Đồ án mạch nguồn, tài liệu liên quan, mạch nguồn đối xứng, mạch nguồn 5c, Đồ án sinh viên của trường ĐHSPKT Hưng Yên Mô tả Hướng dẫn làm mạch nguồn ổn áp 1 chiều đầu ra cố định 5V, 12V Mạch nguồn ổn áp 1 chiều đầu ra cố định 5v, 12V sử dụng họ IC78xx 1. IC ổn áp 78xx Họ IC 78xx là loại dòng IC dùng để ổn định điện áp dương đầu ra với điều kiện đầu vào luôn luôn lớn hơn đầu ra là 3V. Tùy loại IC78 mà nó ổn áp đẩu ra là bao nhiêu. Ví dụ: 78067809… Họ IC 78xx gồm có 3 chân: 1: Vin Chân nối nguồn đầu vào 2: GND Chân nối đất 3: Vo Chân nguồn ra Có những dạng thông dụng của 78xx như LA 7805 IC ổn áp 5V LA 7806 IC ổn áp 6V LA 7808 IC ổn áp 8V LA 7809 IC ổn áp 9V LA 7812 IC ổn áp 12V 2. Mach ổn áp 2.1. Linh kiện cần chuẩn bị 3 Header 1 Cầu diode – 1 tụ 1000uf 25V – 2 tụ 104 – 2 tụ 470uf 2 diode 1N4007 1 IC LM7805 1 IC LM7812 2 led 1 trở 1k, 1 trở 330 ôm 2.2 Sơ đồ nguyên lý 2.3. Sơ đồ mạch in 2.4. Mô phỏng 3d
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án mơn học ĐỒ ÁN MƠN HỌC Đề tài : Thiết kế, chế tạo nguồn đa GVHD: Đỗ Quang Huy SVTH : Nguyễn Duy Hải Phạm Vũ Hồng Hải Trịnh Văn Hải Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học Mục lục Phần I: Yêu cầu mục tiêu đề tài Phân tích yêu cầu đề tài Mục tiêu đề tài Các phương án thực Ý nghiã đề tài Phần II: Cơ sở lý thuyết: Giới thiệu linh kiện Máy biến áp I II Điện trở III Tụ điện IV Các linh kiện bán dẫn V Giới thiệu IC Họ IC 78XX (7805,7809,7812….) Họ IC 79XX (7905,7909,7912 ) Phần III: Tính tốn thiết kế sản phẩm Tính tốn chọn MBA Tính tốn thiết kế mạch ổn áp Phần IV: Tổng kết Kết luận Hướng phát triển đề tài Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Giáo viên hướng dẫn Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Giáo viên phản biện Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án mơn học Lời nói đầu C ùng với phát triển kinh tế khoa học kỹ thuật đường cơng nghiệp hố đại hố đất nước Ngành điện tử nói chung có bước tiến vượt bậc mang lại thành đáng kể Để thúc đẩy nề kinh tế đất nước ngày phát triển, giàu mạnh phải đào tạo cho hệ tréco đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày cao xã hội Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo phải đưa phương tiện dạy học đại vào giảng đường, trường học có trình độ người ngày cao đáp ứng nhu xã hội Trường ĐHSPKT Hưng Yên số trường trú trọng đến việc đại hoá trang thiết bị nhằm nâng cao hiệu giảng dạy giúp sinh viên có khả thực tế cao Để sinh viên có tăng khả tư làm quen với công việc thiết kế, chế tạo chúng em giao cho thực đồ án: “ Thiết kế chế tạo nguồn đa điện áp thấp ” nhằm củng cố mặt kiên thức trình thực tế Sau nhận đề tài, nhờ giúp đỡ tận tình giảng viên hướng dẫn với lỗ lực cố gắng nhóm, tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, đến đồ án chúng em mặt hồn thành Trong q trình thực dù cố gắng trình độ hạn chế kinh nghiệm nên khơng thể tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận bảo giúp đỡ đóng góp ý kiến thầy giáo khoa để đồ án chúng em ngày hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo với thầy giáo khoa giúp chúng em hoàn thành đồ án Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học Tài liệu tham khảo Sách điện tử công suất tác giả Nguyễn Bính Website: www.google.com.vn www.dientuvietnam.net www.datasheet4u.com Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học Ý Nghĩa đề tài: Để giúp sinh viên có thể củng cố kiến thức, tổng hợp nâng cao kiến thức chuyên ngành Đề tài thiết kế chế tạo thiết bị, mơ hình để sinh viên trường đặc biệt sinh viên khoa Điện - Điện tử tham khảo, học hỏi tạo tiền đề nguồn tài liệu cho sinh viên khố sau có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu học tập Những kết thu sau hoàn thành đề tài trước tiên giúp cho chúng em hiêủ sâu nguyên lý mạch nguồn, tự thiết kế Từ tích luỹ kiến thức cho năm học sau thực tế Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học Phần I: kế hoạch thực Sau nhận đề tài chúng em bắt tay vào việc: Thời gian công việc cụ thể sau: Tuần 1: gặp thầy giáo hướng dẫn nhận đề tài Tuần 2: tìm hiểu đề tài, lĩnh vực ứng dụng, tìm tài liệu liên quan đến đề tài Tuần 3: Tìm thiết kế sơ đồ ngun lý, tính tốn mạch chọn linh kiện Tuần 4: test thử bo mạch hiệu chỉnh, xử lý cố Tuần 5: Thiết kế mạch in, lắp ráp sản phẩm, kiểm tra chạy thử sản phẩm Tuần 6: Hoàn thành lý thuyết Thời gian đầu nhóm chúng em cố gắng gặp thầy liên tục lần tuần, qua lần gặp chúng em thầy “Nguyễn Đình Hùng” hướng dẫn nhiệt tình, cụ thể phương hướng thực thầy rõ chỗ thiếu sót để chúng em khắc phục Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học PhầnII: Ứng dụng đề tài Bất đâu, lĩnh vực sống cần đến nguồn điện, với nguồn đa điện áp thấp cung cấp nguồn cho sinh viên phòng, xưởng thực hành, thí nghiệm trường học Trong đời sống vậy, làm nguồn cung cấp cho động công suất nhỏ, cấp nguồn cho thiết bị chiếu sáng, nguồn nạp ác quy… Nhận thấy quan trọng nhóm chúng em “ thiết kế chế tạo nguồn đa điện áp thấp” Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học Phần III: Cơ sở lý thuyết GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN I-MÁY BIẾN ÁP 1.Khái niệm, ký hiệu, cấu tạo MBA: a ) Khái niệm Máy biến áp thiết bị dùng để tăng giảm điện áp(hay c ường độ dòng điện) dòng điện xoay chiều giữ nguyên tần số b )Cấu tạo: MBA cấu tạo gồm cuộn dây sơ cấp vài cuộn dây thứ cấp khung đỡ giấy cách điện, nhựa hay bekelit, bekelit có lõi từ khép kín Lõi thép biến áp dùng thép kỹ thuật điện ghép lại dùng lõi Feritte đúc Một số trrường hợp dùng biến áp có lõi khơng khí cuộn sơ cấp cuộn người ta đưa dòng điện xoay chiều vào, cuộn thứ cấp cuộn người ta lấy dòng điện biến đổi để sử dụng 10 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học Trong nguồn xung đầu biến áp xung , ta phải dùng Diode xung để chỉnh lưu diode xung diode làm việc tần số cao khoảng vài chục KHz , diode nắn điện thơng thường khơng thể thay vào vị trí diode xung được, ngựơc lại diode xung thay cho vị trí diode thường, diode xung có giá thành cao diode thường nhiều lần Về đặc điểm , hình dáng Diode xung khơng có khác biệt với Diode thường, nhiên Diode xung thường có vòng dánh dấu đứt nét đánh dấu hai vòng Ký hiệu Diode xung 4.6 Diode tách sóng Là loại Diode nhỏ thuỷ tinh gọi