ĐỒ Án thiết kế mạch nguồn 1 chiều 12V5A thầy Hà Xuân Hòa

ĐỒ ÁN 2 Thi Thiếết kế mạch ngu nguồồn một chi chiềều 12V-5A Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A LỜI NÓI ĐẦ U ĐẦU 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 thông tin liên lạc của con người và của xã hội . Trong hầu hết các thiết bị điện tử đó ,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. Nhìn chung ,các thiết bị điện tử đều sử dụng các nguồn điện một chiều được ổn áp với độ chính xác và ổn định cao. Các bộ nguồn một chiều được chế tạo dưới dạng thiết bị sạc cho các thiết bị điện tử . Hiện nay kỹ thuật chế tạo các nguồn điện ổn áp cũng đang là một khía cạnh đang được nghiên cứu phát triển với mục đính tạo ra các khối nguồn có công suất lớn, độ ổn định, chính xác cao, đồng thời kích thước nhỏ gọn để dễ dàng mang đi và sử dụng một cách thuận tiện. Nguồn một chiều có thể đáp ứng cho các tải một chiều sử dụng trực tiếp điện áp được biến đổi từ bộ nguồn , hoặc sử dụng thêm biến áp để tăng điện áp hoặc tăng dòng cho những tải hoặc động cơ công suất lớn . Từ những ứng dụng quan trọng đó của nguồn một chiều và để củng cố kiến thức đã học về điện tử công suất và điện tử tương tự áp dụng vào trong thực tế đời sống . Vì vậy, em đã chọn đề tài " Thiết kế mạch nguồn ổn áp 12V-5A" để qua đó tìm hiểu thêm về nguyên lí hoạt động , cũng như các bộ phận hợp thành mạch nguồn một chiều. Trong quá trình thực hiện đề tài của mình , em xin cảm ơn thầy Hà Xuân Hòa đã hướng dẫn em hoàn thành đề tài này . Do còn nhiều thiếu xót trong kiến thức của bản thân , thiết kế chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót . Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của thầy để thiết kế của em được trọn vẹn hơn . 2 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A ươ ng 1 : Tổng quan về ngu Ch Chươ ương nguồồn một chi chiềều ái ni ồn một chi I. Kh Khá niệệm chung về ngu nguồ chiềều Nguồn một chiều có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện một chiều có mức điện áp ổn định và công suất cần thiết để cung cấp năng lượng một chiều cho các mạch và các thiết bị điện tử hoạt động Yêu cầu của nguồn một chiều trong trường hợp này là điện áp ra không phụ thuộc vào điện áp mang của tải . Để có được yêu cầu đó thì ta cần dùng mạch điều khiển để ổn định điện áp , hoặc sử dụng các IC chuyên dụng để ổn áp Hình 1 biểu diễn sơ đồ khối của một bộ nguồn hoàn chỉnh với các khối chức năng như sau : + Biến áp : Biến đổi điện áp lưới xoay chiều của lưới 220V-50Hz thành điện áp xoay chiều U1 có điện áp nhỏ hơn thích hợp để chuẩn bị đưa qua chỉnh lưu . + Chỉnh lưu : Có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều U1 thành điện áp một chiều không bằng phẳng có giá trị thay đổi nhấp nhô(Ut) . Sự thay đổi này phụ thuộc vào dạng mạch chỉnh lưu mà ta sử dụng với yêu cầu điện áp và dòng tải của các thiết bị điện tử . + Bộ lọc : Có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều sau chỉnh lưu từ nhấp nhô (Ut) nhiều trở nên ít nhấp nhô và gần như bằng phẳng (U't) . + Ổn áp một chiều : làm nhiệm vụ ổn định điện áp ở đầu ra khi điện áp và tần số lưới thay đổi . 