Nghiên Ứu Hế Tạo Hệ Điện Tử Ho Thiết Bị Đánh Giá Nhanh Hất Lượng Diode Phát Sáng Trắng.pdf

B GIÁO D O  CăVĨăĐĨOăT TRNGăĐ  I H C BÁCH KHOA HÀ N I LểăTHANHăĐC NGHIÊN C T O H N T CHO THI T B U CH   ĐI    ĐÁNHă GIÁ NHANH CH NG DIODE PHÁT SÁNG TR TăL NG LUNăVĔNăTHCăSƾăă [.]

B GIÁO D  CăVĨăĐĨOăT O

-

NGHIÊN C  U CH  T O H  ĐI N T CHO THI T B    ĐÁNHă

B GIÁO D  CăVĨăĐĨOăT O

-

NGHIÊN C  U CH  T O H  ĐI N T CHO THI T B    ĐÁNHă

Chuyên ngành: K thu t vi n thông    LUNăVĔNăTHCăSƾăă  K THU T 

 NG D N KHOA H C:  

TS Nguyễ Vũ Thắ n ng

Hà N  i  

LI CMăNLuc s     c h tr v c th c hi n ti phòng thí  nghi m Hi n t và vi phân tích    i s ng d n v m  ng khoa

hn ca TS Nguyng và TS Nguy Lun

c s  c th c hi n trong khuôn kh c    :tài ắNghiênă cu xây d ng quyătrìnhăđánhăgiáănhanhăchtălngăĐi-tăphátăquangăLED”

K t qu nghiên c u trong lu   t ph tài nghiên c u c p

B  u xây d - t phát

 B2013.01.61.CT

Tôi xin t lòng kính tr ng và bi  i TS Nguyng và TS Nguyn

ng d n và cung c p tài li u, thông tin khoa h c c n thi t cho      

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

H c viên cao h c  

LêăThanhăĐc

Các s u, k t qu , k t luli    c tôi tham khc trích d n ngu 

Mt ln n a tôi xin kh nh v s  trung thc ca li cam k t trên 

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Tác gi lunăvĕn

LêăThanhăĐc

2 c ca LED 10

3 thi gian stin c y c a LED 21

 Nghiên c u và ch t o h th ng già hóa WLED      26

1 Thit k ch  t o h thng ngu n dòng nuôi WLED  26

3 Mô hình suy gim quang thông ca LED 693.1 Hàm phân b Weibull dành cho xác su t sng sót 693.2 Mô hình suy gi  d báo thi gian sng 71

 C 3

DANH M C B NG 

B ng 1 Tín hi u ngu n vào 29   

B ng 2 Các tín hi u kh  u khi n 31

B ng 3 Các tín hi u kh  i giao tip 31

B ng 4 Các tín hi u kh  i ngun dòng 32

B ng 5 Các tín hi u kh  i hin th 33

B ng 6 Thông s   n tr c a PT100 ng v i nhi       46

B ng 7 Các tín hi u c  u n i DB - 9 trên máy tính IBM PC 65

 C 4

DANH MC CÁC HÌNH VẼ,ăĐ TH 

Hình 1 C u t phát ánh sáng tr ng [17] 8

Hình 2 Ph phát quang c a WLED s d ng chip LED xanh GaN ho   nh t i 465nm) và b t hu nh quang Ce:YAG (trong kho ng 500-700nm) [20] 9   

Hình 3 C u t o trong c a m   i và c u t o chi ti t c a võng m c v i các t bào        cm quang [21] 10