diode tiếp điểm mặt tiếp xúc hai chất bán dẫn P - N điểm để tránh điện dung ký sinh, diode tách sóng thường dùng mạch cao tần dùng để tách sóng tín hiệu 4.7 Diode nắn điện Là Diode tiếp mặt dùng để nắn điện chỉnh lưu nguồn AC 50Hz , Diode thường có loại 1A, 2A 5A Diode nắn điện 5A Ứng dụng Diode bán dẫn 29 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học * Do tính chất dẫn điện chiều nên Diode thường sử dụng mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành chiều, mạch tách sóng, mạch gim áp phân cực cho transistor hoạt động mạch chỉnh lưu Diode tích hợp thành Diode cầu có dạng Diode cầu mạch chỉnh lưu điện xoay chiều 30 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học GIỚI THIỆU CHUNG VỀ IC IC(Intergated – Cirouit) mạch điện tử mà thành phần tác động thụ động, chế tạo kết tụ đế (Subtrate) không tách rời Đế phiến bán dẫn( hầu hết Si) phiến cách điện Một IC thường có kích thước dài rộng cỡ vài tram micrơ đựng vỏ kim loại plastic Những IC thường phận chức (Function device) tức phận có khả thực chức điện tử Sự kết tụ (Integration) thành phần mạch điện tử phận cấu thành hệ thống điện tử hướng tim tòi theo đuổi từ lâu nghành điện tử Nhu cầu kết tụ phát minh từ kết tụ tất nhiên mạch hệ thống điện tử theo chiều hướng từ đơn giản đến phức tạp, từ nhỏ đến lớn, từ số thấp (tốc độ chậm) đến tần số cao (tốc độ nhanh) tiến triển hậu tất yếu nhu cầu ngày tăng việc xử lý lượng tin tức (Information) ngày nhiều xã hội phát triển IC 78XX Cáu tạo hình dạng họ IC 78XX 31 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án mơn học * Chức họ IC 78XX nói chung: Họ IC 78XX có chức tạo điện áp đầu cố định mức +XX IC79XX Cáu tạo hình dạng họ IC 79XX 32 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án mơn học * Chức họ IC 79XX nói chung: Họ IC 79XX có chức tạo điện áp đầu cố định mức -XX 33 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án mơn học Phần IV: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ SẢN PHẨM Sơ đồ nguyên lý 34 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học : PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG -Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều U thành điện áp xoay chiều U2 có giá trị thích hợp với u cầu, biến đổi điện áp xoay chiều 220V thành điện áp xoay chiều U2 có giá trị là:… -Mạch chỉnh lưu chuyển tiếp điện áp xoay chiều U2 thành điện áp khơng phẳng U3(có giá trị thay đổi nhấp nhơ) -Bộ lọc có nhiệm vụ san điện áp chiều đập mạch U3 thành điện áp chiều U4 nhấp nhơ -Bộ ổn áp chiều( ổn dòng) có nhiệm vụ ổn định điện áp(dòng điện) đầu Ura U4 bị thay đổi theo ổn định Bộ nguồn đa điều chỉnh gồm có phần chính: U1 AC Biến áp U2 AC Mạch chỉnh lưu U3 DC Bộ lọc U4 DC ổn áp chiều Ura DC 35 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học * Phần 1: Gồm cuộn dây sơ cấp vài cuộn dây thứ cấp quấn khung đỡ giấy cách điện nhựa hay bakelit,bên có lõi thép khép kín Lõi thép biến áp dùngcác thép kĩ thuật điện ghép lại với dung lõi khép kín Lõi thép máy biến áp dung thép kĩ thuật điện ghép lại hộăc dung lõi Feritte đúc Một số trường hợp dung biến áp khơng khí