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 12V-5A có bảo vệ dòng MỤC LỤC Trang Mục lục ……1 LỜI MỞ ĐẦU Phần I: ĐO VÀ KIỂM TRA LINH KIỆN I.Transistor Kiểm tra trans npn hay pnp: Đo xác định chân B, E C: II.Thrysistor III Điode, điện trở, tụ điện Diode Điện trở Tụ điện: Phần II: TỔNG QUAN VỀ NGUỒN MỘT CHIỀU 11 I Khái niệm chung nguồn chiều 11 II Biến áp nguồn, chỉnh lưu lọc nguồn 11 1.Biến áp nguồn 11 Chỉnh lưu lọc nguồn 11 III Ổn định điện áp 12 Khái niệm ổn áp 12 Phân loại ổn áp: 12 Bộ ổn áp tuyến tính IC 14 Phần III: THIẾT KẾ NGUỒN ỔN ÁP CÓ ĐIỆN ÁP RA 12V-5A 15 I Lựa chọn phương pháp thiết kế .15 Biến áp 15 Mạch chỉnh lưu lọc nguồn 15 Khối bảo vệ dòng .15 Khối ổn áp 15 II Sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý 16 Sơ đồ khối khối nguồn 16 Sơ đồ nguyên lý 16 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn .24 III Tính toán linh kiện 25 Biến áp 25 Khối chỉnh lưu lọc nguồn 26 Khối bảo vệ dòng .26 Khối lấy điện áp .28 KẾT LUẬN 29 Tài liệu tham khảo : 30 LỜI MỞ ĐẦU Ngày với tiến khoa học công nghệ, thiết bị điện tử ứng dụng ngày rộng rãi hầu hết lĩnh vực kinh tế- xã hội đời sống Trong tất thiết bị điện tử vấn đề nguồn cung cấp vấn đề quan trọng định đến làm việc ổn định hệ thống Hầu hết thiết bị điện tử sử dụng nguồn điện chiều ổn áp với độ xác ổn định cao Hiện kỹ thuật chế tạo nguồn điện ổn áp khía canhj nghiên cứu phát triển với mục đính tạo khối nguồn có công suất lớn, độ ổn định, xác cao, kích thước nhỏ Từ tầm quan trọng ứng dụng thực tế nguồn điện chiều ổn áp củng cố lại kiến thức học áp dụng thực hành thực tế, nên em chọn đề tài: “Thiết kế mạch nguồn ổn áp có điện áp 12V-5A có bảo vệ dòng” để qua tìm hiểu kĩ nguyên lí hoạt động mạch nguồn đòng thời củng cố them kĩ thiết kế mạch điện tương tự Trong trình thực đề tài em xin chân thành cảm ơn thầy giáo : Hà Tất Thắng hướng dẫn em hoàn thành đề tài Do khả kiến thức than hạn chế, đề tài chắn không tránh thiếu sót, em mong nhận đóng góp ý kiến thầy để đề tài hoàn thiện Phần I: ĐO VÀ KIỂM TRA LINH KIỆN I.Transistor Ta kiểm tra dấu pin que đo đồng đồng hồ điode ( giả sử que đen + pin, que đỏ pin) Kiểm tra trans npn hay pnp: Transistor hoạt động hư hỏng nhiều nguyên nhân, hỏng nhiệt độ, độ ẩm, điện áp nguồn tăng cao chất lượng thân Transistor, để kiểm tra Transistor bạn nhớ cấu tạo chúng Kiểm tra Transistor ngược NPN tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cực Anôt, điểm chung cực B, đo từ B sang C B sang E ( que đen vào B ) tương đương đo hai diode thuận chiều => kim lên , tất trường hợp đo khác kim không lên Kiểm tra Transistor thuận PNP tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cực Katôt, điểm chung cực B Transistor, đo từ B sang C B sang E ( que đỏ vào B ) tương đương đo hai diode thuận chiều => kim lên , tất trường hợp đo khác kim không lên Đo xác định chân B, E C: Để đồng hồ thang x1Ω , đặt cố định que đo vào chân , que chuyển sang hai chân lại, kim lên = chân có que đặt cố định chân B( que đồng hồ cố định que đen Transistor ngược (npn), que đỏ Transistor thuận (pnp)) chân lại C E Kiểm tra chân C,E: + Với transistor npn ta đặt que đen đồng hồ vào chân, que