3 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A II.Ch II.Chỉỉnh lưu , bộ lọc và ổn áp điện áp 1. Ch Chỉỉnh lưu Các phần tử tích cực dùng để chỉnh lưu là các phần tử có đặc tuyến V-A không đối xứng sao cho chỉ cho dòng điện đi qua nó theo một chiều . Để công suất ra nhỏ hoặc trung bình người ta có thể dùng điode . Để công suất ra lớn và có thể điều chỉnh điện áp tùy ý thì người ta sử dụng thyristor để chỉnh lưu . Do yêu cầu của chúng ta cần thiết kế nguồn một chiều 12V-5A nên trong trường hợp này ta sẽ xét đến 3 mạch chỉnh lưu không điều khiển sử dụng diode là chỉnh lưu một pha một nửa chu kì , chỉnh lưu một pha hai nửa chu kì có điểm giữa và chỉnh lưu cầu một pha . a. Ch Chỉỉnh lưu một pha một nửa chu kì Hình 2 chỉnh lưu tia một pha ( chỉnh lưu một pha một nửa chu kì ) Mạch van chỉ có một van duy nhất là diode D1 .Trong nửa chu kì đầu khi điện áp đặt vào mạch van U1 >0 với cực tính dương thì trên diode D1 dẫn. Ở nửa chu kì sau điện áp U1 đảo dấu ( cực tính trong ngoặc sơ đồ ) nên diode D1 khóa , vì thế Ud=0 .Ta có điện áp chỉnh lưu nhân được trên tải là Ud=0.45 U1. Mạch chỉnh lưu tia một pha cho điện áp ra không liên tục ( chỉ có điện áp trong nửa chu kì đầu). Điện áp ngược trên van Ung = 2 U1 . Sba= 3.09Pd Mạch chỉnh lưu một pha hình tia sử dụng số van là ít nhất tuy nhiên điện áp ngược trên van tương đối cao , điện áp ra không liên tục nên là nhìn chung chỉnh lưu tia một pha có chỉ tiêu kĩ thuật kém , chỉ thích hợp với tải nhỏ và điện áp thấp không có yêu cầu cao hay cần ổn định điện áp . 4 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A ữa b. Ch Chỉỉnh lưu một pha hai nửa chu kì có điểm gi giữ Ur Có C Không có C 0 t Hình 3 : Chỉnh lưu hình tia hai pha ( chỉnh lưu một pha có điểm giữa ) và đồ thị thời gian của điện áp ra Biến áp đã biến điện áp một pha ở sơ cấp thành hai điện áp ngược pha nhau 180" ở thứ cấp U1 và U1'. Ở mạch van này diode D1 và D2 đấu theo kiểu catôt chung ,trong đó anôt của diode D1 đấu với U1 còn anôt của diode D2 nối với điện áp U1'. Do mỗi diode chỉ dẫn một nửa chu kì điện áp lưới ,vì vậy trong khoảng nửa chu kì đầu diode D1 dẫn do U1>U1' , trong nửa chu kì sau diode D2 dẫn do U1'>U1 . Ta có điện áp sau chỉnh lưu Ud=0.9 U1 . Điện áp ngược cực đại trên van Ung= 2 2 U1. Pba=1.48Pd. Mạch chỉnh lưu hình tia hai pha này được sử dụng nhiều trong dải công suất nhỏ , nó thích hợp với chỉnh lưu điện áp thấp vì sụt áp trên đường ra tải chỉ là sụt áp trên một van . Nhược điểm của lại này là phải có biến áp biến đổi số pha , điện áp ngược trên van và số van sử dụng nhiều gấp đôi so với chỉnh lưu tia một pha. 5 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A c. Ch Chỉỉnh lưu cầu một pha Mạch chỉnh lưu có 4 van D1,D2,D3,D4 chia làm hai nhóm : D1,D3 nhóm catôt chung , D2,D4 nhóm anôt chung . Nguồn xoay