Báo cáo bài tập lớn môn cad:cam Đề tài phân tích mạch chỉnh lưu bội áp và ổn áp

Đặc trưng mạch chỉnh lưu bội áp Mạch chỉnh lưu bội áp là mệt thiết bị điện tử được sử dụng để đi`âi chỉnh hoặc duy trì một áp suất điện áp hoặc dòng điện ổn định và ổn định ở một mức cố

HOC VIEN CONG NGHE BUU CHINH VIEN THONG

KHOA DIEN - DIEN TU

BAO CAO BAI TAP LON MON CAD/CAM DETAI: PHAN TICH MACH CHINH LUU BOI APVA ON ÁP

Mucluc

NHÂN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HH HH HH nh ng hgưkg 3

CHUONG 1: GIOT THIEU VE MACH CHINH LUU sesscssscesssesssssssesssesssesssessesssecsssetssecsseesvetasnsveess 4 1.1 Mạch A- Mạch chỉnh lưu bội áp - ác Làn nh TH Hà Hà Hoan Ha Ho hon xo 4 1.1.1 Đặc trưng mạch chỉnh lưu bội áp SH nH HH HH HH Hà Hiệu 4 1.1.2 Chức năng mạch chỉnh lưu bội áp - is chén HH HH Ha 4 1.143 Ứng dụng mạch chỉnh lưu bội áp nén HH HH HH HH KH Hà 4 1.2 Mạch B- Mạch chỉnh lưu ổn áp - ác SH Hà tt 5 1.2.1 Đặc trưng mạch chỉnh lưu ổn áp Lén HH HH HH Hi Hiếu 5 1.2.2 Chức năng mạch chỉnh lưu ổn ấp Sàn ST HH HH Ha HH 5 1.243 Ứng dụng mạch chỉnh lưu ổn áp ch nén HH HH Hee 6 CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC V ỀCÁC LINH KIỆN CỦA MACH CHỈNH LƯU ác co 7

2.1.1 Tổng quan v ÊLM358 cành HH HH HH HT HH ok 7 2.1.2 Thông số kỹ thuật ch nh HH Hà HH HH HT TH 8

2.2.1 Tổng quan C âi diode ác ch nh Hà HH HH HH HH HH HH Hết 9

2.2.2 Thông số kỹ thuật cc cc 011110111111 111 tt Học ng re 10

2.3.1 — Transistor 2N222 nh nh Hà nà HH KH TH HH xếp 10 2.3.2 _ Tổng quan Transistor 2N222 chén HH HH HH HH HH 10

CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT ch HH HH HH HH gu uưê 21

4.1 Uu va nhurore diém cia mach chinh Iiru bGi Ap, GN Aps.ccccccssessecsesssesnscssssrseessssesneseeesseseessaess 21 4.1.1 Ưu nhược điểm mạch chỉnh lưu bội áp tt tt tt tr rrrrerree 21 4.2 Vai trò và lợi ích của 2 mạcH ác c1 c1 111111 111111 1E TH HH kh HH Hết 23 4.2.1 Mạch ổn áp (Voltage RegulafiOn) cành HH HH He Hà HH Ha ca 23 4.2.2 Mạch bội áp (Voltage Multipli€r) cá ch nh nh nh rưệt 23

LOI MO’ DAU

D €tai tim hiéu v€ MACH BAI 16 được thực hiện bởi 4 thành viên nhóm 08 g ôn:

Ki‘& Bùi Đức Mạnh IB20DCDT129

Nguyễn Tuấn Linh B20DCDT 118

Chúng ta đang sống ở thế kỷ 21, đây là thời điểm bùng nổ của khoa học kỹ thuật Đặc

trong công nghiệp các thiết bị điện giúp chúng ta giảm bớt thời gian thực hiện công việc trong số đó có mạch chỉnh lưu ổn áp và bội áp

Trong bài tập lớn này em sẽ phân tích rõ thành ph cấu tạo và nguyên lý hoạt động của 2 mạch chỉnh lưu, cũng như giới thiệu tổng quát và chức năng chỉ tiết của các linh kiện trong 2 mạch

Trong quá trình làm bài có thể còn nhi 'âi thiếu xót, em mong thẦ% cô và các bạn tham khảo và góp ý trao đổi để em tiếp thu được thêm những kiến thức bổ ích để ứng dụng hoàn thiện tốt hơn cho những bài tập lớn sau và công việc thực tế sau này

Em xin cảm ơn!

NHAN XET CUA GIANG VIEN

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀMẠCH CHỈNH LƯU

Ở chương 1 sẽ cung cấp kiến thức tổng quát v`Šmạch cũng như chức năng, ứng dụng của mạch

1.1 Mạch A- Mạch chỉnh lưu bội áp

1.1.1 Đặc trưng mạch chỉnh lưu bội áp

Mạch chỉnh lưu bội áp là mệt thiết bị điện tử được sử dụng để đi`âi chỉnh hoặc duy trì một áp suất điện áp hoặc dòng điện ổn định và ổn định ở một mức cố định, bất kể biến động của ngu lô cung cấp Mạch này thưởng được sử dụng để bảo vệ các thiết bị điện tử như máy tính, thiết bị y tế, và các thiết bị nhạy cảm khác khỏi các biến động áp suất điện

áp không mong muốn

1.1.2 Chức năng mạch chỉnh lưu bội áp

Chức năng chính của mạch chỉnh lưu bội áp bao ø âm:

O Stabilize Voltage (On dinh áp suất điện áp): Mạch này đi `âu chỉnh áp suất điện áp để đảm bảo rằng áp suất ra luôn ở mức ổn định và đúng giá trị cài đặt, bất kể biến động của ngu ồn cung cấp Đi lâi này giúp bảo vệ thiết bị được cấp điện khỏi những biến động đột ngột và có thể làm hỏng chúng

H Suppress Voltage Spikes (Dập tắt đỉnh áp suât): Mạch chỉnh lưu bội áp thường có khả năng dập tắt các đỉnh áp suất cao không mong muốn, chẳng hạn như tạo ra bởi sét đánh hoặc khởi đần và tất động cơ Đi `âi này giúp bảo vệ thiết bị khỏi các hỏng hóc gây ra bởi các tác động này

O Filter Noise (Lọc nhiễu): Mạch này cũng có thể lọc ra các nhiễu điện từ và nhiễu đa dạng khác tử ngu ôn cung cấp Đi`âi này giúp cải thiện chất lượng điện năng và bảo vệ thiết bị trước nhiễu gây ra bởi các yếu tố ngoại vi

O Overload Protection (Bao vé quá tải): Một số mạch chỉnh lưu bội áp có tính năng bảo

vệ quá tải, nghĩa là chúng sẽ ngắt ngu ôn điện nếu tải của thiết bị vượt quá giới hạn cho phép Đi âi này giúp bảo vệ thiết bị khỏi các hỏng hóc gây ra bởi quá tải H1 Regulate Frequency (Đi `âi chỉnh t3n số): Một số mạch chỉnh lưu bội áp cũng có khả năng đi ân chỉnh tn số của điện năng đi ra để đảm bảo rằng nó tuân theo tiêu chuẩn tần số cụ thể

1.143 Ứng dụng mạch chỉnh lưu bội áp

Mạch chỉnh lưu bội áp (voltage regulator) được sử dụng trong nhi ôi ứng dụng khác nhau

để duy trì và ổn định áp lực điện áp tới các thiết bị và hệ thống Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của mạch chỉnh lưu bội áp:

O Máy tính và Trung tâm dữ liệu: Mạch chỉnh lưu bội áp được sử dung để bảo vệ máy tính và các hệ thống trung tâm dữ liệu khỏi biến động điện áp không mong muốn

Đi ôi này giúp tránh mất dữ liệu và hỏng hóc thiết bị do sự biến đối áp lực

H Thiết bị y tế: Các thiết bị y tế như máy điện tim, máy chẩn đoán hình ảnh và thiết bị y

tế khác yêu cần ngu ồn điện ổn định để đảm bảo hoạt động an toàn và chính xác Mạch chỉnh lưu bội áp đảm bảo rằng ngu fn cung cấp cho các thiết bị này không bị biến đổi

O Ung dung công nghiệp: Trong môi trưởng công nghiệp, biến đổi áp lực điện áp có thể gây ra hỏng hóc thiết bị và giảm hiệu suất sản xuất Mạch chỉnh lưu bội áp được sử dụng để đảm bảo rằng các máy móc và thiết bị hoạt động ổn định

[1 Hệ thống đi ti khiển tự động: Trong hệ thống đi ầi khiển tự động như hệ thống tưới cây tự động, hệ thống quản lý thông gió trong tòa nhà, và hệ thống đi âi khiển sản xuất, mạch chỉnh lưu bội áp giúp đảm bảo rằng các tín hiệu và đi âi khiển hoạt động

