M C L C
Ụ
Ụ
Trang
C S LÝ THUY T
M đ u ở ầ
Ph n I:ầ Ơ Ở Ế
I. Khái ni m chung v ngu n m t chi u ề ề ệ ồ ộ
II. Bi n áp và ch nh l u ư ế ỉ
III. L c các thành ph n xoay chi u c a dòng đi n ra t i ề ủ ệ ầ ọ ả
IV. n đ nh đi n áp Ổ ị ệ
THI T K NGU N M T CHI U N ÁP CÓ ĐI N ÁP Ph n II: ầ Ề Ổ Ồ Ộ Ế Ế Ệ
RA THAY Đ I (0 Ổ
‚ 15V) 3A I. S đ kh i c a kh i ngu n ồ ố ủ ơ ồ ố
II. L a ch n ph ng án thi ự ọ ươ t k ế ế
Ph n III: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG S K THU T VÀ L P RÁP ầ Ố Ỹ Ậ Ắ
M CH TH C T Ự Ế Ạ
I. Tính toán thông s cho t ng kh i m ch ố ừ ạ ố
II. L p ráp m ch th c t ự ế ắ ạ
K t lu n ế ậ
Tài li u tham kh o ả ệ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
M đ u ở ầ
Ngày nay cùng v i s ti n b c a khoa h c và công ngh , các thi ớ ự ế ộ ủ ệ ọ ế t
đang và s đ b đi n t ị ệ ử ẽ ượ ứ ế c ng d ng ngày càng r ng rãi trong h u h t ụ ầ ộ
trong các lĩnh v c kinh t - xã h i cũng nh trong đ i s ng. Trong t ự ế ộ ư ờ ố ấ ả t c
các thi t b đi n t v n đ ngu n cung c p là m t trong nh ng v n đ ế ị ệ ử ấ ữ ề ấ ấ ồ ộ ề
ế quan tr ng nh t quy t đ nh đ n s làm vi c n đ nh c a h th ng. H u h t ủ ệ ố ế ự ệ ổ ế ị ấ ầ ọ ị
các thi t b đi n t ế ị ệ ử ề ử ụ đ u s d ng các ngu n đi n m t chi u đ ồ ề ượ ổ ớ c n áp v i ệ ộ
ệ ổ đ chính xác và n đ nh cao. Hi n nay k thu t ch t o các ngu n đi n n ộ ế ạ ệ ậ ổ ồ ỹ ị
áp cũng đang là m t khía c nh đang đ ộ ạ ượ ụ c nghiên c u phát tri n v i m c ứ ể ớ
đích t o ra các kh i ngu n có công su t l n, đ n đ nh, chính xác cao, kích ấ ớ ộ ổ ạ ố ồ ị
th c nh (các ngu n xung). ướ ỏ ồ
T t m quan tr ng trong ng d ng th c t ừ ầ ự ế ủ ộ c a ngu n đi n m t ứ ụ ệ ọ ồ
chi u n áp và d a vào nh ng ki n th c đ ề ổ ứ ư c h c cũng nh ợ ọ ự ữ ế ư t ự ể tìm hi u,
“Thi t k m ch ngu n m t chi u n áp có đi n áp em đã ch n đ tài: ọ ề ế ế ạ ề ổ ồ ộ ệ
‚ ra thay đ i (0 ổ ạ 15V) 3A” đ qua đó tìm hi u kĩ h n v nguyên lí ho t ể ể ề ơ
đ ng c a các m ch ngu n đ ng th i c ng c thêm kĩ năng trong thi ộ ờ ủ ủ ạ ồ ồ ố ế ế t k
các m ch đi n t ng t . ệ ươ ạ ự
Trong quá trình th c hi n đ tài em xin chân thành c m n th y giáo: Th.s ả ơ ự ệ ề ầ
Võ Đình Tùng đã t n tình h ng d n giúp em hoàn thành đ tài này. ậ ướ ề ẫ
Do kh năng ki n th c b n thân còn h n ch , đ tài ch c ch n s không ứ ả ắ ẽ ế ề ế ả ạ ắ
tránh nh ng thi u sót, em r t mong nh n đ ậ ư c s đóng góp ý ki n c a các ế ủ ợ ự ữ ế ấ
th y cô và các b n đ đ tài đ c hoàn thi n h n. ể ề ạ ầ ượ ệ ơ
Sinh viên th c hi n ự ệ
