Báo cáo thực tập mạch ổn áp
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO THỰC TẬP XƯỞNG MẠCH ỔN ÁP NGUỒN Giáo viên hướng dẫn : Lê Thị Yến Sinh viên : MA HẢI HÀ Lớp : Hệ Thống Điện 2 - K50 Nhóm : 4 I. Sơ đồ nguyên lý, sơ đồ lắp ráp, giá trị linh kiện, tác dụng linh kiện, nguyên lý làm việc, các số liệu R ,U trong quá trình điều chỉnh. 1. Sơ đồ nguyên lý : 2. Sơ đồ lắp ráp : + Sơ đồ lắp ráp mặt trước: + Sơ đồ lắp ráp mặt sau: 3. Cơ sở lý thuyết a. Các chế độ làm việc của mạch khuyếch đại . Các chế độ hoạt động của mạch khuyếch đại là phụ thuộc vào chế độ phân cực cho Transistor, tuỳ theo mục đích sử dụng mà mạch khuyếch đại được phân cực để khuyếc đại ở chế độ A, chế độ B, chế độ AB. - Chế độ A : là các mạch khuyếch đại cần lấy ra tín hiệu hoàn toàn giống với tín hiệu ngõ vào. Để Transistor hoạt động ở chế độ A, ta phải định thiên sao cho điện áp CE U ~ 60% ÷ 70% cc V . - Chế độ B : mạch khuyếch đại chế độ B là mạch chỉ khuyếch đại một nửa chu kỳ của tín hiệu, nếu khuyếch đại bán kỳ dương ta dùng transistor NPN, nếu khuyếch đại bán kỳ âm ta dùng transistor PNP, mạch khuyếch đại ở chế độ B không có định thiên. - Chế độ AB : Mạch khuyếch đại ở chế độ AB là mạch tương tự khuyếch đại ở chế độ B , nhưng có định thiện sao cho điện áp BE U sấp sỉ 0,6 V, mạch cũng chỉ khuyếch đại một nửa chu kỳ tín hiệu và khắc phục hiện tượng méo giao điểm của mạch khuyếch đại chế độ B. b. Mạch Darlington . - Mạch Darlington là mạch được ghép từ 2 transistor trở lên như hình ở dưới tạo thành một mạch có độ khuyếch đại là : 1 2 * * .* D n β β β β = với n là số transistor được mắc. Và sự liên kết như vậy sẽ tạo thành một transistor có độ lợi dòng là D β . E c. Nguyên lý ổn áp của Diode Zener - 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, khi phân cực thuận Diode Zener như một Diode thường nhưng khi phân cực ngược Diode Zener sẽ gim lại một mức điện áp cố định bắng đúng giá trị ghi trên Diode. d. Các cách mắc của mạch ổn định điện áp. - Ổn áp nối tiếp : ổn áp nối tiếp là phần tử điều khiển mắc nối tiếp với tải. Điện áp ra được ổn định bằng cách biến điệu “ phần tử tích cực” nối tiếp và nó thường là một transistor có chức năng như một điện trở thay đổi được. Mạch ổn áp nối tiếp đơn giản và rẻ tiền, lại cho nguồn khá ổn định. Nhược điểm của nó là có sụt áp lớn ở phần tử điều khiển, gây tổn hao công suất nhiều, làm cho hiệu suất ra thấp khi nó ứng dụng ở dòng điện lớn. - Ổn áp song song : Ổn áp song song là ổn áp có phần tử điều khiển mắc song song với tải và điều khiển dòng điện trong phần tử điều khiển để bổ chính các biến động điện áp vào và các điều kiện tải thay đổi. Mạch ổn áp song song ít thông dụng nhưng ở một số ứng dụng nó lại có ưu điểm là ít nhạy với biến đổi nhất thời của điện áp vào. Ổn áp song song dùng trong trường hợp tải thay đổi nhiều và điện áp thay đổi ít. 4. Giá trị linh kiện : Tên linh kiện Loại linh kiên Thông số linh kiện 1 2 3 , ,T T T C828 T2 D468 T3 H1061 R1 2 kΩ R2 1 kΩ R3 386 Ω R4 900 Ω R5 900 Ω Dz 9 V /3mA 5. Tác dụng