ổn định

HH Ưng dụng trong ngành điện lực: Trong ngành điện lực, mạch chỉnh lưu bội áp được sử dụng để cung cấp điện năng ổn định cho các thiết bị quan trọng như máy biến áp và thiết bị điện lực, giúp bảo vệ hệ thống điện trước biến đổi áp lực

H_ Ưng dụng trong viễn thông: Trong hệ thống viễn thông, mạch chỉnh lưu bội áp đảm bảo rằng các thiết bị mạng và trạm cơ sở hoạt động ổn định và không bị ảnh hưởng bởi biến động áp lực

O Ưng dụng trong tàu biển và hàng không: Trong các phương tiện vận tải như tàu biển

và máy bay, mạch chỉnh lưu bội áp được sử dụng để cung cấp ngu ôn điện ổn định cho các hệ thống điện tử và điện cơ trên tàu và máy bay

O Ưng dụng cá nhân: Người dùng cá nhân có thể sử dụng mạch chỉnh lưu bội áp để bảo

vệ các thiết bị gia đình như máy tính, tivi, và thiết bị điện tử khác khỏi biến động áp lực

1.2 Mạch B- Mạch chỉnh lưu ổn áp

1.2.1 Đặc trưng mạch chỉnh lưu ổn áp

Mạch chỉnh lưu ổn áp (voltage stabilizer) là một thiết bị điện tử được sử dụng để đi ân chỉnh và ổn định áp lực điện áp tới một mức cố định và an toàn Chức năng chính của mạch chỉnh lưu ổn áp là duy trì áp suất điện áp đâ ra ở một mức ổn định và ổn định, bất

kể biến động của ngu ồn cung cấp

1.2.2 Chức năng mạch chỉnh lưu ổn áp

Dưới đây là các chức năng chính của mạch chỉnh lưu ổn áp:

Oo

Di & chinh Ap Suat Đi Ra: Mạch chỉnh lưu ổn áp đi `âi chỉnh áp suất điện áp đ`ần ra

để đảm bảo rằng nó ổn định và ổn định ở mức giá trị cài đặt Đi `âi này giúp bảo vệ các thiết bị điện và điện tử khỏi biến déng áp lực không mong muối

Bảo vệ Thiết Bị Khỏi Biến Động Áp Lực: Mạch chỉnh lưu ổn áp bảo vệ các thiết bị như máy tính, máy móc công nghiệp máy phát điện, và các thiết bị nhạy cảm khác khỏi biến động áp lực, cả biến động áp lực tăng và giảm

Bảo Vệ Khỏi Sét Đánh và Nhiễu Điện Từ: Mạch chỉnh lưu ổn áp có thể cung cấp bảo

vệ khỏi sét đánh và nhiễu điện từ bằng cách giảm sự ảnh hưởng của các yếu tố này đối với điện áp đần ra

Bảo Vệ Trước Quá Tải: Một sế mạch chỉnh lưu ổn áp có tính năng bảo vệ trước quá tải, tức là chúng sẽ ngất ngu ồn điện nếu tải của hệ thống vượt quá giới hạn cho phép, ngăn ngửa hỏng hóc và hỏng hóc thiết bị

On Dinh T% Số Đa Ra: Một số mạch chỉnh lưu ổn áp có khả năng đi `âu chỉnh tần số của điện áp đi ra, giúp duy trì tần số ổn định, quan trọng trong một số ứng dụng như

hệ thống điện tử c3n tần số cố định

M'ền Khởi Động: Mạch chỉnh lưu ổn áp cung cấp khởi động m'`ần cho các thiết bị, giảm số In bắt đầ và đừng đột ngột, giúp bảo vệ động cơ và hệ thống điện Thiết bị Dự Phòng (Backup Power): Mạch chỉnh lưu ổn áp có thể kết hợp với các hệ thống dự phòng như ắc quy hoặc máy phát điện để đảm bảo ngu ân cung cấp điện liên tục trong trưởng hợp ngu Ân chính bị mất điện

Ưng dụng văn phòng: Các máy tính, máy in, thiết bị văn phòng và hệ thống viễn thông trong môi trưởng văn phòng yêu cÄi một ngu ôn điện ổn định để đảm bảo hoạt động hiệu quả và bảo vệ dữ liệu quan trọng

