tiểu luận tốt nghiệp thiết kế chế tạo bộ nguồn đa điện áp phục vụ các sa bàn thiết bị điện điện tử oto

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ NGUỒN ĐA ĐIỆN ÁP PHỤC VỤCÁC SA BÀN THIẾT BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ OTO

Họ và tên: Lê Huy Hoàng.MSSV: 17154032Hồ Tấn Nhân.MSSV: 17154062Ngành: CÔNG NGHỆ OTO

Niên Khóa: 2017-2021

TP.HCM, tháng 05 năm 2021

THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ NGUỒN ĐA ĐIÊN ÁP PHỤCVỤ CÁC SA BÀN THIẾT BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ OTO

Ban giám hiệu và chủ nhiệm Khoa Cơ Khí-Công nghệ.

Toàn thể quý thầy, cô đã giảng dạy chúng em trong suốt khóa học.

Em xin chân thành cảm ơn thầy và các thầy trong bộ môn đã giúp em hoàn thành tiểuluận tốt nghiệp này.

Sự đóng góp ý kiến và hỗ trợ của các bạn lớp DH17OT

Kính chúc quý thầy cô sức khỏe dồi dào để tiếp tục dìu dắt một thế hệ tương lai đấtnước ngày càng tiến xa.

Chân thành cảm ơn.

TÓM TẮT

1 Tên tiểu luận

“Thiết kế chế tạo bộ nguồn đa điện áp phục vụ các sa bà thiết bị điện – điện tử ô tô”

2 Thời gian và địa điểm tiến hành:Từ tháng 3/2021 – 5/2021

Tại trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh, Khoa Cơ Khí – Công Nghệ, Bộ môn Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô

3 Mục đích đề tài

Thiết kế chế tạo bộ nguồn đa điện ápTìm hiểu về siêu tụ Supercapacitor4 Kết quả

Hoàn thành bộ nguồn đa điện ápQuy trình vận hành bộ nguồn

Hoàn thành trang bị một bộ siêu tụ SupercapacitorHoàn thành báo cáo tiểu luận tốt nghiệp

