thiết kế mạch ổn áp dùng vi mạch (kết hợp ic và transistor)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP DÙNG VI MẠCH (KẾT HỢP IC VÀ TRANSISTOR) Giảng viên hướng dẫn:TS.Nguyễn Cảnh Quang MỤC LỤC Phần 1: Giới thiệu chung đề tài 1.1 Giới thiệu 1.2 Mục đích chọn đề tài Phần 2: Đối tượng điều khiển điện áp đầu 2.1 Sơ đồ cấu tạo 2.2 Nguyên tắc Phần 3:Tổng quan hệ thống: Phần : Thiết kế mạch sơ đồ nguyên lý 4.1 Nguyên tắc thiết kế 4.2.Sơ đồ khối 4.3 Chi tiết hóa sơ đồ khối 4.3.1 Biến áp 4.3.2 Mạch chỉnh lưu 4.3.3 Bộ lọc 4.3.4 Ổn áp 4.3.5 Phần tính tốn thơng số cho vi mạch: 4.3.6: Sơ đồ chi tiết: Phần 5: Kết luận hướng phát triển 5.1 Kết luận 5.2 Hướng nghiên cứu phát triển 5.3 Lời kết Phần 1: Giới Thiệu Chung Về Đề Tài 1.1 Giới thiệu: Ngày nay,với phát triển ngày mạnh lĩnh vực khoa học kỹ thuật thiết bị điện tử ứng dụng rộng rãi lĩnh vực kinh tế, xã hội đời sống Trong tất thiết bị điện tử vấn đề nguồn cung cấp vấn đề quan trọng định đến làm việc ổn định hệ thống Hầu hết thiết bị điện tử sử dụng nguồn điện chiều ổn áp với độ xác ổn định cao Hiện nay, kỹ thuật chế tạo nguồn điện ổn áp khía cạnh nghiên cứu phát triển với mục đích tạo khối có cơng suất lớn, độ ổn đinh, tính xác cao, kích thước nhỏ Từ ứng dụng thực tế nguồn điện ổn áp chiều dựa vào kiến thức học em thực đề tài: :” Thiết kế mạch ổn áp dùng vi mạch (kết hợp IC Transistor)” Quan đó, bọn em tìm hiểu kĩ nguyên lý hoạt động mạch nguồn đồng thời có thêm kiếm thức thiết kế mạch tương tự 1.2 Mục đích chọn đề tài: + Mạch ổn áp dùng vi mạch có ứng dụng thực tiễn đời sống ngày + Thuận tiện dễ sử dụng Phần 2:Đối tượng điều khiển điện áp đầu : 2.1 Sơ đồ cấu tạo: Mạch ổn áp dùng điôt Zener kết hợp với Tranzito Khi yêu cầu dòng tải lớn, phải chọn điết có dịng l ớn Di ốt Zener ch ỉ thích hợp với chỉnh lưu cơng suất nhỏ Có thể dùng mạch ổn áp Zener có tầng mạch lặp emitơ để ổn áp cho mạch ch ỉnh l ưu công su ất lớn Vì R +r nhỏ nên mạch ổn áp loại có điện áp ph ụ thuộc vào tải Ngồi , dịng qua điơt Zener nhỏ nên chọn trị số điện tr R lớn để tăng hệ số ổn áp (biểu thức G) mà tổn hao R khơng tăng Với sơ đồ hình 5b ,có thể lấy điệnáp Ư', m ột phần U, qua chi ết áp P Nếu chọn điệntrở chiết ap P < Rbe; điện trở c mạch tăng không đáng kể 2.2 Nguyên tắc: Thiết kế mạch ổn áp dùng vi mạch (nối tiếp) (kết hợp IC Tranzi tor) có điều chỉnh điện áp Điện áp vào ổn áp Uvào =20v Điên áp mạch ổn áp Ura =12v Điốt ổn áp có thơng số Uz =6,2 v Iz=12mA Dịng tải It =250mA Hệ số ổn định: 0,3% Phần 3:Tổng Quan Hệ Thống:  Sơ đồ khối: Phần 4:Thiết kế mạch sơ đồ nguyên lý: 4.1 Nguyên tắc thiết kế: - Nguồn chiều có nhiệm vụ cung cấp lượng m ột chiều cho mạch thiết bị điên tử hoạt động Năng lượng chiều đ ược bi ến đổi thành dịng chiều thơng qua q trình biến đổi dịng xoay chi ều thành dòng chiều -Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2 có giá trị thích hợp với u cầu Trong số trường hợp có th ể dùng tr ực tiếp U, khơng cần biến áp -Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều U2 thành điện áp chiều khơng phẳng Ut ( có gía trị thay đổi nh ấp nhô ) S ự thay đ ổi phụ thuộc cụ thể vào dạng mạch chỉnh lưu - Bộ lọc có nhiệm vụ san điện áp chiều đập vào mạch Ut thành điện áp