Bao cao do an dien tu cong suat de tai mach cong suat

- Băng thông và thời gian đáp ứng của mạch khuếch đại + Băng thông của một mạch khuếch đại thường được xác định theo sự khác biệt giữa tấn số , số này còn gọi là băng thông -3 dB.. + Nhi

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa học kỹ thuật,đặc biệt là trong công nghiệp điện tử thì các thiết bị điện tử có công suất lớn cũng đượcchế tạo càng nhiều Và đặc biệt các ứng dụng của nó vào đời sống hàng ngày đã vàđang được phát triển hết sức mạnh mẽ

Tuy nhiên để đáp ứng nhu cầu ngày càng nhiều và phức tạp của công nghiệp thìngành điện tử công suất luôn phải nghiên cứu để tìm ra giải pháp tối ưu nhất Để giảiquyết vấn đề này thì Nhà nước ta cần phải có đội ngũ thiết kế đông đảo và tài năng.Sinh viên ngành điện điện tử tương lai cần trang bị cho mình có một trình độ và tầmhiểu biết sâu rộng Chính vì vậy đồ án môn học điện tử công suất là một yêu cầu cầnthiết cho mỗi sinh viên điện tử Nó là bài kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp của mỗisinh viên và cũng là điều kiện để sinh viên ngành tự tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức

về điện tử công suất Mặc dù vậy, với sinh viên năm thứ hai còn ngồi trên ghế nhàtrường thì kinh nghiệm thực tế còn chưa có nhiều, do đó cần phải có sự hướng dẫn giúp

đở của thầy giáo Sau khi cân nhắc nhóm em đã chọn đề tài “mạch khuếch đại côngsuất Ampli 350W”

Đồ án này hoàn thành không những giúp em có nhiều kiến thức hơn về môn họcnày mà còn giúp em tiếp xúc với một phương pháp làm việc mới chủ động hơn, linhhoạt hơn và đặc biệt là sự quan trọng của phương pháp làm việc theo nhóm

Vì đây là lần đầu tiên viết báo cáo đồ án nên có gì thiếu sót, mong thầy thôngcảm

TP.Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 5 năm 2016

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình làm đồ án này cũng như có được kết quả ngày hôm nay nhóm

em luôn được sự giúp đỡ của thầy cô hướng dẫn và nhà trường nhân đây nhóm em xingửi lời cảm ơn đến:

Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng đã tạo điều kiện cho em trong thời

gian đã học tập và nghiên cứu tại trường

Cảm ơn thầy cô giáo trong khoa điện- điện tử đã tận tình giảng dạy và truyền đạtnhững kiến thức quý báo cho em trong suốt quá trình học tập, nâng cao kiến thức đểchuẩn bị hành trang kiến thức cho sau nay

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến thầy Nguyễn Thanh Nghĩa giáo

viên hướng dẫn để em hoàn thành đồ án này thầy đã đưa ra những ý kiến thiết thựcnhằm bổ sung và điều chĩnh những vấn đề còn hạn chế trong quá trình làm đồ án

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thanh Nghĩa và các thầy

cô trong khoa đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện cho nhóm em thực hiện tốt đồ án,nhóm em chúc thầy cô sức khỏe, hạnh phúc, và thành công trong công việc

Em xin chân thành cảm ơn !!!

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

TP.HCM, Ngày … Tháng…Năm 2016

Giáo viên hướng dẫn (GV ký tên và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