1.1.Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2.Mục tiêu của đề tài 1

2.2.1.2 Ký hiệu của điện trở trong mạch điện 5

2.2.1.3 Phân loại điện trở 6

2.2.1.4 Hình dạng thực tế một số loại điện trở 6

2.2.1.5 Mã màu của điện trở 7

2.2.1.6 Bảng mã màu (Điện trở 5 vạch màu) 8

2.2.1.7 Bảng mã màu (Điện trở 6 vạch màu) 9

2.2.1.8 Ký hiệu giá trị điện trở 10

2.2.1.9 Xác định chất lượng của điện trở 11

2.2.1.10 Những hư hỏng thường gặp ở điện trở 11

2.2.2.Các loại điện trở đặc biệt 11

2.2.2.1 Điện trở nhiệt (Thermitor) 11

2.2.2.2 Điện trở cảm nhận độ ẩm 11

2.2.2.3 Quang trở (Light Dependent Resistor) 11

2.2.2.4 Biến trở (Variable Resister) 12

2.3.TỤ ĐIỆN 13

2.3.1.Khái niệm, ký hiệu biểu tượng và phân loại tụ điện 13

2.3.1.1 Khái niệm 13

2.3.1.2 Ký hiệu của tụ điện trong mạch điện 13

2.3.1.3 Phân loại tụ điện 14

2.3.1.4 Công dụng của tụ điện 14

2.4.2.Phân cực thuận cho Diode 20

2.4.3.Phân cực ngược cho Diode 21

2.4.4.Các loại Diode 21

2.4.4.1 Diode Zener 21

2.4.4.2 Diode Thu quang (Photo Diode) 23

2.4.4.3 Diode Phát quang (Light Emiting Diode: LED) 23

2.4.4.4 Diode Varicap (Diode biến dung) 24

2.4.4.5 Diode xung 24

2.5.3.Transistor công suất là gì 27

2.5.4.Một số loại transistor công suất 28

2.5.4.1 Transistor Tip 2955 28

2.5.4.2 Transistor dạng sò TIP 3055 30

2.5.4.3 Transistor IRF 3205 32

2.5.4.4 Các thông số kỹ thuật cần quan tâm 34

2.6.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ IC 34

2.6.1.IC LM78XX 35

2.6.1.1 Cấu tạo và hình dạng của họ IC LM78XX 35

2.6.1.2 Chức năng họ IC 78XX nói chung: 35

2.6.2.IC LM317 36

2.6.2.1 Cấu tạo cơ khí và hình dạng của IC LM317 37

CHƯƠNG 3NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40

3.1.Đối tượng nghiên cứu 40

3.2.Phương pháp nghiên cứu 40

3.3.Phương pháp thực hiện 40

3.3.1.Sơ đồ nguyên lý 40

3.3.2.Phân tích nguyên lý hoạt động 41

3.3.3.Tính toán về mạch công suất có điện áp đầu ra thay đổi từ 1.25 -30V, với dòng 10A 43

3.3.4.Tính toán mạch điện áp cố định 45

3.3.4.1 Nguyên lý hoạt động của mạch 45

3.3.4.2 Biến áp 46

3.3.4.3 Khối chỉnh lưu và lọc nguồn 46

3.3.4.4 Khối lấy điện áp ra 47

3.3.4.5 Khối hạn dòng 48

CHƯƠNG 4KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 49

4.1.Kết quả 49

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Cấu tạo máy biến áp 2

Hình 2.2 Ký hiệu máy biến áp 3

Hình 2.3 Cấu tạo của siêu tụ 16

Hình 2.4 Khác biệt về cấu tạo của siêu tụ và tụ điện chuẩn 17

Hình 2.5 Cấu tạo của diode 19

Hình 2.6 Ký hiệu và hình dáng của Diod bán dẫn 19

Hình 2.7 Đường đặc tính vôn-ampe của diode 20

Hình 2.8 Diode (Si) phân cực thuận 20

Hình 2.9 Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode 21

Hình 2.10 Diode chỉ bị phá hủy khi áp phân cực ngựơc 21

Hình 2.11 Hình dáng Diode Zener (Dz) 22

Hình 2.12 Ký hiệu và ứng dụng của Diode zener trong mạch 22

Hình 2.13 Mạch mô tả hoạt động của zener 22

Hình 2.14 Ký hiệu của Photo Diode 23

Hình 2.15 Diode phát quang LED 23

Hình 2.16 Ứng dụng của Diode biến dung Varicap ( VD ) trong mạch cộng hưởng 24

Hình 2.17 Ký hiệu của Diode xung 24

Hình 2.18 Diode nắn điện 5A 25

Hình 2.19 Diode cầu trong mạch chỉnh lưu điện xoay chiều 25

Hình 2.20 Phân loại transistor 26

Hình 2.21 Transistor công suất trong một bộ nguồn 27

Hình 2.22 Thông số kỹ thuật của TIP2955 28

Hình 2.23 Ký hiệu và thông số ban đầu của TIP2955 29

Hình 2.24 Ký hiệu và thông số cấu tạo của 2N3055 30

Hình 2.25 Thông số kỹ thuật của 2N3055 31

Hình 2.26 Ký hiệu và thông số ban đầu của IRF 3205 32

Hình 2.27 Thông số kỹ thuật của IRF 3205 33

Hình 2.28 Hình dáng IC LM7805 35

Hình 2.29 Sơ đồ hoạt động của IC họ 78XX 35

Hình 2.30 Thông số kỹ thuật của LM7805 35

Hình 2.31 Hình dạng IC LM217 36

Hình 2.32 Cấu tạo cơ khí của LM317 37

Hình 2.33 Thông số kỹ thuật của LM317 38

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý 40

Hình 3.2 Cầu diode trong mạch điện tử 42

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý mạch điện áp điều chỉnh 43

