mạch ổn định điện áp 12v đầu ra

Equation ChapterĐẠI Section TRƯỜNG HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Contents VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ──────── * ─────── BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ I ĐỀ TÀI : MẠCH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP 12V ĐẦU RA Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Vũ Thắng NHÓM Sinh viên thực MSSV Trần Huy Long LỜI20132411 MỞ ĐẦU Nguyễn Văn Tuấn Ngày với phát triển khoa học công nghệ, thiết bị điện tử 20134321 áp dụng ngày rộng rãi Nguyễn hầuVăn hết Khởi vấn đề kinh tế-xã hội đời sống Trong tất thiết bị 20132114 điện tử vấn đề nguồn cung cấp Nguyễn Văn Khánh vấn đề quan trọng định đến làm việc ổn định hệ thống Hầu 20132072 hết thiết bị điện tử sử dụng nguồn điện chiều ổn áp với độ xác ổn định cao Hiện kỹ thuật chế tạo mạch ổn áp khía cạnh nghiên cứu phát triển với mục đích tạo khối nguồn có công suất lớn, độ ổn định cao, kích thước nhỏ Từ tầm quan trọng ứng dụng thực tế nguồn điện chiều ổn áp nên nhóm em định chọn đề tài “Thiết kế mạch ổn định điện áp 12V-1A đầu với đầu vào 15-24V” để qua tìm hiểu kĩ nguyên lý hoạt động mạch đồng thời củng cố kĩ thiết kế mạch điện tử Trong trình thực đề tài em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Vũ Thắng thành viên SIPLAB tận tình hướng dẫn hỗ trợ em hoàn thành đề tài Do khả kiến thức thân kĩ làm mạch hạn chế nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận góp ý thầy để đề tài hoàn thiện I Phân công nhiệm vụ nhóm Tìm hiểu đề tài: Tuấn, Khởi Xác định yêu cầu kỹ thuật: Long, Khánh Lập kế hoạch, phân công nhiệm vụ: Tuấn, Khởi Chuẩn bị: • Thiết kế mạch nguyên lý: Tuấn, Khởi • Thiết kế mạch in: Long, Khánh • Test mạch mô phỏng: Tuấn, Khởi, Long, Khánh In, hàn, ráp, mạch: Long , Khánh, Khởi Chuẩn hóa nội dung, làm báo cáo: Long, Tuấn II Các tiêu kỹ thuật mạch Mạch ổn định điện áp chiều yêu cầu nguồn đầu vào nằm khoảng 15V-24V giá trị điện áp đầu phải ổn định 12V Mạch sử dụng linh kiện transitor, điện trở, diode zener,… III Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động Mạch ổn định điện áp 12V đầu có khối : • Khối điều khiển : dùng để điều khiển điện áp • Khối lấy mẫu : có chức lấy mẫu điện áp để đưa vào so sánh • Khối tạo điện áp chuẩn : có chức tạo điện áp chuẩn để so sánh với điện áp lấy mẫu • Khối so sánh : có chức so sánh chênh lệch điện áp lấy mẫu điện áp chuẩn sau phản hồi kết so sánh đến khối điều khiển Nguyên lý hoạt động mạch : điện áp V out thay đổi điện áp thay đổi đưa vào khối lấy mẫu Điện áp sau khỏi khối lấy mẫu gọi điện áp lấy mẫu đưa vào khối so sánh Khối tạo điện áp chuẩn tạo điện áp chuẩn để so sánh, điện áp chuẩn đưa vào khối so sánh để so sánh với điện áp lấy mẫu Kết so sánh đưa từ khối so sánh đến khối điều khiển để điều chỉnh lại điện áp với yêu cầu IV Sơ đồ chi tiết khối Khối điều khiển Khối điều khiển mạch transitor TIP41C TIP41C transitor NPN có giá trị điện áp vào tối đa 100V giá trị dòng điện tối đa 6A Sở dĩ chúng em chọn TIP41C transitor có giá trị điện áp vào tối đa dòng điện tối đa phù hợp với yêu cầu đề tài (Vinmax = 100V > 24V Imax = 6A > 1A) Khối lấy mẫu Khối lấy mẫu phân áp điện trở biến trở Khối lấy mẫu tạo điện áp lấy mẫu để đưa vào khối so sánh Điện áp đưa vào khối so sánh U LM = V out VR VR1+ R điện áp rơi biến trở : Để chọn giá trị linh kiện ta áp dụng công thức : V out = (U z +U BE 2).