đỏ vào chân lại Can nhiễu chân có que đen trường hợp có điện trở (kim đồng hồ lên) chân đặt vào que đen chân C, chân lại E + Với transistor pnp ta làm ngược lại với que bước thực tương tự Khi can nhiễu kim đồng hồ lên chân đặt vào que đỏ chân E, chân lại C Trái với điều Transistor bị hỏng Transistor bị hỏng trường hợp * Đo thuận chiều từ B sang E từ B sang C => kim không lên transistor đứt BE đứt BC * Đo từ B sang E từ B sang C kim lên hai chiều chập hay dò BE BC * Đo C E kim lên bị chập CE II.Thrysistor -Đo kiểm tra Thyristor Kiểm tra dâu pin que đo đồng hồ điode (giả sử que đen + pin, que đỏ – pin) Xác định chân A, G, K: Đặt que đen que đỏ đồng hồ vào chân thrysistor, trường hợp kim lên chân đặt vào que đen chân G, chân đặt vào que đỏ chân K, chân lại A Đặt động hồ thang x1Ω , đặt que đen vào Anot, que đỏ vào Katot ban đầu kim không lên , sau can nhiễu => thấy đồng hồ lên kim , sau dừng can nhiễu => đồng hồ lên kim => Thyristor tốt III Điode, điện trở, tụ điện Diode Ký hiệu diode thường: Kiểm tra diode: : Đặt đồng hồ thang x 1Ω , đặt hai que đo vào hai đầu Diode, Đo chiều thuận que đen vào Anôt, que đỏ vào Katôt => kim lên, đảo chiều đo kim không lên => Diode tốt Nếu đo hai chiều kim lên = 0Ω => Diode bị chập Nếu đo thuận chiều mà kim không lên => 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 phân biệt vạch dấu điode; đầu có vạch mang dấu âm, đầu lại dấu dương Ta thường xác định que âm, dương đồng hồ vạn điode Điện trở Ký hiệu: Với điện trở thường ta đọc vạch điện trở dùng đồng hồ vạn (đồng hồ số) để xác đinh Trở vạch: vạch hàng chục, vạch hàng đơn vị, vạch bội số số 10, vạch sai số - Trở vạch: vạch hàng trăm, vạch hàng chục, vạch hàng đơn vị, vạch bội số số 10, vạch sai số Tụ điện: Dùng thang điện trở để đo kiểm tra tụ điện Ta dùng thang điện trở để kiểm tra độ phóng nạp hư hỏng tụ điện, đo tụ điện tụ gốm ta dùng thang đo x1 KΩ, tụ hóa ta dùng thang đo x1 Ω x10 Ω Dùng thang đo x1K Ω để kiểm tra tụ gốm 10 II Sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý Sơ đồ khối khối nguồn It U1~ Mạch chỉnh lưu Biến áp Bộ bảo Uo1’ vệ dòng Ổn áp Uo2một chiều Ut Các tiêu chuẩn kỹ thuật khối nguồn: + Biện áp 220/15V-5A AC-50Hz + Điện áp 12V DC + Dòng điện tải 5A Sơ đồ nguyên lý a IC LM7812 Một số đặc điểm thông số kỹ thuật LM7812 sau: + Vin = 35V + Vout = 12V + Isc = 0.23A + Iout = 1A +5.0mA≤Iout≤Imax Bảng kèm theo IC: 16 Rt Sơ đồ nguyên lý cấu tạo LM7812 : 17 Đồ thị tuyến tính IC LM7812 18 b Transistor công suất TIP42C: 19 Bảng kèm theo Transistor TIP42C Đồ thị tuyến tính Transistor TIP42C: 20 c Transistor 2SC2335: 21 Bảng kèm theo transistor 2SC2335: Đồ thị tuyến tính transistor 2SC2335: 22 23 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn Sơ đồ nguyên lý: Mạch in linh kiện : 24 Mạch in dây: III Tính toán linh kiện Biến áp Sử dụng biến áp 220V /15V-5A để cấp nguồn cho mạch 25 Khối chỉnh lưu lọc nguồn Khi điện áp lưới có giá trị lớn Umax=240V, dòng lớn qua điode 5A Do ta lựa chọn cầu 6A Điện áp sau chỉnh lưu U =15√2 -1.4=19.8 V Sau qua khối chỉnh lưu cầu tụ lọc phải đảm bảo chịu điện áp lớn 24(V) =>Chọn tụ C1= 1000uF/35V Led báo điện áp vào Khối bảo