Cuọn sơ cấp cuộn mà người ta đưa dòng điện xoay chiều vào, cuộn thứ cấp la cuộn đưa dòng điện biến đổi để sử dụng Ở ta sử dụng biến áp biến đổi điện áp xoay chiều 220V thành điện áp xoay chiều có giá trị 0V,6V, 9V , 12V ,24V… * Phần 2: Mạch chỉnh lưu toàn song dung cầu đioe -Giả sử bán kỳ dương ứng với điểm A dương (+),điểm B âm (-), đioe D1 ,D3 phân cực thuận nên dẫn điện , dòng điện từ A quan D , qua tải sau qua D3 B Trong D2 , D4 phân cực ngược nên không dẫn điện - Ở bấn kỳ âm điện ápvào U1, điểm B dương so vơi điểm A lúc D 2, D4 phân cực thuận nên dẫn điện Dòng điẹn từ B qua D sau tải qua D4 A Và lúc D1 D3 phân cực ngược nên không dẫn điện -Như hai nửa chu kỳ tín hiệu vào U 1.có dòng diện chiều qua tảivà tạo điện áp chiều ngõ tức U lúc diện áp không phẳng * Mạch lọc dung tụ điện : 36 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án mơn học Mạch lọc có nhiệm vụ san điện áp chiều đập mạch U3 thành điện áp chiều nhấp nhơ Khi điện áp chiều tăng từ đến giá trị lớn Vmax ,tụ điện nạp điện đến giá trị UC=Umax Khi điện áp giảm từ đỉnh 0, tụ điện xả điện bù vào giảm độ gợn sóng điện áp chiều đập mạch , đồng thời giá trị trung bình điện áp chiều ngõ tăng lên Điện áp chiều chiều có đọ gợn sóng nhỏ phụ thuộc vào tải dòng tải nhỏ, tụ phóng điện yếu đọ gợn sóng nhỏ Nếu sóng nhỏ phụ thuộc vào tải Nếu dòng tải nhỏ, tụ phóng điện yếu độ gợn sóng nhỏ Nếu dòng tải lớn tụ điện phóg điện nhiều độ gợn sóng lớn Độ gợn sóng phụ thuộc vào điện dung tụ điện Tác dụng tụ điện: Trong dòng điện chiều điện áp đập mạch U3 gồm thành hần1 chiều thành phần xoay chiều sót lại, đạc tính tụ điện cho dòng xoay chiều qua mà khơng cho dòng chiều qua chọn C có trị số tương đối lớn thí Xc nhỏ, nên thành phần xoay chiều lúc qua tụ xuống mass mà không di qua tải Thành phần chiều khơng thẻ qua tụ C nên tồn qua tải Vì mạch ta chọn tụ: C2, C4, C6, C8, C10 ,C12 ,C14 ,C16 ,C17 ,C18:có nhiệm vụ san mức điện áp cao C1,C3 , C5 ,C7 ,C9 ,C11 ,C13 ,C15 :có nhiệm vụ lọc xung đột biến 37 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án mơn học Tính tốn khối 78XX,79XX Tính tốn giá trị tụ điện: Ta có cơng thức Kc= = : ( điện tử công suất Nguyễn Bính) 8Kc(Rf)2 C2 -4RfC +1 =0 (*) Với f=50Hz Chọn Kc=0.01 Tính tốn giá trị tụ điện với khối IC 78XX,79XX Tương tự ta xác định giá trị điện trở ứng với công suất lớn tải: +R=30Ω theo (*) ta có: C1= 99497 µF C2= 502,525µF Ta lấy giá trị nhỏ C2= 502.525 µF Chọn C= 2200µF Tính tốn thiết kế MBA Phần nguồn dành cho khối xoay chiều P4= U4 I4 = 24 = 48 W (U4 mức điện áp xoay chiều lớn nhất,I4 =2A) Vậy ta chọn máy biến áp có cơng suất P2 bên thứ cấp là: P2 = P3+P4 =103,2 + 48 = 151,2 W 38 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án mơn học +Tính tiết diện lõi thép từ S: S= a.b (Cm2) +Tính cơng suất: P ( S ) với K1= 1.1 1.3 K1 Ta nên chọn k1= 1.2 Từ cơng thức ta có : S= p.