chiều đưa vào mạch van được lấy trực tiếp từ lưới điện hoặc thông qua biến áp( như hình vẽ ) Hình 4 : Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha Trong nửa chu kì đầu , điện áp U1 với cực tính không trong ngoặc U1>0 , ta thấy trong nhóm catôt chung D1, D3 thì anôt D1 dương hơn anôt D3 vì vậy D1 sẽ dẫn . Còn ở trong nhóm D2,D4 thì catôt D2 âm hơn catôt D4 vì vậy D2 dẫn . Như vậy trong nửa chu kì đầu D1,D2 dẫn , tương tự trong nửa chu kì sau (U1>Rt ) (X Hình 5: Sơ đồ lọc điện cảm b. Lọc điện dung Điện dung C được đấu song song với tải . Với nguồn một chiều tụ điện không ảnh hưởng . Với nguồn xoay chiều tụ dung C phản ứng theo tổng trở Xc . Xc càng nhỏ hơn Rt thì dòng xoay chiều càng bị hút vào đường đi theo tụ điện, càng ít dòng xoay chiều qua tải thì hiệu qủa lọc càng cao . Lọc điện dung rất khó thực hiện với tải công suất lớn vì khi Rt càng nhỏ thì càng khó thực hiện điều kiện lọc tốt , lúc đó tụ C sẽ phải rất lớn do đó lọc tụ chỉ dùng cho tải công suất nhỏ . Hình 6: Sơ đồ lọc điện dung 7 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A Ổn đị nh điện áp 3. 3.Ổ định ái ni a. Kh Khá niệệm Là ổn định điện áp đầu ra không thay đổi khi điện áp đầu vào thay đổi . Dùng bộ ổn áp một chiều bằng phương pháp điện tử được sử dụng phổ biến hơn khi công suất đầu ra yêu cầu không cao và tải tiêu thụ trực tiếp điện một chiều . Ta có thể sử dụng ổn áp tham số ( sử dụng diode zenner ) hoặc sử dụng các IC ổn áp tuyến tính để ổn định điện áp . ân lo ại b. Ph Phâ loạ + Ổn áp tuyến tính :Ổn áp tham số ( ổn áp dùng điode zenner). + Ổn áp xung:là ổn áp dựa trên nguyên lý hồi tiếp (nguyên lý bù), trong đó phần tử diều chỉnh làm việc ở chế độ xung. Ta xét mạch ổn áp có hồi tiếp với nguyên tắc thực hiện sơ đồ ổn áp có hồi tiếp. Nguyên tắc làm việc của sơ đồ ổn định có hồi tiếp được biểu diễn như sau : Hình 7 : Sơ đồ ổn định có hồi tiếp Trong mạch này, một phần điện áp ra được đưa về so sánh với một giá trị chuẩn. Kết quả so sánh được khuếch đại lên và đưa đến phần tử điều khiển. Phần tử điều khiển thay đổi tham số làm cho điện áp ra trên nó thay đổi theo xu hướng tiệm cận đến giá trị chuẩn. Tùy theo phương pháp cấu trúc, các sơ đồ ổn định có hồi tiếp được chia thành hai loại cơ bản: ổn định song song và ổn định nối tiếp. Do sơ đồ nối 8 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A tiếp có tổn hao ít hơn sơ đồ song song nên hiệu suất cao hơn và nó được dùng phổ biến hơn. Ưu điểm của sơ đồ song song là không gây nguy hiểm khi quá tải vì nó ngắn mạch đầu ra. Sơ đồ nối tiếp yêu cầu phải có thiết bị bảo vệ vì khi quá tải ,dòng qua phần tử điều chỉnh và qua bộ điều chỉnh sẽ quá lớn gây nên hỏng phần từ điều chỉnh hoặc biến áp. Để thu nhỏ kích thước cũng như chuẩn hóa các tham số của các bộ ổn áp một chiều kiểu bù tuyến tính người ta chế tạo chúng dưới dạng vi mạch, nhờ đó việc sử dụng cũng dễ dàng hơn. Các bộ IC ổn áp trên thực tế cũng bao gồm các thành phần tử chính là bộ tạo điện áp chuẩn, bộ khuếch đại tín hiệu sau lệch, transistor điều chỉnh, bộ hạn dòng. Các IC ổn áp tuyến tính thường đảm bảo dòng ra từ 100mA-1.5A, điện áp tới 50V. Các IC ổn áp thường dùng trong thực tế là 78xx( điện áp dương ) , 79xx( điện áp âm), LM323,LM317, lM723 ...... 