vệ dòng 26 * Nguyên lý bảo vệ dòng: Gọi dòng sau transistor T1 U1, U transistor T2, ta có: U1 - U U1 - U , U điện áp chân E B =U ∗ = U1 - I ả R* = U Ta có trường hợp sau: + Khi I ả ≤ I ả ệ : => U Transistor T2 khóa, khối bảo vệ chưa hoạt động + Khi I ả tăng => U + Khi I ả > I ả ệ : => giảm U >U =>Transistor T2 thông, có dòng kích vào thrysistor hoạt động, dòng vào qua R2, qua thrysistor chân mass, đồng thời transistor T1 bị khóa Lúc dòng cấp cho phần mạch sau khối bảo vệ nên tải linh kiện bảo vệ Tính toán cho khối: Ta có: U1 - U =U 27 U1 - U = U1 - I ả R3 = U Để transistor T2 thông U >U Vậy I ả R3 > 0.7 V =>R3 > = = 0.14Ω ả =>Ta chọn R3 = 0.1 Ω Công suất trở P= R => =2.5 W Chọn trở phân áp R4=R5=3300 Ω Khối lấy điện áp Do dòng 5A ta phải sử dụng transistor có khả chịu dòng lớn 5A Ở ta sử dụng transistor công suất Tip42C để kéo dòng, dòng lớn LM7812 1A Điện áp vào khối lấy điện áp là: U2= Ung – 1.4 - - 0.1* ả = 15√2 – 1.4 – 0.7 – 0.1*5 = 18.6 V Do có thêm tản nhiệt nên IC có khả cho dòng 1.5 A 28 =>Dòng Ic qua transistor T3 3.5 A Sụt áp transistor Tip42C =>R = = hoạt động U= 3.1 V = Ω => chọn R7= Ω 20W Tụ C2=470uF/16V Dùng LED để báo hiệu điện áp đầu KẾT LUẬN 29 Trong thời gian thực đề tài, với bảo giúp đỡ tận tình thầy Hà Tất Thắng, đến đề tài: “thiết kế nguồn ổn áp 12V-5A có bảo vệ dòng” hoàn thành Chúng em cố gắng vận dụng kiến thức học để giải yêu cầu đề tài Tuy nhiên thời gian kiến thức hạn chế nhiều vấn đề nên trình thực thiếu xót hạn chế Chúng em mong nhận ý kiến góp ý thầy cô khoa ý tưởng thiết kế mô hình sản phẩm cảu chúng em để sản phẩm hoàn thiện Cuối chúng em xin cảm ơn quý thầy cô tạo điều kiện tốt để chúng em hoàn thành đề tài thời gian sớm Tài liệu tham khảo : 30 [...]... người ta chế tạo ra nhiều loại khác nhau 14 Phần 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 và từ đó đưa ra sơ đồ nguyên lý của bộ nguồn 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,... phương 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 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 thông... 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 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... 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 15 II Sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý 1 Sơ đồ khối của khối nguồn It U1~ Mạch chỉnh lưu Biến áp Bộ bảo Uo1’ vệ dòng Ổn áp Uo2một chiều 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... 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... 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... giữa các thiết bị cùng chung nguồn chỉnh lưu 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... 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 : 12 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... 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 U =15√2 -1.4=19.8 V Sau khi qua khối chỉnh lưu cầu thì tụ lọc cũng 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 26 * Nguyên lý bảo vệ dòng: Gọi dòng sau transistor T1 là U1, U của transistor T2, ta có: ... đảm bảo dòng ra khoảng từ 100 mA đến 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