(k1^ 2) = 151.2(1.2^2) = 14.76 Cm2 Ta chọn kích cỡ lõi thép từ với a = cm, b = cm +Tính dòng điện: (Coi máy biến áp lý tưởng) -dòng thứ cấp: Chọn I2 =Max(I3,I4) = 3A I2= A -dòng sơ cấp: Chọn hiệu suất máy biến áp =0,85 Công suất phần sơ cấp máy biến áp = P2 P1 P1 = P 151,2 = =177,88 W 0,85 Ta chọn máy biến áp có cơng suất ≥ 177,88 W I1 = P1 177,88 = 220 U1 = 0,8 A +Tính đường kính dây: - Đường kính dây vào: 39 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử d1= 1,13 Đồ án môn học I1 = 1,13 0,8 =1,02 (mm) -đường kính dây ra: d2=1,13 I =1,13 = 1,96 (mm) + Tính số vòng /1 Vơn N= K = vòng / vơn S (tra bảng cơng suất máy biến áp ta có K=45) 45 N= 14,76 =3,05 (vòng/Vơn) +Tính số vòng dây: - Số vòng dây sơ cấp: W1 = N.U1=3,05.220 = 617 (vòng) -Số vòng dây thứ cấp: W2 = N.U2 =3,05.U2 (vòng) Với U2 =6 V ta W2 =18.3 (vòng) U2 =9 V ta W2 =27,45 (vòng) U2 =12 V ta W2 =36,6 (vòng) U2 =24 V ta W2 =73,2 (vòng) *Máy biến áp cấp cho họ 78XX,79XX Công suất cần cấp là: P2 = I2 U2 Cũng theo cách tính phần Với Uv = 16V ; U = 1,4V Ta tính U2= Uv+U = 16+1,4 = 17,4 V 40 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án mơn học Dòng điện I4 dòng điện khối :I2 =0,5A Tính tiết diện lõi thép ta có : S= p.(k1^ 2) = 8,7(1.2^2) = 3,54 Cm2 Chọn a=2,5cm b = 1,5cm Công suất cuộn sơ cấp P2= U2.I2 = 17,4 0,5 =8,7 W P2 P1 = (chọn = 0,85) P1= 8,7 =10,24 W 0,85 Ta chọn máy biến áp có cơng suất ≥ 10,24 W Tính dòng điện cuộn sơ cấp I1= P1 10,24 = =0,046 A U 220 Tính đường kính dây quấn Đường kính dây quấn sơ cấp d1=1,13 I =1,13 0,046 = 0,24 (mm) = 0,8 (mm) đường kính dây quấn thứ cấp d2=1,13 I =1,13 0,5 Thi công mạch in B1:chuyển từ sơ đồ nguyên lý sang sơ đồ mạch in,vẽ mạch Phần mềm vẽ mạch in proteus 41 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học Mặt bo mạch Bước2 Gia công mạch in thiết bị có sẵn Bước Lắp linh kiện vào mạch in hàn Bước 4: Ráp mạch in vào vỏ sản phẩm 42 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án mơn học Phần IV: TỔNG KẾT Qua q trình thực đề tài: “Thiết kế chế tạo nguồn đa điện áp thấp” giúp chúng em củng cố lại kiến thức học, hiểu thêm kiến thức rèn luyện thêm kỹ thiết kế, vẽ mạch, làm mạch Đồng thời qua chúng em tự đánh giá lực thân Qua thời gian thực đề tài người chúng em quen dần với việc làm việc độc lập làm việc theo nhóm, biết cách tổ chức cơng việc thời gian hợp lý Đó thành lớn trình học tập mà chúng em đạt Trong trình thực đề tài gặp nhiều khó khăn song với hướng dẫn nhiệt tình thầy “Đỗ Quang Huy” với lỗ lực thành viên nhóm, chúng em hồn thành đề tài Tuy nhiên kiến thức chúng em hạn chế nên đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp thầy “Đỗ Quang Huy” thầy cô khoa toàn thể bạn sinh viên để đề tài chúng em thêm hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! 43 ... tử Đồ án mơn học Hình dáng Diode Zener ( Dz ) Ký hiệu ứng dụng Diode zener mạch Sơ đồ minh hoạ ứng dụng Dz, nguồn U1 nguồn có điện áp thay đổi, Dz diode ổn áp, R1 trở hạn dòng Ta thấy nguồn. .. tử Đồ án môn học Ý Nghĩa đề tài: Để giúp sinh viên có thể củng cố kiến thức, tổng hợp nâng cao kiến thức chuyên ngành Đề tài thiết kế chế tạo thiết bị, mơ hình để sinh viên trường đặc biệt sinh. .. Hưng Yên Khoa: Điện - Điện tử Đồ án môn học PhầnII: Ứng dụng đề tài Bất đâu, lĩnh vực sống cần đến nguồn điện, với nguồn đa điện áp thấp cung cấp nguồn cho sinh viên phòng, xưởng thực hành, thí