Ưng dụng công nghiệp: Trong môi trường công nghiệp, mạch chỉnh lưu ổn áp được sử dụng để duy trì áp lực điện áp ổn định cho máy móc, thiết bị sản xuất và hệ thống kiểm soát tự động Đi ` này giúp cải thiện hiệu suất sản xuất và bảo vệ thiết bị khỏi hỏng hóc

Oo Ung dung y tế: Trong lĩnh vực y tế, mạch chỉnh lưu ổn áp đảm bảo rằng các thiết bị y

tế như máy chẩn đoán hình ảnh, thiết bị xạ trị và thiết bị y tế khác hoạt động ổn định

và không bị ảnh hưởng bởi biến động áp lực

H_ Ưng dụng trong ngành điện lực: Trong ngành điện lực, mạch chỉnh lưu ổn áp được sử dụng để cung cấp ngu ồn điện ổn định cho các thiết bị quan trọng như máy biến áp và thiết bị điện lực, giúp bảo vệ hệ thống điện trước biến động áp lực và nâng cao đáng

kể độ tin cậy của hệ thống

H_ Ưng dụng trong ngành hàng không và vận tải: Trong các phương tiện vận tải như máy bay và tàu biển, mạch chỉnh lưu ổn áp đảm bảo rằng các hệ thống điện tử và điện cơ hoạt động ổn định và không bị ảnh hưởng bởi biến động áp lực

H_ Ưng dụng trong hệ thống viễn thông: Trong hệ thống viễn thông, mạch chỉnh lưu ổn

áp đảm bảo rằng các thiết bị mạng và trạm cơ sở hoạt động ổn định và không bị ảnh hưởng bởi biến động áp lực

H_ Ưng dụng trong sản xuất điện tử: Trong sản xuất điện tử, các quy trình sản xuất yêu c3 điện năng ổn định để dam bao chất lượng sản phẩm cao và kiểm soát quy trình sản xuất chính xác

CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VỀ CÁC LINH KIỆN CỦA MẠCH CHỈNH LƯU

Các linh kiện trong mạch chỉnh lưu bao g ‘Gn:

nhi â ngu ồn điện từ 3V đến 32V DC do đó có thể sử dụng với các thiết bị logic điện áp thấp và vi đi ôi khiển

Hình 1 ICIA LM358 2.1.2 Thông số kỹ thuật

Thêng số kĩ thuật của ic LM358 nhu sau:

[1 Số lượng kênh: 2 kênh sử dụng để so sánh

L Nguồn cung cấp điện (Power Supply Voltage):

Điện áp ngu ồn cung cấp đơn: 3V đến 32V

Điện áp ngu ồn cung cấp kép: +1.5V đến +16V

O Dong tiéu thu (Supply Current):

Điện áp ngu ôn đơn: Khoảng 0.7mA

Điện áp ngu ôn kép: Khoảng 1.4mA

H Dải nhiệt độ hoạt động (Operating Temperature Range): -40°C dén +105°C Dai tần số hoạt động: Khoảng 1 MHz

Điện trở đẦần vào (Input Resistance): Khoảng 2M

Điện trở đẦần ra (Output Resistance): Khoảng 1009

Kích thước (Packase Type): LM358 có nhi "ân loại gói (package) như DIP-8 (Dual Inline Package) va SOP-8 (Small Outline Package)

So d 6chan cua ic LM358

IN-1 (Chan vao 4m 1): DG vao 4m của kênh số I

N+1 (Chan vao duong 1): Di vao duong của kênh số I

VEE (Chân ngu ôn tiêu âm): Điện áp ngu Ôn tiêu âm

IN-2 (Chân vào âm 2): Ðầi vào âm của kênh số 2

OUT2 (Chan ra 2): Đi ra của kênh số 2

IN+2 (Chân vào dương 2): Di vao dương của kênh số 2

2.2 Cần diode

2.2.1 Tổng quan Cân diode

CM diode hay còn gọi là bộ chỉnh lưu toàn sóng là một linh kiện hết sức quan

trọng.Nhi *âi điode có thể kết hợp với nhau để tạo thành bộ chỉnh lưu toàn sóng để chuyển đổi điện áp xoay chỉ âi AC thành điện áp một chỉ lâi DC

Hinh 3 C a diode

2.2.2 Thông số kỹ thuật

L Điện áp ngược max VRRM 700(V)

O Dòng thuận IF: 10 (A)