9 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A ươ ng 2 : Lựa ch Ch Chươ ương chọọn sơ đồ và linh ki kiệện thi thiếết kế ọn ph ươ ng án thi I. Lựa ch chọ phươ ương thiếết kế Các yêu cầu kĩ thuật của khối nguồn : + Điện áp nguồn cấp 220V, tần số nguồn cấp 50Hz. + Điện áp ra tải 12VDC. + Dòng điện ra tải 5A. Dựa vào các yêu cầu kĩ thuật của khối nguồn ta sẽ đưa ra phương án thiết kế cho từng khối của bộ nguồn , sau đó đưa ra sơ đồ nguyên lí của bộ nguồn một chiều 12V-5A. 1. Bi Biếến áp Do nguồn ổn áp được sử dụng ở điện áp lưới 220V-50Hz và điện áp (dòng điện ) ra tải là 12V-5A có công suất cực đại là 60W nên ta sẽ sử dụng biến áp có điện áp vào là 220V, điện áp ra là 25V - dòng ra 5A. 2.M 2.Mạạch ch chỉỉnh lưu và bộ lọc ngu nguồồn Do điện áp ra là 12V, dòng ra là 5A,công suất nguồn cực đại nhỏ (60W) nên ta sẽ chọn bộ chỉnh lưu cầu một pha . Ưu điểm của loại chỉnh lưu này là điện áp ít nhấp nháy , điện áp ngược trên van nhỏ hơn so với chỉnh lưu tia hai pha , tuy nhiên do có 2 van cùng dẫn trong mỗi nửa chu kì nên sụt áp sẽ lớn hơn so với chỉnh lưu tia hai pha nhưng nhìn chung chỉ tiêu kĩ thuật của chỉnh lưu cầu một pha này là tốt hơn. Bộ lọc có nhiệm vụ san phẳng điện áp một chiều sau chỉnh lưu vốn nhấp nhô nhiều trở nên ít nhấp nhô hơn ( hoặc cũng có thể tương đối bằng phẳng) để sử dụng cho tải . Bộ lọc được sử dụng trong trường hợp này là lọc điện dụng do công suất tải là nhỏ , phương pháp khá đơn giản nhưng hiệu quả khá cao . nh điện áp 3. Bộ ổn đị định Theo yêu cầu thiết kế mạch ổn áp 12V-5A nên ta sẽ sử dụng một IC ổn áp thông dụng là LM723 vói cách mắc thích hợp và tranzitor công suất 2N3305 để nâng dòng điện thích hợp. 10 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A a). IC ổn áp LM723 Hình 8 : Sơ đồ cấu tạo của IC LM723 Sơ đồ nối chân của IC ổn áp LM723 cho thấy : + Chân 7 nối masse (V- ) và chân 12 nối nguồn (V+) + Chân 6 là ngõ ra của mức áp chuẩn ( Vref =7.15V) 11 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A + Chân 4 và 5 là hai đầu vào của tầng khuếch đại so áp, chân 4 là ngõ vào đảo và chân 5 là ngõ vào không đảo. + Chân 11 là đầu ra lấy trên chân C của transistor. + Chân 10 là đầu ra lấy trên chân E của transistor. + Chân 13 là ngõ ra của tầng so áp và cũng là chân B của transistor, nó có tác dụng hồi tiếp cho tầng so áp, và cũng được dùng làm mạch ngắt áp của mạch bảo vệ dòng. + Chân 3 và chân 2 là chân B và chân E của transistor, dùng làm mạch bảo vệ tránh hiện tượng quá dòng. + Chân 9( VZ) tạo chức năng ổn áp cho chân E của transistor đầu ra. + Chân 1 và chân 8 bỏ trống. Mạch nguồn dùng IC ổn áp LM723 có dải điều chỉnh từ 2 đến 37 V Vì chỉ để nguồn ra ổn định là 12V nên dùng sơ đồ sau : Hình 9 : Mạch nguyên lí nguồn sử dụng IC LM723 Vout = Vref * R1 + R 2 R2 ươ ng ph áp nâng dòng b) Ph Phươ ương phá Sử dụng tranzitor công suất gắn vào chân số 10 để kéo dòng từ nguồn cung cấp qua. Ở đây ta sẽ sử dụng 3 tranzitor công suất là 2N3055 ( 15A-115W) để khuếch đại dòng lên 5A. Khi LM723 hoạt động thì chân số 10 sẽ tạo đầu ra để kích cho cac tranzitor công suất kéo dòng từ nguồn qua tải . Thực tế trong quá trình làm việc các tranzitor công suất sẽ rất nóng vì vậy ta sẽ sử dụng các cánh tản nhiệt cho chúng 12 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A ất 2N3055 c) tranzitor công su suấ Đây là bóng dẫn silicon loại NPN. Nó được giới thiệu vào năm 1960 bởi RCA. Hình ảnh về 2N3055: Hình 10: Hình ảnh của tranzitor công suất 2N3055 Sơ đồ nguyên lí chân của 2N3055: Hình 11 : Cấu tạo của tranzitor công suất 2N3055 2N3055 có cấu tạo 3 chân B-C-E tương tự như các tranzitor thông thường. Trong thực tế chân C của 2N3055 là vỏ của nó . 13 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A ươ ng 3 : Tính to Ch Chươ ương toáán th thôông số các thi thiếết bị, mạch ng lực độ động I. Bi Biếến áp Sử dụng biến áp 220/25V-5A để cấp nguồn cho mạch Hình 12: Máy biến áp 220/25V-5A Theo đặc tính kĩ thuật của LM7812 thì điện áp vào IC cần thỏa mãn yêu cầu điện áp vào (Vin ): 14.5 < Vin < 27 (V) . Mặt khác , ta sử dụng biến áp 220/25-5A do đó điện áp trên cuộn thứ cấp là U2=25V, ta cũng cần phải tính điện áp rơi trên hai diode nên điện áp sau chỉnh lưu ( cũng là điện áp vào IC) là : Vin = 25- 2*0.7= 23.6V Xét khi điện áp lưới có giá trị cực tiểu cuộn thứ cấp máy biến áp là 25V ta có n1 U 1 Uluoi = = n2 U 2 U 2 Ulưới = 200V và điện áp ra trên 2 = 200 25 2 =11.3 Khi điện áp lưới có giá trị lớn nhất Ulưới = 240V điện áp ra lớn nhất trên cuộn thứ cấp là : U2= U 1 2 n2 1 = 240 n1 11.3 2 =30V Ta có dòng điện ra trên khối cũng là dòng điện ra trên cuộn thứ cấp của 14 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A máy biến áp Ira = I2=5A . Do đó công suất lớn nhất mà máy biến áp cung cấp là : P2=U2.I2= 30*5=150W + Giả sử tổn hao công suất trên diode là 10% thì công suất thực của máy biến áp là : P2thực = P 2 150 = =167W 0.9 0.9 Dòng điện chạy trên cuộn sơ cấp là: I1= I 2 n2 1 =5 =0.44(A) n1 11.3 + Để tính diện tích tiết diện của lõi biến áp ta dựa vào công thức: 0.8 P2thuc < S < 1.3 P2thuc Suy ra 10.3< S < 16.8 cm2 Do đó lựa chọn diện tích tiết diện của lõi biến thế là 15cm2 và dùng thép kĩ thuật tôn -Silic. +Tính đường kính dây cuốn máy biến áp theo chỉ tiêu mật độ dòng J=3A/mm² Cuộn sơ cấp I1=0.44A: S1= I1 0.44 = =0.15(mm2) J 3 Đường kính dây cuốn biến áp trên cuộn sơ cấp d1=2 S1 0.15 =2 =0.44(mm) π π Cuộn thứ cấp I2=5A: S2= I2 5 = =1.67(mm2) J 3 Đường kính dây cuốn biến áp trên cuộn thứ cấp d2=2 S2 1.67 =2 =1.458(mm) π π + Tỉ số vòng dây của máy biến áp n1=U1 45 ( vòng ) S Xét với điện áp lưới giá trị lớn nhất Ulưới = 240V thì số vòng dây trên cuộn sơ cấp là : n1=240 45 = 720(vòng) 15 15 