R2 làm cho hai tranzito Q1, Q2 dẫn điện Trong Q2 dẫn điện phân cực cho Q1, dòng qua Q1 với dòng qua điện trở Rcgánh dòng cấp nguồn cho tải Trong mạch có dịng cung cấp thấp khơng cần điện trở gánh dòng Rc Giai đoạn ổn áp: Điện áp ngõ phần quay trở Q3 qua cầu chia R5, R6, Vr đặt vào cực B điện áp chân E giữ cố định nên điện áp cực C thay đổi theo điện áp cực B ngược pha, qua điện trở R3 đặt vào cực B Q2 khuếch đại điện áp chiều thay đổi đặt vào cực B Q để điều chỉnh điện áp ngõ ra, cấp điện ổn định cho mạch Điện áp ngõ điều chỉnh khoảng 20% so với thiết kế nhờ biến trở Vr Hoạt động Q1 mạch giống điện trở biến đổi để ổn áp Mạch ổn áp có dịng điện cung cấp cho mạch tương đối lớn lên đến vài Amp điện áp cung cấp lên đến hàng trăm Volt • Ưu nhược điểm: Mạch có ưu điểm dễ thiết kế, dễ kiểm tra, sửa chữa nhiên mạch có nhiều nhược điểm cụ thể mạch kếm ổn định nguồn thay đổi, sụt áp nguồn tương đối lớn nên tổn thất công suất nguồn cao mạch có cơng suất lớn cần phải có thêm tản nhiệt nên cồng kềnh Khơng cách li nguồn nên Q1 bị thủng gây tượng áp mạch gây hư hỏng mạch điện, độ ổn định không cao 2.2 Mạch ổn áp tham số dùng transistor a .Mạch ổn áp tham số: Mạch lợi dụng tính ổn áp diot zêne điện áp phân cực thuận tranzito để thiết lập mạch ổn áp (Hình 6.5) 154 Hình 6.5 : Mạch ổn áp tham số dùng tranzito NPN Q: Tranzito ổn áp Rb: Điện áp phân cực B cho tranzito điot zêne Ở mạch cực B tranzito giữ mức điện áp ổn định nhờ điot zêne điện áp ngõ điện áp điện áp zêne điện áp phân cực thuận tranzito Vo = Vz + Vbe Vz: Điện áp zêne Vbe: Điện áp phân cực thuận Tranzito (0,5 – 0,8v) Điện áp cung cấp cho mạch lấy cực E tranzito, tuỳ vào nhu cầu mạch điện mà mạch thiết kế có dịng cung cấp từ vài mA đến hầng trăm mA, mạch điện có dịng cung cấp lớn thường song song với mạch mắc thêm điện trở R c khoảng vài chục đến vài trăm Ohm hình 6.6 gọi trở gánh dòng Việc chọn tranzito chọn tương thích với dịng tiêu thụ mạch điện để tránh dư thừa làm mạch điện cồng kềnh dòng phân cực qua lớn làm cho điện áp phân cực Vbe không ổn định dẫn đến điện áp cung cấp cho tải ổn định Hình 6.6: Mạch ổn áp tham số dùng tranzito NPN có điện trở gánh dịng b Mạch ổn áp có điều chỉnh: Hình 6.7 155 Mạch ổn áp điều chỉnh điện áp ngõ có độ ổn định cao nhờ đường vòng hồi tiếp điện áp ngõ nên cị gọi ổn áp có hồi tiếp Hình 6.7: Mạch ổn áp có điều chỉnh Nhiệm vụ linh kiện mạch sau: + Q1: Tranzito ổn áp, cấp dòng điện cho mạch + Q2: Khuếch đại điện áp chiều + Q3: So sánh điện áp gọi dò sai + Rc: Trở gánh dòng + R1, R2: Phân cực cho Q2 + R3: Hạn dòng cấp nguồn cho Q3 + R4: Phân cực cho zener, tạo điện áp chuẩn cố định cho cực E Q gọi tham chiếu + R5, R6, Vr: cầu chia phân cực cho B Q3 gọi lấy mẫu + C1: Chống đột biến điện áp + C2: Lọc nguồn sau ổn áp cách li nguồn với điện áp chiều từ mạch Hoạt động mạch chia làm hai giai đoạn