Hình 4 Các ch nhìn c a m   i và các t u ting [5] 10

 nh y các t   c sóng ánh sáng [22] 11

Hình 6 Hàm nhy sáng m  i    theo chun CIE [5] 12

Hình 7 Hàm pha màu    CIE 1931 và 1978 [5] 13

Hình 8 Bi màu CIE 1931 14

Hình 9 Phân b các màu trên bi màu CIE 1931 14

Hình 10 Các elip MacAdam trên bi màu 15

Hình 11 Bi màu CIE 1976 v i các elip MacAdam 16

Hình 12 Ph ánh sáng c a các vi phát sáng v i nhi  khác nhau 17 

m chu n hóa: A   t, B Ánh sáng  Mt Tri, C Tri nhiu mây, D65 Ánh sáng ban ngày, E    18

ng nhi t trong bi  màu x, y 19

Hình 15 Sut phn x c a 8 màu chu  tính CRI 20

Hình 16 D i gian s ng c a LED [23] 21 

Hình 17 Giá tr L70c công nh n r ng rãi là th i gian s ng c a LED 22  

ng lòng máng c a t l    ng theo th i gian 23

Hình 19 Mô hình Lòng máng (trên) mang tính th ng kê hi ng, và mô hình PoF u vào các nguyên nhân mang tính b n ch t v  ng [25] 24

Hình 20 Hiu su t phát quang c a các lo i thi t b    chi u sáng [29] 26 

Hình 21  kh i h th  ng 28

Hình 22 Khi ngu n vào 29

Hình 23 Khu khi n 29

Hình 24 Khi giao ti p 30 

Hình 2 Kh5 i ngu n dòng 31

Hình 2 Kh6 i hi n th 32 

Hình 27  nguyên lý ngu n vào 33

Hình 28  nguyên lý khu khi n 35

Hình 29  khi khi giao tip 36

Hình 30 Module LCD20x4 36

Hình 31 S k  t ni module LCD20x4 37

Hình 32 S kh  i khi 1 kênh ngu n dòng 38

Hình 33  Layout 1 kênh ngu n dòng 39

Hình 34 Khu khi n và hi n th 40  

Hình 35 Khi giao ti p 40

Hình 36 Ph   n b  thuc vào s  ng m 41

 C 5

Hình 37 Thit k  t ng th h    43

Hình 38  u khi n nhi  44

Hình 39 M ch khu i thut toán 46

Hình 40  PV theo th i gian, ba giá tr Kp (Ki và Kd là h ng s ) 48th     Hình 41  PV theo thth ng vi 3 giá tr i) 48 Hình 42  PV theo th i gian, v i 3 giá tr th    i) 49

Hình 43 n thông dng 49

Hình 44 Thông s k thu  t ca b u khi n TC4M-14R 51

Hình 45   u n i thi t b TC4M-14R 51

Hình 46 H thu khi n c p nhi t 52   

Hình 47  ng c a photodiode PIN 53

Hình 48 C u trúc c ng vùng trôi 54

Hình 49    thu th p tín hi u quang c a WLED v      m ch  khui tín hic 57

Hình 50    h c tip quang thông WLED s d ng photodiode 57 

Hình 51  nghi m quang thông c a WLED b   58

Hình 52 Mch to ngu n 59

Hình 53 M ch tái b t ngu   89C51 60

Hình 54 Mch bip 60

Hình 55 M ch chuy i ADC 61

Hình 56  u kí t li   62

Hình 57 Ni kt không modem 64

Hình 58  bên trong c  n i ghép c a MAX232 v i 8051 65 

Hình 59 T o k t ni cng COM o 66

Hình 60  nguyên lý 67

Hình 61  thu t toán 68

Hình 62  Weibull 70

Hình 63 Hàm phân b m  Weibull 70

Hình 64 Suy gi m quang thông theo th i gian các dòng c p khác nhau c a LED      Philips Luxeon K2[41] 71

Hình 65 Suy gi m quang thông theo th i gian các nhi     khác nhau c a LED  Philips Luxeon K2 [41] 72

Hình 66 Minh ha quá trình ngo i suy th i gian s ng c   a LED ti nhi  phòng 74

Hình 67 H  c lt 75

Hình 68 Suy gi m quang thông theo th    c t i nhi 100oC (373 K), dòng phát 150 mA 77