Hình 3.4 Mạch điện áp cố định 45

Hình 3.5 Ký hiệu máy biến áp 46

Hình 3.6 Khối chỉnh lưu và lọc nguồn 46

Hình 3.7 Khối lấy điện áp ra 47

Hình 3.8 Khối hạn dòng 48

Hình 4.1 Mạch biến áp chỉnh nguồn có hạn dòng 49

Hình 4.2 Mạch điện áp cố định 50

Hình 4.3 Các điện áp ra cố định 51

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Ký hiệu điện trở trong mạch 6

Bảng 2.2 Phân loại điện trở 7

Bảng 2.3 Bảng mã màu của điện trở có 4 vạch màu 8

Bảng 2.4 Bảng mã màu của điện trở có 5 vạch màu 9

Bảng 2.5 Bảng mã màu điện trở 6 vạch màu 10

Bảng 2.6 Ký hiệu giá trị điện trở 10

Bảng 2.7 Phân loại biến trở 12

Bảng 2.8 Ký hiệu tụ điện trong mạch 13

Bảng 2.9 Bảng giá trị của tụ 15

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦUCHƯƠNG 2 Tính cấp thiết của đề tài

Ngành công nghiệp sản xuất oto hay xe hơi hoặc là Car từ xưa đến nay vẫn luôn pháttriển rất mạnh Kéo theo đó việc đầu tư vào nghiên cứu để nâng cấp và phát triển củacác dòng xe ở từng hãng xe để cạnh tranh trên các thị trường nhằm khẳng định vị trícủa các dòng xe trên thế giới Những năm gần đây các hãng xe chủ yếu đầu tư vào cácdòng xe hybrid, chúng không chỉ thân thiện với môi trường mà còn rất tiện nghi với đasố các thiết bị trên xe được trang bị rất nhiều các thiết bị hoạt động hoạt động dựa vàocác cảm biến cảm ứng, thiết bị điện – điện tử nhằm đảm bảo hỗ trợ một cách tối ưunhất Song song với điều đó, các thiết bị sau một thời gian dài hoạt động cần đượckiểm tra, bảo dưỡng, thay thế nhằm đảm bảo an toàn và năng suất làm việc

Để phục vụ cho điều nêu trên, nhóm chúng em đã chọn đề tài “THIẾT KẾ CHẾTẠO BỘ NGUỒN ĐA ĐIỆN ÁP PHỤC VỤ CÁC SA BÀN THIẾT BỊ ĐIỆN –ĐIỆN TỬ OTO” Nhằm hỗ trợ cho việc giảng dạy các thiết bị điện – điện tử trên xe,

cũng như hỗ trợ trong quá trình bảo dưỡng, sửa chữa cho các thiết bị liên quan Việcthực hiện tiểu luận nhằm trang bị lượng kiến thức cho bản thân trước khi tốt nghiệp.

CHƯƠNG 3 Mục tiêu của đề tài

Thiết kế chế tạo bộ nguồn đa điện áp Tìm hiểu về siêu tụ điện (Supercapacitor)Đối tượng nghiên cứu

Nguyên lý hoạt động của các linh kiện cấu tạo nên bộ nguồn Siêu tụ điện Supercapacitor 50V DC, C≈300÷3000F

CHƯƠNG 4 Phạm vi nghiên cứu

Linh kiện điện tử liên quan đến công suất

Nguyên lý hoạt động của thiết bị, của mạch công suất

Các mạch điện hỗ trợ bảo vệ dòng và cách sử dụng hiệu quả

CHƯƠNG 5 TỔNG QUAN - GIỚI THIỆU MỘT SỐLINH KIỆN

CHƯƠNG 6 MÁY BIẾN ÁP

CHƯƠNG 7 Khái niệm, ký hiệu, cấu tạo MBA:

CHƯƠNG 8 Khái niệm

Máy biến áp là thiết bị dùng để tăng hoặc giảm điện áp (hay cường độ dòngđiện) của các dòng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số.

CHƯƠNG 9 Cấu tạo:

MBA được cấu tạo gồm 1 cuộn dây sơ cấp và vài cuộn dây thứ cấp cuốn trên cùng 1 khung đỡ bằng giấy cách điện, nhựa hay bakelit, bakelit trong có lõi từ khép kín.

