Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạch nguồn ổn áp có điện áp ra 12v 5a có bảo vệ dòng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế mạch nguồn ổn áp có điện áp ra 12V-5A có bảo vệ dòng 1 MỤC LỤC Trang Mục lục ……1 LỜI MỞ ĐẦU 2 Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử đang và sẽ được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong hầu hết trong các lĩnh vực kinh tế- xã hội cũng như trong đời sống. Trong tất cả các thiết bị điện tử vấn đề nguồn cung cấp là một trong những vấn đề quan trọng nhất quyết định đến sự làm việc ổn định của hệ thống. Hầu hết các thiết bị điện tử đều sử dụng các nguồn điện một chiều được ổn áp với độ chính xác và ổn định cao. Hiện nay kỹ thuật chế tạo các nguồn điện ổn áp cũng đang là một khía canhj đang được nghiên cứu phát triển với mục đính tạo ra các khối nguồn có công suất lớn, độ ổn định, chính xác cao, kích thước nhỏ. Từ tầm quan trọng trong ứng dụng thực tế của nguồn điện một chiều ổn áp và củng cố lại những kiến thức được học và áp dụng thực hành trong thực tế, nên em đã chọn đề tài: “Thiết kế mạch nguồn ổn áp có điện áp ra 12V-5A có bảo vệ dòng” để qua đó tìm hiểu kĩ hơn về nguyên lí hoạt động của các mạch nguồn đòng thời củng cố them kĩ năng trong thiết kế các mạch điện tương tự. Trong quá trình thực hiện đề tài em xin chân thành cảm ơn thầy giáo : Hà Tất Thắng đã hướng dẫn em hoàn thành đề tài này. Do khả năng kiến thức bản than còn hạn chế, đề tài chắc chắn sẽ không tránh những thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến thầy để đề tài được hoàn thiện hơn. Phần I: ĐO VÀ KIỂM TRA LINH KIỆN 3 I.Transistor Ta kiểm tra dấu pin của que đo đồng đồng hồ bằng điode ( giả sử que đen + pin, que đỏ - pin) 1. Kiểm tra trans npn hay pnp: Transistor khi hoạt động có thể hư hỏng do nhiều nguyên nhân, như hỏng do nhiệt độ, độ ẩm, do điện áp nguồn tăng cao hoặc do chất lượng của bản thân Transistor, để kiểm tra Transistor bạn hãy nhớ cấu tạo của chúng. Kiểm tra Transistor ngược NPN tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cực Anôt, điểm chung là cực B, nếu đo từ B sang C và B sang E ( que đen vào B ) thì tương đương như đo hai diode thuận chiều => kim lên , tất cả các trường hợp đo khác kim không lên. 4 Kiểm tra Transistor thuận PNP tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cực Katôt, điểm chung là cực B của Transistor, nếu đo từ B sang C và B sang E ( que đỏ vào B ) thì tương đương như đo hai diode thuận chiều => kim lên , tất cả các trường hợp đo khác kim không lên. 2. Đo xác định chân B, E và C: Để đồng hồ thang x1Ω , đặt cố định một que đo vào từng chân , que kia chuyển sang hai chân còn lại, nếu kim lên = nhau thì chân có que đặt cố định là chân B( nếu que đồng hồ cố định là que đen thì là Transistor ngược (npn), là que đỏ thì là Transistor thuận (pnp)) 2 chân còn lại là C và E. Kiểm tra chân C,E: + Với transistor npn ta đặt que đen đồng hồ vào 1 trong 2 chân, que đỏ vào chân còn lại. Can nhiễu chân có que đen nếu trường hợp có điện trở (kim đồng hồ lên) thì chân đặt vào que đen là chân C, chân còn lại là E. + Với transistor pnp ta làm ngược lại