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A Số vòng trên cuộn thứ cấp là: n2=n1/11.3=720:11.3=63 (vòng) Vậy ta lựa chọn máy biến áp có đặc tính sau : Diện tích tiết diện lõi biến áp 15cm2 Đường kính dây cuốn biến áp : + Sơ cấp : d1=0.44mm +thứ cấp d2 = 1.458mm Số vòng dây cuốn biến áp + Sơ cấp : n1= 720vòng + thứ cấp n2= 63vòng II.Kh II.Khốối ch chỉỉnh lưu và lọc ngu nguồồn 1. Ch Chỉỉnh lưu Khi điện áp lưới có giá trị lớn nhất Ulưới = 240V dòng điện lớn nhất qua diode là 5A do đó ta lựa chọn cầu 8A. Điện áp trên cuộn thứ cấp là 25V nên ta chọn điện áp cầu là 50V. Do đó ta chọn cầu GBPC800 ( 50V-8A). ối lọc ngu ồn 2. Kh Khố nguồ Hình 13 : Khối chỉnh lưu và lọc nguồn 16 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A Sau khi qua khối chỉnh lưu cầu , tụ lọc phải đảm bảo chịu được điện áp lớn nhất là 30V nên ta chọn tụ lọc có U=35V Để xác định điện dung của tụ ta dựa vào công thức sau : 1 1 (F) m 2πf * R * K C1= * Trong đó : m : số lần đập mạch R: Điện trở tải tương đương với dòng cực đại qua chỉnh lưu K: hệ số đập mạch của điện áp chỉnh lưu Do đó ta có : với mạch chỉnh lưu cầu một pha : m=2 ; K=0.67 Điện trở tải tương đương R= U 12 = =2.4(Ω) I 5 Tần số lưới điện f=50Hz Suy ra điện dung của tụ 1 1 1 1 = * =9.89.10-4F m 2πf * R * K 2 2π 50 * 2.4 * 0.67 C1= * Vậy ta chọn tụ lọc 4700uF/35V ( tụ hóa ) Kí hiệu là PCELECT 4700U 35V Ngoài ra ta sử dụng thêm một tụ điện thường C2= 104pF để hiệu quả lọc đạt được cao hơn. ối lấy điện áp ra III.Kh III.Khố Hình 14 : khối lấy điện áp ra 17 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A Dòng điện đầu ra của LM723 chỉ đạt lớn nhất là 150mA nên để đạt được dòng điện lên đến 5A thì ta phải sử dụng các tranzitor công suất mác song song để kéo dòng lên . Để bảo vệ chống quá dòng cho mạch, ta sử dụng chân số 2 và chân số 3 của LM723 và các trở công suất R4 và R5 0.15Ω-5W nhỏ để tại ra mức điện áp là 0.7V , khi dòng đạt 5A thì sẽ kích mở 1 tranzitor trong LM723 ( cực B của tranzitor là chân số 2 ). Khi đó tranzitor dẫn và kéo đầu ra về mass là cho đầu ra về 0V Dựa vào tính chất của điện áp ra sau nguồn ổn áp LM723 ta có R1 + R 2 R 2 * 1 .3 7.15 Vmax = *( R1+ R2) R2 Vmin = (1) (2) Ta có từ (1) và (2) suy ra R1= 0.68R2 Dựa theo bảng tra điện trở của IC LM723( phần phụ lục ) ta có với Vout = 12V thì R1 = 4.87 kΩ và R2 = 7.15 kΩ Theo Hình 9 ta lại có R3= R1* R 2 7.15 * 4.87 = =2.89 kΩ R1 + R 2 7.15 + 4.87 Mắc thêm tụ C3=100pF vào chân 13 để mạch so áp không bị phát sinh dao động tự kích. Chân 11 ta cho nối với nguồn dương Trên chân số 10 , ta mắc tổ hợp các tranzitor theo kiểu phức hợp sẽ làm kích mở đồng loạt cả 3 tranzitor 2N3055 có khả năng cấp dòng lớn cho tải . Điện trở R7=200Ω để hạn chế dòng trên chân B của các tranzitor công suất tránh gây hỏng mạch nguồn. Để tăng độ ổn định cũng như lọc nhiễu cho nguồn đầu ra thì ta sử dụng thêm 1 tụ điện C4=100uF kí hiệu là PCELECT100u 63V. 18 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A Sau khi