Tr ươ ng Văn Quy t ế
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 2 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
PH N I:Ầ
C S LÝ THUY T
Ơ Ở
Ế
I. KHÁI NI M CHUNG V NGU N M T CHI U Ồ Ộ Ệ Ề Ề
Ngu n m t chi u có nhi m v cung c p năng l ng m t chi u cho ụ ề ệ ấ ồ ộ ượ ề ộ
các m ch và các thi ho t đ ng. Năng l ng m t chi u c a nó ạ t b đi n t ế ị ệ ử ạ ộ ượ ề ủ ộ
ngu n xoay chi u c a l i đi n thông qua m t quá t ng quát đ ổ c l y t ượ ấ ừ ề ủ ướ ồ ệ ộ
c th c hi n trong ngu n m t chi u. trình bi n đ i đ ế ổ ượ ự ệ ề ồ ộ
ệ Yêu c u đ i v i lo i ngu n này là đi n áp ra ít ph thu c vào đi n ố ớ ụ ệ ầ ạ ồ ộ
áp m ng, c a t i và nhi t đ . Đ đ t đ ủ ạ ạ ệ ộ ể ạ ượ c yêu c u đó c n ph i dùng các ầ ầ ả
m ch n đ nh ( n áp, n dòng). Các m ch c p ngu n c đi n th ng dùng ồ ổ ể ạ ổ ạ ấ ổ ổ ị ườ
bi n áp, nên kích th c và tr ng l i ta ế ướ ọ ượ ng c a nó khá l n. Ngày nay ng ớ ủ ườ
có xu h ng dùng các m ch c p ngu n không có bi n áp. ướ ế ạ ấ ồ
S đ kh i c a m t b ngu n hoàn ch nh đ ộ ộ ố ủ ơ ồ ồ ỉ ượ c bi u di n nh sau: ễ ư ể
I
T
U
U
U
~ U 1
~ U 2
T
O1
O2
Bé läc
BiÕn ¸p
M¹ch chØnh l u
æn ¸p mét chiÒu (æn dßng)
R T
Hình 1.1: S đ kh i c a m t b ngu n hoàn ch nh ơ ồ ố ủ ộ ộ ồ ỉ
Ch c năng c a các kh i nh sau: ư ứ ủ ố
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 3 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
1 thành đi n áp xoay ệ
2 có giá tr thích h p v i yêu c u. Trong m t s tr
- Bi n áp đ bi n đ i đi n áp xoay chi u U ể ế ế ệ ề ổ
ng h p có th chi u Uề ộ ố ườ ầ ợ ớ ị ợ ể
1 mà không c n bi n áp.
2 thành
dùng tr c ti p U ự ế ế ầ
- M ch ch nh l u có nhi m v chuy n đi n áp xoay chi u U ụ ư ệ ể ệ ề ạ ỉ
T (có giá tr thay đ i nh p nhô). S
đi n áp m t chi u không b ng ph ng U ệ ề ằ ẳ ộ ấ ổ ị ự
T
thay đ i này ph thu c vào t ng d ng m ch ch nh l u. ừ ư ụ ạ ạ ổ ộ ỉ
- B l c có nhi m v san b ng đi n áp m t chi u d p m ch U ộ ọ ụ ệ ệ ề ằ ậ ạ ộ
O1 ít nh p nhô h n.
thành đi n áp m t chi u U ệ ề ộ ấ ơ
O1
- B n áp m t chi u ( n dòng) có nhi m v n đ nh đi n áp (dòng ề ổ ụ ổ ộ ổ ệ ệ ộ ị
O2 (IT) khi UO1 thay đ i theo s m t n đ nh c a U
đi n) ệ ở ầ đ u ra c a nó U ủ ự ấ ổ ủ ổ ị
hay IT . Trong nhi u tr ề ườ ầ ng h p n u không có yêu c u cao thì không c n ế ầ ợ
b n áp hay n dòng m t chi u. ộ ổ ề ổ ộ
ể ắ Tùy theo đi u ki n và yêu c u c th mà b ch nh l u có th m c ụ ể ư ề ệ ầ ộ ỉ
ư theo nh ng s đ khác nhau và dùng các van ch nh khác nhau. B ch nh l u ộ ỉ ơ ồ ữ ỉ
