Transistor 2N2222A

3. Phương pháp thực hiện

2.3.2.3. Transistor 2N2222A

 Mô tả về 2N2222A

2N2222A là loại transistor lưỡng cực phổ biến loại NPN được thiết kế sử dụng cho các ứng dụng về khuyếch đại công suất thấp và các ứng dụng đóng cắt mạch. Nó được thiết kế có dòng thấp, công suất thấp và điện áp trung bình.

 Hình ảnh về 2N2222A

Hình 1.28. Hình ảnh về 2N2222A.

 Nguyên lí chân của 2N2222A.

Hình trên là sơ đồ chân của 2N2222A gồm có 3 chân. Chân số 1 là cực E của transistor, chân 2 là cực B và chân 3 là cực C.

 Các giá trị ngưỡng đặt trưng của 2N2222A.

Hình 1.30. Ngưỡng hoạt động của 2N2222A

2N2222A hoạt động tại giá trị ngưỡng của dòng IC =1A và giá trị điện áp VCEO max là 40V, VCBO= 75V và VEBO= 6V nên dùng để kích cho các transistor công suất 2N3055 sẽ là tăng độ nhạy của các transistor công suất này.

Đó là những đánh giá về giá trị giới hạn ngưỡng mà các linh kiện bán dẫn có thể bị hư hại.

 Lưu ý:

- Nhiệt độ lớn nhất tại các điểm tiếp xúc của các cực transistor là 150oC.

- Các giá trị giới hạn trên là cố định. Các nhà sản xuất nên tham khảo trên các ứng dụng gồm xung và chu kỳ hoạt động.

 Đặc tính nhiệt của 2N2222A.

 Đặc tính đóng của 2N2222A.

- Điện áp đánh thủng VCEO là 40V, VCBO=75V và VEBO=6V.

 Đặc tính mở của 2N2222A.

- Hệ số khuếch đại lớn nhất là hFE=300.

 Các đặc tính về tín hiệu nhỏ của 2N2222A.

 Đặc tính chuyển mạch của 2N2222A.

- Xung kiểm tra: độ rộng xung nhỏ hơn hoặc bằng 300µs, chu kỳ nhỏ hơn hoặc bằng 2 o/o.

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG 3.1. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

3.1.1. Sơ đồ khối của hệ thống

Biến áp Chỉnh lưu Bộ lọc Ổn định một chiều

Khối Ngõ ra nâng dòng

 Các tiêu chuẩn của khối nguồn - Điện áp vào 220VAC – 50Hz. - Điện áp ngõ ra từ 0V – 30V. - Dòng điện ngõ ra đạt 0-5A.

 Chức năng các khối:  Biến áp

- Biến áp dùng để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2 có giá trị thích hợp với yêu cầu.

 Chỉnh lưu

- Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều U2 thành điện áp một chiều không bằng phẳng UT (có giá trị thay đổi nhấp nhô).

 Mạch lọc

- Bộ lọc có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều dập mạch UT thành điện áp một chiều UO1 ít nhấp nhô hơn.

 Bộ ổn định điện áp một chiều

- Bộ ổn áp một chiều có nhiệm vụ ổn định điện áp đầu ra của nó UO2 khi UO1 thay đổi theo sự mất ổn định của UO2.

- Khối nâng dòng có nhiệm vụ kéo dòng lên cao lấy từ nguồn để đạt được giá trị khoảng 5A.

3.1.2. Thiết kế chi tiết từng khối

Dựa vào các tiêu chuẩn kỹ thuật của khối nguồn như trên ta lựa chọn phương án thiết kế cho từng khối của bộ nguồn và từ đó đưa ra sơ đồ nguyên lý của bộ nguồn:

3.1.2.1. Khối biến áp

Ở đây ta sử dụng lưới điện xoay chiều (220V – 50Hz) và điện áp ngõ ra là 0V - 30V, dòng điện đạt 5A nên ta chọn biến áp vào 220VAC, điện áp ra 24VAC, dòng ra có thể chọn 5A hay 8A hoặc có thể 10A.

3.1.2.2. Khối chỉnh lưu

Do những ưu điểm của mạch chỉnh lưu cầu như điện áp ra ít nhấp nhô, điện áp ngược mà diode phải chịu nhỏ hơn so với phương pháp cầu cân bằng nên ta chọn mạch chỉnh lưu cầu. Vì yêu cầu dòn ra của mạch đạt 5A nên ta chọn cầu chịu được dòng lớn hơn 5A. Trong mạch thực hiện em chọn cầu diode 20A.

3.1.2.3. Bộ lọc nguồn

Với những ưu điểm của phương pháp lọc bằng tụ điện như tính đơn giản cũng như chất lượng lọc khá cao nên nên ở đây ta sử dụng phương pháp lọc bằng tụ. Chọn tụ có giá trị càng lớn thì điện áp được lọc càng phẳng. Trong mạch em chọn tụ có giá trị 4700µF/50V để phù hợp với điện áp ra của biến áp.