linh kiện : - Khối điều chỉnh : 1 2 3 , ,T T T mắc theo kiểu Darlington, R 1 để đảm bảo đèn hoạt động theo kiểu dẫn dòng chứ không phải khuyếch đại và tạo điện áp cấp cho 1 2 3 , ,T T T . - T4 có tác dụng so sánh và khuyếch đại .Khi đó T4 làm việc ở chế độ A. - R 1 có tác dụng tạo điểm làm việc cho 1 2 3 , ,T T T . - T5, D5, R 6 có tác dụng bảo vệ mạch điện khi áp lên quá cao khi đó 1 2 3 , ,T T T sẽ bị khóa . Ở chế độ bình thường thì đen T5 không hoạt động. - R 2 phân áp cho Điốt (Dz) tạo U BE cho T4.(R 2 tạo phân áp cho đèn T4, đây là khối mạch so sánh). - R 3 , R 4 , R 5 có tác dụng dùng để phân áp cho T4 và để điều chỉnh mức điện áp ra (Cầu phân áp). - Dz tạo phân cực nghịch, ổn định điện áp U BE T4 . 6. Đặc điểm của từng khối : - Khối biến áp : Người ta thường dùng nguồn hạ áp và nguồn xung . Có tác dụng tạo điện áp ra theo yêu cầu từ đầu vào (có tính chất như nguồn vào). + Nguồn hạ áp : là nguồn biến áp ở bên sơ cấp , thứ cấp có chung một đoạn dây. + Nguồn xung : là nguồn biến áp ở bên sơ cấp , thứ cấp có các đoạn dây khác nhau. - Khối chỉnh lưu (gồm 4 điốt) : là mạch chỉnh lưu cầu có tác dụng chỉnh lưu cả chu kỳ . - Bộ lọc phẳng : Nắn dòng (tụ điện) và tạo nguồn ra ổn định một chiều . - Khối điều chỉnh : (Đèn T1_C828, T2_D468, T3_H1061 mắc theo kiểu Dalington. Điện trở R 1 để đảm bảo đèn hoạt động theo kiểu dẫn dòng chứ không phải khuếch đại và tạo điện áp cấp cho 1 2 3 , ,T T T ) . - Khối bảo vệ (T5, D5, R 6 ) bảo vệ mạch khi chạm chập . - Khối mạch so sánh và khuếch đại sai lệch ( đèn T4_C828 làm việc ở chế độ A, chế độ khuếch đại U BE T4 =2/3 U max ) dùng để so sánh sự sai lệch điện áp ra . - Tạo điện áp chuẩn : gồm R 2 và điốt Zener (DZ) : có tác dụng tạo điện áp chuẩn - Cầu phân áp (gồm R 3 , R 4 , R 5 ) dùng để phân áp cho T4 và điều chỉnh điện áp ra . * Yêu cầu thiết kế mạch : - Lắp mạch theo đúng mạch lắp ráp . - Kiểm tra lại mạch theo đúng mạch nguyên lý . - Yêu cầu đầu ra ổn định khi đầu vào là các mức điện áp xoay chiều biến đổi từ 10V đến 14V ACV. 7. Nguyên lý hoạt động của mạch ổn áp: - Điện áp đầu vào : vao dc ra ra vao dc U U U U U U= + → = − ta biết ra U là không đổi. - Khi vao U thay đổi tăng ( 1 2 3)BE T T T U tăng ra U→ ↑ → điện áp chân E của đèn 4 T tăng nhiều hơn chân B( do có Diode Zener Z D gim điện áp từ chân E của đèn 4 T lên điện áp ra U do đó ( 4)BE T U giảm làm cho đèn 4 T ( lúc này làm việc ở chế độ A) dẫn giảm → khối khuyếch đại gồm các đèn 1 2 3 , ,T T T cũng sẽ dẫn giảm → làm cho điện áp ra U giảm xuống. Tương tự khi vao U giảm thong qua mạch điều chinh ta lại thu được điện áp ra U tăng. Thời gian gian điều chỉnh của vòng hồi tiếp rất nhanh khoảng vài µ giây và được các tụ lọc đầu ra loại bỏ và không ảnh hưởng tới chất lượng điện áp một chiều → kết quả là điện áp ra tương đối phẳng. 