Hình 69  i quang thông theo nhi  , I = 150mA 78

 C 6

LIăNịIăĐU Công ngh chi u sáng r n (Solid State Lightning) là công ngh hi    

 c s quan tâm trên toàn c u Có th     c a hi n t 

c chi u sáng, khi nó có th thay th công ngh    chiu sáng truy n th ng

v i hi u su  t tr i Tr ng tâm c a công ngh     chiu sáng r n là nghiên c u và phát  trit phát quang (Light Emitting Diode LED), nh t phát ánh sáng tr ng (WLED) c phát minh b t ng t     i t sau th p k 1960 c  a

th  k  c, LED m i th c s     tr thành m t linh ki ng và h a h n cho công  ngh  chiu sáng ngày nay vm nh , b n, sáng, tin c y và hi u su t cao,     

 h t trong công ngh ngày nay Các thi t b chi u sáng s d     LED xut hi n kh a máy vi tính, trong b ph n truy n d n tín hi u c   u khi n t   

Vic i gian s tin c nh và hi u su t c a LED, nh t là    

vi c nghiên c u   ng các y u t nhi   n t i các thông s trên  

m t vai trò quan tr ng Công vi  i các k thu c chuyên sâu và t n nhi u th i gian, công s c, xu t hi n nhu c        này Mt

 tài này nghiên c u t p trung thi t k h th       n t  ng nhi t 

 u khi n, ngu n dòng   nh, khui tín hi u, thu th p và ghi s li   cho h già hóa  ng nh m ph c v nghiên c    tin c y và th i gian s ng c a WLED  

 C 7

CHNG T NG QUAN V I:  CHIU SÁNG WLED

1 Sălc v chi u sáng r n  

1.1 L ch s phát minh, phát tri n c a LED    

Hi  n phát quang (electroluminescence EL),      

1907 b i nhà khoa h i Anh là Henry Joseph Round (1881 1966) t i phòng thí  nghi m Marconi, khi m n th  t vào tinh th silic cacbua (SiC) t o ra ánh  

[9]  1927, nhà phát minh Xô Vi t Oleg Vladimirovich Losev (1903 

 c ghi nhu tiên ch t o   [10] Hàng th p 

k trôi qua cho t i khi Rubin Braunstein công b    ng m t s   

h ng ngo c n i v  n[11] phát hi n ra r ng GaAs phát x h ng ngo i m     c n i v n, và nhn

b ng sáng ch LED h ng ngo   i sau  [12] Nick Holonyak Jr phát tri

u tiên,  [13]

  phát sáng tphát tri76 s d ng s i quang cho vi n thông[14]    

c phát minh b i Shuji Nakamura  

T  Nichia  1994 d a trên InGaN[15]  ng th i,Isamu Akasaki và Hi sapphire vàpha t p lo i p cho GaN[16]  

n gi i №bel V t lý 2014 Vi c nghiên c u    ch  t o thành công WLED s d ng ngu n kích thích GaInN/GaN phát x t ngo i      

ho c c n t ngo i k t h p v i v t li u hu         c ghi nh n l u tiên vào

c tái khnh b i Nakamura và  [17, 18]

T  n nay, LED là m t trong nh ng nghiên c u thu hút nhi u nh  t

s quan tâm c a các nhà khoa h     c chi u sáng r n b i kh      ng

d ng nhu c u ngày m  a th  ng Công ngh  chiu sáng s 

d ng LED có hi u su t t      n 20 l n các công ngh   tru y n th ng Không 

nh ng th , nó còn h a h n gi i quy     c nhi u v  mang tính toàn cm phát thng khí CO2, SO2, th u ng nóng lên toàn c

i các công ngh  y, công ngh chi u sáng r n góp ph n    làm gi m tiêu th   ng, nâng cao hi u qu kinh t , gi   ng tiêu c c t i

 C 8

ng Theo th  l c s d ng LED tru  

ti t ki c kho ng 11%, c  th là 200 t t J t  ng, 70 t t   10,7 t t n phát th i CO   2 và 2 t USD chi phí tài chính[19] 