LỜI CẢM ƠN 2

CHƯƠNG I: DẪN NHẬP 5

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 5

1.2 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 5

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

2.1 Lý Thuyết về mạch khuếch đại 6

2.2 Máy biến áp 7

2.3 Transistor 9

2.4 Tụ điện 15

2.5 Điện trở 17

2.6 Sơ đồ khối các mạch điều chỉnh tín hiệu trong Ampli 19

CHƯƠNG 3 : PHÂN TÍCH MẠCH VÀ THI CÔNG 23

3.1 Lý thuyết về mạch nguồn 23

3.2 Mạch nguồn 15V DC (nguồn đôi) 24

3.3 Mạch nguồn 35V DC (Nguồn Đôi) 25

3.4 Mạch công suất 27

3.5 Hình ảnh sau khi hoàn thành 29

CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN 30

4.1 Kết quả đạt được 30

4.2 Những thuận lợi và khó khăn khi thực hiện đề tài 30

4.3 Hướng phát triển 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

CHƯƠNG I: DẪN NHẬP 1.1 LÝ DO CH N Đ TÀI ỌN ĐỀ TÀI Ề TÀI

Ngày nay, khi đời sống vật chất của con người ngày càng được nâng cao thì nhucầu về đời sống tinh thần cũng không ngừng phát triển Con người cần giải trí saukhi làm việc mệt mỏi Lĩnh vực giải trí hiện nay rất đa dạng và phong phú, đặc biệt

âm nhạc là lĩnh vực phát triển nhất Một bài hát hay phụ thuộc rất nhiều yếu tố như:chất giọng ca sĩ, cách hòa âm phối khí, dàn nhạc âm thanh trong ca nhạc rất quantrọng và ampli được coi là xương sống của chất lượng âm thanh Cùng với sự pháttriển của các linh kiện bán dẫn gọn, nhẹ, giá rẽ thì các loại ampli dùng các linh kiệnbán dẫn trên cũng trở nên thông dụng, dễ mua, và hợp túi tiền của đa số mọi người

Vì vậy nhóm em muốn tìm hiểu về cách thiết kế, lắp ráp, chức năng của linh kiệntrong ampli

1.2 GI I H N Đ TÀI ỚI HẠN ĐỀ TÀI ẠN ĐỀ TÀI Ề TÀI

Đối với đề tài mạch khuếch đại công suất ampli 350W này nhóm em chỉ tìmhiểu,

nghiên cứu mạch công suất và thi công mạch nguồn của ampli Do kiến thức cònhạn hẹp và thời gian thực hiện đề tài có giới hạn nhóm em không thể nghiên cứu vàtìm hiểu sâu các mạch có liên kết với mạch công suất và mạch nguồn như mạchEcho, mạch Mic, mạch Music, mạch Master và các bộ phận để ghép thành mộtampli hoàn chỉnh

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lý Thuyết về mạch khuếch đại

2.1.1 Định nghĩa

Mạch khuếch đại là một thiết bị hoặc linh kiện bất kỳ nào, sử dụng một lượng công

suất rất nhỏ ở đầu vào (có tần số trong khoảng 20–20000Hz) để điều khiển mộtluồng công suất lớn ở đầu ra Trong các ứng dụng thông dụng, thuật ngữ này hiện nayđược dùng chủ yếu cho các bộ khuếch đại điện tử và thông thường là các ứng dụng thu

và tái tạo âm thanh

bị giới hạn bởi biên độ nhiễu, nên người ta lấy luôn tỉ số giữa biên độ tín hiệu lớn nhất

và nhiễu làm giải động ngõ ra

- Băng thông và thời gian đáp ứng của mạch khuếch đại

+ Băng thông của một mạch khuếch đại thường được xác định theo sự khác biệt

giữa tấn số , số này còn gọi là băng thông -3 dB Trong trường hợp những băngthông ứng với những độ chính xác khác nhau thường phải ghi chú thêm , ví dụnhư ( -1 dB, -6 dB, )

+ Nhiều mạch khuếch đại bị giới hạn bởi tốc độ tăng, thường là do trở kháng của

mạch dòng điện điều khiển phải chịu hiệu ứng tụ điện ở vài điểm trong mạch.Điều này làm cho băng thông ở công suất lớn nhất sẽ thấp hơn so với đáp ứngtần số ở mức tín hiệu nhỏ

- Thời gian trả về và sai số

Đó là thời gian để ngõ ra trả về đến một mức nào đó (thí dụ 0,1%) của tín hiệuhoàn chỉnh

- Ngoài ra còn các đặc tính như: tốc độ đáp ứng, hiệu suất, độ tuyến tính, tạp âm

2.2 Máy biến áp

2.2.1 Định nghĩa

Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc trên nguyên lý cảm

ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một

hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi

- Điện áp dây sơ cấp định mức U1đm: là điện áp của dây quấn sơ cấp tính bằngkilôvôn (KV) hay vôn (V)

