- Tầng khuếch đại được thiết kế bằng Tranzito cụng suất Tầng khuếch đại tạo xung bằng sơ đồ Darlington
3.3.3 Chọn IC thuật toỏn Sơ đồ khối nguồn:
Sơ đồ nguyờn lý khối nguồn nuụi
• Chức năng của khối nguồn :
+Cung cấp nguồn cho khõu đồng pha
+Cung cấp nguồn ổn ỏp cho cỏc IC , bộ tạo xung răng cưa, điện ỏp lấy ra để làm điện ỏp so sỏnh
+Cung cấp nguồn cụng suất cho biến ỏp xung hoạt động
Ta sử dụng IC MA741 làm khuyếch đại thuật toỏn
Cụng suất cấp cho cỏc khối là rất nhỏ , thụng thường ta chọn thụng số của cỏc biến ỏp của cỏc khối như sau:
Khõu ổn ỏp: U2_1=17V;I2_1=0,5A
-->Cụng suất của khõu ổn ỏp là: S2_1= 3U2_1.I2_1= 3.17.0,5=14,7(VA) Khõu nguồn cụng suất : U2_2=10V;I2_2=1A
-->Cụng suất của nguồn ổn ỏp là: S2_2= 3U2_2.I2_2= 3.10.1=17,32(VA) Khõu đồng pha: U2_3=12V;I2_3=0,1A
-->Cụng suất của nguồn đồng pha là: S2_3=3U2_3.I2_3=3.12.0,1=3,6(VA) --> Tổng cụng suất của cả ba khõu là:
S= S2_1 +S2_2+ S2_3=14,7+17,32+3,6=35,62(VA)
Trong đú a= 20mm
h= 50mm ; c=20mm ; L=70mm ; H=70mm ; B=12mm ; Q= 3,4cm2
Số von/vũng là:
N=4,44.B.f.Q=4,44.1.50.3,4.10−4=0,0755(von/vũng) Số vũng cuộn thứ cấp biến ỏp của khối ổn ỏp :
W2_1= 2250755 0755 , 0 17 1 _ 2 = = N U (vũng)
Chọn mật độ dũng điện thứ cấp là J=2A/mm2 .Thiết diện dõy thứ cấp là: Q2_1= 2_1 0,25 2 2 5 , 0 mm J I = =
Chọn dõy chuẩn cú thiết diện dõy là: Q2_1=0,255 tương ứng với đờng kớnh d2_1=0,57mm
Số vũng cuộn thứ cấp biến ỏp của khối cụng suất : W2_2= 132 0755 , 0 10 2 _ 2 = = N U (vũng) 33
Chọn mật độ dũng điện thứ cấp là J=2A/mm2 . Thiết diện dõy thứ cấp là: Q2_2= 2_1 2 5 , 0 2 1 mm J I = =
Chọn dõy chuẩn cú thiết diện dõy là: Q2_2=0,502 tương ứng với đờng kớnh d
2_ _
2 =0,8mm
Số vũng cuộn thứ cấp biến ỏp khối đồng pha : W2_3= 158 0755 , 0 12 3 _ 2 = = N U (vũng)
Chọn mật độ dũng điện thứ cấp là J=2A/mm2 . Thiết diện dõy thứ cấp là: Q2_3= 2_3 2 05 , 0 2 1 , 0 mm J I = =
Chọn dõy chuẩn cú thiết diện dõy là: Q2_2=0,0573 tương ứng với đờng kớnh d2_2=0,27mm
Tớnh toỏn phớa sơ cấp biến ỏp
Dũng điện sơ cấp trong mỏy biến ỏp là:
I1=S/ 3.U1= 35,62/ 3.380=0,0524(A)
Số vũng cuộn sơ cấp biến ỏp :
W1= 5034 10 . 4 , 3 . 1 . 50 . 44 , 4 380 . . . 44 , 4 4 1 = − = Q B f U (vũng)
Chọn mật độ dũng điện thứ cấp là J=2A/mm2 .Thiết diện dõy sơ cấp là: S1= 1 0,0262 2 2 0524 , 0 mm J I = =
Chọn dõy chuẩn cú thiết diện dõy là: S1=0,0314 tương ứng với đờng kớnh d1=0,2mm
Sờ đồ toàn bộ hệ thống:
Từ cỏc tớnh toỏn và phõn tớch ở trờn ta cú đồ thị của toàn bộ hệ thống của mạch điều khiển
Sơ đồ khõu bảo vệ ngắn mạch
Nguyờn tắc hoạt động của khõu bảo vệ ngắn mạch : Đầu khụng đảo của khuyếch đại thuật toỏn đợc nối với đầu ra của khuyếch đại phản hồi. Đầu vào đảo ta đặt một điện ỏp chuẩn gần bằng điện ỏp khi cú ngắn mạch xảy ra tại đầu ra của khuyếch đại phản hồi. Khi mạch lực làm việc bỡnh thường (khụng cú ngắn mạch xảy ra) thỡ V+ < V- nờn đầu ra của khuyếch đại thuật toỏn õm, vỡ vậy T5 khoỏ dẫn đến T6 cũng khoỏ cuộn hỳt RL khụng cú điện nờn tiếp điểm RL trong mạch lực đúng, mạch lực hoạt đụng bỡnh thờng. Khi cú ngắn mạch xảy ra V+ > V- nờn đầu ra của khuyếch đại thuật toỏn dương, vỡ vậy T5,T6 mở làm cho cuộn hỳt cú điện, đúng tiếp điểm Rl ở khõu bảo vệ ngắn mạch lại làm cho đốn led sỏng bỏo hiệu xảy ra ngắn mạch, đồng thời ngắt tiếp điểm Rl ở mạch lực ra cắt nguồn điện mạ.