Lõi thép của biến áp có thể dùng các lá thép kỹ thuật điện ghép lại hoặc dùng lõi Feritte đúc Một số ít trrường hợp dùng biến áp có lõi không khí.

cuộn sơ cấp là cuộn người ta đưa dòng điện xoay chiều vào, cuộn thứ cấp là cuộn lấy điện ở ngõ ra.

Hình 2.1 Cấu tạo máy biến áp

CHƯƠNG 10Các hệ thức (tỷ số) của máy biến áp

Hình 2.2 Ký hiệu máy biến áp

 Gọi n1, n2, là số vòng của dây cuộn sơ cấp và thứ cấp. U1, I1 là điện áp và dòng điện ngõvào cuộn sơ cấp. U2, I2 là điện áp và dòng điện ngõ ra cuộn thứ cấp.

 Do từ thông qua cuộn n1 và n2 bằng nhau nên điện áp trên hai cuộn tỷ lệ vớisố vòng dây theo hệ thức:

 Khi cuộn thứ cấp có mắc tải, dòng I2 trong cuộn sơ cấp sẽ tăng lên hệ thứcdòng điện cho bởi:

 tỷ số dòng điện tỷ lệ nghịch với tỷ số vòng dây.

 Công suất cung cấp cho mạch sơ cấp là:

Gọi Z1 và Z2 là tổng trở ngõ vào và ngõ ra của biến áp: z1=U1

I1 z2=U2I2

 ZZ1

=U1I1 .

U2=¿  ZZ1

CHƯƠNG 15Nguyên tắc hoạt động máy biến thế.

Hoạt động của máy biến thế dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Một trong haicuộn dây của máy biến thế được nối với mạch điện xoay chiều, và gọi là cuộnsơ cấp Cuộn thứ hai được nối với tải tiêu thụ và gọi là cuộn thứ cấp Dòng điệntrong cuộn sơ cấp làm phát sinh một từ trường biến thiên trong lõi thép Từ

thông biến thiên của từ trường đó qua cuộn thứ cấp (cũng quấn trên lõi thép)gây ra một dòng điện cảm ứng chạy trong cuộn thứ cấp và trong tải tiêu thụ.

CHƯƠNG 16Nguyên lí.

Khi cho dòng điện xoay chiều điện áp U1 vào cuộn dây sơ cấp, dòng điện I1 sẽ tạo ra từ trường biến thiên chạy trong mạch từ và cảm ứng sang cuộn dây thứ cấp Cuộn dây thứ cấp nhận được từ trường biến thiên làm từ thông qua cuộn dây thứ cấp biến thiên theo, cuộn thứ cấp cảm ứng cho ra dòng điện xoay chiều có điện áp là U2

CHƯƠNG 17Phân loại

Máy biến thế có thể phân làm nhiều loại khác nhau dựa vào:- Cấu tạo

- Chức năng

- Cách thức cách điện, cách đấu nối giữa các cuộn dây - Công suất hay hiệu điện thế

CHƯƠNG 19Khái niệm, ký hiệu biểu tượng và phân loại điện trở.

- Điện trở là sự cản trở dòng điện chảy trong vật dẫn điện

- Ký hiệu là: R

- Được xác định bằng biểu thức: R=UI

- Tính điện trở theo vật liệu chế tạo:R=ρLS

- Đơn vị tính: Ohm (Ω))

V R

Chuẩn EU Chuẩn US Biến trở Điện trở nhiệt Quang trởBảng 2.1 Ký hiệu điện trở trong mạch

 Phân loại theo cấu tạo có 3 loại cơ bản:

- Than ép: Loại này có công suất < 3W và hoạt động ở tần số thấp.- Màng than: Loại này có công suất > 3W và hoạt động ở tần số cao.- Dây quấn: Loại này có công suất > 5W và hoạt động ở tần số thấp. Phân loại theo công suất:

- Công suất nhỏ: Kích thước nhỏ.