- Điện áp dây thứ cấp định mức U2đm: là điện áp dây của dây quấn thứ cấp khimáy biến áp không tải và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức, tínhbằng kilôvôn (KV) hay vôn(V)

- Dòng điện dây định mức sơ cấp I1đm và thứ cấp I2đm: là những dòng điện dâycủa dây quấn sơ cấp và thứ cấp ứng với công suất và điện áp định mức, tínhbằng kilôampe (KA) hay ampe (A)

2.2.3 Cấu tạo của máy biến áp

Gồm hai bộ phận chính : lõi thép và dây quấn ( hình 2.1)

- Lõi thép: dung để dẫn từ thông chính của máy, được chế tạo từ vật liệu dẫn

từ tốt, thường là lá thép kỹ thuật điện mỏng ghép lại Để giảm dòng điệnxoáy trong lõi thép, người ta dùng lá thép kỹ thuật điện, hai mặt có sơncách điện ghép lại với nhau tạo thành lõi thép

- Dây quấn: được chế tạo bằng dây đồng hoặc nhôm có tiết diện tròn hoặc

chữ nhật, bên ngoài dây dẫn có bọc cách điện, gồm dây quấn sơ cấp và thứcấp

Hình 2.1 Cấu tạo máy biến áp 2.2.4 Máy biến áp 35-0-35(V) -15A

- Điện áp ngõ vào: 220 -240V

- Điện áp ngõ ra:

+ 35-0-35V cho nguồn mạch công suất.

+ 15-0-15V cho nguồn bass- treble.

+ 20-0-5V cho mạch báo âm lượng.

Hình 2.2 Máy biến áp 35-0-35V (15A)

2.3 Transistor

2.3.1 Cấu tạo và ký hiệu

Cũng giống như điode, transistor được tạo thành từ hai chất bán dẫn điện Khighép một bán dẫn điện âm nằm giữa hai bán dẫn điện dương ta được một PNPTransistor Khi ghép một bán dẫn điện dương nằm giữa hai bán dẫn điện âm ta đượcmột NPN Transistor (hình 2.3)

Hình 2.3 Cấu tạo và ký hiệu transistor

Tranzito có 3 chân cực là:

- Cực Phát ký hiệu là chữ E (Emitter) là nguồn phát ra các hạt tải điện trong tranzito

- Cực Nền ký hiệu là chữ B (Base) là cực điều khiển dòng điện

- Cực Thu ký hiệu là chữ C (Collector) có nhiệm vụ thu nhận tất cả các hạt dẫn từ phầnphát E qua phần gốc B tới

- Hai tiếp xúc P-N là tiếp xúc phát-nền ký hiệu là TE (gọi tắt là tiếp xúc phát), và tiếpxúc thu-nền ký hiệu là TC (gọi tắt là tiếp xúc góp)

2.3.2 Một số transistor thực tế (hình 2.4)

Hình 2.4 Một số hình dạng transistor

2.3.3 Nguyên tắc hoạt động của Transistor

Transistor hoạt động được nhờ đặt một điện thế một chiều vào vùng biên(junction) Điện thế này gọi là điện thế kích hoạt (bias voltage)

- Khi chưa cung cấp điện áp ngoài lên các chân cực của tranzito thì hai tiếp xúc

phát TE và góp TC đều ở trạng thái cân bằng và dòng điện tổng chạy qua cácchân cực của tranzito bằng 0

- Muốn cho Transistor làm việc ta phải cung cấp cho các chân cực của nó một

điện áp một chiều thích hợp Có ba chế độ làm việc của tranzito là: chế độ tíchcực (hay chế độ khuếch đại), chế độ ngắt và chế độ dẫn bão hòa Cả hai loạitranzito P-N-P và N-P-N đều có nguyên lý làm việc giống nhau, chỉ có chiềunguồn điện cung cấp vào các chân cực là ngược dấu nhau

+ Chế độ ngắt: Cung cấp nguồn điện sao cho hai tiếp xúc P-N đều phân cực

ngược Tranzito có điện trở rất lớn và chỉ có một dòng điện rất nhỏ chạy quanên tranzito coi như không dẫn điện

