Đề tài " Thiết kế bộ nguồn đa năng " ppt

PhầnII: Ứng dụng của đề tàiBất cứ đâu, mọi lĩnh vực nào trong cuộc sống cũng cần đến nguồn điện,với bộ nguồn đa năng điện áp thấp có thể cung cấp nguồn cho sinh viên tại các phòng, xưởng

Trang 2

ĐIỆN ÁP RA 0… 30 VDC – 5A

Mục lục

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn.

Lời nói đầu.

Mục lục.

Phần I: Yêu cầu và mục tiêu đề tài

1 Phân tích yêu cầu của đề tài.

Trang 3

2 Mục tiêu của đề tài.

3 Các phương án thực hiện.

4 Ý nghiã của đề tài

Phần II: Cơ sở lý thuyết:

Giới thiệu các linh kiện

Trang 4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 5

Giáo viên hướng dẫn

5

Trang 6

Lời nói đầu

ùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật trên conđường công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước Ngành điện tử nóichung đã có những bước tiến vượt bậc và mang lại những thành quả đáng kể

Để thúc đẩy nề kinh tế của đất nước ngày càng phát triển, giàu mạnh thì phảiđào tạo cho thế hệ tréco đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của

xã hội Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo thì phải đưa ra các phươngtiện dạy học hiện đại vào trong giảng đường, trường học có như vậy thì trình

độ của con người ngày càng cao mới đáp ứng được nhu của xã hội TrườngĐHSPKT Hưng Yên là một trong số những trường đã rất trú trọng đến việchiện đại hoá trang thiết bị nhằm nâng cao hiệu quả trong giảng dạy cũng nhưgiúp sinh viên có khả năng thực tế cao

C

Để các sinh viên có tăng khả năng tư duy và làm quen với công việcthiết kế, chế tạo chúng em đã được giao cho thực hiện đồ án: “Thiết kế chế tạo bộ nguồn đa năng điện áp thấp” nhằm củng cố về mặt kiên thứctrong quá trình thực tế

Sau khi nhận đề tài, nhờ sự giúp đỡ tận tình của giảng viên hướng dẫncùng với sự lỗ lực cố gắng của cả nhóm, sự tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, đếnnay đồ án của chúng em về mặt cơ bản đã hoàn thành Trong quá trình thựchiện dù đã rất cố gắng nhưng do trình độ còn hạn chế kinh nghiệm còn ít nênkhông thể tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ

và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo trong khoa để đồ án của chúng emngày càng hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo cùng với các thầy giáo trong khoa

đã giúp chúng em hoàn thành đồ án

Trang 7

Tài liệu tham khảo Sách điện tử công suất tác giả Nguyễn Bính Website: www.google.com.vn

www.dientuvietnam.net

www.datasheet4u.com

4 Ý Nghĩa của đề tài:

Để giúp sinh viên có thể có thể củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng caokiến thức chuyên ngành Đề tài còn thiết kế chế tạo thiết bị, mô hình để cácsinh viên trong trường đặc biệt là các sinh viên khoa Điện - Điện tử thamkhảo, học hỏi tạo tiền đề nguồn tài liệu cho sinh viên khoá sau có thêm nguồntài liệu để nghiên cứu và học tập

Những kết quả thu được sau khi hoàn thành đề tài này trước tiên là giúpcho chúng em hiêủ sâu hơn về nguyên lý mạch nguồn, có thể tự thiết kế ra

nó Từ đó tích luỹ được kiến thức cho các năm học sau và ngoài thực tế

7

Trang 8

Phần I: kế hoạch thực hiện

Sau khi nhận đề tài chúng em đã bắt tay ngay vào việc:

Thời gian và công việc cụ thể như sau:

Tuần 1: gặp thầy giáo hướng dẫn nhận đề tài

Tuần 2: tìm hiểu về đề tài, lĩnh vực ứng dụng, tìm các tài liệu liên quan đến đề tài

Tuần 3: Tìm và thiết kế sơ đồ nguyên lý, tính toán mạch và chọn linh kiện

Tuần 4: test thử trên bo mạch và hiệu chỉnh, xử lý sự cố

Tuần 5: Thiết kế mạch in, lắp ráp sản phẩm, kiểm tra chạy thử sản phẩm

Tuần 6: Hoàn thành lý thuyết

Thời gian đầu nhóm chúng em đã cố gắng gặp thầy liên tục 1 lần trên 1 tuần, qua những lần gặp như vậy chúng em đã được thầy “Nguyễn Đình Hùng” hướng dẫn nhiệt tình, cụ thể phương hướng thực hiện tiếp theo và thầy chỉ rõ những chỗ còn thiếu sót để chúng em khắc phục