(1 + R ) = 12 V VR = 12(V) R VR = Ta chọn Uz = 5V UBE = 0.7V transitor Si Từ ta tính tỷ lệ 21 19 Chọn R4 = 5.6kΩ chọn biến trở VR1 = 10kΩ Lý cần chọn biến trở giá trị điện áp vào không cố định nên thay đổi điện áp vào ta cần thay đổi giá trị biến trở để lấy xác điện áp 12V Lý thứ hai ta cần dùng biến trở để có giá trị điện trở phân áp thỏa mãn tỷ lệ R VR = 21 19 Khối so sánh Khối so sánh mạch transitor C1815 có chức so sánh điện áp lấy mẫu đưa vào chân B với điện áp chuẩn chân E sau phản hồi kết so sánh đến chân B transitor điều khiển TIP41C Lý ta chọn C1815 C1815 transitor NPN transitor so sánh không cần phải có dòng tải tối đa lớn Khối tạo điện áp chuẩn Khối tạo điện áp chuẩn gồm diode zener 5V mắc chân E transitor C1815 để điện áp diode ổn định mắc nối tiếp với điện trở R3 = 10kΩ Lý ta chọn diode zener 5V để lấy điện áp chuẩn U z = 5V R VR chọn công thức tính tỷ lệ Điện trở R3 có chức ổn định điện áp cho diode zener V out = U z + I z.R Vout thay đổi Uz ghim ổn định 5V, phần Vout – Uz rơi hết R3 ta chọn R3 lớn để làm giảm dòng Iz mà diode phải chịu (Iz < Izmax) Hình ảnh khối mạch Hoạt động mạch Khi điện áp đầu mạch giảm điện áp phân áp R VR1 giảm Tín hiệu đưa vào chân B transitor C1815 để so sánh với điện áp chuẩn 5V diode zener Khi U BE2 giảm làm cho UC2 UB1 tăng làm cho điện áp tăng trở lại Nếu điện áp tăng ngược lại Do điện áp mạch giữ mức cố định V Sơ đồ lắp ráp • • • Các linh kiện mạch Transitor điều khiển TIP41C Transitor dùng khối so sánh C1815 Điện trở 10kΩ x2, điện trở 5.6kΩ x1, điện trở 1kΩ x1 • • • • • Biến trở 10kΩ x1 Diode zener 5V x1 LED báo nguồn x1 Jack DC input x1 Header output 3x2 x1 Hình ảnh 3D mạch Sơ đồ PCB Hình ảnh 3D mặt mạch Sơ đồ dây mặt mạch Kết test mạch thành phẩm Test board trắng với nguồn 19V đầu vào Test board trắng với nguồn 15V đầu vào Trên hình ảnh test thay đổi điện áp vào điện áp có sai số so với yêu cầu chức Sai số trình thực biến trở vặn không xác lắm, để khắc phục ta xoay biến trở lại cho phù hợp Mặt trước mạch hoàn thiện Mặt sau mạch hoàn thiện 10 Hình ảnh test mạch với nguồn 15V KẾT LUẬN Kết luận ưu, nhược điểm mạch Ưu điểm • Mạch hoạt động ổn định với mức điện áp đưa vào • ≤ Khi thay đổi giá trị điện áp vào giá trị điện áp có sai số bé ( 3%) điều chỉnh cách xoay biến trở • Mạch nhỏ, gọn Nhược điểm • Do kĩ làm mạch hạn chế nên mạch thành phẩm chưa đẹp mắt Cuối cùng, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Vũ Thắng thành viên SIPLAB tận tình giúp đỡ hỗ trợ chúng em trình hoàn thiện đề tài 11 12 13 ... Tuấn II Các tiêu kỹ thuật mạch Mạch ổn định điện áp chiều yêu cầu nguồn đầu vào nằm khoảng 15V-24V giá trị điện áp đầu phải ổn định 12V Mạch sử dụng linh kiện transitor, điện trở, diode zener,…... Mạch ổn định điện áp 12V đầu có khối : • Khối điều khiển : dùng để điều khiển điện áp • Khối lấy mẫu : có chức lấy mẫu điện áp để đưa vào so sánh • Khối tạo điện áp chuẩn : có chức tạo điện áp. .. cho điện áp tăng trở lại Nếu điện áp tăng ngược lại Do điện áp mạch giữ mức cố định V Sơ đồ lắp ráp • • • Các linh kiện mạch Transitor điều khiển TIP41C Transitor dùng khối so sánh C1815 Điện