- Công suất trung bình: Kích thước lớn hơn.- Công suất lớn: Kích thước lớn nhất.

1 0 5 W 6 , 8 1 0 W

Điện trở thường Điện trở công suất Điện trở công suất Biến trởBảng 2.2 Phân loại điện trở

Bảng mã màu (Điện trở 4 vạch mầu)

Màu

Tên màu(ký hiệu)

Số thứ 1 Số thứ 2 Hệ số nhân Sai số%Giá trị của điện trở tính bằng Ω)

-Bảng 2.3 -Bảng mã màu của điện trở có 4 vạch màu

Màu

Tên màu(ký hiệu)

Số thứ 1

Số thứ 2

Số

thứ 3 Hệ số nhân

Sai số%Giá trị của điện trở tính bằng Ω)

Xám (GY) 8 8 8 108 Trắng

-Bảng 2.4 -Bảng mã màu của điện trở có 5 vạch màu

Tên màu(ký hiệu)

Số thứ 1

Số thứ 2

Số thứ 3

Hệ số nhân

Sai số%

Tham sốnhiệt thay đổi

đơn vị phầntriệu cho 1°C

(PPM/°C)Giá trị của điện trở tính bằng

-Bảng 2.5 -Bảng mã màu điện trở 6 vạch màu

Giá trị điện trở

0,33Ω) 3,3

Ω) 33Ω)

0.33 kΩ)

3,3 kΩ)

33kΩ) 0,33 MΩ)

3,3 MΩ)

33 MΩ)

Bảng 2.6 Ký hiệu giá trị điện trở

Để xác định chất lượng của điện trở chúng ta có những phương pháp sau:- Quan sát bằng mắt: Kiểm tra xem màu sắc thân điện trở có chỗ nào bị

đổi màu hay không Nếu có thì giá trị của điện có thể bị thay đổi khi làm việc.

- Dùng đồng hồ vạn năng và kết hợp với chỉ số ghi trên thân của điện trở để xác định chất lượng của điện trở.

- Đứt: Đo Ω) không lên.

- Cháy: do làm việc quá công suất chịu đựng.

- Tăng trị số: Thường xảy ra ở các điện trở bột than, do lâu ngày hoạt tính của lớp bột than bị biến chất làm tăng trị số của điện trở.

- Giảm trị số: Thường xảy ra ở các loại điện trở dây quấn là do bị chạm một số vòng dây (sự cố này ít xảy ra nhất).

CHƯƠNG 30Các loại điện trở đặc biệt.

- Loại này được chế tạo từ chất bán dẫn, nên có khả năng nhạy cảm với nhiệt độ.

- Nhiệt độ tăng làm tăng giá trị của điện trở (Nhiệt trở dương-PTC) - Nhiệt độ tăng làm giảm giá trị của điện trở (Nhiệt trở âm-NTC)

- Độ ẩm tăng làm tăng giá trị của điện trở (dương).- Độ ẩm tăng làm giảm giá trị của điện trở (âm)

Được chế tạo có đặc điểm là khi ánh sáng chiếu vào sẽ làm thay đổi giá trị điệntrở.

- Đối với VR loại than, thực tế có 2 loại: A và B.

- Loại A: Chỉnh thay đổi chậm đều, được sử dụng để thay đổi âm lượng lớn nhỏ trong Ampli, Cassette, Radio, TV, hoặc chỉnh độ tương phản

(Contrass), chỉnh độ sáng (Brightness) ở TV, Biến trở loại A còn có tên gọi là biến trở tuyến tính.

- Loại B: Chỉnh thay đổi đột biến nhanh, sử dụng chỉnh âm sắc trầm bổng ở Ampli Biến trở loại B còn có tên gọi là biến trở phi tuyến hay biến trở loga.

