1.1 Yêu cầu thiết kế. Điện áp đầu vào một chiều: U=12V. Điện áp đầu ra xoay chiều : U=220V Tần số: 50Hz Công suất: 300W. Sản phẩm yêu cầu mĩ thuật, kỹ thuật. Đảm bảo an toàn về mặt thí nghiệm, kiểm trasản phẩm.1.2 Phân tích yêu cầu đề tài. Với yêu cầu của đề tài khi đó chúng ta phải thiết kế một bộ nghịch lưu cho ra điệnáp xoay chiều là 220V từ nguồn ắc quy 12V, tần số đo đầu ra là 50Hz, công suất racủa bộ nghịch lưu là 300W. Mạch lấy nguồn ắc quy 12V cấp trực tiếp cho mạch. Mạch sử dụng biến áp xung ởđây như bộ kích nhằm kích nguồn áp lên giá trị cao hơn nhiều lần so với giá trị ápban đầu. Đề tài ở đây là mạch công suất vì vậy linh kiện được sử dụng phần lớn là linh kiệncông suất. Mạch sử dụng các linh kiện bán dẫn công suất như Transistor,MOSFET,OPAMP.. IC tạo xung NE555, và đặc biệt là biến áp xung nhỏ gọn, vớitần số kích lớn cũng như công suất đầu ra lớ
Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin chân thành cám ơn tồn thể q thầy thuộc khoa Điện Tử Viễn Thông giảng dạy cung cấp kiến thức tảng cho em từ môn kĩ thuật xung số, đến môn điện tử ứng dụng đồ án điện tử ứng dụng Tuy kiến thức chưa đủ để làm việc mơi trường thực tế, lượng kiến thức vơ q báo, tảng để tìm hiểu nghiên cứu sâu Tiếp theo, em xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Duy Nhật Viễn, thuộc Khoa Điện Tử Viễn Thông, trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng cung cấp cho em đề tài Đồ Án: “Mạch nghịch lưu pha sử dụng biến áp xung” tận tình hướng dẫn đề tài cho em, việc giúp em tìm đưa hướng giải vấn đề Tuy khơng có nhiều thời gian làm dự án xuyên suốt với thầy, nhờ gợi ý thầy mà em thuận lợi giải vấn đề dự án hồn thành tốt đề tài đồ án mơn học Và em chân thành cám ơn trường Đại học Đà Nẵng cung cấp cho em môi trường học tập với đầy đủ trang thiết bị tài liệu học tập nghiên cứu năm học vừa qua Cuối em xin chúc trường Đại học Đà Nẵng ngày phát triển mở rộng quy mô, đạt chuẩn chất lượng khu vực giới, cung cấp đầu nguồn nhân lực chất lượng cao Và em xin chúc quý thầy cô thuộc khoa Điện Tử Viễn Thông dồi sức khoẻ thành công sống Đà Nẵng, ngày 27 tháng 12 năm 2018 Sinh viên Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC HÌNH ẢNH Nhận xét giáo viên hướng dẫn CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH ĐỀ TÀI MẠCH NGHỊCH LƯU PHA 1.1 Yêu cầu thiết kế 1.2 Phân tích yêu cầu đề tài 1.3 Mục đích làm đề tài 1.4 Ý nghĩa đề tài CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MẠCH NGHỊCH LƯU 2.1 Giới thiệu mạch nghịch lưu 2.2 Khái niệm phân loại nghịch lưu 2.2.1 Khái niệm 2.2.2 Phân loại: 2.3 Lựa chọn nghịch lưu 2.4 Kết luận chương CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN CÓ TRONG MẠCH 