3.1.2.4. Khối ổn định điện áp một chiều và bảo vệ quá dòng.

Điện áp sau chỉnh lưu

Điện áp ngõ ra được lọc phẳng

Theo yêu cầu thiết kế mạch ổn áp có áp ra thay đổi từ 0V – 30V nên ta sử dụng một IC ổn áp thông dụng là LM723. Do LM723 cho điện áp vào trong dải 9.5V – 40V và điện áp ra từ 2V – 37V nên phù hợp với giá trị ngõ ra yêu cầu của mạch. Nhưng dòng điện ngõ ra của LM723 chỉ đạt lớn nhất là 150 mA nên để đạt được dòng điện lên đến 5A ta phải sử dụng các transistor công suất mắc song song để kéo dòng lên. Để bảo vệ tránh quá dòng cho mạch ta sử dụng chân số 2 và chân số 3 của LM723, các trở công suất có giá trị 0.5Ω/5W nhỏ dùng để tạo ra mức áp khoảng 0.7V khi dòng đạt 5A thì sẽ kích một transistor trong LM723 (cực B của transistor chính là chân số 2) khi đó transistor dẫn và kéo ngõ ra xuống mass làm ngõ ra về 0V. Phần bảo vệ quá áp của mạch thì lại sử dụng chân số 4 và chân số 5 của LM723, vì điện áp Vref =7.15V cố định nên ta có thể tính được điện áp trên chân số 5:

VNI=Vref 𝑅2 𝑅1+𝑅2

Khi ta điều chỉnh các biến trở RV1 và RV2 thì sẽ làm thay đổi mức áp trên chân hồi tiếp (chân số 4) chính là ngõ vào đảo của mạch khuếch đại sai áp. Khi giá trị điện áp trên chân số 4 lớn hơn điện áp trên chân số 5 thì bộ khuếch đại sẽ tạo ra mức 0 ở ngõ ra và ngưng kích một transistor trong LM723 và ngõ ra không xuất hiện, còn khi mà giá trị điện áp của chân số 4 nhỏ hơn chân số 5 thì mạch hoạt động bình thường, ngõ ra xuất hiện tùy theo giá trị mình thay đổi từ 0V đến 30V.

3.1.2.5. Khối nâng dòng

Phương pháp nâng dòng được sử dụng ở đây là dùng các transistor công suất được gắn vào chân số 10 kéo dòng từ nguồn cung cấp qua. Để tăng độ nhạy cho các transistor công suất 2N3055 ta dùng thêm con transistor kích (2N2222A). Khi LM723 hoạt động thì chân số 10 sẽ tạo ngõ ra để kích cho các transistor công suất kéo dòng từ ngồn qua tải. Thực tế khi sử dụng các transistor công suất sẽ rất nóng nên ta phải tản nhiệt cho các transistor công suất này để tránh quá nhiệt làm hỏng chúng.

Khối nâng dòng dùng để kéo dòng lên cho mạch đạt yêu cầu 5A. Trong mạch sử dụng ba con transistor công suất là N3055, mỗi con chịu được dòng khá lớn 7A cho cực B và 15A cho cực C, công suất mỗi con là 115W có thể kéo dòng lên 5A khi sử dụng ba con mắc song song với nhau. Transistor 2N2222A được sử dụng để kích giúp tăng độ nhạy cho 2N3055.

3.2. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH

 Nguyên lý làm việc của mạch như sau:

Dùng biến áp để giảm áp AC đưa vào mạch đồng thời cách ly giữa mạch ổn áp với đường nguồn AC. Phải chọn biến áp có công suất lớn để cung cấp đủ dòng cho mạch.

Điện áp ra của biến áp được chỉnh lưu thành dòng xung một chiều nhờ cầu diode BR1 và được lọc phẳng nhờ các tụ C2 và C4 có giá trị lớn, tụ càng lớn khả năng ổn áp khi cấp dòng lớn càng tốt.