tính toán và ghép nối các khối với nhau ta có sơ đồ mạch nguồn hoàn chỉnh : Hình 15 : Sơ đồ mạch mô phỏng nguồn một chiều 12V-5A trên proteus Hình 16 : Mạch mô phỏng 3D 19 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A ẬN KẾT LU LUẬ Ngày nay, việc sử dụng nguồn một chiều trong thực tế ngày càng nhiều và phổ biến , nguồn một chiều cung cấp điện áp cho các thiết bị điện tử hoạt động một cách linh hoạt và hiệu quả , đảm bảo cho công việc , cũng như thời gian xử lí khối công việc trở nên nhanh hơn, đạt hiệu quả hơn . Chúng ta có thể bắt gặp nguồn một chiều trong các thiết bị điện tử dân dụng hoặc trong các thiết bị máy móc điện tử công nghiệp . Nguồn một chiều giữ vị trí vai trò rất quan trọng trong cuộc sống của chúng ta . Việc thiết kế nguồn một chiều có sự ổn định cao , hoạt động chính xác và có cấu tạo gọn nhẹ là những yêu cầu cấp thiết cho sự phát triển kinh tế , đời sống xã hội . Đề tài " thiết kế nguồn một chiều 12V-5A " giúp em nắm được những kiến thức cơ bản nhất về nguồn một chiều, các linh kiện để tạo nên một nguồn một chiều ổn áp đơn giản . 20 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A ỆU THAM KH ẢO TÀI LI LIỆ KHẢ 1. Điện tử công suất -Võ Minh Chính (chủ biên) , Phạm Quốc Hải , Trần Trọng Minh - NXB Khoa học và Kĩ thuật Hà Nội. 2. Tính toán thiết kế thiết bị điện tử công suất- Trần Văn Thịnh -NXB Giáo dục Việt Nam. 3. Giáo trình điện tử công suất - Trần Trọng Minh - NXB Giáo Dục. 4. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm723.pdf 5. http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/2N3055-D.PDF 21 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A Ụ LỤC PH PHỤ Bảng tra giá trị điện trở của LM723: Giá trị ngưỡng hoạt động của 2N3055: 22 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12V-5A 23 [...]... hỏng mạch nguồn Để tăng độ ổn định cũng như lọc nhiễu cho nguồn đầu ra thì ta sử dụng thêm 1 tụ điện C4 =10 0uF kí hiệu là PCELECT100u 63V 18 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12 V-5A Sau khi tính toán và ghép nối các khối với nhau ta có sơ đồ mạch nguồn hoàn chỉnh : Hình 15 : Sơ đồ mạch mô phỏng nguồn một chiều 12 V-5A trên proteus Hình 16 : Mạch mô phỏng 3D 19 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế. .. nghiệp Nguồn một chiều giữ vị trí vai trò rất quan trọng trong cuộc sống của chúng ta Việc thiết kế nguồn một chiều có sự ổn định cao , hoạt động chính xác và có cấu tạo gọn nhẹ là những yêu cầu cấp thiết cho sự phát triển kinh tế , đời sống xã hội Đề tài " thiết kế nguồn một chiều 12 V-5A " giúp em nắm được những kiến thức cơ bản nhất về nguồn một chiều, các linh kiện để tạo nên một nguồn một chiều. . .Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12 V-5A a) IC ổn áp LM723 Hình 8 : Sơ đồ cấu tạo của IC LM723 Sơ đồ nối chân của IC ổn áp LM723 cho thấy : + Chân 7 nối masse (V- ) và chân 12 nối nguồn (V+) + Chân 6 là ngõ ra của mức áp chuẩn ( Vref =7 .15 V) 11 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12 V-5A + Chân 4 và 5 là hai đầu vào của... 15 15 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12 V-5A Số vòng trên cuộn thứ cấp là: n2=n1 /11 .3=720 :11 .3=63 (vòng) Vậy ta lựa chọn máy biến áp có đặc tính sau : Diện tích tiết diện lõi biến áp 15 cm2 Đường kính dây cuốn biến áp : + Sơ cấp : d1=0.44mm +thứ cấp d2 = 1. 458mm Số vòng dây cuốn biến áp + Sơ cấp : n1= 720vòng + thứ cấp n2= 63vòng II.Kh II.Khốối ch chỉỉnh lưu và lọc ngu nguồồn 1. .. Chân 1 và chân 8 bỏ trống Mạch nguồn dùng IC ổn áp LM723 có dải điều chỉnh từ 2 đến 37 V Vì chỉ để nguồn ra ổn định là 12 V nên dùng sơ đồ sau : Hình 9 : Mạch nguyên lí nguồn sử dụng IC LM723 Vout = Vref * R1 + R 2 R2 ươ ng ph áp nâng dòng b) Ph Phươ ương phá Sử dụng tranzitor công suất gắn vào chân số 10 để kéo dòng từ nguồn cung cấp qua Ở đây ta sẽ sử dụng 3 tranzitor công suất là 2N3055 ( 15 A -11 5W)... thứ cấp máy biến áp là 25V ta có n1 U 1 Uluoi = = n2 U 2 U 2 Ulưới = 200V và điện áp ra trên 2 = 200 25 2 =11 .3 Khi điện áp lưới có giá trị lớn nhất Ulưới = 240V điện áp ra lớn nhất trên cuộn thứ cấp là : U2= U 1 2 n2 1 = 240 n1 11 .3 2 =30V Ta có dòng điện ra trên khối cũng là dòng điện ra trên cuộn thứ cấp của 14 Đồ án 2 - Thi Thiếết kế ngu nguồồn một chi chiềều ổn áp 12 V-5A máy biến áp Ira = I2=5A ... I1=0.44A: S1= I1 0.44 = =0 .15 (mm2) J 3 Đường kính dây cuốn biến áp trên cuộn sơ cấp d1=2 S1 0 .15 =2 =0.44(mm) π π Cuộn thứ cấp I2=5A: S2= I2 5 = =1. 67(mm2) J 3 Đường kính dây cuốn biến áp trên cuộn thứ cấp d2=2 S2 1. 67 =2 =1. 458(mm) π π + Tỉ số vòng dây của máy biến áp n1=U1 45 ( vòng ) S Xét với điện áp lưới giá trị lớn nhất Ulưới = 240V thì số vòng dây trên cuộn sơ cấp là : n1=240 45 = 720(vòng) 15 ... : P2=U2.I2= 30*5 =15 0W + Giả sử tổn hao công suất trên diode là 10 % thì công suất thực của máy biến áp là : P2thực = P 2 15 0 = =16 7W 0.9 0.9 Dòng điện chạy trên cuộn sơ cấp là: I1= I 2 n2 1 =5 =0.44(A) n1 11 .3 + Để tính diện tích tiết diện của lõi biến áp ta dựa vào công thức: 0.8 P2thuc < S < 1. 3 P2thuc Suy ra 10 .3< S < 16 .8 cm2 Do đó lựa chọn diện tích tiết diện của lõi biến thế là 15 cm2 và dùng thép... R3= R1* R 2 7 .15 * 4.87 = =2.89 kΩ R1 + R 2 7 .15 + 4.87 Mắc thêm tụ C3 =10 0pF vào chân 13 để mạch so áp không bị phát sinh dao động tự kích Chân 11 ta cho nối với nguồn dương Trên chân số 10 , ta mắc tổ hợp các tranzitor theo kiểu phức hợp sẽ làm kích mở đồng loạt cả 3 tranzitor 2N3055 có khả năng cấp dòng lớn cho tải Điện trở R7=200Ω để hạn chế dòng trên chân B của các tranzitor công suất tránh gây... kích mở 1 tranzitor trong LM723 ( cực B của tranzitor là chân số 2 ) Khi đó tranzitor dẫn và kéo đầu ra về mass là cho đầu ra về 0V Dựa vào tính chất của điện áp ra sau nguồn ổn áp LM723 ta có R1 + R 2 R 2 * 1 3 7 .15 Vmax = *( R1+ R2) R2 Vmin = (1) (2) Ta có từ (1) và (2) suy ra R1= 0.68R2 Dựa theo bảng tra điện trở của IC LM723( phần phụ lục ) ta có với Vout = 12 V thì R1 = 4.87 kΩ và R2 = 7 .15 kΩ Theo