 Hư hỏng thực tế:

Đối với các VR loại than thường gặp các hư hỏng như: đứt, bẩn, rỗ mặt than Trường hợp mặt than bị bẩn, rỗ mặt sẽ xảy ra hư hỏng thường gặp trong thực tế ví dụ như ở máy Ampli vặn Volume nghe sột sẹt Để khắc phục nhanh hỏng hóc trong trường hợp này ta dùng xịt gió thổi sạch các cáu bẩn, rồi nhỏ một ít dầu máy khâu vào biến trở là xong.

 Cách đo biến trở:

- Vặn đồng hồ về thang đo Ohm.

- Đo cặp chân 1-3 rồi đối chiếu với giá trị ghi trên thân biến trở.

- Đo tiếp cặp chân 1-2 rồi dùng tay chỉnh thử xem kim đồng hồ thay đổi:+ Nếu thay đổi chậm ta xác định VR là loại A

+ Nếu thay đổi nhanh ta xác định VR là loại B.

+ Nếu kim đồng hồ thay đổi rồi lại chuyển hẳn về ∞ là biến bị trở đứt+ Nếu kim đồng hồ thay đổi rồi lại chuyển về ∞ rồi lại trở lại vị trí gần đó

là biến trở bị bẩn, rỗ mặt.

CHƯƠNG 36Khái niệm, ký hiệu biểu tượng và phân loại tụ điện.

- Tụ điện có khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng điện trường.

- Ký hiệu là: C

- Được xác định bằng biểu thức: C=2 πFF X1

c , Xc=UcIc

Tụ không

phân cực

Tụ hoá có phân cực

Tụ hoá có phân cực

Tụ hoá không phân cực

Tụ biến dungvà tụ vi chỉnh

Bảng 2.8 Ký hiệu tụ điện trong mạch

Có rất nhiều phương pháp phân loại nhưng ở đây ta dựa trên cơ sở chất chế tạo bên trong tụ điện thì có các loại sau:

- Nhóm tụ Mica, tụ Sêlen, tụ Ceramic nhóm này làm việc ở khu vực tần sốcao tần.

- Nhóm tụ sứ, sành, giấy, dầu: Nhóm này hoạt động ở khu vực tần số trung bình.

- Tụ hoá học hoạt động ở khu vực có tần số thấp.

- Dùng để tích điện, và xả điện, chỉ cho tín hiệu xoay chiều đi qua, ngăn dòng một chiều

- Khả năng nạp, xả điện nhiều hay ít phụ thuộc vào điện dung C của tụ.

0 15 0

1 5 0 01 , 5 K V

H.4C = 10.104 pF = 0,1 µF

C = 20.103 pF = 20 nFU = 25V

C = 0,01 µFU = 50V

C = 1500 pFU = 1,5KV

U = 50V

C = 10µFU = 16V

C = 1000 µFU = 25VBảng 2.9 Bảng giá trị của tụ

- Cũng tương tự như điện trở, tuỳ theo kích thước của tụ mà người ta có thể ghi trực tiếp giá trị của tụ và điện áp chịu đựng lên thân tụ Ví dụ như các hình 4, 5, 6, 7

- Nếu tụ nhỏ người ta có thể quy ước như hình 1, 2, 3: + Với tụ 104 thì tương ứng là 10 104 đơn vị tính là pF.

+ Với tụ ký hiệu bằng 2 số thì đọc trực tiếp đơn vị là nF: 68 tương ứng 68nF

+ Với tụ 01 thì tương ứng là 0,01 và đơn vị tính là µF.

CHƯƠNG 43Xác định chất lượng của tụ điện.

- Dùng thang đo Ohm của đồng hồ vạn năng chỉ thị kim.+ Khi đo tụ >100µF Chọn thang đo x1+ Khi đo tụ 10µF đến 100 µF Chọn thang đo x10

+ Khi đo tụ 104 đến 10 µF Chọn thang đo x1K+ Khi đo tụ 102 đến 104 Chọn thang đo x10K

+ Khi đo tụ 100pF đến 102 Chọn thang đo x1M+ Khi đo tụ <100pF Chọn thang đo x10M- Đo 2 lần có đảo chiều que đo:

+ Nếu kim vọt lên rồi trả về hết: Khả năng nạp xả của tụ còn tốt.+ Nếu kim vọt lên 0Ω) : Tụ bị nối tắt (bị đánh thủng, bị chạm, chập)+ Nếu kim vọt lên trả về không hết: Tụ bị rò rỉ.