công su t v a và l n th ng dùng m ch ch nh l u ba pha. D i đây chúng ấ ừ ớ ườ ướ ư ạ ỉ
ta s đi kh o sát t ng kh i nêu trên trong b ngu n m t chi u. ừ ề ẽ ả ố ộ ồ ộ
II. BI N ÁP NGU N VÀ CH NH L U Ồ Ư Ế Ỉ
1. Bi n áp ngu n ồ ế
ệ Bi n áp ngu n làm nhi m v bi n đ i đi n áp xoay chi u c a m ng đi n ổ ề ủ ụ ế ệ ệ ế ạ ồ
thành đi n áp xoay chi u có tr s c n thi t đ i v i m ch ch nh l u và ngăn ị ố ầ ệ ề ế ố ớ ư ạ ỉ
cách m ch ch nh l u v i m ng đi n xoay chi u v m t chi u: ư ớ ề ộ ệ ề ề ạ ạ ỉ
Hình 1.2: Bi n áp ngu n ế ồ
2. Ch nh l u ỉ ư
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 4 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
Các ph n t ầ ử tích c c dùng đ ch nh l u là các ph n t ỉ ầ ử ư ự ể ế có đ c tuy n ặ
Volt - Ampe không đ i x ng sao cho dòng đi n đi qua nó ch đi qua nó ch ố ứ ệ ỉ ỉ
đi qua m t chi u. Ng i ta th ề ộ ườ ườ ấ ng dùng ch nh l u Silic, đ có công su t ư ể ỉ
nh ho c trung bình cũng có th dùng ch nh l u Selen. Đ có công su t ra ư ể ể ặ ấ ỏ ỉ
i ta dùng Thyristor l n (>100W) và có th đi u ch nh đi n áp ra tùy ý, ng ớ ể ề ệ ỉ ườ
đ ch nh l u. ể ỉ ư
Các s đ ch nh l u th ng g p là ch nh l u n a chu kỳ, s đ ch nh ơ ồ ỉ ư ườ ơ ồ ỉ ư ử ặ ỉ
l u hai n a chu kỳ, s đ ch nh l u c u mà trong đó s đ ch nh l u c u có ư ơ ồ ỉ ơ ồ ỉ ư ầ ư ầ ử
nhi u u đi m h n c . ơ ả ể ề ư
M ch ch nh l u ph i có hi u su t (t s gi a công su t ra và công ư ệ ạ ả ấ ỉ ỷ ố ữ ấ
su t h u ích đ u vào) cao, ít ph thu c vào t ấ ữ ở ầ ụ ộ ả ệ i và đ g n sóng c a đi n ộ ợ ủ
áp ra nh .ỏ
Sau đây ta s xét v s đ ch nh l u hai n a chu kỳ và s đ ch nh ư ề ơ ồ ơ ồ ử ẽ ỉ ỉ
l u c u. ư ầ
a. M ch ch nh l u hai n a chu kỳ: ư ử ạ ỉ
Đ c đi m c a m ch ch nh l u hai n a chu kỳ là trong c hai n a chu ư ử ử ủ ể ặ ạ ả ỉ
i. Có hai lo i s đ kì c a đi n áp xoay chi u đ u có dòng đi n ch y qua t ề ủ ệ ệ ề ạ ả ạ ơ ồ
D1
Ur
Uv
Ct
R
D2
ch nh l u hai n a chu kỳ: s đ cân b ng và s đ c u. ơ ồ ầ ơ ồ ư ử ằ ỉ
a. S đ cân b ng ơ ồ ằ
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 5 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
U
r
Có C t
Không có C t
0
t
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
b. Đ th th i gian c a đi n áp ra ồ ị ờ ủ ệ
=
Hình 1.3: M ch ch nh l u hai n a chu kỳ ư ử ạ ỉ
ˆ ˆ nUUU 2
- Đi n áp c c đ i khi không t i: ự ạ ệ ả
2 đi n áp trên cu n th
Trong đó Un là đi n áp ng ng c a diode, U ệ ưỡ ủ ệ ộ ứ
c p c a bi n áp. ấ ủ ế
t „
Đi n áp ng c đ t lên diode (trong tr 0): Ung = 2 ệ ượ ặ ườ ng h p C ợ
U2hd.