sau: Giai đoạn cấp điện: Là giai đoạn lấy nguồn cấp điện cho mạch thực gồm Rc, Q1, Q2, R1, R2 Nhờ trình cấp điện từ nguồn đến cực C Q 1, Q2 phân cực nhờ cầu chia điện áp R 1, R2 làm cho hai tranzito Q1, Q2 dẫn điện Trong Q2 dẫn điện phân cực cho Q1, dòng qua Q1 với dòng qua điện trở Rcgánh dòng cấp nguồn cho tải Trong mạch có dịng cung cấp thấp khơng cần điện trở gánh dòng Rc Giai đoạn ổn áp: Điện áp ngõ phần quay trở Q3 qua cầu chia R5, R6, Vr đặt vào cực B điện áp chân E giữ cố định nên điện áp cực C thay đổi theo điện áp cực B ngược pha, qua điện trở R3 đặt vào cực B Q2 khuếch đại điện áp chiều thay đổi đặt vào cực B Q để điều chỉnh điện áp ngõ ra, cấp điện ổn 156 định cho mạch Điện áp ngõ điều chỉnh khoảng 20% so với thiết kế nhờ biến trở Vr Hoạt động Q1 mạch giống điện trở biến đổi để ổn áp Mạch ổn áp có dịng điện cung cấp cho mạch tương đối lớn lên đến vài Amp điện áp cung cấp lên đến hàng trăm Volt c Mạch ổn áp khơng tuyến tính: Mạch ổn áp khơng tuyến tính có nhược điểm khó thiết kế có nhiều ưu điểm như: có độ ổn định cao nguồn thay đổi, tổn thất công suất thấp, không gây hư hỏng cho mạch điện ổn áp bị đánh thủng thiết kế mức điện áp,và dòng điện theo ý muốn Trong thực tế mạch ổn áp không tuyến tính có nhiều dạng mạch khác nhau, mạch dùng tranzito IC thông dụng Chủ yếu ổn áp kiểu xung dùng dao động nghẹt Mạch điện điển hình dùng tranzito có dạng mạch đơn giản hình 6.8 Hình 6.8: Mạch ổn áp ổn áp kiểu xung dùng dao động nghẹt Trong mạch Tranzito Q đóng vai trị phần tử dao động đồng thời phần tử ổn áp, T biến áp dao động nghẹt đồng thời biến áp tạo nguồn thứ cấp cung cấp điện cho mạch điên thiết bị C1, R1 giữ vai trò mạch hồi tiếp xung để trì dao động R làm nhiệm vụ phân cực ban đầu cho mạch hoạt động D 3, R4, C4, C5 làm nhiệm vụ chống áp bảo vệ tranzito Các linh kiện D1, R2, C3, C2.Tạo nguồn cung cho mạch ổn áp.D2 làm nhiệm vụ tạo điện áp chuẩn cho mạch ổn áp gọi tham chiếu Hoạt động mạch tương tự mạch ổn áp có điều chỉnh gồm có hai giai đoạn Giai đoạn tạo nguồn Được thực sau: Điện áp chiều từ nguồn tiếp tế đến cực C Q qua cuộn sơ cấp biến áp T, phần đưa đến cực B tranzito qua điện trở phân cực R làm cho tranzito chuyển trạng thái từ không dẫn điện sang trạng thái dẫn điện sinh dòng điện chạy cuộn sơ cấp biến áp T, dòng điện biến thiên cảm ứng lên cuộn thứ cấp hình thành xung hịi tiếp cực B Tranzito Q để trì dao động gọi dao động nghẹt Xung dao động nghẹt lấy cuộn 157 thứ cấp khác nắn điôt D4 lọc tụ C7 hình nguồn chiều thứ cấp cung cấp điện áp cho mạch điện lúc điện áp ngõ chưa ổn định Giai đoạn ổn áp Được thực nhánh thứ cấp khác nắn lọc xung để hình thành điện áp chiều có giá trị âm nhờ D1, C3 đặt vào cực B tranzito Q qua Diot zener D2 điều chỉnh điện áp phân cực tranzito Q để ổn định điện áp ngõ Giữ điện áp ngõ ổn định Để hiểu rõ nguyên tắc ổn định điện áp