MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU ỔN ÁP

Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU ỔN ÁP Nhóm sinh viên thực : 1.Nguyễn Đức Cảnh 2.Hồng Văn Chính Đào Văn Chung Khóa : 2011-2015 Ngành đào tạo : Điện-Điện Tử Số đơn vị học trình : tín Nội dung cần hoàn thành : ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ Lập kế hoạch thực báo cáo tiến độ Nghiên cứu ứng dụng thực tế mạch Giới thiệu thông số , ứng dụng phần tử mạch Tính tốn , lựa chọn linh kiện Quyển thuyết minh vẽ Giáo viên hướng dẫn : Lý Văn Đạt Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Nhận xét giáo viên hướng dẫn: ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ……………………………………………… Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………… Phần 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MỘT SỐ LOẠI LINH KIỆN DÙNG TRONG MẠCH Điện trở …………………………………………… Tụ điện ………………………… Diode…………………………………………… 10 Biến áp……………………………………………20 IC ổn áp………………………………………… 23 Phần 2:Sơ đồ nguyên lí làm việc mạch điện 1.Sơ đồ nguyên lí…………………………………… …32 2.Nguyên lí làm việc………………………………… …35 3.Tài liệu tham khảo……………………………… ….….42 Kết luận ……………………………………….………… 43 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Lời Mở Đầu Cùng 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 chiều” nhằm củng cố mặt kiên thức trình thực tế Sau nhận đề tài, nhờ giúp đỡ tận tình thầy Lý Văn Đạt với lỗ lực cố gắng nhóm, tìm tịi, nghiên cứu tài liệu, đến đồ án chúng em mặt hồn thành Trong q trình thực dù cố gắng trình độ cịn hạn chế kinh nghiệm cịn nên khơng thể tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận bảo giúp đỡ đóng góp ý kiến thầy cô giáo khoa để đồ án chúng em ngày hoàn thiện Trường SPKTHY Khoa : Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Phần 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MỘT SỐ LOẠI LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 1.ĐIÊN TRỞ ➢ Khái niệm Điện loại linh kiện thụ động thiếu mạch điện điện tử, chúng có tác dụng cản trở dòng điện tạo sụt áp để thực chức tùy theo vị trí điện trở mạch.trở Ký hiệu : R Biểu thức xác định: đó: - U: hiệu điện hai đầu vật dẫn điện, đo vôn (V) - I: cường độ dòng điện qua vật dẫn điện, đo ampe (A) - R: điện trở vật dẫn điện, đo Ohm (Ω) ➢ Phân loại Có loại điện trở (theo cấu tạo) : - Than ép: Loại có cơng suất < 3W hoạt động tần số thấp - Màng than: Loại có cơng suất > 3W hoạt động tần số cao - Dây quấn: Loại có cơng suất > 5W hoạt động tần số thấp Trường SPKTHY Khoa : Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN ➢ Đặc điểm điện trở: - Điện trở làm việc phụ thuộc vào nhiệt độ trị số thay đổi có dịng chạy qua có tượng biến đổi lượng điện thành lượng nhiệt thân điện trở - Công suất điện trở P=U.I= I R Với: -P công suất (W) -U hiệu điện (V) -I cường độ dòng điện (A) -R giá trị điện trở (Ω) -Giá trị điện trở thay đổi theo thời gian hay điều kiện đặc biệt theo tần số tín hiệu xoay chiều tác động lên -Khi có hai hay nhiều điện trở R1, R2,R3…Rn mắc nối tiếp điện trở tổng cộng tổng điện trở : R = R1 + R2 + R3…+ Rn Trường SPKTHY Khoa : Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Khi I=I1 =I2 = I3…= In U = U1 + U2 + U3…+ Un Khi mắc hai hay nhiều điện trở R1, R2,…,Rn song song điện trở tương đương chúng tính bởi: : Khi U= U1=U2=U3=…Un I= I1= I2 = I3 =…In Ký hiệu điện trở mạch điện Chuẩn EU R Chuẩn US R trở nhiệt V Trường SPKTHY R Điện Biến