1.2 Các gii pháp chiu sáng trng ậ đènăLEDătrng (WLED)

Hình 1 C u tấ ạo WLED và cơ chế phát ánh sáng tr ng[17] ắ

 phát quang c a LED là s tái h   n t và l tr ng t i l p ti p xúc c a      hai l p bán d n lo i n và lo   n m t chi u ch y qua, phát ra các b   c

x    n t y, b c x h ng ngo i và t ngo i, g i là hi n        

n phát quang LED g m m t con chip bán d  c pha t  t o thành l p chuy n ti p p - n áp thu   n t t l p n s  c cu n sang l p p và  các l ng l p p s di chuy n theo chi tr      c l i Chúng tái h p và phát quang 

vc sóng ng v ng c  r ng vùng cm cht bán d n 

  t o ra các LED phát sáng tr ng (White LED - Wi ta s d ng m t s      LED phát sáng màu xanh-tím ho c t ngo i g      m t l p b t hu nh quang  (phosphor) có th phát vùng màu vàng-l c lên trên B t hu nh quang h p th tia xanh-    tím hay t ngo i c a chip LED s phát ra màu vàng-l    ng tht phn

 C 9

màu xanh-tím phát ra ngoài, c ng hai d i màu này s có m t ph sáng tr ng c      a

c trình bày t i Hình 2 

Hình 2.Phổ phát quang c a WLED s d ng chip LED xanh GaN hoủ ử ụ ặc InGaN (có đỉnh

t i 465nm) và b t hu nh quang Ce:YAG (trong kho ng 500-700nm)[20] ạ ộ ỳ ả

Các thông s  n c a LED c n xây d ng tiêu chí và quy trình công ngh     giá có th chia làm các nhóm sau: 

a     r i, góc m 

 c sóng tr i, hi u su t chi u sáng, t      màu, nhi   màu, h s  tr 

b t hc: Nhi   l p chuy n ti p, nhi t tr , các h s nhi      

c n hc tuy n vôn- n th thu n và ngh ch, dòng   

n thu n và ngh ch, công su t tiêu th   

d thi gian s tin c y 

e ng c  n t i c, th i gian 

s tin c nh và hi u su  t

 bào que s  u ti nh th  c m nh    ng sáng y      ng m t màu mà ch  thng Ch nhìn m n m gi    a hai ch  trên.( Hình 4)

Hình 4 Các ch nhìn c a mế độ ủ ắt ngườ i và các tế bào điều tiết chính tương ứng [5]

    ng cho bi ng sáng phát ra b i m t ngu    

bnguồn sáng đơn sắc 555 nm phát quang với công

suất 1/683 W thì có quang thông là 1 lumen y 1 cd = 1 lm/sr, hay ngu n có 

 sáng 1 cd thì có quang thông là 4 lm = 12,57 lm 

Vic chuyi ging x tr c và quang tr  c tin hành thông qua hàm hi u su t quang hay hàm nh y sáng m    i V( c y ban qu c t v   chiu sáng CIE công b  (Hình 6)

Quang thông cho mi có th c t công su t phát x : 

 C 12

Hình 6 Hàm nh y sáng mạ ắ t ngư ời  theo chuẩn CIE [5]

Mi ch có ba lo i t bào nón nên d a vào t l       c    m i t

    nh màu c a ngu n sáng Vì v y, ta dùng hàm pha màu   

  ng v , l c chng nh t v i hàm nh y sáng m   i 

 C 13

      

            

Do z có th    c t c b Ta có bi  màu CIE 1931 (Hình 8 m có x = y = z = 1/3 hay X = Y = Z nm  chính ging vi vùng màu trc nm  rìa trên M i màu s u có th nh v   trên bi này

Hình 7 Hàm pha màu   CIE 1931 và 1978[5]