mạch, giả thuyết điện áp ngõ tăng đồng thời làm cho điện áp âm hình thành từ D C3 tăng làm cho điện áp anôt zener D2 tăng kéo theo điện áp catơt giảm làm giảm dịng phân cực cho Q ổn áp dẫn điện yếu điện áp ngõ giảm bù lại tăng ban đầu giữ mức ổn định Hoạt động mạch sảy ngược lại điện áp ngõ giảm làm cho điện áp âm Anod D2 giảm làm cho điện áp catôt tăng nên tăng phân cực B cho tranzito Q Q dẫn mạnh làm tăng điện áp ngõ bù lại giảm ban đầu điện áp ổn định Mạch điện Hình 6.8 dùng cung cấp nguồn cho mạch điện có dịng tiêu thụ nhỏ biến động điện áp ngõ vào thấp Trong mạch cần có dịng tiêu thụ lớn, tầm dị sai rộng cấu trúc mạch điện phức tạp hơn, dùng nhiều linh kiện hơn, kể tranzito, thành phần hệ thống ổn áp hồn chỉnh đầy đủ có: ổn áp, dị sai, tham chiếu, lấy mẫu bảo vệ hệ thống nguồn cần độ an toàn cao d Mạch ổn áp dùng IC ổn áp Hình 6.2: Mạch ổn áp dùng IC Mạch ổn áp dùng Diode Zener có ưu điểm đơn giản nhược điểm cho dịng điện nhỏ (≤ 20mA) Để tạo điện áp cố định cho dòng 158 điện mạnh nhiều lần người ta mắc thêm Transistor để khuyếch đại dòng sơ đồ Ở mạch điện áp điểm A thay đổi gợn xoay chiều điện áp điểm B không thay đổi tương đối phẳng Nguyên lý ổn áp : Thông qua điện trở R1 Dz gim cố định điện áp chân B Transistor Q1, giả sử điện áp chân E đèn Q1 giảm => điện áp UBE tăng => dịng qua đèn Q1 tăng => làm điện áp chân E đèn tăng , ngược lại Mạch ổn áp đơn giản hiệu nên sử dụng rộng dãi người ta sản xuất loại IC họ LA78 để thay cho mạch ổn áp trên, IC LA78 có sơ đồ mạch phần mạch có mầu xanh sơ đồ Hình 6.3 IC ổn áp Lưu ý : Họ IC78 cho dòng tiêu thụ khoảng 1A trở xuống, ráp IC mạch U in > Uout từ đến 5V IC phát huy tác dụng ❖ Mạch ổn áp tuyến tính 78XX- 79XX Họ 78xx: Ổn định điện áp dương xx giá trị điện áp đầu chẳng hạn 7805: 5V, 7809:9V - Họ 79xx: Ổn định điện áp âm, xx giá trị điện áp đầu chẳng hạn 7905:-5V, 7909:9V, - Kết hợp 78xx + 79xx tạo nguồn đối xứng 78xx để ổn định điện áp dương đầu với điện áp đầu vào luôn lớn đầu 3V 78xx gồm chân : 159 : Vin - Nguồn vào : GND - Nối đất : Vo - Nguồn Nguyên lý mạch: Mạch ổn áp dùng Diode Zener có ưu điểm đơn giản nhược điểm cho dòng điện bé ( ≤ 20mA ) Để tạo điện áp ổn định cho dòng điện lớn người ta mắc thêm Transistor để khuyếch đại dịng sơ đồ hình Ngun lý mạch: Mạch ổn áp dùng Diode Zener có ưu điểm đơn giản nhược điểm cho dòng điện bé ( ≤ 20mA ) Để tạo điện áp ổn định cho dòng điện lớn người ta mắc thêm Transistor để khuyếch đại dòng sơ đồ hình Hình 6.4: Mạch ổn áp dùng zener Ở mạch điện áp điểm thay đổi gợn xoay chiều điện áp điểm Rt không thay đổi tương đối phẳng Thông qua điện trở R2 D1 gim cố định điện áp chân Rt Transistor Q1, giả sử điện áp chân E transistor Q1 giảm => điện áp UBE tăng => dòng qua transistor Q1 tăng => làm điện áp chân E 160 transtor Q1 tăng , ngược lại Mạch ổn áp đơn giản hiệu nên sử dụng rộng rãi