3.3.4.Tớnh toỏn khối đồng pha
Nguyờn lý hoạt động của khối đồng pha:
Trong khõu đồng pha cú sử dụng mỏy biến ỏp đồng pha hạ ỏp, thứ cấp cú điểm trung tớnh với điện ỏp ra 12V- 0V- 12V.
Khi điện ỏp 1pha với dõy trung tớnh được đưa vào sơ cấp của biến ỏp đồng pha, thỡ ở phớa thứ cấp của biến ỏp ta thu được điện ỏp nhỏ hơn điện ỏp lưới. Điện ỏp này được đưa vào bộ chỉnh lưu điốt một pha hai nửa chu kỳ mắc theo sơ đồ Kchung.
+ Giả sử nửa chu kỳ đầu θ =0ữ π , u21 dương hơn u22 nờn D1 thụng và D2 khoỏ, khi đú điện ỏp ra sau chỉnh lưu u1 =u21.
+ Nửa chu kỳ sau θ = π ữ2π, u22 dương hơn u21, D2 thụng và D1 khoỏ, khi đú u1 = u22.
Vậy điện ỏp ra tại điểm (1) (u1) là điện ỏp một chiều gồm nhiều nửa hỡnh sin ghộp lại với nhau, cú tần số đập mạch bằng hai lần tần số lưới .Điện ỏp u1 được đưa vào cửa khụng đảo của khõu so sỏnh OA1, cửa đảo của OA1 là điện ỏp một chiều phẳng Ud cú giỏ trị
(với E=12V)
u1>Ud thỡ điện ỏp ra sau OA1 là u2 = +E u1=Ud thỡ u2 lật trạng thỏi.
Như vậy OA1 cú nhiệm vụ so sỏnh điện ỏp nửa hỡnh sin của u1 với Ud trờn cửa đảo và điện ỏp ra u2 là một chuỗi xung hỡnh chữ nhật õm - dương kế tiếp
Tớnh toỏn khối đồng pha:
Biến ỏp đồng pha (BAĐF) cú điện ỏp ra: 12V- 0V -12V. Chọn E = 12V.
Ta cú: Ud = Udmax.sinθ0 với Udf max = 12V và gúc dự trữ điện ỏp:θ= 100
→Ud = 12.sinθ0 = 12.sin100 = 2,08(V) I.R3 = 2,08V → Chọn R3 = 1,5 (kΩ) VR1 = 10 (kΩ)
* Khõu so sỏnh
- Sơ đồ nguyờn lý của khõu so sỏnh cú dạng như hỡnh
Sờ đồ nguyờn lý khõu so sỏnh - Nguyờn lý hoạt động
Điện ỏp răng cưa u3 được đưa vào cửa đảo của OA3 để so sỏnh với điện ỏp điều khiển (Uđk) ở cửa khụng đảo của OA3.
- Khi URC>Uđk, điện ỏp ở đầu ra của OA3 (u4) cú dạng xung õm hỡnh chữ nhật.
- Khi URC>Udk, u4 cú dạng xung dương hỡnh chữ nhật. - Khi URC=Uđk thỡ u4 lật trạng thỏi.
Vậy điện ỏp ra của OA3 (u4) cú chuỗi xung hỡnh chữ nhật õm dương lien tiếp.
