1. Nhiệm vụ và yêu cầu đối với nguồn nuôi
Như chúng ta đã biết, các mạch điều khiển nếu ví như các bộ não thi nguồn nuôi cung cấp cho mạch điều khiển được ví như các mạch máu cung cấp năng lượng nuôi bộ não. Do đó tất cả các mạch điều khiển dù đơn giản hay phức tạp cũng không thể thiếu được nguồn nuôi .
Trong ổn áp của chúng ta thiết kế cần 2 bộ nguồn để làm nguồn nuôi các khuyếch đại thuật toán, làm nguồn chuẩn để so sánh .
2 bộ nguồn này kí hiệu là : + Uư
- Uư
Hai bộ nguồn này đều phải cung cấp ra điện áp ổn định +12V và -12V khi
điện áp đầu vào dao động từ 127V đến 380V, tức là trong dải làm việc của ổn áp. Ổn áp chỉ làm việc khi nguồn nuôi các mạch điều khiển đã có, đảm bảo ổn áp làm việc luôn tin cậy.
2.Tính toán chế tạo bộ nguồn nuôi ổn áp
Ổn áp thiết kế có hai bộ nguồn nuôi giống hệt nhau nên khi tính toán ta chỉ cần tính cho 1 bộ còn bộ kia có các số liệu giống như vậy. Có nhiều sơ đồ để có thể áp dụng cho việc lắp ráp bộ nguồn nuôi này, nhưng qua thực tế và thử nghiệm em đã chọn sơ đồ sau:
GVHD: ThS. Vũ Doãn Vượng 32 Sinh Viên : Hoàng Trung Hiếu Lớp: ĐT1Đ17
Hình 4.2 Sơ đồ cấu tạo bộ nguồn nuôi ổn áp
IC 7812 : vi mạch ổn áp ± 12V có thông số kĩ thuật như sau :
Mã hiệu Điện áp vào Dòng điện ra Điện áp ra
UA7812MK 17V-33V 1A 11,5-12,5
Qua sơ đồ trên chúng ta thấy nó đáp ứng được các yêu cầu về độ ổn định điện áp đầu ra khi điện áp đầu vào thay đổi từ 50V đến 380V.Số lượng linh kiện ít, chủng loại linh kiện ít nên khi thiết kế mạch in dễ dàng.
Tính toán thiết kế biến áp nguồn nuôi:
Để điện áp ra của bộ nguồn được ổn định ở +12V và -12V cung cấp cho các mạch điều khiển ta thiết kế biến áp với các thông số như sau:
* Điện áp đầu ra của nguồn ổn áp: Ura = + 12(V)
* Dòng tải lớn nhất: Itải = 1A
• Phạm vi thay đổi của điện áp lưới: Ulưới =50V đến 380V
1) Chọn điện áp rơi nhỏ nhất ΔUmin =5V trên IC ổn áp ứng với lúc điện áp xoay chiều đầu vào nhỏ nhất U1min= 50V
2) Điện áp nhỏ nhất ở cửa vào IC ổn áp (khi đã có tụ lọc):
UVmin = Ura + ΔUmin => UVmin = 12 + 5 = 17V
3) Điện áp chỉnh lưu nhỏ nhất khi chưa có tụ lọc ( giá trị trung bình của điện áp đập mạch ) :
Ucl = 2UVmin = 2.17 = 34 V
(ở đây đã coi tụ lọc nâng giá trị trung bình của điện áp đập mạch lên 2 lần ) 4) Điện áp nhỏ nhất của thứ cấp máy biến áp theo sơ đồ chỉnh lưu Cầu 1 pha
GVHD: ThS. Vũ Doãn Vượng 33 Sinh Viên : Hoàng Trung Hiếu Lớp: ĐT1Đ17
U1max= 1,11 Uclmin + ΔUba
U2min = 1,11.34 + 4 = 41,74 V
Trong đó lấy ΔUba= 4 V là điện áp rơi trên dây quấn máy biến áp và dây dẫn 7) Điện áp chỉnh lưu lớn nhất khi (chưa có tụ lọc):
Uclmax= 0,9.U2max =0,9.26 = 23,4V
8) Điện áp lớn nhất khi cửa vào IC ổn áp (khi đã có tụ lọc) ứng với khi điện áp lưới U1max = 380V:
Uvmax = 2Uclmax = 33V
( coi tụ C1 nâng điện áp trung bình lên 2 lần ) 9) Sụt áp lớn nhất trên IC ổn áp
Δ Umax = Uvmax– Ur = 33 – 12 = 21V
10) Công suất tổn thất lớn nhất trên IC ổn áp
Δ Pmax= ΔUmax. Itải => Δ Pmax = 21.1 = 21W
11) Công suất tải yêu cầu:
Ptải = Ur. Itải
=>Ptải = 12.1 = 12 W
12) Công suất máy biến áp
P = Ptải + Δ Pmax
=> P = 12 + 3 = 33 (W)
13) Tiết diện lõi sắt máy biến áp
F = 1,2. = 1,2. = 6,9cm2 14) Hệ số quấn dây N0 =F40 → 60 F = 50 6.9 = 7,2 ( vòng/ vol)
Việc chon hệ số 40-> 60 phụ thuộc vào chất lượng tôn đối với tôn trong máy biến áp này ta chọn hệ số = 50.
15) Số vòng dây:
Cuộn sơ cấp: W1 = No.U1max = 7,2.240 => W1 = 1737 (vòng)
Cuộn thứ cấp : W2 = No.U2max = 7,2.26 => W2 = 189 (vòng)
16) Dòng điện:
GVHD: ThS. Vũ Doãn Vượng 34 Sinh Viên : Hoàng Trung Hiếu Lớp: ĐT1Đ17
=> I2 = 1 / 1,11 => I2 = 0,9 (A) Sơ cấp: I1 = . 1 2 W W I2 => I1 = 9 , 0 . 1737 189 =>I1 = 0,1 (A)
17) Tiết diện dây : chọn J = 3
Sơ cấp : S1 = J I1 => S1 = 3 1 , 0 = 0,03 (mm2) => Thứ cấp: S2 = J I2 => S2 = 3 9 , 0 = 0,3 (mm2) 18) Đường kính dây Sơ cấp : d1 = 1 . 4S = 03 . 0 . 4 = 0.2 (mm) => d1 = 0,2 (mm) Thứ cấp : d2 = 2 . 4S = 3 , 0 . 4 = 0.6 (mm) => d2 = 0,6 (mm) 19) Chọn IC ổn áp tuyến tính loại 7812
Chọn tụ hoá C2 : ( 4,7 ÷ 10 ) μ và điện áp Ura = 12(V)
Chọn tụ hoá C1 : (1000 ÷ 3000) μ và Uvmax = 33 (V) Chọn cầu chỉnh lưu : 5(A)