L Điện áp rơi thuận VE: 1 (V)

O Dong ngworc IR : 10-1000 (4A)

KBU Dim Min Max

di ‘Gi khién nhi Gu tải một lúc trong mạch điện tử Công suất tiêu tán cực góp tối đa của transistor 1a 625mW, nén transistor nay rat ly tuéng để sử dụng trong các giai đoạn khuếch đại âm thanh và như bộ khuếch đại đầu ra để đi ân khiển loa âm thanh nhỏ Điện

áp cực đại phát ra của transistor là 40V, do đó người dùng có thể sử dụng nó trong bất kỳ mạch nào hoạt động dưới 40V DC

2.3.3 Thông số kỹ thuật

Tên linh kiện: 2N2222

L Loại Transistor: NPN

L Dòng cực góp tối đa (IC): 600mA

O Điện áp cực góp - cực phát tối đa (VCE): 40V

H Điện áp cực góp - cực gốc cực đại (VCB): 75V

L Điện áp cực phát - cực gốc tối đa (VEBO): 6V

O Tiêu tán cực góp tối da (Pc): 625 mW

O Tần số chuyển tiếp tối đa (T): 300 MHz

H Độ lợi dòng điện DC tối thiểu và tối đa (hFE): 35 — 300

H Nhiệt độ lưu trữ & hoạt động tối đa phải là: -5Š đến +150 độ C

2.3.4 Diode 1N4007

1N4007 thuộc ho silicon cua dòng 1N400X Nó là diode chỉnh lưu có mục đích phổ biến

là chuyển đổi tín hiệu dòng điện xoay chỉ `âi (AC) sang tín hiệu dòng điện một chỉ 'âi (DC) trong các sản phẩm điện tử

Diode là linh kiện bán dẫn tiếp giáp PN nổi tiếng trong thế giới vi mạch điện tử Bởi vì

nó được làm bằng vật liệu loại P và N Nguyên lý hoạt động như một công tắc một chi ân cho phép dòng điện chạy theo một hướng

Hướng dẫn này sẽ nói v`êsơ đ `ôchân, tính năng, thông số kỹ thuật, mạch ví dụ và ứng dụng của nó

Sơ đồchân IN4007

Cathode (-

So’ d 6chan 1N4007[/caption]

Nó có hai đần, Anode (tích điện dương) và Cathode (tích điện âm) Diode cé hai trang thái dựa trên kết nối của cực dương và cực âm

Để dòng điện chạy từ cực anode sang cực cathode, cực anode phải được nối với điện thế cao hơn cực cathode (phân cực thuận) Dòng điện chạy tử cực anode đến cực cathode được gọi là dòng điện thuận

OOOOOO000

Phân cực nghịch sé hạn chế dòng điện và có thể làm hỏng thiết bị nếu điện áp đặt vào lớn hơn điện áp đánh thủng nghịch Trong quá trình phân cực nghịch, dòng điện rò ra ngoài qua diode là không đáng kể so với dòng điện thuận

Cấu hình chân Diode

Bảng sau day liét ké chi tiét chan anode va cathode:

Thời gian phục h ỗ ngược

Giống như tất cả các điode khác, 1N4007 yêu c3 thời gian khôi phục ngược để phục h`ổ trong quá trình chuyển từ chế độ phân cực thuận sang chế độ phân cực nghịch Trong quá trình phục h ð, diode tạo ra một dòng điện nghịch cao và tạo ra nhiệt (Tìm hiểu

thém diode Zener 1a gi)

T & sé tin hiéu d& vao cang cao thi thoi gian diode phuc h ‘@ trang thai cang cao 1N4007 1a mét diode tM s6 tha’p do thoi gian phuc h‘@ cao Do d6, ban chi nén str dung né cho các ứng dụng tần số thấp

Tính năng và Thông số kỹ thuật IN4007

Điện áp nghịch đỉnh: 1000 V

Dòng điện thuận trung bình: LA

Dòng điện thuận đỉnh không lặp lại: 30A

Nhiệt độ mối nối hoạt động: -550C - 1750C

Công suất tiêu thụ: 3W

Điện áp thuận: I.1 V

Dòng điện nghịch: Š vA

Loai package: DO-41

Một số tính năng khác được đ`êcập dưới đây:

Điện áp chuyển tiếp giảm

Khả năng chịu dòng điện cao

Dòng điện nghịch gì như không đáng kể

Điện áp đỉnh nghịch rất cao