3.1 Điện trở 3.1.1 Phân loại ký hiệu 3.1.2 Thông số kỹ thuật 10 3.1.3 Ứng dụng tiêu biểu 11 3.2 Tụ điện 11 3.2.1 Cấu tạo 11 3.2.2 Ký hiệu đơn vị trị số 12 3.2.3 Phân loại 12 3.2.4 Phương trình nạp xã trụ 12 3.2.5 Ứng Dụng tụ điện 12 3.3 Diode 14 3.3.1 Tiếp giáp P – N Cấu tạo Diode bán dẫn 14 3.3.2 Phân cực thuận cho Diode 15 3.4 BJT 15 3.4.1 Cấu tạo ký hiệu 15 3.4.2 Phân loại 15 3.4.3 Các thông số kỹ thuật BJT 15 3.4.4 Phân cực cho BJT 17 3.4.5 Ứng dụng BJT 17 3.5 MosFest 18 3.5.1 Phân loại 18 3.5.2 Cấu tạo ký hiệu 18 3.5.3 Các thông số kỹ thuật Mosfet 18 3.5.4 Nguyên lý hoạt động 19 3.5.5 Ứng dụng Mosfet 19 3.6 OP-AMP 19 3.6.1 Cấu tạo ký hiệu 19 3.6.2 OP-AMP có cấu tạo hình vẽ 19 3.6.3 AMP lý tưởng OP-AMP thực tế 20 3.6.4 Ký hiệu OP-AMP 20 3.6.5 Nguyên lý hoạt động 20 3.6.6 Ứng Dụng OP-AMP 20 SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn 3.7 Vi mạch định thời IC555 22 3.7.1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo IC555 22 3.7.2 Ứng Dụng IC555 23 3.8 IC chia xung CD4017 27 3.8.1 Giới thiệu IC4017 số hình ảnh 27 3.8.2 Sơ đồ chân tác dụng chân 27 3.8.3 Xung clock sơ đồ nguyên lý làm việc CD4017 28 3.9 Máy biến áp xung 29 3.9.1 Đặc điểm chung máy biến áp xung 29 3.9.2 Máy biến áp xung khác máy biến áp thường chỗ nào? 29 3.10 Cấu tạo 29 3.10.1 Nguyên tắc hoạt động 29 Chương 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG MẠCH NGHỊCH LƯU.30 4.1 Nội dung chương 4: 30 4.2 Yêu cầu thiết kế 30 4.2.1 Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu pha 31 4.2.2 Phân tích sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu pha 32 4.3 Thiết kế 32 4.3.1 Thiết kế mạch Astable 32 4.3.2 Thiết kế mạch vi phân 35 4.3.3 Thiết kế mạch Monostable 36 4.3.4 Thiết kế mạch kích Mosfet 38 4.3.5 Thiết kế máy biến áp xung 41 4.3.6 Thiết kế mạch hồi tiếp ổn định điện áp 43 4.4 Tổng Kết Chương 46 Kết luận Luận hướng phát triển đề tài 47 SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình : Một số loại điện trở có thực tế Hình 2: Kí hiệu loại điện trở Hình 3: Ví dụ cầu phân áp 11 Hình 4: Một số tụ điện có có thực tế 11 Hình 5: Tụ biến đổi tụ xoay Hình 6:Tụ bán chỉnh tụ chỉnh 12 Hình 7: Mạch lọc LC 12 Hình 8: Sơ đồ mạch vi phân dạng sóng 13 Hình 9: Một số hình ảnh diode thực tế 14 Hình 10: Cấu tạo diode 14 Hình 11: Cấu tạo hình dáng diode 14 Hình 12: P-N-P Transistor Hình 13:N-P-N Transistor 15 Hình 14: Mạch phân cực dùng nguồn điện khác 17 Hình 15: Mạch phân cực có hồi tiếp 17 Hình 16: Mạch phân cực có hồi tiếp 17 Hình 17: Mosfet kênh N Hình 18: Mosfet kênh P 18 Hình 19: Cấu tạo OPAMP 19 Hình 20: Kí hiệu OPAMP 20 Hình 21: Mạch trừ 20 Hình 22: chân IC 555 22 Hình 23: Sơ đồ khối IC 555 22 Hình 24: Sơ đồ mạch khơng trạng thái bền dạng sóng 23 Hình 25: Sơ đồ mạch dạng sóng trạng thái bền 25 Hình 26: IC CD4017 ngồi thực tế 27 Hình 27: Sơ đồ chân CD4017 27 Hình 28: Sơ đồ khối IC CD4017 28 Hình 29: Biến áp xung ngồi thực tế 29 Hình 30: Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu pha 31 Hình 31: Sơ đồ khối mạch tạo xung 66kHz 33 Hình 32: Dạng sóng mạch tạo xung 66kHz 34 Hình 33: Sơ đồ mạch vi phân 35 Hình 34: Sơ đồ nguyên lý monostable 36 Hình 35: Sơ đồ dạng sóng mạch Monostable 37 Hình 36: Sơ đồ nguyên lý mạch kích mosfet 38 Hình 37: Sơ đồ đặc tuyến IRFZ44 39 Hình 38: Mặt cắt biến áp xung 41 Hình 39: Sơ đồ nguyên lý hồi tiếp 43 Hình 40: Sơ đồ mạch khuếch đại sai lệch 43 Hình 41: Sơ đồ cầu phân áp 44 Hình 42: Dạng sóng mạch tạo xung 63kHz 45 Hình 43: Dạng sóng mạch tạo xung 33kHz 45 Hình 44: Dạng sóng đầu mạch Mono chưa có tải 45 Hình 45: Dạng sóng kích cầu H 46 SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn Nhận xét giáo viên hướng dẫn SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH ĐỀ TÀI MẠCH NGHỊCH LƯU PHA 1.1 Yêu cầu thiết kế Điện áp đầu vào chiều: U=12V Điện áp đầu xoay chiều : U=220V Tần số: 50Hz Công suất: 300W Sản phẩm yêu cầu mĩ thuật, kỹ thuật Đảm bảo an toàn mặt thí nghiệm, kiểm tra sản phẩm 1.2 Phân tích yêu cầu đề tài Với yêu cầu đề tài phải thiết kế nghịch lưu cho điện áp xoay chiều 220V từ nguồn ắc quy 12V, tần số đo đầu 50Hz, công suất nghịch lưu 300W Mạch lấy nguồn ắc quy 12V cấp trực tiếp cho mạch Mạch sử dụng biến áp xung kích nhằm kích nguồn áp lên giá trị cao nhiều lần so với giá trị áp ban đầu Đề tài mạch công suất linh kiện sử dụng phần lớn linh kiện công suất Mạch sử dụng linh kiện bán dẫn công suất Transistor, MOSFET,OPAMP IC tạo xung NE555, đặc biệt biến áp xung nhỏ gọn, với tần số kích lớn cơng suất đầu lớn 1.3 Mục đích làm đề tài • • Nghiên cứu thiết kế thi công mạch nghịch lưu ứng dụng thiết bị biến đổi điện chiều từ acquy để phụ vụ vung cấp điện cho hộ dân vùng sau vùng xa chưa tiếp cận với lưới điện Đề tài ứng dụng từ kiến thức môn học phần tiên học kì trước điện tử ứng dụng, kĩ thuật xung số, kĩ thuật điện tử 1.4 Ý nghĩa đề tài Để giúp sinh viên củng cố kiến thức tổng hợp, nâng cao kiến thức chuyên ngành kiến thức thực tế Giúp sinh viên nắm cách tổng quan linh kiện bán dẫn, ic tạo xung, biến áp xung… Những kết thu sau hoàn thành đề tài trước tiên giúp chúng em hiểu sâu nghịch lưu, phương pháp biến đổi điện áp Từ tích lũy kiến thức cho môn học sau làm SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MẠCH NGHỊCH LƯU 2.1 Giới thiệu mạch nghịch lưu Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật nhu cầu sử dụng đa dạng dòng điện xoay chiều dòng điện