 C 14

Hình 8 Biểu đồ màu CIE 1931

Hình 9 Phân b các màu trên biố ểu đồ màu CIE 1931

 C 15

phân tích s khác bi t màu s c c   m g n nhau trong bi màu và nh n ra r m màu ph i có kho ng cách t i thi   

  m i nhy, màu s c trong m t vùng nào  

 có v ng nh t v i m    i Ông ch ng minh  ng elip, sau

c mang tên ông

Hình 10 Các elip MacAdam trên biểu đồmàu

 C 17

Màu nguc thì càng n m g n rìa bi  , trong khi quang ph càng r ng thì càng g n tâm N u quang ph       v i kho ng ánh sáng nhìn thy, ngung và n m g n trung tâm bi  

c sóng tr c) n m trên rìa 

bi   g n t  màu c a ngu n sáng nh      nh b ng cách k m  t

ng th ng t tâm t  m t màu, kéo dài cng rìa tm cc sóng tri T l kho ng cách t m    m t i tâm v i kho ng cách t     c sóng tr i c a nó  

t i tâm, g   nh m t màu, có th b ng cách cho   

c sóng tr bão hòa, nn y u t sáng n m ngoài bi    này

Hình 12 Ph ánh sáng c a các vổ ủ ật đen tuyệ ố t đ i phát sáng với nhiệt độ khác nhau

M t v   i có nhi  T s phát ra m t ph b c x (ánh sáng), xem     Hình 12, v:

  

  

c sóng c  nh lu t Wien: 

 

 C 18

T  c a các b c x này trong t   ng cong Planck Khi nhi

vu phát x vào vùng nhìn th y, t   màu c a nó b t

u t   vào tâm c a bi  Nhi ng c a vùng tr ng trong  

bi trong khon 10.000 K Trên có c chutrong Hình 13 ng cong Planck luôn bu t      vàng và t i vùng màu tr ng, phù h p v i hi    ng m t thanh kim lo c nung

  r i nóng sáng

Hình 13 Đường cong Planck và các điểm chu n hóa: A ẩ – Đèn sợ ố i đ t, B – Ánh sáng Mặt Tr i, C ờ – Trời nhi u mây, Dề 65 Ánh sáng ban ngày, E – – Điểm đẳng năng

 C 19

Nhi màu c a m t ngu n sáng tr   ng K) là nhi  c a m t v tuyi có cùng t ng cong Planck N u t  màu c a ngu n sáng  không n  ng cong Planck thì dùng khái nim nhiệt độ tương quan màu

(CCT), t c là nhi  màu cng cong Planck có t  g n nh t v i

t màu c a ngu n sáng trên bi   nh nhi màu trong bi màu (x, y) ph i s d   n ng nhiHình 14

Hình 14 Các đường đẳng nhi t trong biệ ểu đồmàu x, y

Ma ngu n sáng tr ng là kh     màu s c th c ctr   a các vc ching h s ệ ố trả màu (CRI) Giá tr CRI = 100 t c là  khi mi nhìn v t do ngu n sáng chi u t i thì màu s c c a v      t CRI càng nh   màu càng kém tr

ng cách so sánh v i h s tr màu c a m t ngu n sáng tham chi u        

 C 20

vt Các bóng st th ch anh- c dùng nh n màu chân tho tàng, phòng tranh, ca hàng qun áo

Ngoài ra, các m u màu chu  c qu c t ,

có 14 màu chung ý r ng rãi CRI t ng quát  ổ c tính b ng trung bình c ng  sut phn x c a 8 màu chu n trong    Hình 15:

 C 21

3 Đặcătrngăvthi gian sngăvƠăđ tin c y c a LED  

M t trong nh    m ch t c a WLED dùng trong công ngh    chiu sáng r tin c nh và tu i th  (thi gian s ng)  ng, th i gian 

s ng c a m t thi t b chi u sáng truy n th        50% s thi   t b b h i khái ni m thời gian hư hỏng trung bình (Mean time between failure MTBF) c a các thit b có t  h s a cha

 i v i LED, th i gian s ng c a m t WLED là th      c s d ng

hong liên t c t u ki n ho ng tiêu chu n (dòng c p và nhi   ng xung quanh th  u ki n WLED ho      n khi t ng quang  còn b ng 70% so v i th  m bu hot