với các que và các bước thực hiện tương tự. Khi can nhiễu kim đồng hồ lên thì chân đặt vào que đỏ là chân E, chân còn lại là C. Trái với các điều trên là Transistor bị hỏng. Transistor có thể bị hỏng ở các trường hợp . * Đo thuận chiều từ B sang E hoặc từ B sang C => kim không lên là transistor đứt BE hoặc đứt BC * Đo từ B sang E hoặc từ B sang C kim lên cả hai chiều là chập hay dò BE hoặc BC. 5 * Đo giữa C và E kim lên là bị chập CE. II.Thrysistor -Đo kiểm tra Thyristor Kiểm tra dâu pin của que đo đồng hồ bằng điode (giả sử que đen là + pin, que đỏ là – pin) Xác định chân A, G, K: Đặt que đen và que đỏ đồng hồ vào 2 chân bất kỳ của thrysistor, trường hợp nào kim lên thì chân đặt vào que đen là chân G, chân đặt vào que đỏ là chân K, chân còn lại là A. Đặt động hồ thang x1Ω , đặt que đen vào Anot, que đỏ vào Katot ban đầu kim không lên , sau đó can nhiễu => thấy đồng hồ lên kim , sau đó dừng can nhiễu => đồng hồ vẫn lên kim => như vậy là Thyristor tốt. III. Điode, điện trở, tụ điện 1. Diode Ký hiệu diode thường: 6 Kiểm tra diode: Đặt đồng hồ ở thang x 1Ω , đặt hai que đo vào hai đầu Diode, nếu : Đo chiều thuận que đen vào Anôt, que đỏ vào Katôt => kim lên, đảo chiều đo kim không lên là => Diode tốt Nếu đo cả hai chiều kim lên = 0Ω => là Diode bị chập. Nếu đo thuận chiều mà kim không lên => là Diode bị đứt. Các loại Diode : Diode ổn áp, Diode thu quang, Diode phát quang, Diode biến dung, Diode xung, Diode tách sóng, Diode nắn điện. Điode nắn điện được phân biệt bởi vạch dấu trên điode; đầu có vạch mang dấu âm, đầu còn lại dấu dương. Ta thường xác định que âm, dương của đồng hồ vạn năng bằng điode. 2. Điện trở. Ký hiệu: 7 Với điện trở thường ta có thể đọc vạch trên điện trở hoặc dùng đồng hồ vạn năng (đồng hồ số) để xác đinh. Trở 4 vạch: vạch 1 là hàng chục, vạch 2 là hàng đơn vị, vạch 3 là bội số của cơ số 10, vạch 4 là sai số. - Trở 5 vạch: vạch 1 là hàng trăm, vạch 2 hàng chục, vạch 3 hàng đơn vị, vạch 4 là bội số của cơ số 10, vạch 5 là sai số. 3. Tụ điện: Dùng thang điện trở để đo kiểm tra tụ điện Ta có thể dùng thang điện trở để kiểm tra độ phóng nạp và hư hỏng của tụ điện, khi đo tụ điện nếu là tụ gốm ta dùng thang đo x1 KΩ, nếu là tụ hóa ta dùng thang đo x1 Ω hoặc x10 Ω. Dùng thang đo x1K Ω để kiểm tra tụ gốm 8 Phần II: TỔNG QUAN VỀ NGUỒN MỘT CHIỀU I. Khái niệm chung về nguồn một chiều Nguồn một chiều có nhiệm vụ cung cấp năng lượng một chiều cho các mạch và các thiết bị điện tử hoạt động. Năng lượng một chiều của nó tổng quan được lấy từ nguồn xoay chiều của lưới điện thông qua một quá trình biến đổi được thực hiện trong nguồn một chiều. Yêu cầu đối với loại nguồn này là điện áp ra ít phụ thuộc vào điện áp mạng, của tại và nhiệt độ. Để đạt được yêu cầu đó cần phải dùng các mạch ổn định. Các mạch cấp nguồn cổ điển thường dung biến áp, nên kích thước và trọng lượng của nó khá lớn. Ngày nay người ta có xu hướng dung các mạch cấp nguồn không có biến áp. 9 II. Biến áp nguồn, chỉnh lưu và lọc nguồn. 1.Biến áp nguồn. Biến áp nguồn làm nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều của mạng điện thành điện áp xoay chiều có trị số cần thiết đối với mạch chỉnh lưu và ngăn cách mạch chỉnh lưu với mạng điện xoay chiểu về một chiều. 