chiều Điều đòi hỏi phải có biến đổi lẫn xoay chiều chiều hệ thống công nghệ Trong phần khái quát mạch nghịch lưu pha để thấy cần thiết đời sống 2.2 Khái niệm phân loại nghịch lưu 2.2.1 Khái niệm Nghịch lưu độc lập thiết bị biến đổi dòng điện chiều thành dòng điện xoay chiều có tần số thay đổi làm việc với phụ tải độc lập Nguồn điện chiều thông thường điện áp chỉnh lưu, acquy nguồn điện chiều độc lập khác Nghịch lưu độc lập biến tần sử dụng rộng rãi lĩnh vực cung cấp điện từ nguồn độc lập acquy, hệ truyền động xoay chiều, giao thông, truyền tải điện năng, luyện kim… 2.2.2 Phân loại: Có nhiều cách phân loại mạch nghịch lưu phổ biến người thường phân loại theo: Phân loại theo sơ đồ: ví dụ nghịch lưu pha nghịch lưu pha Phân loai theo trình điện từ xảy nghịch lưu: Nghịch lưu áp, nghịch lưu dòng, nghịch lưu cộng hưởng 2.2.2.1 Nghịch Lưu Dòng Nghịch lưu dòng thiết bị biến đổi nguồn dòng chiều thành dòng xoay chiều có tần số tùy ý Đặc điểm nghịch lưu dòng nguồn chiều cấp điện cho biến đổi phải nguồn dòng, điện cảm đầu vào Ld thường có giá trị lớn vơ để dòng điện liên tục 2.2.2.2 Nghịch lưu áp Nghịch lưu áp thiết bị dùng để biến đổi nguồn áp chiều thành nguồn áp với đầu xoay chiều tần số tùy thuộc vào yêu cầu người sử dụng Nguồn áp dùng phổ biến thực tế Khi sử dụng nguồn áp đầu điều chế theo nhiều phương pháp khác để lọc dạng sóng điều hòa bậc cao đầu Khi công nghệ bán dẫn phát mạnh Công suất truyền tải điện thiết bị bán dẫn ngày lớn Những van động lực IGBT, MOSFE, GTO v.v có cơng suất lớn kích thước trở nên nhỏ gọn Do nghịch lưu áp trở nên thơng dụng chuẩn hóa biến tần công nghiệp SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn 2.2.2.3 Nghịch lưu cộng hưởng Đặc điểm nghịch lưu cộng hưởng trình chuyển mạch van dựa vào tượng cộng hưởng Giá trị điện cảm khơng lớn nghịch lưu dòng ( Ld = ) không nhỏ nghịch lưu áp ( Ld = ), mà chiếm vị trí trung gian cho kết hợp với điện cảm tải Lt tụ điện C mạch xuất hiện tượng dao động 2.2.2.4 Nghịch lưu điều biến độ rộng xung PWM Các nghịch lưu trình bày có điện áp có chứa nhiều sóng hài Để nâng cao chất lượng điện áp dòng điện đầu nghịch lưu, nghịch lưu điều biến độ rộng xung PWM (Pulse Width Modulation) đưa nghiên cứu ứng dụng Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nghịch lưu mức độ gần sin chuẩn điện áp dòng điện đầu Trong tất nghịch lưu nghịch lưu điều biến độ rộng xung đánh giá nghịch lưu cho phép đưa dạng sóng gần sin Nội dung kỹ thuật nửa chu kỳ dòng điện hay điện áp gồm nhiều đoạn hình chữ nhật có độ rộng thích hợp 2.3 Lựa chọn nghịch lưu Như đề tài mà nhóm chọn mạch nghịch lưu điều chế độ rộng xung với thiết kế đơn giản, ổn định điện áp đầu tiết kiệm lượng, suất