ng [23], g i là  thời gian hư hoại trung bình (Mean time to failure  MTTF) tin

c y và  nh liên quan tr c ti p t i th i gian s ng nói trên, t c là m t WLED ph       i

hong v i s suy gi m t t v quang thông trong th i gian ho       ng (già hóa do hong), ngoài ra còn liên quan t i tính th ng kê khi cùng  

m t ch ng lo i WLED, các WLED gi ng nhau thì ph i ho        i gi ng nhau

Hình 16 D ự đoán thời gian s ng c a LED [23] ố ủ

LED r t hi m khi h ng hoàn toàn Th i gian s ng c     ng t 3 tháng 

 n t n 6   70.000 h) tùy theo ng d ng và l  t[24] Th i gian s ng c     duy trì quang thông, t     sáng

gi m theo th          và h  thng chi u sáng r n

   i gian s ng c a LED d a trên th i gian mà 50% (L    50: cho công nghi p hi n th ) ho c 70% (L    70: cho công nghi p chi u sáng) ánh sáng phát ra  suy gim  nhi Hình 16[23]

Th nghi m  nhi t  cao là cách thay th cho th nghi m ho   ng t i nhi phòng nh m d   i gian s ng c n gii

kt qu mà có các k t qu d báo khác nhau   

Thi gian s ng c a LED là L  p i gian mà quang thông suy

gi m so v u còn pi ta quan tâm t p = 50%, 70% và i 80% Hi n t L i 70c coi là thi gian s ng c a LED [23]

Hình 17 Giá tr Lị 70 đượ c công nhậ ộn r ng rãi là thờ i gian sống c a LED ủ

 C 23

        tin c    Lòng máng và PoF (Physics of Failure) Mô hình Lòng máng s d ng cách ti p c   n quy mô h thng, tip

c n h p c n t  trên xung Mô hình PoF s d ng cách ti p c n t      i lên

 các s n ph m (và ngay c    c tính h 

 th t l    ng theo th th ch   mang tính lý

ng) T l   c hi u là s   ng trên s s ng sót trong m    th i gian

u s n ph m b  u th i gian s ng v i t l      ng cao (do sai sót ch  t o, tay ngh kém, qu n lý ch    l này gi m d n  theo th i gian cho t   t giá tr   nh g   i trong kho ng ho t

ng hng di n ra ng u nhiên Theo th i gian s d ng, t l        ng l i 

n do hao mòn Ví d v , tr     l t vong cao nh t và gi m d n trong th i gian thi u nhi r i thi      t m c th p nh  t n

nh vào th  l

Hình 18 Đường lòng máng c a t l ủ ỉ ệ hư hỏng theo th i gianờ

Thi gian s ng cho bi t th i gian ho   ng c a thi t b , hay th i gian t i lúc h ng      (time- -failure) Nó có th to  c bi t chính xác (ví d   n ph m h ng sau 100 gi   

hoc ch  bit gi i h n trái (ví d    n ph m v n ho  ng sau 100 gi

 C 24

ho c ch bi t gi i h n ph i ho c kho ng gi i h n (ví d            n ph m h ng t    n 100

gi ho   n ph m h ng trong kho ng t     n 150 gi ho  

Hình 19 Mô hình Lòng máng (trên) mang tính th ng kê hiố ện tượng, và mô hình PoF

 tin cnh b ng xác su t s ng sót b t k th      m t nào trong

 i mô hình Lòng máng.S n ph y khi s  ng trong m t chu k c   th   m c ch p nh c.S li u c   l ng, t l ng u nhiên   

hoc thng trung bình (MTBF)

 c l tin c y là kh   ng sót sau m t th i  

c.S n ph y n u nó không c n b o trì trong m t chu k c      

th S  li u c  chu kỳ hoạt động không b o trì (MFOP ả  Maintenance-Free Operating Period) hoc chu kỳ hoạt động không hư hỏng (FFOP Failure Free OperatingPeriod) vi m c tin c c