trở t o Quang trở R ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Hình dạng thực tế số loại điện trở Điện thường suất suất trở Điện trở công Điện trở công Biến trở , TỤ ĐIỆN ➢ Khái niệm Tụ điện loại linh kiện thụ động sử dụng rộng rãi mạch điện tử, có khả tích trữ lượng dạng từ trường Ký hiêu C Biểu thức xác định : (F) ZC = ωC ➢ Phân loại tụ điện Có nhiều phương pháp phân loại ta dựa vào chất chế tạo bên tụ điện có loại sau: -Nhóm tụ mica, tụ selen, tụ cemamic nhóm làm việc khu vực tần số Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN cao tần - Nhóm tụ sứ, sành.giấy dầu: nhóm hoạt động khu vực tần số trung bình - Tụ hóa làm việc khu vực tần số thấp Đặc điểm tụ điện: - Dùng để tích điện, xả điện, cho tín hiệu xoay chiều qua, ngăn dòng chiều - Khả nạp, xả điện nhiều hay phụ thuộc vào điện dung C tụ - Đơn vị đo điện dung tụ mạch: pF(picro Fara),nF(nano Fara), (micro Fara) - Ghép nối tiếp: Các tụ C1, C2, , Cn ghép nối tiếp điện dung tương đương C tụ có giá trị xác định 1/C= (1/C1) + (1/C2) +….(1/Cn) - Ghép tụ song song: Các tụ C1, C2, , Cn ghép song song điện dung tương đương C tụ xác định C= C1 + C2 +…Cn Ký hiệu tụ điện mạch điện Tụ khơng Tụ hố Tụ hố phân cực có phân cực có phân cực Trường SPKTHY Tụ hố Tụ biến dung khơng phân tụ vi chỉnh cực ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN DIODE ➢ Khái niệm Diode bán dẫn có cấu tạo chuyển tiếp p-n với hai điện cực nối ra, cực nối từ miền p gọi Anôt (A), cực nối từ miền n gọi katơt (K) Kí hiệu: Hình dạng thật diot Cấu tạo bên Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Trường SPKTHY Khoa : Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Phần Sơ đồ nguyên lý làm việc mạch ➢ Sơ đồ nguyên lý Nguồn chiều có nhiệm vụ cung cấp lượng chiều cho mạch thiết bị điện tử hoạt động Năng lượng chiều tổng quát lấy từ nguồn xoay chiều lưới điện thơng qua q trình biến đổi thực nguồn chiều Yêu cầu loại nguồn điện áp phụ thuộc vào điện áp mạng, nhiệt độ Để đạt yêu cầu cần phải dùng mạch ổn định (ổn áp, ổn dòng) Các mạch cấp nguồn cổ điển thường dùng biến áp, nên kích thước trọng lượng lớn Ngày người ta có xu hướng dùng mạch cấp nguồn khơng có biến áp Sơ đồ khối nguồn hoàn chỉnh biểu diễn sau Chức khối sau : Biến áp Trường SPKTHY Khoa : Điện-Điện Tử – ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2 có giá trị thích hợp với u cầu – – – Mạch chỉnh lưu có nhiêm vụ chuyển điện áp xoay chiêu U2 thành điện áp chiều không phẳng UT( có giá trị thay đổi nhấp nhơ) Mạch lọc có nhiệm vụ san điện áp mơt chiều dập mạch UT thành điện áp chiều U01 nhấp nhơ Mạch ổn áp có nhiệm vụ ổn định dịng điện áp đầu U02 U01 thay đổi theo ổn định U02 Sơ đồ nguyên lý: Trường SPKTHY Khoa : Điện-Điện Tử ➢ Máy biến áp: ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Yêu cầu đề điện áp ổn định tối đa 12VDC, mà điện áp đầu vào 220VAC nên ta sử dụng máy biến áp: 220VAC-24VAC-3A 220VAC-12VAC-1A… Trong đề tài chúng em chọn 220VAC24VAC-3A ➢ Diode Các IC ổn áp mạch nguồn có IRa tối đa 1A nên lựa chọn diode 1N4007 1N4004 IThuận diode không lớn 1A Trong đề tài chúng em lựa chọn diode 1N4007 ➢ Tụ điện Tụ có điện dung lớn để san phẳng điện áp để làm giảm độ gợn sóng Chọn tụ có giá trị tụ lọc tính gần theo biểu thức sau C= 1/(mdm W.R Kdm Ra) Ta có : mạch chỉnh lưu cầu diode : mdm= Để cho sóng phẳng người ta chọn : Kdm =0.1 W = 2πf = 2π.50 =100π (rad/s) Trường SPKTHY Khoa : Điện-Điện Tử