cao Trong đề tài chia thành khối chức cần thiết kế sau: Khối tạo xung + Tạo xung 66kHz (Astable) +Khối chia xung thành 33kHz +Khối vi phân điều biến độ rộng xung(Monostable) Khối công suất +Kích mosfet để biến áp xung hoạt động +Khối biến áp xung chỉnh lưu Khối hồi tiếp ổn định điện áp đầu +Cầu phân áp tạo điện áp chuẩn + Mạch khuếch đại sai lệch Mạch cầu H 2.4 Kết luận chương Nghịch lưu pha ứng dụng nhiều đời sống đặc biệt sử dụng biến dòng chiều từ acquy thành nguồn xoay chiều Nhóm lựa chọn nghịch lưu áp để tính tốn thiết kế phố biến, nguồn tài liệu nhiều, dễ điều chỉnh thông số đầu Mạch sử dụng công nghệ điều biến độ rộng xung để ổn định điện áp đầu Tần số đầu dễ lọc SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN CÓ TRONG MẠCH Trong chương tìm hiểu kiến thức linh kiện điện tử Cơ sở lý thuyết, ngun lý hoạt động cơng thức tính tốn cho khối thành phần có nghịch lưu Từ mạch điện tử đời, linh kiện điện tử thụ động trở thành phần tử mạch Sau tìm hiểu linh kiện thụ động phổ biến điện trở, cuộn dây, tụ điện 3.1 Điện trở Hình : Một số loại điện trở có thực tế 3.1.1 Phân loại ký hiệu a Điện trở có giá trị xác định: - Điện trở than ép - Điện trở dây quấn - Điện trở màng mỏng b Điện trỏ có giá trị thay đổi - Biến trở - Nhiệt trở, gồm có loại là: nhiệt trở có hệ số âm nhiệt trở có hệ số dương - Điện quang trở c Ký hiệu Hình 2: Kí hiệu loại điện trở SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn 3.1.2 Thông số kỹ thuật a) Giá trị điện trở Giá trị điện trở đặc trưng cho khả cản trở dòng điện điện trở Yêu cầu giá trị điện trở thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm thời gian, Điện trở dẫn điện tốt giá trị nhỏ ngược lại Giá trị điện trở tính theo đơn vị Ohm (Ω), kΩ, MΩ, GΩ Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, độ dài tiết diện dây, tính theo cơng thức sau: R= (2.2.1a) Trong đó: ρ điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu L chiều dài dây dẫn S tiết diện dây dẫn R điện trở đơn vị Ohm Trong thực tế điện trở sản xuất với số thang giá trị xác định Khi tính toán lý thuyết thiết kế mạch điện, cần chọn thang điện trở gần với giá trị tính b) Sai số Sai số độ chênh lệch tương đối giá trị thực tế điện trở giá trị danh định, tính theo % c) Cơng suất tối đa cho phép Khi có dòng điện cường độ I chạy qua điện trở R, lượng nhiệt tỏa R với công suất: P = U.I = I2 R (2.2.1b) Nếu dòng điện có cường độ lớn nhiệt lượng tiêu thụ R lớn làm cho điện trở nóng, cần thiết kế điện trở có kích thước lớn để tản nhiệt tốt Công suất tối đa cho phép cơng suất nhiệt lớn mà điện trở chịu ngưỡng điện trở bị nóng lên bị cháy Cơng suất tối đa cho phép đặc trưng cho khả chịu nhiệt Pmax = U2max/R = I2max.R (2.2.1c) 10 SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG (R1 2R2 ) R1 GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn 1 21.6K f 0.7C1 66000*0.7*1*109 2*9.7 21.6 19.4 1.2k f 0.7C1 Chọn R1 1k + vi biến trở 1K (để tinh chỉnh tần số ) Dòng nạp tối đa trụ C2 I R2 2 Vcc *9 3 0, 62*103 A R2 9.7 *10 3 Công suất tiêu tán R2 : PR2 IR2 * R2 (0.62*10 ) *9.7*10 3.72mW Dòng nạp Tối đa trụ C1 IR2 2 Vcc *9 3 3 5*103 A R1 1.2*10 3 Công suất tiêu tán R1 : PR2 IR1 * R1 (5*10 ) *1.2*10 30mW Chọn R1 8.6K/0.25W 1K/0.25W R2 1.2K / 0.25W Sau ta sử dụng CD4017 để chia đôi tần số( đếm sườn dương) - Tần số = 33kHz - Dạng sóng điều lệch lệch 180 độ Hình 32: Dạng sóng mạch tạo xung 66kHz 34 SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn 4.3.2 Thiết kế mạch vi phân Khi điện áp ngõ mạch Astable mức logic Tụ C4 nạp từ Vcc qua R4 đến ngõ mạch Astable Để mạch Monotable hoạt động tốt độ dài xung kích đưa vào chân số mạch Monotable phải nhỏ thời gian tồn xung mạch Monotable Hình 33: Sơ đồ mạch vi phân Phương trình nạp tụ Cvp là: Vvp (t) = [Vvp (∞) - Vvp (0) ](1Trong đó: Vvp (0) = Vvp (∞) = VCC ) + Vvp (0) Vvp (t) = Vcc*(1) Gọi t1 thời gian tụ Cvp nạp 1/3Vcc Vvp (t) = Vcc*(1- ) = Vcc ⇒ t1 = R4*C5 ln1.5 Gọi tx thời gian tồn xung mạch Monotable txmin=7.6 S txmax=15.2 S Để đảm bảo xung kích nhỏ tx ta chọn: t1 = = 110 >= (1.5 ÷ 2) = 55V Chọn IRFZ44 cho cầu có = 49 >= (1.5 ÷ 2) Vì Mạch Mosfet thực chức nên tính chọn chung giá trị kích cho Mosfet: Phân cực cho Q1(IRFZ44) I D (on) K (3.3.3a) (VGS (on) VGS (th))2 VGS (on) 10V => ID (on) 40A VGS (th) 2V K I D (on) 40 0.625 (VGS (on) VGS (th)) (10 2)2 ID K.(VGS VGS (th))2 VGS 12V => ID (on) 0.625.(12 2)2 62.5A - Sơ đồ đặc tuyến Mosfet IRFZ44 Hình 37: Sơ đồ đặc tuyến IRFZ44 39 SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn Tính chọn kích Mosfet IRFZ44 IRFZ44 có giá trị lưu ý sau: +Vgs(th)=2-4V +Qgs = 94nC +Vgs(max)=±25 Khi = 5V; BJT Dẫn Q7 tắc Vcc = 12V => R14 => Q5 => chân G Q1 làm Q1 dẫn VGQ5 12 0.7 11.3V Khi Q1 dẫn ta có: Vcc =12V từ Ắc quy => sơ cấp => kích cho mosfet dòng điện từ => VD = VCC - ( + )=12-18,35.0,005 =11.9V Chọn R4=3.3K I R14 (M ax) I Gq1 ( M ax) Vcc 0.7 12 0, 3, 5mA R14 3200 Chọn Q5 thoải mãn điều kiện: - Pmax = (Vcc-Vr14).IR14= (12-3200.0,0035) =0.8mW - VCE= (1.5-2) Vcc=18-24V Từ điều kiện chọn Q5 2N222 có thơng số sau: + PD 625mW + IC 600mA + VCEO 40V + 75 300 Khi Vi =0, Q5 tắc Q7 dẫn Điện áp từ Chân G xã qua R7 Qua Q7 xuống Max Điện áp xã từ 11.9 xuống Đễ xã nhanh chọn R7 = 30 I R 11.9 0.39A 30 IRFZ44 có Qc=94nC Thời gian gắt Tngat T Qc 94 0.79uS I R 119 Tngat 79106 5,94.104 0,06% thời gian xã Mosfet 3 Ton 1,33.10 Q7 dẫn để xã điện áp chân G nên