 C 25

ng ng u nhiên, mô hình PoF tin vào quan h  nhân qu  cht ch   thng kê c a mô hình Lòng máng ch y t 0 t i vô cùng (ví d hàm Weibull hai tham s ) Mô hình Lòng máng     

ng cho th tin c y trong khi mô hình PoF phù h

k  n Th tin c y t p trung vào s   ling quy mô h thng và

nh d ng c     ng bao g m ch t y  

h ng ng ng sau kh u hao Mô hình tin c y PoF l i nh m gi i thích      hình d ng c n cng là gì và làm th 

  gi m thim kh u hao h t, quá  

ti ngu nhiên c a m u có l i và m   nh danh.[25]

4 Kt lun

I lu chung v chi u sáng WLED, các  

c, th i gian s  tin c y c n th y dòng 

n và nhi ng ng ln tu i th c   trình bày v  u, ch t o h      a h thn t c ng già hóa WLED

ng này hong, không b   i b ng nhi  cao

- T o ngu n cung c  i có giá tr l c cho WLED

ho  ng nhi  cao

-  t c a WLED liên t c theo th  nghiên c u s suy gi m, ngo   c th i gian s ng c a WLED theo các   

mô hình

Hình 20 C u hình h ấ ệ đo đánh giá và đánh giá nhanh WLED

1 Thit k ch  t o h thng ngu n dòng nuôi WLED 

  m b nh ánh sáng ci gian hong liên t c trên 6 tháng ta c n ph i thi t k b ngu       i v

c u sau: 

b h  thng nên khu khi n s ki m tra ho   ng khc khi b t toàn b  

h thm b o ho ng, khu khi n s g i yêu c u cho Kh i ngu n      

Hình 22 Khối ngu n vào ồ

B ng 1: Tín hiả ệ u nguồn vào

Tín hiu I/O Ch

220VAC I Ngun xoay chi u l y t    i

5 VDC O Ngun 1 chi u 5VDC cung c p cho thi t b   

12VDC O Ngun 1 chi u 12VDC cung c p cho thi t b    

b Khiăđiu khi n 

Khu khi n làm nhi m v    u khi n chung cho toàn bô thi t b Kh   u khi n nh n d u t    li  u khi n các kh i ngu n dòng và ngu    cho ra các thông s  n thích h p; ph n h i tr ng thái c a kh i ngu n lên máy       tính thông qua khi giao ti p; i u khi n kh i hi n th       

Khi điu khin

Hình 23 Khố i đi ều khi n ể

Curr_fb I Tín hiu ph n h n (5 kênh)

Vol_fb I Tín hiu ph n h n áp(5 kênh)

TXD O Tín hiu truyn kh i giao tip 

LCD_BUS O u khi n Kh i hi n th    

Curr_control O Tín hiu khin (5 kênh)

Vol_control O Tín hiu khin áp(5 kênh)

USB-TXDRXD

12VDC I Ngun m t chi u 12V t kh i ngun vào

Curr_control I Tín hiu khi n t kh  u khi n (5 kênh)     Curr_Enable I Tín hi u cho phép kh i ngu n dòng ho   ng (5

kênh) Vol_control I Tín hiu khiu ra (5 kênh)

Curr_Out O u ra c a ngu n dòng (5 kênh)  

Curr_fb O Tín hiu ph n h i tr  n (5 kênh) Vol_fb O Tín hiu ph n h i tr ng thái    n áp (5 kênh)

Data Bus8

  m b o các yêu c t ra trên, ta s d ng bi n áp h áp 220VAC xu ng      

  n áp tn áp 12VDC và 5VDC

Mô t hong:

 C 33

n áp t  i có giá tr   c l n

c h áp xu n áp 24VAC qua c u diode ch 

n áp 1 chi u có giá tr hi u d ng là 28VDC Hai t C1 và C2 là t l      m

b o ch ng ngu n 1 chi n áp 28VDC qua c u chì b o v F1 vào IC n áp    LM2576-5V tn áp chu n 5VDC cho m ch ho  ng Các t  m bo chng ngun áp 28VDC qua c u chì b o v    n láp LM2576-12V t n áp 12VDC cho m ch ho t ng Các t C4 và C6 nh    m