Khi IMAX =1A U Ra Max = 24V có : Z= 24/1 =24 Ω ĐỒ ÁN MƠN HỌC MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Vì dịng điện dịng chiều nên ta có Z = Rt =24Ω → C =1/(mdm.W.Kdm.R) = 1/(2.100π.24.0,1 ) =6,7 10-4 F=670 µF Với giá trị ta chọn tụ là: 1000µF ; 2200µF - Chọn tụ lọc cao tần tụ gốm 104 tụ có tần số lọc lớn f= 1/(2π Xc C ) Phân tích mạch điện Mạch điện gồm phần sau : Hạ áp, chỉnh lưu, lọc, biến đổi (78xx) Nguồn điện xoạy chiều 220VAC-50Hz qua biến áp hạ áp xuống 24VAC - 1A qua chỉnh lưu nhằm biến đổi xoay chiều thành chiều THành phần chiều có độ gợn nên phải qua lọc C để san phảng điện áp gợn cho điện áp chiều Sau điện áp chiều qua ổn áp 78xx cho điện áp ổn áp mà cần  Nguyên lý làm việc a Khối hạ áp Ở biến đổi điện áp lưới 220VAC-50Hz xuống 24VAC - 3A Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Mục đích cấp đầy vào cho biến đổi lọc để có điện áp chiều mong muốn b Chỉnh lưu Thành phần chỉnh lưu biến đổi tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu chiều thơng qua diode chỉnh lưu Đây sơ đồ chỉnh lưu chu kì với dạng sóng đầu vào đầu sau chỉnh lưu sau: -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 D1 , qua tải sau qua D3 B Trong D2 , D4 phân cực ngược nên không dẫn điện Trường SPKTHY Khoa : Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN - Ở bấn kỳ âm điện áp vào U1, điểm B dương so vơi điểm A lúc D2, D4 phân cực thuận nên dẫn điện Dòng điẹn từ B qua D2 sau tải qua D4 A Và lúc D1 D3 phân cực ngược nên không dẫn điện -Như hai nửa chu kỳ tín hiệu vào U1.có dịng diện chiều qua tảivà tạo điện áp chiều ngõ tức U3 lúc diện áp không phẳng c Mạch lọc tụ điện Có nhiệm vụ san điện áp chiều đập mạch U3 thành điện áp chiều U4 nhấp nhô Khi điện áp chiều tăng từ đến V MAX , tụ diện nạp điện đến giá trị Uc = UMAX Khi điện áp giảm từ đỉnh 0, tụ điện xả điện bù vào giảm điện áp phụ tải nhờ mà trì mức điện áp theo thời gian , giảm đọ gợn sóng điện áp chiều đập mạch , đồng thời giá trị trung bình điện áp chiều ngõ tăng lên Điện áp chiều có độ gợn sóng nhỏ phụ thuộc vào tải dịng tải nhỏ tụ phóng điện yếu độ gợn sóng nhỏ dịng tải lớn tụ điện phóng điện nhiều độ gợn sóng lớn độ gơn sóng phụ thuộc vào điện dung tụ điện − Tác dụng tụ : Trong dòng điện chiều đập mạch U3 gồm thành phần chiều xoay chiều cịn xót lại đặc tính tụ điện cho dòng xoay chiều qua mà khơng cho dịng chiều qua Trường SPKTHY Khoa : Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Nếu thành phần AC qua tụ xuống mát mà không qua tải Thành phần chiều khơng thể qua tụ C nên tồn qua tải Vì mạch tụ có giá trị lớn có nhiệm vụ san mức điện áp cao ; tụ có giá trị nhỏ 104 có giá trị lọc sung đột biến lọc nguồn , kết điện áp đầu lọc tương đối phẳng, tụ C1 có điện dung lớn điện áp đầu phẳng, tụ C1 nguồn thường có trị số khoảng vài ngàn µF Trường SPKTHY Khoa : Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Các dạng điện áp: Trường SPKTHY Khoa : Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Dựa vào nguyên tắc phóng nạp tụ điện mà cho dịng điện chiều thằng hình vẽ Tụ lớn độ gợn điện áp giảm Những sóng có tần số cao tần phải lọc nhờ tụ C2 C4 mạch dùng IC tồn thành phần gây sai sót khó phát làm cho mạch hoạt động khơng bình thường Qua lọc ta tạo điện áp Chiều cấp vào cho biến đổi đổi ổn áp d Bộ ổn áp IC 78XX Dòng họ 78xx cho nhiều loại ổn áp điện khác : 7805 ổn áp 5V, 7806 cho ổn áp 6V… + Điện áp đầu vào họ 78xx điện áp chiều max