người ta sản xuất loại IC họ LA78 để thay cho mạch ổn áp trên, IC LA78 thay cho phần mạch đánh dấu nét đứt sơ đồ Hình 6.5: Mạch ổn áp dùng IC ổn áp * Seri 78XX: LA7805, LA7808, LA7809, LA7812 dòng cho điện áp tương ứng với dịng 1A Ngồi cịn seri khác chịu dòng 78Lxx Chuyển đổi điện áp dương từ +5V > +24V.Dòng 0.1A 78Mxx Chuyển đổi điện áp dương từ +5V > +24V.Dòng 0.5A 78Sxx Chuyển đổi điện áp dương từ +5V > +24V Dòng 0.2A 79xx Cũng họ 78xx, họ 79xx hoạt động tương tự điện áp đầu âm (-) Chân 79xx khác với 78xx, xác định hình bên 161 Sử dụng kết hợp 78xx với 79xx tạo nguồn đối xứng Hình 6.6: Mạch ổn áp nguồn đối xứng 162 CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1: Vẽ sơ đồ trình bày nguyên lý mạch ổn áp có điều chỉnh? Câu 2: Vẽ sơ đồ trình bày nguyên lý mạch ổn áp đung IC? 163 BÀI BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MÃ MĐ 13-7 Giới thiệu Nhiệm vụ mạch ổn định điện áp giữcho điện áp đầu ổn định điện áp đàu vào thay đổi hay tải thay đổi Để đánh giá độ ổn định mạch ổn áp người ta đưa hệsố ổn định Ku Mục tiêu: - Trình bày nhiệm vụ chức phần tử biến đổi - Giải thích nguyên lý làm việc sơ đồ - Sử dụng chức loại mạch biến đổi đáp ứng thiết bị điện điện tử thực tế - Lắp ráp biến đổi DC - DC không cách ly - Lắp ráp ổn áp tuyến tính - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư sáng tạo khoa học, đảm bảo an toàn, tiết kiệm Phương pháp giảng dạy học tập mở đầu - Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học nhớ giá trị đại lượng, đơn vị đại lượng - Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực học - Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học chun mơn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, ngun vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, tài liệu liên quan - Các điều kiện khác: Khơng có Kiểm tra đánh giá học - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kĩ ✓ Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: 164 + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học + Nghiêm túc trình học tập - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: khơng có ✓ Kiểm tra định hành: điểm kiểm tra (hình thức: thực hành) Nội dung: Bộ biến đổi điện áp xoay chiều 1.1 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều pha 1.2 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha Bộ biến đổi điện áp chiều 2.1 Bộ giảm áp 2.2 Bộ tăng áp 2.3 Các phương pháp điều khiển biến đổi điện áp chiều 165 CÂU HỎI ƠN TẬP Câu 1: Trình bày biến đổi điện áp ? Câu 2: Trình bày giảm áp? 166 BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH Mơ đun: MẠCH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN NGHỀ: TỰ ĐỘNG HĨA CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐCG ngày tháng năm Trương cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi, Năm 20 (Lưu hành nội bộ) 167