L2

101

C1 1000uF

C2 104

C4 1000uF

1 2

4 5

VIN OUT

1 2

4 5

VIN OUT

VCC

Các chân Curr_Ctrl và chân Vol_Ctrl s  u khing

v i các thông s c a b ngu n thông qua ch PWM Ch PWM 2 chân này          

c thi t l p ch 10bit cho phép phân gi      u ch nh lên t i 65535 m  m

b phân gii cu ra

Các chân Vol_fb và Curr_fb làm nhi m v theo dõi s    bi i các thông s nguu ra Khi chng ngum bu khi n s   quynh nhm b o ch ng ngung h p x u nh t s ng t ngu     n

ho  nh báo

   c x d   u khi n ho  ng c a module LCD20x4 Các thông s thi t l p và tr ng thái c a ngu n s     u khi n c p nh t trên màn   hình LCD20x4 này

 C 35

Hình 28.Sơ đồ nguyên lý khố i đi ều khi n ể

1.3.3.Khi giao tip

Khi giao ti p s d   chuyi giao ti p UART sang giao ti p  USB

Mô t hong:

Khi giao ti  p s d ng ngu n 5VDC t kh i ngu    ho  ng  

Khi giao ti p tích h p s n m t IC LDO t o ngu        có th t o giao  

di n giao ti p 3.3VDC cho vi c giao ti p v i thi t b ho       ng 3.3VDC khi c n thi t   Các t C4, C5 làm nhi m v m b o ch     ng ngu n 3.3VDC LED D3 làm nhi m

v báo hi u có ngu n 3.3VDC   

Các tín hi u t   u khi n s   ng kt ni J2 vào IC FTD232RL Tín hi u USB t  c k t n i v i kh i giao ti p thông qua c ng mini USB chu n B J1       

IC FTD232RL làm nhi m v chuy  i tín hic li

Các LED D1 và D2 làm nhim v báo hi u tín hi  ng truy n c a kh  i giao ti p 

Jumper J3 làm nhi m v  chn giao din áp hong cho kh i giao ti p M  c

9 10 12 14 16

Y 1 Z1 Z Z0 INH VEE C A X0 X VDD

Curr_ctrl5

Vol_ctr5 Curr_ctrl

U6

CD4053

1 3 5 7

9 10 12 14 16

Y 1 Z1 Z Z0 INH VEE C A X0 X VDD

C

Vol_f b23 Vol_f b1

Vol_ctr VCC

23 25 27 29 30 32 33 35 37 39

PB0 (XCK/T0) PB1 (T1) PB2 (INT2/AIN0) PB3 (OC0/AIN1) PB4 (SS) PB5 (MOSI) PB7 (SCK) RESET VCC GND XTAL2

PD0 (RXD) PD1 (TXD) PD2 (INT0) PD4 (OC1B) PD6 (ICP1) (OC2) PD7

(SDA) PC1 (TMS) PC3 (TDI) PC5 (TOSC1) PC6

AVCC GND AREF (ADC7) PA7 (ADC5) PA5 (ADC3) PA3 (ADC1) PA1

C

A

12V

Vol_ctr 12V

D2 LED

J2

CON8

1 2 3 4 5 6 7 8

D-5V

R3 R

DTR

DOUT

DIN

D3 LED

C4 CAP NP

5V

D1 LED

RTS

C5 CAP NP

C1 104

DIN 3V3 INT

U5

FTD232RL_SSOP

4 20 16 15

8 19 24 27 28 17

2 7 1 2 2

23 22 13 14 12

1 5 3 11 2 9 10 6

VCCIO VCC USBDM USBDP

NC1 RESET NC2 OSCI OSCO 3V3OUT

TXD RXD RTS CTS DTR DSR DCD RI