Để mạch điện hoạt động ổn định thì điện áp cung cấp phải luôn được duy trì ổn định 5V để tránh bị nhi u gi a ễ ữcác mức logic.. Nguồn cấp PLC và đầu vào sử dụng mức điện áp 24VDC, thích
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Bùi Trung Kiên THIẾT KẾ NGUỒN ỔN ÁP XUNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hà Nội - Năm 2018 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057204814791000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Bùi Trung Kiên THIẾT KẾ NGUỒN ỔN ÁP XUNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN VŨ THẮNG Hà Nội - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp: “Thiết kế nguồn ổn áp xung” tự thiết kế hướng dẫn thầy giáo TS Nguyễn Vũ Thắng Trong trình thiết kế luận văn, sử dụng tài liệu liệt kê phần tài liệu tham khảo Nếu phát có sử dụng nguồn tài liệu khác tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm HỌC VIÊN Bùi Trung Kiên MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ DANH MỤC CÁC BẢNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 10 CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ỔN ÁP DC 13 1.1 Lý thuyết ổn áp 13 1.1.1 Khái niệm ổn áp 13 1.1.2 Thông số kỹ thuật 13 1.1.3 Phân loại nguồn ổn áp 14 1.2 Nguồn ổn áp tuyến tính 14 1.2.1 Khái niệm, cấu trúc nguyên lý hoạt động 14 1.2.2 Một số mạch nguồn ổn áp tuyến tính 15 1.2.3 Hiệu suất hoạt động 23 1.2.4 Ứng dụng nguồn tuyến tính 23 1.3 Khái niệm mạch ổn áp kiểu xung 24 1.3.1 Nguyên lý chung .24 1.3.2 Phương pháp điều chế độ rộng xung .25 1.3.3 Phương pháp điều chế độ rỗng xung .26 1.3.4 Phương pháp điều chế đồng thời độ rộng độ rỗng xung 27 1.3.5 Phương pháp ổn áp xung sơ cấp .28 CHƯƠNG NGUỒN ỔN ÁP XUNG 29 2.1 Sơ đồ khối nguồn xung 29 2.1.1 Mạch lọc xoay chiều 30 2.1.2 Mạch chỉnh lưu lọc sơ cấp 30 2.1.3 Chuyển mạch điện tử 31 2.1.4 Mạch chỉnh lưu lọc thứ cấp 32 2.1.5 Điều chế xung PWM .32 2.1.6 Biến áp xung 33 2.2 Một số vấn đề khác mạch nguồn xung 46 2.2.1 Năng lượng tổn hao 46 2.2.2 Các tiêu quan tâm lựa chọn nguồn xung biến đổi DC - DC 48 CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ NGUỒN XUNG 24VDC/10A 50 3.1 Biến áp xung 50 3.1.1 Công suất vào 51 3.1.2 Điện nắn ngõ vào 51 3.1.3 Tính tốn số vịng dây cuộn sơ cấp (cuộn dây 1-2) 51 3.1.4 Giá trị dòng điện 51 3.1.5 Tiết diện dây sơ cấp 52 3.1.6 Số vòng dây thứ cấp 52 3.1.7 Tiết diện dây thứ cấp .53 3.1.8 Tiết diện khung quấn dây 54 3.1.9 Biến áp cách ly 54 3.2 Mạch lọc xoay chiều, nắn lọc chiều 54 3.2.1 Cầu diode 54 3.2.2.Tụ lọc .55 3.2.3 Tác dụng số linh kiện mạch 55 3.2.4 Hoạt động nguồn 56 3.3 Mạch chỉnh lưu lọc ngõ 56 3.3.1 Mạch chỉnh lưu điện áp .56 3.3.2 Cuộn lọc ngõ (L0) 56 3.3.3.Tụ lọc ngõ (C0) .57 3.3.4 Nguồn 5V/1A 57 3.4 Mạch dao động tạo xung PWM .58 3.4.1 Tổng quan IC TL494/KA7500B .58 3.4.2 Mạch dao động tạo xung PWM dùng IC KA7500B .61 3.5 Cách ly 62 3.6 Chuyển mạch điện tử .63 3.7 Các mạch bảo vệ ngõ ra: 64 3.8 Sơ đồ tổng quát mạch nguồn xung 24VDC/10A 64 3.9 Kết kiểm tra mạch 68 3.9.1 Thiết bị sử dụng để kiểm tra mạch 68 3.9.2 Kết nối .70 3.9.3 Kết kiểm tra mạch 70 3.9.4 Dạng sóng 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt PWM Pulse-width modulation Điều chế độ rộng xung PLC Programmable Logic Thiết bị điều khiển lập trình Controller AC Alternating Current Điện xoay chiều DC Direct Current Điện chiều A Ampe Giá trị cường độ dòng điện V Volt Giá trị điện áp P