Mạch ổn áp dùng IC LM723. IC này làm việc như sau: Chân 7 nối masse, chân 12 nối vào nguồn dương. Mức áp mẫu cho ra trên chân số 6 cho nối vào chân số 5, chân 5 là ngả vào không đảo của mạch so áp, lúc này chân số 4, là ngả vào đảo của tầng so áp sẽ lấy mức áp ngả ra để tạo tính năng ổn áp và chỉnh áp. Từ chân ngả ra lấy trên chân số 13, mắc tụ hồi tiếp C1 để giữ cho mạch so áp không phát sinh dao động tự kích. Mức áp lấy ra trên chân số 10, chân số 11 cho nối vào đường nguồn dương. Để có dòng điện cấp cho tải lớn, trên chân số 10 chúng ta dùng tổ hợp các transistor ghép theo kiểu phức hợp. Ở đây, dùng 3 transistor công suất lớn 2N3055 cho mắc song song để có khả năng cấp dòng lớn cho tải, dùng transistor 2N2222A để tăng độ nhạy. Để bảo vệ tránh trường hợp dòng quá lớn, như khi chạm tải, làm hư mạch nguồn, chúng ta dùng các điện trở công suất R4, R5 để đo dòng và biến trở RV3 để điều chỉnh dòng điện giới hạn, mức áp lấy ra trên điện trở này kích vào chân B-E của một transistor nằm trong IC LM723 (chân số 2 và chân số 3). Khi dòng nhỏ, transistor bảo vệ tránh quá dòng ngưng dẫn, mạch cấp nguồn làm việc bình thường, khi dòng quá lớn vượt quá 5A nó sẽ tạo ra một mức áp đủ lớn (khoảng 0.7V) làm bão hòa transistor này, và lúc này mức áp ngả ra sẽ bị kéo xuống mức 0V để giữ an toàn cho mạch cấp nguồn. Chúng ta dùng tụ lọc C3 để lọc nhiễu trên ngả ra. Tóm lại, Chúng ta dùng IC LM723 để điều chỉnh mức áp ngả ra và tạo chức năng ổn áp, dùng các transistor phức hợp để tạo khả năng cấp dòng điện lớn cho tải.

3.3. THIẾT KẾ PHẦN MỀM

3.3.2. Mạch in.

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 4.1. KẾT LUẬN – KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

4.1.1. Kết luận

Để kết quả học tập đạt được kết quả cao, sinh viên không thể coi nhẹ việc nghiên cứu, vận dụng phối hợp các môn học lại với nhau. Bởi vì trong quá trình học tập, phương pháp học là cách thức hoạt động nhằm đạt được mục đích của người sinh viên. Do đó đồ án môn học 1 này là đề tài để em củng cố, nâng cao kiến thức và khả năng nghiên cứu của mình.

Sau một thời gian thực hiện đề tài, dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Trương Ngọc Anh và sự giúp đỡ của thầy cô cùng với sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành đồ án môn học 1 đúng mục tiêu đã đề ra, kết thúc đúng thời hạn.

4.1.2. Kết quả đạt được

Sau khi thực hiện đồ án môn học 1 với đề tài: “Thiết kế bộ nguồn có

điện áp ngõ ra thay đổi từ (0V - 30V), dòng 5A” đã hoàn tất gồm các nội

dung sau:

 Yêu cầu đạt được:

- Xây dựng được sơ đồ nguyên lý cho từng khối nguồn. - Thi công được mạch thực tế.

- Mạch điều chỉnh được điện áp ngõ ra từ 0V đến 30V.

- Khi ngắn mạch ngõ hay quá tải thì mạch sẽ tự động ngắt ngõ ra.  Những hạn chế:

- Mạch chưa thể điều chỉnh về 0V tuyệt đối, chỉ chỉnh về nhỏ nhất là 0.6V. - Điện áp ngõ ra lớn nhất lên đến 32V.

4.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN VÀ ĐỀ NGHỊ 4.2.1. Hướng phát triển. 4.2.1. Hướng phát triển.

Như chúng ta đã biết thì bộ nguồn là khối quan trong trong các mạch điện tử để chúng có thể hoạt động. Vì vậy đề tài thiết kế bộ nguồn có điện áp ra thay đổi từ 0V đến 30V là cơ sở để phát triển thêm các bộ nguồn có thể cung cấp cho nhiều mạch điện tử khác nhau đáp ứng nhu cầu sử dụng cũng như hoạt động của các thiết bị điện tử khac nhau.

4.2.2. Đề nghị

Qua việc thực hiện đồ án môn học 1 này, em xin có một số kiến nghị sau:  Có điều kiện học tập nâng cao trình độ, cập nhật hóa những kiến thức mới,

để đáp ứng được nhu cầu của xã hội khi ra trường.

 Được tạo điều kiện tiếp xúc với những mô hình thực tế cũng như hiểu biết thêm nhiều thiết bị, linh kiện điện tử mới để việc học tập đi sát với thực tế.  Được tạo điều kiện thi công được bộ nguồn để ứng dụng vào thực tế.

Về phía bản thân, em cũng xin cô gắng đầu tư học hỏi để kiến thức ngày càng được củng cố và có thêm những kiến thức mới.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Giáo trình Điện Tử Cơ Bản 1,Trương Thị Bích Ngà-ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh.

2. Hysteretic–controlled Voltage Regulator using Integrated Circuit LM723. O. Ursaru, C. Aghion, M. Lucanu.

3. www.google.com.vn

4. http://www.dientuvietnam.net

5. http://phuclanshop.com

6. http://www.alldatasheet.com/