+ Nếu kim vọt lên trả về lờ đờ: Tụ bị khô.

+ Nếu kim không lên: Tụ bị đứt (Chú ý: Kiểm tra tụ không đúng thang đo, không đủ kích thích cho tụ nạp xả được)

Siêu tụ còn được gọi là super Cap, Double Layer Tụ hoặc Ultra-tụ Các điện

cực của siêu tụ điện được phủ một lớp cacbon hoạt tính làm vật liệu điệncực Một dải phân cách được sử dụng giữa Anode và Cathode trong Siêu tụđiện, trong khi vật liệu điện môi được sử dụng trong tụ điện thông thường.Các siêu tụ điện lưu trữ điện tích bằng cách sử dụng điện dung hai lớp tĩnh

điện (EDLC) hoặc điện dung giả điện hóa hoặc cả hai được gọi là điện dung

lai (hybrid capacitance).

Siêu tụ điện được làm bằng các lá kim loại (điện cực), mỗi lá được phủ một

lớp than hoạt tính (activated carbon) Những lá này kẹp dải phân cách ở giữa Bộ phân tách là một màng thấm ion như graphene (được sử dụng trong

siêu tụ điện hiện đại, là vật liệu của miếng ngăn cách (Separator) cung cấp

cách điện và trao đổi các ion của chất điện phân giữa các điện cực.Hình 2.3 Cấu tạo của siêu tụ

Các siêu tụ điện sử dụng vật liệu điện môi khác nhau Than hoạt tính là thứ tạo thành rào cản giữa hai điện cực của siêu tụ điện.

 Thời gian sạc

Điều tuyệt vời nhất về siêu tụ điện là chúng có thể mang lại thời gian sạc và xả

TỤ ĐIỆN CHUẨNSIÊU TỤ

nhưng siêu tụ điện thường có thể thực hiện các thao tác này nhanh hơn Siêu tụ điện cũng không có nguy cơ làm hỏng các thành phần của mạch.

 Khả năng lưu trữ

Siêu tụ điện lưu trữ nhiều năng lượng hơn và có mật độ năng lượng cao hơn tụ điện Siêu tụ điện điển hình có thể lưu trữ năng lượng từ 10 lần đến 100 lần trên một đơn vị thể tích so với tụ điện bình thường.

Đó là lý do tại sao rất nhiều thiết bị điện tử và cơ khí di động sử dụng siêu tụ điện, bao gồm ô tô, điện thoại di động, xe buýt, máy in, v.v Vì mọi người không muốn mất quá nhiều thời gian để sạc các thiết bị điện tử của họ, họ phụ thuộc vào siêu tụ điện để xả năng lượng trong thời gian dài hơn Bằng cách đó, thời gian sạc có thể được giảm bớt.

 Chi phí

Siêu tụ điện có giá cao hơn rất nhiều so với tụ điện bình thường Tuy nhiên, đó là điều dễ hiểu, bởi vì bạn đang trả tiền để có kết quả tốt hơn Siêu tụ điện có thể tích trữ nhiều năng lượng hơn và tồn tại trong thời gian dài hơn Bạn cũng sẽ không phải thay thế siêu tụ điện thường xuyên như các tụ điện tiêu chuẩn.

 Tiêu thụ điện năng

Một ưu điểm của tụ điện so với siêu tụ điện là chúng không tiêu thụ nhiều điện năng Siêu tụ điện xử lý nhiều năng lượng hơn, có nghĩa là bạn sẽ cần cung cấp nhiều năng lượng hơn cho các thiết bị điện tử và thiết bị sử dụng siêu tụ điện.Nếu bạn quan tâm đến việc tiết kiệm năng lượng và tiết kiệm tiền điện, thì bạn sẽ muốn sử dụng các thiết bị có tụ điện thay vì siêu tụ điện.