Trang 9

PhầnII: Ứng dụng của đề tài

Bất cứ đâu, mọi lĩnh vực nào trong cuộc sống cũng cần đến nguồn điện,với bộ nguồn đa năng điện áp thấp có thể cung cấp nguồn cho sinh viên tại các phòng, xưởng thực hành, thí nghiệm tại các trường học

Trong đời sống cũng vậy, nó có thể làm nguồn cung cấp cho các động

cơ công suất nhỏ, cấp nguồn cho thiết bị chiếu sáng, nguồn nạp ác quy… Nhận thấy sự quan trọng của nó nhóm chúng em đã “ thiết kế và chế tạo bộ nguồn đa năng điện áp thấp”

9

Trang 10

Phần III: Cơ sở lý thuyết

GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN

Lõi thép của biến áp có thể dùng các lá thép kỹ thuật điện ghép lại hoặc dùnglõi 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 làcuộn người ta lấy dòng điện đã biến đổi ra để sử dụng

Trang 11

các hệ thức (tỷ số) của máy biến áp

 hệ thức điện áp:

Gọi n1, n2, là số vòng của dây cuộn sơ cấp và thứ cấp

U1, I1 là điện áp và dòng điện đưa vào cuộn sơ cấp

U2, I2 là điện áp và dòng điện đưa vào cuộn thứ cấp

Do từ thông qua cuộn n1 và n2 bằng nhau nên điện áp pử hai cuộn tỉ lệ với sốvòng dây theo hệ thức :

2

1 2

1

n

n U

Trang 12

2 2

1

n

n I

1

I

I U

1 2

1

U

I I

U Z

Z

( n n12 )2

2

2 2

I

U

Z 

 2

1

Z

( n n21 )2

1. Nguyên tắc hoạt động máy biến thế

Hoạt động của máy biến thế dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Một tronghai cuộn dây của máy biến thế được nối với mạch điện xoay chiều, và gọi là

}

Trang 13

thép Từ thông biến thiên của từ trường đó qua cuộn thứ cấu (cũng quấn trênlõi thép) gây ra một dòng điện cảm ứng chạy trong cuộn thứ cấp và trong tảitiêu thụ.

2 Nguyên 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 dâythứ cấp cuộn dây thứ cấp nhận được từ trường biến thiên sẽ làm từ thông quacuộn dây biến đổi ,cuộn thứ cấp cảm ứng cho ra dòng điện xoay chiều cóđiện áp là U2

P1=U1.IMột biến áp lí tưởng được coi như không tiêu hao trên hai cuộn dây sơcấp,thứ cấp và mạch từ nên công suất ở sơ cấp và thứ cấp bằng nhau

P1=P2 U1I1=U2I2

13

Trang 14

Thực tế công suất tiêu thụ ở cuộn thứ cấp luôn nhỏ hơn công suất tiêu thụ ởcuộn sơ cấp.do các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp có điện trở của dây dẫn nêntiêu hao năng lượng dưới dạng nhiệt, lõi từ có dòng điện cảm ứng do từ thôngthay đổi sẽ tự kín mạch trong lõi (gọi là dòng điện Foucault)cũng tiêu hao mộtphần năng lượng dưới dạng nhiệt.

Khi biến áp có tải lớn nhất theo công suất danh định (gọi là đầy tải) thì hiệusuất cao nhất khoảng 80-90%

Chuẩn EU Chuẩn US Biến trở Điện trở nhiệt Quang trở

c) Phân loại điện trở.

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

Trang 15

- 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

* Lưu ý:

- Kích thước càng lớn khả năng tàn nhiệt càng nhiều

- Kích thước càng nhỏ khả năng tản nhiệt càng ít

- Khi ghép nối các điện trở nên chọn có cùng công suất.

- Khi thay thế điện trở cũng phải chọn loại cùng công suất.

2 Mã màu của điện trở.

a) Bảng mã màu (Điện trở 4 vạch mầu)

Trang 16

(SR)Kim nhũ

Sốthứ 2

Sốthứ 3 Hệ số nhân

Sai số

%Giá trị của điện trở tính bằng Ω)

Trang 17

3,3 kΩ) 33kΩ)

0,33 MΩ)

3,3 MΩ) 33 MΩ)

3 Xác định chất lượng của 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 đổikhi làm việc

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

* Những hư hỏng thường gặp ở điện trở:

- Đứt: Đo Ω) không lên

- Cháy: do làm việc quá công suất chịu đựng

17

Trang 18

- Tăng trị số: Thường xảy ra ở các điện trở bột than, do lâu ngày hoạttính 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 bịchạm một số vòng dây(sự cố này ít xảy ra nhất)

4 Các loại điện trở đặc biệt.

a) Điện trở nhiệt (Thermitor).