8. Yêu cầu kết quả : Với : Uv~ = 10V – 14V. U C = 15-20 DCV. U CE T3 = 3-8 V U BE T1,T2,T3 =1,5-1,8 V U CE T4 = 4-5 V U BE T4 = 0,5-0,65 V U DZ = 8,4 – 9,4 V Điện áp ra một chiều là 12 V ổn định khi giải điện áp vào là từ 11V- 15V. Dòng I DZ = 3 - 5mA. Bảng yêu cầu : U~ (V) U C U ra U CE T3 U DZ U BE T1+T2+T3 U CE T4 U BE T4 11 15 12 3 9 1,8 4,5 0,5 12 16 12 4 9 1,8 4,5 0,5 13 17 12 5 9 1,8 4,5 0,5 14 18 12 6 9 1,8 4,5 0,5 15 19 12 7 9 1,8 4,5 0,5 15,5 20 12 8 9 1,8 4,5 0,5 II. Cách đo và điều chỉnh. * Khi chưa có nguồn : - Trước tiên ta cần kiểm tra xem các linh kiện có tốt hay không . - Đối với điện trở thì giá trị của nó không được vượt quá sai số ghi trên điện trở . Nếu giá trị chúng ta đo được bằng 0 → điện trở đó bị chập, nếu ta đo được bằng ∞ thì điện trở bị đứt . - Đối với transistor, điốt giá trị điện trở của nó trên hai chân EB thường là 0,2 – 0,3 k. - Kiểm tra xem tính dẫn nạp của tụ điện. * Khi đã có nguồn : - Cách do : + ~ U : để đồng hồ thang 50 ACV + C U : để đồng hồ thang 50 DCV, (+) của đồng hồ vào cực dương của tụ, (-) vào cực âm của tụ. + ra U : để đồng hồ ở thang đo 50 DCV, (+) vào đầu trên của 3 R , (-) vào đầu dưới của 5 R . + ( 3)CE T U : để đông hồ ở thang đo 10 DVC, (+) vào chân C âm vào chân E của 3 T . + DZ U : để đồng hồ ở thang 10 DVC, (+) vào chân P âm vào chân N. + ( 1 2 3)BE T T T U : để thang đo 10 DVC, (+) vào chân B của đèn 1 T , (-) vào chân E của đèn 3 T . + ( 4)BE T U : để thang đo 10 DVC hoặc 2.5 DVC, (+) vào chân B của 4 T và (-) vào chân E của 4 T . + ( 4)CE T U : để thang đo 10 DVC, (+) vào chân C và (-) vào chân E của 4 T . - Nếu ta đo điện áp trên ba con T1,T2,T3( ( 1 2 3)BE T T T U ) không đúng thì cần điều chỉnh R1 : + Nếu phân áp trên 3 đèn lớn hơn mức yêu cầu thì ta cần giảm điện trở R1. + Nếu phân áp trên 3 đèn nhỏ hơn mức yêu cầu thì ta cần tăng điền trở R1. - Nếu điện thế trên điôt Dz( DZ U ) không đúng cần điều chỉnh R2 : + Nếu điện áp trên điôt Dz lớn hơn mức yêu cầu thì ta cần giảm điện trở R2. + Nếu điện ảp trên điôt Dz nhỏ hơn mức yêu cầu thì ta cần tăng điện trở R2. • Chú ý : Điôt Zenner rất hay bị hỏng lúc đó điện áp trên nó quá lớn hoặc quá nhỏ . Còn nếu ở chế độ bình thường thì Điôt Zenner hoạt động ở mức điện áp chuẩn của nó . - Nếu điện áp ra không đúng 12 V thì ta thay đổi giá trị của R3, R4, R5, R2 : Phải chú ý khi tăng hoặc giảm R2 nhằm điều chỉnh mức điện áp ra thì phải lưu ý khi đó cũng có ảnh hưởng rất lớn đến điện áp ra . Ta cần điều chỉnh R3 , cặp ( R4, R5 ) hợp lý để mức điện áp trên các cực của T4 đạt yêu cầu và điện áp ra lúc đó ổn định ở mức 12V. + Nếu điện áp ra nhỏ thì tăng R3 hoặc giảm cặp ( R4, R5). + Nếu điện áp ra lớn thì giảm R3 hoặc tăng cặp ( R4, R5). • Chú ý : Ta cần kiểm tra và điều chỉnh các khối trước khi điều chỉnh điện áp ra . *) Kết quả đo được của mạch thực hiện : U~ U C U ra U CE T3 U DZ U BE 1 2 3 , ,T T T U CE T4 U BE T4 12 16 12 3.5 9 1.5 4.6 0.63 . gim lại một mức điện áp cố định bắng đúng giá trị ghi trên Diode. d. Các cách mắc của mạch ổn định điện áp. - Ổn áp nối tiếp : ổn áp nối tiếp là phần tử. chỉnh điện áp ra . * Yêu cầu thiết kế mạch : - Lắp mạch theo đúng mạch lắp ráp . - Kiểm tra lại mạch theo đúng mạch nguyên lý . - Yêu cầu đầu ra ổn định khi