Đồ thị điện ỏp của khõu so sỏnh
- Tớnh chọn khõu so sỏnh :
Dũng điện vào được hạn chế sao cho Ilv <1(mA). Do vậy: R6 =R7> Uv/Iv=12/1000=12.103=12(kΩ) Chọn: R6 = R7 =15kΩ
3.3.5.Tớnh chọn khõu tao xung (điện ỏp răng c ưa )
1. Sơ đồ nguyờn lý của khõu tạo điện ỏp răng cưa cú dạng như hỡnh
Sơ đồ nguyờn lý mạch tạo điện ỏp răng cưa
2. Nguyờn lý hoạt động:
Đồ thị điện ỏp răng cưa theo thời gian
*Từ 0 ữ 1 θ thỡ u2 là điện ỏp õm nờn D3 thụng, tụ C1 được nạp điện theo đường từ
+E →R5→ VR2 →C1, và được nạp cho đến khi ỏp trờn tụ bằng điện ỏp trờn
điốt ổn ỏp Dz (uC1 =uDz).
*Từ 1 θ ữ 2 θ thỡ u2 dương, D3 khoỏ, tụ C1 phúng điện cho tới khi uC1 =0V. *Từ 2 θ trở đi thỡ quỏ trỡnh nạp và phúng liờn tiếp của tụ được lặp đi lặp lại. Cứ như vậy ta thu được điện ỏp ra của OA2 (u3) cú dạng xung răng cưa +Biến trở VR2 dựng để điều chỉnh độ rộng xung răng cưa.
+Điốt ổn ỏp Dz để hạn chế điện ỏp nạp trờn tụ để răng cưa được tuyến tớnh.
3. Tớnh chọn khõu tạo điện ỏp răng cưa :
Để điện ỏp tựa cú trong một nửa chu kỳ điện ỏp lưới là tuyến tớnh thỡ hằng số thời gian nạp của tụ: Tn = (R5 +VR2) .C1 = 0,005 (s)
Chọn tụ C1 = 0,1μF (R5 +VR2 ) = 50(kΩ) Chọn điốt ổn ỏp cú điện ỏp ngưỡng : UngD z = 9V →UC1 = UD z =9V Chọn nguồn nạp : ± 12V
Giỏ trị của dũng nạp :
Chọn: R5 = 10kΩ, VR2 = 50kΩ, R4 = 10kΩ VR1 = 10 (kΩ)
4.Tớnh toỏn khõu tao điện ỏp răng c ưa
1. Sơ đồ nguyờn lý của khõu tạo điện ỏp răng cưa cú dạng như hỡnh
Sơ đồ nguyờn lý mạch tạo điện ỏp răng cưa
5. Nguyờn lý hoạt động:
Đồ thị điện ỏp răng ca theo thời gian
*Từ 0 ữ 1 θ thỡ u2 là điện ỏp õm nờn D3 thụng, tụ C1 được nạp điện theo đường từ
+E →R5→ VR2 →C1, và được nạp cho đến khi ỏp trờn tụ bằng điện ỏp trờn
điốt ổn ỏp Dz (uC1 =uDz).
*Từ 1 θ ữ 2 θ thỡ u2 dương, D3 khoỏ, tụ C1 phúng điện cho tới khi uC1 =0V.
*Từ 2 θ trở đi thỡ quỏ trỡnh nạp và phúng liờn tiếp của tụ được lặp đi lặp lại. Cứ như vậy ta thu được điện ỏp ra của OA2 (u3) cú dạng xung răng cưa +Biến trở VR2 dựng để điều chỉnh độ rộng xung răng cưa.
+Điốt ổn ỏp Dz để hạn chế điện ỏp nạp trờn tụ để răng cưa được tuyến tớnh.
6. Tớnh chọn khõu tạo điện ỏp răng cưa :
Để điện ỏp tựa cú trong một nửa chu kỳ điện ỏp lưới là tuyến tớnh thỡ hằng số thời gian nạp của tụ: Tn = (R5 +VR2) .C1 = 0,005 (s)
Chọn tụ C1 = 0,1μF (R5 +VR2 ) = 50(kΩ) Chọn điốt ổn ỏp cú điện ỏp ngưỡng :
UngD z = 9V →UC1 = UD z =9V Chọn nguồn nạp : ± 12V
Giỏ trị của dũng nạp :
Chọn: R5 = 10kΩ, VR2 = 50kΩ, R4 = 10kΩ
Sơ đồ nguyờn lý khõu phỏt xung chựm
• Chức năng của khõu phỏt xung chựm :
Phỏt ra xung cú tần số cao để trộn với xung ra ở khõu so sỏnh trước khi cho vào biến ỏp xung.
Chọn :
C2 = 0,05àF , R1 = 4kΩ, R2 = 2kΩ. Để đầu ra cú xung 5khz
• Nguyờn tắc hoạt động của khõu phỏt xung chựm là: Tạo ra một tần số xỏc định