ta chon 2N3904 có thơng số sau: - VCBO=-60V - VCEO = -40 - P=625W - Ic=-200mA Để kích dấn Q5 ta chọn R11=30/0.25W 40 SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn 4.3.5 Thiết kế máy biến áp xung 1) Cách chọn lõi: kiểu lõi kích thước lõi chọn dựa thơng số sau: Ae: diện tích mặt cắt ngang ( diện tích hình trụ giữa) (mm2) Aw: vùng quấn dây (mm2) Bsat: mật độ từ thẩm bão hòa (Tessla) Thường chọn 0.3÷0.35T Ae Aw thể hình màu vàng: Hình 38: Mặt cắt biến áp xung Một hệ số quan trọng cần lưu ý Lm, xác định: = ( ) = (10 ∗ 1) = 3.8 ∗ 10 ∗ 400 ∗ 33 ∗ 10 Trong đó: Pin: công suất ngõ vào lớn Được xác định bởi: = =400W =>P0=400*80=320W Po: công suất ngõ lớn Eff: hiệu suất, thường chọn khoảng 0.7÷0.85 : Điện áp DC vào nhỏ Fx : tần số làm việc KRF : hệ số gợn sóng +Đối với chế độ dẫn điện khơng liên tục KRF=1 +Đối với chế độ dẫn điện liên tục KRF4.97V Khi độ điện áp 220V ứng với T0=1,33mS (20%) ứng Với Vi 4.97 V Theo cơng thức ta có Vi R19 Vba R19 R18 Hình 41: Sơ đồ cầu phân áp R19 4.97 0,32 R19 R18 15,67 3.125*R19=R19+R18 2.125R19=R18 Chọn R19=4.7k => R18=9.9875k Vậy chọn R19=4.7k/0.25W R18=10k/0.25W + biến trở tinh chỉnh 1k/0.25W để ngõ cho xác b Thiết kế điện áp chuẩn Chọn diode ZenNer 5.1V dòng hoạt động >> Ipc_opamp IZENNER 17,8mA 10 12 5.1 2.8k R17 17,8.103 I R17 Chọn R17 =2.2k/0.25W 44 SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn Hình 42: Dạng sóng mạch tạo xung 63kHz Hình 43: Dạng sóng mạch tạo xung 33kHz Hình 44: Dạng sóng đầu mạch Mono chưa có tải 45 SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn Hình 45: Dạng sóng kích cầu H 4.4 Tổng kết chương Sau q trình tính tốn thiết kế ta có thơng số cần thiết mạch nghịch lưu a Các khối chức năng: Mạch Astable: Cho xung với tần số yêu cầu 66kHz Mạch sử dụng IC555 ghép với 4017 sau để chia đơi xung tạo xung Mạch vi phân (Xén điện áp để T0 = 50% thời gian tồn xung Astable để dễ dàn điều khiển ổn định điện áp.Mạch sủ dụng tụ C Diode để xén Mạch Monostrable (Điều khiển độ rộng xung kích để ổn định điện áp đầu ra) Mạch sử đụng IC555 hồi tiếp chân Mạch động lực lựa chọn sử dụng Mosfet loại P để thiết kế cầu Cầu kích dẫn mạch đẩy kéo sử dụng BJT loại PNP NPN Dòng điện qua cầu I0 = 33.3 A Điện áp Vo = 12VDC Mạch hồi tiếp dùng cuộn thứ cấp biến áp hạ từ 220VAC xuống 15VAC sau chỉnh lưu sử dụng OPAM để so sánh điện hồi tiếp với điện áp chuẩn điện áp sai lệch điều khiển ổn định điện áp 46 SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn Kết luận Luận hướng phát triển đề tài - - - Qua trình thiết kế khối chức mạch nghịch lưu Q trình thiết kế tốn ngược có thơng số đầu ta tính thiết kế thơng số đầu vào Sau tính tốn thiết kế ta nên mô kiểm tra thông qua phần