2. Chỉnh lưu và lọc nguồn Các phần tử tích cực dùng để chỉnh lưu là các phần tử có đặc tuyến V-A không đối xứng sao cho dòng điện đi qua nó chỉ đi qua nó một chiều. Người ta thường dùng chỉnh lưu Silic, để có công suất nhỏ hoặc trung bình cũng có thể dùng chỉnh lưu Selen. Để có công suất ra lớn và có thể điều chỉnh điện áp ra tùy ý, người ta dùng Thyristor để chỉnh lưu. Các sơ đồ chỉnh lưu thường gặp là chỉnh lưu nửa chu kỳ, sơ đồ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ, sơ đồ chỉnh lưu cầu mà trong đó sơ đồ chỉnh lưu cầu có nhiều ưu điểm hơn cả. Mạch chỉnh lưu phải có hiệu suất cao, ít phụ thuộc vào tải và độ gợn sóng của điện áp ra nhỏ. Lọc bằng tụ điện: Do sự phóng nạp tụ qua các nửa chu kỳ và do các song hài được rẽ qua mạch C xuống điểm chung, dòng điện ra tải chỉ còn thành phần một chiều và một lượng nhỏ sóng hài bậc thấp. Nghĩa là tác dụng lọc càng rõ rệt khi C và Rt càng lớn. Với bộ chỉnh lưu dòng điện công nghiệp giá trị tụ C thường có giá trị từ vài uF đến vài nghìn uF. III. Ổn định điện áp. 1. Khái niệm ổn áp Khái niệm : là ổn định điện áp đầu ra không thay đổi khi điện áp đầu vào thay đổi. Nhiệm vụ ổn định điện áp một chiều ra tải khi điện áp và tần số điện lưới thay đổi, khi tải biến đổi rất thường gặp trong thực tế. Điện trở ra của bộ nguồn cung cấp yêu cầu nhỏ, để hạn chế sự ghép ký sinh giữa các tầng, giữa các thiết bị cùng chung nguồn chỉnh lưu. 10 [...]... loại khác nhau 12 Phần III: THIẾT KẾ NGUỒN ỔN ÁP CÓ ĐIỆN ÁP RA 12V- 5A Lựa chọn phương pháp thiết kế Dựa vào các tiêu chuẩn kỹ thuật của khối nguồn như trên ta lựa chọn phương pháp thiết kế cho từng khối của bộ nguồn và từ đó đưa ra sơ đồ nguyên lý của bộ nguồn I 1 Biến áp Ở đây do nguồn ổn áp được sử dụng ở lưới điện xoay chiều 220V-50Hz và điện áp ( dòng điện) ra là 12Vdc -5A, công suất cực đại là 60W... cho điện áp vào trong dải 14,5V -27V (với cách mắc thông thường) và điện áp ra 12V , dòng ra 5.0mA-1.0A nên ta sẽ sử dụng thêm 1 transistor công suất để gánh dòng Sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý II 1 Sơ đồ khối của khối nguồn It Biến áp U1~ Mạch chỉnh lưu Bộ bảo Uo1’ vệ dòng Uo2 Ổn áp một Ut Các tiêu chuẩn kỹ thuật của khối nguồn: + Biện áp 220/15V -5A AC-50Hz + Điện áp ra 12V DC + Dòng điện ra tải 5A 2... pháp lọc bằng tụ điện như tính đơn giản cũng như chất lượng lọc khá cao nên ở đây ta sẽ sử dụng phương pháp lọc này cho khối nguồn 13 3 Khối bảo vệ dòng Có nhiệm vụ bảo vệ mạch trong trường hợp dòng vào tăng Ta sẽ sử dụng các tính chất của thrysistor, transistor, diode để tạo nên khối bảo vệ dòng phù hợp 4 Khối ổn áp Theo yêu cầu thiết kế mạch ổn áp có điện áp ra 12V- 5A nên ta sử dụng một IC ổn áp. .. lấy điện áp ra Do dòng ra là 5A ta phải sử dụng một transistor có khả năng chịu được dòng lớn hơn hoặc bằng 5A Ở đây ta sẽ sử dụng transistor công suất Tip42C để kéo dòng, vì dòng ra lớn nhất ở LM7812 là 1A Điện áp vào khối lấy điện áp ra là: U2= Ung – 1.4 - - 0.1* = 15 – 1.4 – 0.7 – 0.1*5 = 18.6 V Do có thêm tản nhiệt nên IC có khả năng cho dòng ra 1.5 A = >Dòng