chiều Uo1 nhấp nhơ _ Bộ ổn áp chiều ( ổn dịng ) có nhiệm vụ ổn định điện áp ( dòng điện) đầu Uo2(It) Uo1 bị thay đổi theo ổn định Uo1 hay It 4.2 Sơ đồ khối:  Sơ đồ khối: 4.3 Chi tiết hóa sơ đồ khối: 4.3.1 Biến áp: -Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều U, thành điệnáp xoay chiều U; có giái tị thích hợp với u cầu -Trong số trường hợp dùng trực tiếp U, khơng cần bi ến áp Mạch biến áp: +Biến áp dùng để tăng giảm điện áp tùy thuộc vào tính ch ất nhi ệm vụ công việc mà ta có giá trị điện áp điện áp vào cho phù hợp +Nguyên lí hoạt động: Khi ta cung cấp cho cuộn sơ cấp bi ến áp m ột địng điện xoay chiều cuộn thứ cấp máy biến áp có dòng điên c ảm ứng chạy qua *Các quan hệ áp dụng cho biến áp: hay Trong đó: N1: Số vòng dây cuộn sơ cấp N2: Số vòng dây cuộn thứ cấp U1: Điện áp hiệu dụng cuộn sơ cấp U2: Điện áp hiệu dụng cuộn thứ cấp I1: Dòng điện hiệu dụng cuộn sợ cấp I2: Dòng điện hiệu dụng cuộn thứ cấp -Dạng điện áp vào ra: -Biến áp công suất nhỏ nội trở có độ lớn theo cơng thức: 4.3.2 Mạch chỉnh lưu: -Chỉnh lưu nắm chuyển điện áp xoay chiều U2 thành điện áp chiều có giá trị thay đổi nhấp nhơ Ut  Nguyên lý hoạt động: Tại nửa chu kỳ điện áp thứ cấp U2 cặp van anot catot m cho đồng chiều tải Cặp van cịn lại khố h ứng điện áp ng ược c ực đ ại có biên độ U2 Trong nửa chu kỳ lại ,cặp van mở ban đ ầu đóng hai c ặp van sau lại mở Nửa chu kì đầu Nửa chu kì sau Trong chu kì: Trong mạch chỉnh lưu nửa chu kì thành phần môt chiều Io tăng gấp đôi so v ới mạch nửa chu kì, thành phần sóng hài c (n = 1)b ị tri ệt tiêu, ch ỉ cịn sóng hài từ bậc n =2 trở lên Vậy mạch chỉnh lưu hai nửa chu kì có tác d ụng l ọc b ớt sóng hài * Dạng điện áp mạch chỉnh lưu: - Trong đó: + thành phần chiều + tổng sóng hài xoay chiều có giá trị , pha t ần s ố khác phụ thuộc vào loại mạch chỉnh lưu => Vấn đề đặt phải lọc sóng hài này đ ể cho đ ập m ạch sóng hài gây tiêu thụ lượng vơ ích gây ra nhiễu cho s ự vi ệc làm việc tải 4.3.3 Bộ lọc: -Sau có dịng điện khơng ph ẳng nh chỉnh l ưu B ộ l ọc có tác d ụng san điện áp chiều đập mạch U1 thành chiều U01 nh ất nhơ h ơn -Nhờ có tụ nối song song với tải mà điện áp tải nh ấp nhơ h ơn  Ngun lí hoạt động: -Do nạp phóng điện qua ½ chu kì sóng hài b ậc cao đ ược rẽ qua mạch C xuống điểm chung, dòng điện qua tải thành ph ần dòng m ột chiều lượng nhỏ sóng hài bậc thấp Việc tính tốn h ệ s ố đ ập m ạch lọc tụ ta có cơng thức sau: -Tụ điện đem nối song song với tải điện Tụ nạp phòng c ứ ½ chu kì m ột lần cộng sóng bậc cao làm dịng điện chi ều c ộng sóng hài b ậc thấp Bằng cách giảm độ gợn sóng điện áp -Khi điện trở tải R lớn C nạp tới giá trị đỉnh ện áp xoay chiều: Ur=U2m -Lúc ta có mạch chỉnh lưu giá trị đỉnh khác với mạch chỉnh l ưu giá tr ị trung bình.Điện áp ngược đặt diode lớn gấp lần so với tr ường h ợp khơng có lọc - Điện áp vào -Điện áp ra: 4.3.4 Ổn áp: a, Mạch ổn áp dùng diot zener: Các mạch chỉnh lưu có tụ lọc C khơng có tính ch ốt ổn áp m ột chi ều, trở kháng thành phần chiều tụ lớn Đặc tính V-A điốt Zener: Trong trường hợp dùng diode zener có lợi Ngồi dùng diode zener cịn có lợi dùng khâu lọc thơng thường Vì điện trở mạch nhỏ điện trở động Rz diode zener Hiệu ổn áp diode thể đoạn đặc tuyến ứng với u