+ Chế độ dẫn bão hòa: Cung cấp nguồn điện sao cho cả hai tiếp xúc P-N đều

phân cực thuận Tranzito có điện trở rất nhỏ và dòng điện qua nó là khá lớn

+ Chế độ tích cực: Ta cấp nguồn điện sao cho tiếp xúc phát TE phân cực

thuận, và tiếp xúc góp TC phân cực ngược Ở chế độ này, tranzito làm việcvới quá trình biến đổi tín hiệu dòng điện, điện áp, hay công suất, khuếch đạitín hiệu, Đây là chế độ thông dụng của tranzito trong các mạch điện tửtương tự

Hình 2.5 Sơ đồ phân cực Transistor PNP

Hình 2.6 Sơ đồ phân cực Transistor NPN

2.3.4 Phân cực cho transistor

- Để Transistor làm việc, ta cần phải cấp điện áp một chiều tới các điện cực của

nó, tuỳ theo mục đích sử dụng mà nguồn điện được cấp trực tiếp vào Transistorhay đi qua điện trở, cuộn dây v.v Gọi là phân cực cho Transistor

Hình 2.7 Cấp nguồn Vcc cho Transistor ngược và thuận

- Nếu Transistor là ngược NPN thì Vcc phải là nguồn (+), nếu Transistor là

thuận PNP thì Vcc là nguồn âm (-)

2.3.6 Transistor công suất C5200 và A1943

Hình 2.8 Transistor công suất C5200 – A1943 Thông số Transistor C5200 Thông số Transistor A1943

2.3.7 Các thông số kĩ thuật Transitor

- Độ khuếch đại dòng điện β: có trị số thay đổi theo dòng điện IC, IC nhỏ thì βnhỏ, dòng IC tăng thì β tăng đến một giá trị cực đại nào đó nếu IC tiếp tục tăng thi βgiảm

- Điện áp giới hạn: là các điện áp ngược tối đa cho phép đặt vào các cặp cực

của Trasistor Nếu quá các điện áp này Transistor sẽ bị hỏng

- Dòng điện giới hạn: là dòng điện qua Transistor phải được giới hạn ở mức độ

cho phép, nếu quá trị số này thì Transistor sẽ bị hỏng

- Công suất giới hạn: khi có dòng điện qua Transistor sẽ sinh ra một công suất

nhiệt làm nóng Transistor, công suất nhiệt này được tính: PT = IC VCE MỗiTransistor đều có công suất giới hạn được gọi là công suất tiêu tán tối đa, nếu côngsuất sinh ra trên Transistor lớn hơn công suất này thì Transistor sẽ bị hỏng

2.3.8 Các chế độ khuếch đại của Transistor

Dựa vào điểm làm việc Q trên đường tải tĩnh một chiều, người ta phân biệt cácchế độ làm việc của Transistor (hình 2.9)

Hình 2.9 Đương tải tĩnh một chiều

- Mạch khuếch đại lớp A

Khi hiệu suất không phải là vấn đề đáng quan tâm, đa số các mạch khuếch đại

tuyến tính tín hiệu nhỏ được thiết kế ở lớp A Q nằm trong vùng khuếch đại Loại mạchkhuếch đại này thường được sử dụng nhiều ở các tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ, hoặc các tầng công suất thấp như các tầng để nghe bằng tai nghe

+ Ưu điểm:Các mạch khuếch đại Lớp A thường tuyến tính và ít phức tạp

+ Khuyết điểm: hiệu suất rất kém dòng tĩnh và áp tĩnh luôn khác 0 (max<50%)

- Mạch khuếch đại lớp B

Trong các mạch khuếch đại Lớp B, sẽ có 2 linh kiện đầu ra (hoặc 2 bộ linh kiện),khi tín hiệu vào toàn kỳ thì tín hiệu ra toàn kỳ

+ Ưu điểm: ở trạng thái tĩnh ICQ=0, hiệu suất cao ( Max=78,5%)

+ Khuyết điểm: tín hiệu ngõ ra bị méo trầm trọng do tín hiệu ở ngõ vào vượt qua

điện áp ngưỡng V của BJT

- Mạch khuếch đại lớp AB

Lớp AB được phối hợp giữa 2 Lớp A và Lớp B, làm tăng cường độ tuyến tính củacác tín hiệu nhỏ Thông thường chúng được sử dụng trong các mạch khuếch đại tần sốthấp như hệ thống âm thanh và hi-fi, do có sự phối hợp giữa hiệu suất và độ tuyến tínhhoặc các thiết bị mà cả hiệu suất lẫn độ tuyến tính đều có tầm quan trọng như nhau.Giảm bớt méo phi tuyến nhưng hiệu suất kém hơn lớp B