Loại này được chế tạo từ chất bán dẫn, nên có khả năng nhạy cảm vớinhiệt độ

- Nhiệt độ tăng làm tăng giá trị của điện trở (Nhiệt trở dương)

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

b) Điện trở cảm nhận độ ẩm.

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

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

c) Quang trở (Light Dependent Resistor): Được chế tạo có đặc điểm là

khi ánh sáng chiếu vào sẽ làm thay đổi giá trị điện trở

d) Biến trở (Variable Resister).

- Công dụng: Dùng để biến đổi(thay đổi) giá trị điện trở, qua đó làmthay đổi điện áp hoặc dòng điện ra trên biến trở

Loại thông thường Loại vi chỉnh

- Loại thông thường đòi hỏi sự điều chỉnh với độ chính xác khôngcao

- Loại vi chỉnh được dùng để hiệu chỉnh độ chính xác của mạch điện

Trang 19

*Lưu ý:

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 âmlượng lớn nhỏ trong Ampli, Cassette, Radio, TV, hoặc chỉnh độtương phản (Contrass), chỉnh độ sáng (Brightness) ở TV, Biến trởloại A còn có tên gọi là biến trở tuyến tính

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

*Hư hỏng thực tế:

- Đối với các VR loại than thường gặp các hư hỏng như: đứt, bẩn, rỗmặt than Trường hợp mặt than bị bẩn, rỗ mặt sẽ xảy ra hư hỏngthường gặp trong thực tế ví dụ như ở máy Ampli vặn Volume nghesột sẹt Để khắc phục nhanh hỏng hóc trong trường hợp này tadùng xịt gió thổi sạch các cáu bẩn, rồi nhỏ một ít dầu máy khâu vàobiến 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 thayđổi:

+ 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 bịtrở đứt

+ Nếu kim đồng hồ thay đổi rồi lại chuyển về ∞ rồi lại trở lại vịtrí gần đó là biến trở bị bẩn, rỗ mặt

19

Trang 20

1 C





C

C C I

Tụ biếndung và tụ

vi chỉnh

c) Phân loại tụ điện.

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

o Nhóm tụ Mica, tụ Sêlen, tụ Ceramic nhóm này làm việc ở khuvực tần số cao tần

o Nhóm tụ sứ, sành, giấy, dầu: Nhóm này hoạt động ở khu vựctần số trung bình

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

d) Công dụng của tụ điện.

- 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 củatụ

Trang 21

- Đơn vị đo điện dung ở mạch điện tử gồm: pF (Pico Fara), nF (nanoFara), µF (Micro Fara)

- Khi sử dụng tụ ta phải quan tâm đến 2 thông số:

o Điện dung: Cho biết khả năng chứa điện của tụ

o Điện áp: Cho biết khả năng chịu đựng 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:

o Với tụ 104 thì tương ứng là 10 104 đơn vị tính là pF

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

21

Trang 22

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

3 Xác định chất lượng của tụ điện.

dụng thang đo Ohm của đồng hồ vạn năng chỉ thị kim

- Khi đo tụ >100µF Chọn thang đo x1

- Khi đo tụ 10àF 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 còntốt

- 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 khôngđúng thang đo, không đủ kích thích cho tụ nạp xả được)

IV-LINH KIỆN BÁN DẪN

1 Diode 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 vùngbán dẫn P để lấp vào các lỗ trống  tạo thành một lớp iôn trung hoà vềđiện lớp iôn này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn

Trang 23

Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của Diode

* Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của Diode bándẫn

Ký hiệu và hình dáng của Diod bán dẫn

i,A

điện áp rơi

u,V

điện áp chọc thủng

Đường đặc tính vôn-ampe của diode

2 Phân cực thuận cho Diode.

23

Trang 24

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 ( vớiDiode loại Si ) hoặc 0,2V ( với Diode loại Ge ) thì diện tích miền cách điệngiảm bằng không => Diode bắt đầu dẫn điện Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồnthì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực củaDiode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V )

Diode (Si) phân cực thuận - Khi Dode dẫn điện áp thuận đựơc gim ở mức 0,6V

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 nhưngsụt áp thuận vẫn giữ ở giá trị 0,6V

3 Phân cực ngược cho Diode.

Trang 25

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, miềncách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode cóthể chiu được điện áp ngược rất lớn khoảng 1000V thì diode mới bị đánhthủng.

Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngựơc tăng > = 1000V

4 Các loại Diode

4.1 Diode Zener

* 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 phâncực ngược, khi phân cực thuận Diode zener như diode thường nhưng khi phâncực ngược Diode zener sẽ gim lại một mức điện áp cố định bằng giá trị ghitrên diode

Hình dáng Diode Zener ( Dz )

25

Trang 26

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 ápthay 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 ngượcqua Dz có giá trị giới hạn khoảng 30mA

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

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.

4.2 Diode Thu quang ( Photo Diode )