mềm proteus trước thi công mạch nhằm giảm bớt lỗi sai q trình tính tốn thiết kế Sau gần tháng tìm hiểu, tính tốn thiết kế thi công mạch: + Hiểu biết rõ linh kiện điện tử cấu tạo hình dáng nguyên lý hoạt động chúng + Vận dụng kiến thức học vào tính tốn khối chức + Đây môn học hay hữu giúc sinh viên tiếp xúc với điều kiện tiếp xúc với thực tế Qua đề tài em rút lý thiết đôi lúc có sai số đáng kể, nguyên nhân do: Sai số linh kiện điện tử như: + giá trị điện trở, giá trị tụ điện, cuộn cảm … + Sai số tính sát linh kiện IC tích hợp + Do hàng nhái chất lượng Sai số cụng đo chưa chưa nắm rõ phương pháp đo Hướng phát triễn đề tài: Ưu Nhược điểm đề tài: Các khối chức đa phần đặc yêu cầu thiết kế tạo xung (Astable), vi phân, mạch Monostable, lọc, biến áp, mạch hồi tiếp Tuy nhiên có số mơdun cần cải thiện + Thay Điều khiển độ rộng xung mạch Monostale nguồn dòng đơn giản việc điều khiển độ rộng xung thiết mạch hồi tiếp Bởi độ tuyến tính cao, dải điện áp điều chỉnh độ rộng xung lớn + Mạch động lực nóng q trình hoạt động dong điện lớn lại biến thiên liên trục dễ gây hư hỏng Mosfet 47 SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 Đồ án môn học: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG - GVHD: Nguyễn Duy Nhật Viễn Tài liệu tham khảo NGUYỄN BÍNH, ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT, NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC KỸ THUẬT HÀ NƠI, 2000 TRẦN VĂN THỊNH, TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT, NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC,2005 LÊ VĂN DOANH-NGUYỄN THẾ CÔNG-TRẦN VĂN THỊNH, ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT,NXB KHOA HỌC KỸ THUẬT,2007 TRẦN VĂN THỊNH-NGUYỄN THẾ CƠNG-LÊ VĂN DOANH-NGUYỄN THANH SƠN-NGUYỄN VŨ THANH, TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ http://luanvan.net.vn/luan-van/de-tai-thiet-ke-bo-nghich-luu-ap-mot-pha-56879/ http://luanvan.net.vn/luan-van/luan-van-ung-dung-bo-loc-tich-cuc-de-giam-songhai-cho-luoi-dien-nha-may-xi-mang-tay-ninh-58957/ http://izhowchanel.blogspot.com/2016/03/tim-hieu-ve-linh-kien-ien-tu-ne555.html http://tantrungnam.vn/bo-loc-song-hai-tich-cuc/ 48 SVTH: Trần Ngọc Linh Huỳnh Đức Quang Vinh Nguyễn Ngọc Nhật Lớp:15CDT2 ... 3 .1 Điện trở 3 .1. 1 Phân loại ký hiệu 3 .1. 2 Thông số kỹ thuật 10 3 .1. 3 Ứng dụng tiêu biểu 11 3.2 Tụ điện 11 3.2 .1 Cấu... 13 Hình 9: Một số hình ảnh diode thực tế 14 Hình 10 : Cấu tạo diode 14 Hình 11 : Cấu tạo hình dáng diode 14 Hình 12 : P-N-P Transistor Hình 13 :N-P-N Transistor... 15 Hình 14 : Mạch phân cực dùng nguồn điện khác 17 Hình 15 : Mạch phân cực có hồi tiếp 17 Hình 16 : Mạch phân cực có hồi tiếp 17 Hình 17 : Mosfet kênh N Hình 18 :