Ic qua transistor T3 là 3.5 A 26 Sụt áp. .. nên ta sử dụng một biến áp có điện áp vào 220V và điện áp ra 15V, dòng ra 5A 2 Mạch chỉnh lưu và bộ lọc nguồn Do những ưu điểm của mạch chỉnh lưu cầu như điện áp ra ít nhấp nháy, điện áp ngược mà điôt phải chịu nhỏ hơn so với phương pháp cân bằng nên ta sẽ chọn bộ chỉnh lưu cầu Bộ lọc có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều dập mạch Ur thu được sau khối chỉnh lưu thành điện áp một chiều ít nhấp nhô... chỉnh làm việc ở chế độ xung Ổn áp xung có những ưu điểm vượt trội so với ổn áp tuyến tính như sau: + Ổn áp tuyến tính : Trong phạm vi của đồ án này chúng ta chỉ xét đến mạch ổn áp có hồi tiếp với nguyên tắc thực hiện các sơ đồ ổn áp có hồi tiếp, phân loại và một số loại IC ổn áp tuyến tính Nguyên tắc mạch ổn áp tuyến tính: Để nâng cao chất lượng ổn định, người ta dùng bộ ổn áp kiểu bù tuyến tính Nguyên... 1 .5A điện áp tới 50V, công suất tiêu tán khoảng 500-800 mW Hiện nay người ta cũng chế tạo các IC ổn áp cho dòng tới 10A Các loại IC ổn áp điều chỉnh thường dùng là 78xx, 79xx, LM309, uA723, LM323, LM317… Tùy thuộc vào tham số kỹ thuật như điện áp ra, dòng ra, hệ só ổn định điện áp, khả năng điều chỉnh điện áp ra, dải nhiệt độ làm việc, nguồn cung cấp độ ổn định theo thời gian… mà người ta chế tạo ra. ..Việc ổn định điện áp xoay chiều có nhiều hạn chế nhất là khi điện lưới thay đổi nhiều Dùng bộ ổn áp một chiều bằng phương pháp điện tử được sử dụng phổ biến hơn đặc biệt khi công suất tải ra yêu cầu không lớn và tải tiêu thụ trực tiếp điện áp một chiều 2 Phân loại ổn áp: + Ổn áp tham số ( ổn áp dùng điode zenner) + Ổn áp xung: là ổn áp dựa trên nguyên lý hồi tiếp (nguyên... theo transistor 2SC2335: 20 Đồ thị tuyến tính transistor 2SC2335: 21 3 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn Sơ đồ nguyên lý: Mạch in linh kiện : 22 Mạch in đi dây: III Tính toán linh kiện 1 Biến áp Sử dụng biến áp 220V /15V -5A để cấp nguồn cho mạch 23 2 Khối chỉnh lưu và lọc nguồn Khi điện áp lưới có giá trị lớn nhất Umax=240V, dòng lớn nhất qua điode là 5A Do đó ta lựa chọn cầu 6A Điện áp sau chỉnh lưu =15 -1.4=19.8... phải đảm bảo chịu được điện áp lớn nhất là 24(V) =>Chọn tụ C1= 1000uF/35V Led 1 báo điện áp vào 3 Khối bảo vệ dòng 24 * Nguyên lý bảo vệ dòng: Gọi dòng sau transistor T1 là U1, transistor T2, ta có: , lần lượt là điện áp trên chân E và B của U1 - = U1 - = U1 - R* = Ta có các trường hợp sau: + Khi ≤ : => < =>Transistor T2 khóa, khối bảo vệ chưa hoạt động + Khi tăng => giảm + Khi > : => > =>Transistor . ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế mạch nguồn ổn áp có điện áp ra 12V- 5A có bảo vệ dòng 1 MỤC LỤC Trang Mục lục ……1 LỜI MỞ ĐẦU 2 Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện. tài: Thiết kế mạch nguồn ổn áp có điện áp ra 12V- 5A có bảo vệ dòng để qua đó tìm hiểu kĩ hơn về nguyên lí hoạt động của các mạch nguồn đòng thời củng cố them kĩ năng trong thiết kế các mạch điện. III: THIẾT KẾ NGUỒN ỔN ÁP CÓ ĐIỆN ÁP RA 12V- 5A I. Lựa chọn phương pháp thiết kế. Dựa vào các tiêu chuẩn kỹ thuật của khối nguồn như trên ta lựa chọn phương pháp thiết kế cho từng khối của bộ nguồn