Power Công suất W Watt Đơn vị cơng suất DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Tác dụng nguồn ổn áp …………………………………… 13 Hình 1.2 Sơ đồ khối nguồn ổn áp tuyến tính ……………………………….15 Hình 1.3 Mạch ổn áp dùng diode Zener 15 Hình 1.4 Mạch ổn áp tham số dùng transistor 16 Hình 1.5 Mạch ổn áp nối tiếp dùng transistor có điều chỉnh 17 Hình 1.6 Sơ đồ tương đương hình dáng 78XX 18 Hình 1.7 Mạch ổn áp nguồn đơn dùng 78xx 20 Hình 1.8 Hình dáng 79xx 20 Hình 1.9 Mạch ổn áp đơn dùng IC LM79xx 21 Hình 1.10 Sơ đồ chân số ic thuộc họ LM317 .21 Hình 1.11 Mạch điều chỉnh điện áp dùng LM317 22 Hình 1.12 Sơ đồ chân số ic thuộc họ LM337 22 Hình 1.13 Mạch điều chỉnh điện áp dùng LM337 22 Hình 1.14 Mối liên hệ tỷ lệ điện áp vào/ra với hiệu suất IC LM7805 23 Hình 1.15 Mạch ổn áp xung thứ cấp theo phương pháp điều chế độ rộng xung điều khiển .25 Hình 1.16 Phương pháp điều chế độ rộng xung nhờ xung chuẩn dạng tam giác 26 Hình 1.17 Phương pháp điều chế độ rỗng xung 26 Hình 1.18 Phương pháp điều chế đồng thời tmở tkhóa 27 Hình 1.19 Phương pháp ổn áp xung kiểu sơ cấp 28 Hình 2.1 Sơ đồ khối nguồn xung 29 Hình 2.2 Mạch lọc xoay chiều 30 Hình 2.3 Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu dạng sóng điện áp, dịng điện… … 31 Hình 2.4 Dạng sóng điện áp mạch chỉnh lưu cầu sử dụng tụ lọc……… 31 Hình 2.5 Sơ đồ chân chuyển mạch điện tử dùng 2SC2625…………….… 31 Hình 2.6 Hình dáng số loại diode xung 32 Hình 2.7 Đồ thị điều chế dạng xung PWM 32 Hình 2.8 Hình dáng kết cấu biến áp xung kiểu .33 Hình 2.9 Hình dáng kết cấu biến áp xung kiểu .34 Hình 2.10 Ferrite core (TDK) ………………………… ………………… 34 Hình 2.11 Sắp xếp cuộn dây chính…………… ……… …………………42 Hình 2.12 Cuộn dây chính………………………………… …………… 43 Hình 2.13 Chu trình quấn để giảm biến thiên điện áp VCC……… …… 43 Hình 2.14 Quấn vịng quanh cuộn dây khác…………………… … .44 Hình 2.15 Quấn dây quanh đầu khác…………………………… …… 44 Hình 2.16 Quấn quanh co………………………… ……………………….45 Hình 2.17 Sắp xếp bảo vệ biến áp…………………………… ………….45 Hình 2.18 Ví dụ quấn máy biến áp xung………………………… ……… 46 Hình 2.19 Đồ thị thể hao phí thành phần AC Mosfet……… 47 Hình 2.20 Cải thiện hiệu suất cho mạch…………… …………………… 48 Hình 3.1 Các cuộn dây biến áp xung………………………… ………… 50 Hình 3.2 Kích cỡ lõi biến áp loại EE42/21/20……………… …………… 50 Hình 3.3 Mạch lọc xoay chiều, nắn lọc chiều……………………… 54 Hình 3.4 Mạch chỉnh lưu lọc ngõ ra………………………… ………….57 Hình 3.5 Mạch ổn áp +5V từ nguồn +24V………………………… …… 58 Hình 3.6 Sơ đồ khối tiêu biểu TL494/KA7500……………… ………… 58 Hình 3.7 Sơ đồ chân IC TL494/KA7500B……………… ……………… 59 Hình 3.8 Giản đồ thời gian…………………… ………………………… 60 Hình 3.9 Mối quan hệ RT, CT nhiệt độ………………… ……… 61 Hình 3.10 Mạch tạo xung PWM dùng IC TL494/KA7500B…… ……… 62 Hình 3.11 Mạch cách ly dùng biến áp xung………………… …………… 63 Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn xung 24V/10A……………… … 65 Hình 3.13 Mặt (Bottom layer)…………………… ………………… 66 Hình 3.14 Mặt (Top layer)………………………………… ……… 66 Hình 3.15 Mạch nguồn 24VDC/10A…………………………… ……… 67 Hình 3.16 Bộ nguồn 24VDC/10A……… ……………………………… 67 Hình 3.17 Nguồn xung 24VDC/10A…………………… …………………68 Hình 3.18 Đồng hồ đo điện Fluke 17B……………………………… …….68 Hình 3.19 Máy sóng Tektronix TDS3014C……………………… … 69 Hình 3.20 Động DC 24V/1A…………………………………….……….69 Hình 3.21 Các thiết bị kiểm tra……………………… ………….……… 70 Hình 3.22 Dạng sóng chân (11) IC KA7500B………… ……… 72 Hình 3.23 Điện áp ngõ chưa chỉnh lưu………………………………… 73