CHƯƠNG 48DIODE

CHƯƠNG 49Diode bán dẫn

Tiếp giáp P - N và Cấu tạo của Diode bán dẫn.

Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N, nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp P - N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm: Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống  tạo thành một lớp ion trung hoà về điện  lớp ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn.

Hình 2.5 Cấu tạo của diode

Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng là cấu tạo của Diode bán dẫn.

Hình 2.6 Ký hiệu và hình dáng của Diod bán dẫn

Hình 2.7 Đường đặc tính vôn-ampe của diode

CHƯƠNG 50Phân cực thuận cho Diode.

Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt (vùng bán dẫn P ) và điện áp âm (-) vào Katôt ( vùng bán dẫn N ) , khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp, miền cách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,6V ( với Diode loại Si ) hoặc 0,2V ( với Diode loại Ge ) thì diện tích miền cách điện giảm bằngkhông => Diode bắt đầu dẫn điện Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng quaDiode tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V)

Hình 2.8 Diode (Si) phân cực thuận

Hình 2.9 Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode

Kết luận: Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận

< 0,6V thì chưa có dòng đi qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt =0,6V thì có dòng đi qua Diode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuận vẫn giữ ở giá trị 0,6V

CHƯƠNG 51Phân cực ngược cho Diode.

Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N), nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chịu được điện áp ngược rất lớn khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng.

Hình 2.10 Diode chỉ bị phá hủy khi áp phân cực ngựơc

CHƯƠNG 52Các loại Diode

Cấu tạo: Diode Zener có cấu tạo tương tự Diode thường nhưng có hai lớp bán dẫn

P - N ghép với nhau, Diode Zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược, khiphân cực thuận Diode zener như diode thường, nhưng khi phân cực ngược Diodezener sẽ ghim lại một mức điện áp cố định bằng giá trị ghi trên diode.

Hình 2.11 Hình dáng Diode Zener (Dz)

Hình 2.12 Ký hiệu và ứng dụng của Diode zener trong mạch

- Sơ đồ trên minh hoạ ứng dụng của Dz, nguồn U1 là nguồn có điện áp thay đổi, Dz là diode ổn áp, R1 là trở hạn dòng

- Ta thấy rằng khi nguồn U1 > Dz thì áp trên Dz luôn luôn cố định cho dù nguồn U1 thay đổi

- Khi nguồn U1 thay đổi thì dòng ngược qua Dz thay đổi, dòng ngược qua Dzcó giá trị giới hạn khoảng 30mA

- Thông thường người ta sử dụng nguồn U1 > 1,5 => 2 lần Dz và lắp trở hạn dòng R1 sao cho dòng ngược lớn nhất qua Dz < 30mA

Hình 2.13 Mạch mô tả hoạt động của zener

Diode thu quang hoạt động ở chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có một

miếng thuỷ tinh để ánh sáng chiếu vào mối P - N, dòng điện ngược qua diode tỷlệ thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào diode.

Nếu U1 < Dz thì khi U1 thay đổi áp trên Dz cũng thay đổi Nếu U1 > Dz thì khi U1 thay đổi => áp trên Dz không đổi.

Hình 2.14 Ký hiệu của Photo Diode

- Diode phát phang là Diode phát ra ánh sáng khi được phân cực thuận, điện áp làm việc của LED khoảng 1,7 => 2,2V dòng qua Led khoảng từ 5mA đến 20mA

- Led được sử dụng để làm đèn báo nguồn, đèn nháy trang trí, báo trạng thái có điện vv

Hình 2.15 Diode phát quang LED

- Diode biến dung là Diode có điện dung như tụ điện, và điện dung biến đổi khi ta thay đổi điện áp ngược đặt vào Diode.

Hình 2.16 Ứng dụng của Diode biến dung Varicap ( VD ) trong mạch cộng hưởng

- Ở hình trên khi ta chỉnh chiết áp VR, điện áp ngược đặt vào Diode Varicap thay đổi, điện dung của diode thay đổi => làm thay đổi tần số công hưởng của mạch