- Mạch khuếch đại lớp C

Các mạch khuếch đại Lớp C thông thường được dùng trong các mạch khuếch đạitần số sóng vô tuyến công suất cao, có góc dẫn nhỏ hơn 180 độ của tín hiệu vào Độtuyến tính không được tốt nhưng không ảnh hưởng gì vì chỉ khuếch đại một tần số duynhất Tín hiệu sẽ được phục hồi thành hình sin nhờ các mạch cộng hưởng và hiệu suấtcao hơn các mạch khuếch đại lớp A, B và AB.

2.4 Tụ điện

2.4.1 Cấu tạo

- Tụ điện được cấu tạo bởi hai bản cực kim loại đặt song song, có tính chất cách

điện một chiều nhưng cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lý phóngnạp ( Hình 2.9)

Hình 2.9 cấu tao tụ điện 2.4.2 Phân loại và kí hiệu

2.4.2.1 Tụ phân cực

- Kí hiệu:

- Hầu hết tụ hóa là tụ điện phân cực, tức là nó có cực xác định Khi đấu nối phải

đúng cực âm - dương Trị số của tụ phân cực vào khoảng 0,47μF - 4.700μF,F - 4.700μF - 4.700μF,F,thường dùng trong các mạch tần số làm việc thấp, dùng lọc nguồn

Hình 2.10 Tụ phân cực 2.4.2.2 Tụ không phân cực

- Kí hiệu:

- Tụ điện không phân cực thì không xác định cực dương âm, như tụ giấy, tụ gốm,

tụ mica, Các tụ có nhỏ hơn 1 μF - 4.700μF,F thường được sử dụng trong các mạch điện tần

số cao hoặc mạch lọc nhiễu Các tụ cỡ lớn, từ một vài μF - 4.700μF,F đến cỡ Fara thì dùngtrong điện dân dụng Một số tụ hóa không phân cực cũng được chế tạo

Hình 2.11 Tụ không phân cực 2.4.3 Các tham số chính của tụ điện

- Điện dung: là đại lượng vật lý nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụđiện Điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chấtđiện môi và khoảng cách giữ hai bản cực

- Đơn vị của tụ điện là Fara [F] Trong thực tế đơn vị Fara là trị số rất lớn, do đóthường dùng các đơn vị đo nhỏ hơn như micro Fara (1µF=10−6F), nano Fara(1nF=10−9F), pico Fara (1pF=10−12F).

- Điện áp làm việc: Tụ điện được đặc trưng bới thông số điện áp làm việc caonhất và được ghi rõ trên tụ nếu kích thước đủ lớn Đó là giá trị điện áp thườngtrực rơi trên tụ điện mà nó chịu đựng được Giá trị điện áp tức thời có thể caohơn điện áp này một chút, nhưng nếu quá cao, thì lớp điện môi có thể bị đánhthủng, gây chập tụ

- Công dụng: tụ lọc nguồn, tụ liên lạc giữa các tầng, tụ thoát…

Hình 2.13

Giá trị của điện trở được vẽ trên thân điện trở Màu biểu thị giá trị của điện trở và sai số của điện trở thể hiện trong hình 2.13

+ Đối với điện trở 4 màu: 3 vạch giá trị, thì 2 vạch đầu đọc là 2 số, vạch thứ 3

là vạch mũ Giá trị của điện trở bằng: 2 vạch 10 mũ vạch 3 Vạch thứ 4 là saisố

+ Đối với điện trở 5 vạch và 6 vạch: 3 vạch đầu đọc liền nhau là giá trị điện trở,

vạch thứ 4 là mũ, vạch thứ 5 là sai số Giá trị của điện trở bằng: 3 vạch, 10 mũvạch 4 Vạch thứ 5 là sai số

+ Đối với điện trở dán: Giá trị của điện trở bằng: 2 số đầu 10 mũ số thứ 3.

2.5.4 Điện trở công suất