b. M ch ch nh l u c u: ỉ ư ầ ạ
ng đ c dùng trong tr ng h p đi n áp xoay chi u t S đ c u th ơ ồ ầ ườ ượ ườ ề ươ ng ệ ợ
đ i l n. Tuy cùng là s đ ch nh l u hai n a chu kỳ nh ng nó u vi ư ố ớ ơ ồ ỉ ử ư ư ệ ơ t h n
ch cu n th c p đ s đ cân b ng ơ ồ ằ ở ỗ ộ ứ ấ ượ ử ụ ử c s d ng toàn b trong hai n a ộ
chu kỳ c a đi n áp vào và đi n áp ng c đ t lên điôt trong tr ủ ệ ệ ượ ặ ườ ng h p này ợ
c đ t lên trong s đ cân b ng. Đi n áp ra ch b ng m t n a đi n áp ng ộ ử ỉ ằ ệ ượ ặ ơ ồ ệ ằ
2 U
ˆ ˆ = UU r
2
n
- ¢ i: nghĩa là nh h n chút ít so v i đi n áp c c đ i khi không t ự ạ ả ỏ ơ ệ ớ
Uv
Ur
Ct
R
ra trong s đ cân b ng, vì đây luôn luôn có hai đi ơ ồ ằ ở ố t m c n i ti p. ắ ố ế
Hình 1.4: M ch ch nh l u c u ư ầ ạ ỉ
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 6 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
2U , m t c p ộ ặ
Ta th y r ng trong t ng n a chu kỳ c a đi n áp th c p ấ ằ ứ ấ ừ ử ủ ệ
tR ,
mU 2
đi t có anôt d t âm nh t m , cho dòng m t chi u qua ố ươ ng nh t và kat ấ ố ề ấ ở ộ
t còn l i khóa và ch u m t đi n áp ng . c p đi ặ ố ạ ệ ộ ị ượ ự ạ ằ c c c đ i b ng biên đ ộ
2Đ4
2U , c p đi ặ
1Đ3 m , Đở
Ví d t t Đ ụ ươ ng ng v i n a chu kỳ d ớ ử ứ ươ ng c a ủ ố
khóa. Rõ ràng đi n áp ng ệ ượ ộ ử c đ t lên van lúc khóa có giá tr b ng m t n a ị ằ ặ
so v i tr ớ ườ ể ng h p s đ ch nh l u cân b ng đã xét trên, đây là u đi m ằ ơ ồ ư ư ợ ỉ
quan tr ng nh t c a s đ c u. Ngoài ra, k t c u th c p c a bi n áp ấ ủ ơ ồ ầ ế ấ ứ ấ ủ ế ọ
ngu n đ n gi n h n. ả ồ ơ ơ
i ta Trong s đ 1.4, n u n i đ t đi m gi a bi n áp và m c thêm t ể ố ấ ơ ồ ữ ế ế ắ ả
ạ có m ch ch nh l u có đi n áp ra hai c c tính. Đây th c ch t là hai m ch ự ự ư ệ ạ ấ ỉ
+Ur
Ct
R
Uv
-Ur
Ct
R
ch nh l u cân b ng. ư ằ ỉ
Hình 1.5: Ch nh l u đi n áp ra hai c c tính ư ự ệ ỉ
III. L C CÁC THÀNH PH N XOAY CHI U C A DÒNG ĐI N RA T I Ả Ọ Ủ Ầ Ề Ệ
Trong các m ch ch nh l u nói trên đi n áp hay dòng đi n ra t i tuy có ư ệ ệ ạ ỉ ả
ộ c c tính không đ i, nh ng các giá tr c a chúng thay đ i theo th i gian m t ị ủ ự ư ổ ổ ờ
cách chu kỳ, g i là s đ p m ch (g n sóng) c a đi n áp hay dòng đi n sau ự ậ ủ ệ ệ ạ ọ ợ
ch nh l u. ư ỉ
i thu n tr , dòng đi n t ng h p ra t i là: M t cách t ng quát khi t ổ ộ ả ệ ổ ầ ở ợ ả
=
+
+
I
sin
w tn
cos
w tn
i t
0
A n
B n
= 1
n
= 1
n
¥ ¥ (cid:229) (cid:229)
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 7 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
+
sin
w tn
cos
w tn
A n
B n
= 1
n
= 1
n
¥ ¥ (cid:229) (cid:229) Trong đó 0I là thành ph n m t chi u và là ề ầ ộ
ộ t ng các sóng hài xoay chi u có giá tr , pha và t n s khác nhau ph thu c ị ổ ầ ố ụ ề
ti ít đ p m ch, vì các sóng hài gây s tiêu th năng l
và lo i m ch ch nh l u. V n đ đ t ra là ph i l c các thành ph n sóng hài ả ọ ề ặ ư ạ ạ ầ ấ ỉ
ng vô ích này đ cho ể ụ ự ậ ạ ượ
và gây s nhi u lo n cho s làm vi c c a t i. ệ ủ ả ự ự ễ ạ
0I tăng
Trong m ch ch nh l u hai n a chu kỳ thành ph n m t chi u ử ư ề ạ ầ ộ ỉ
ơ ả g p đôi so v i m ch ch nh l u n a chu kỳ, thành ph n sóng hài c b n ấ ử ư ạ ầ ớ ỉ
(n=1) b tri t tiêu, ch còn các sóng hài b c t ị ệ ậ ừ ỉ ạ n = 2 tr lên. Vì v y m ch ậ ở
ch nh l u hai n a chu kỳ đã có tác d ng l c b t sóng hài. ọ ớ ụ ư ử ỉ
P c a b l c: ủ ộ ọ
Ng i ta đ nh nghĩa h s đ p m ch K ườ ệ ố ậ ạ ị
ộ ấ ủ ớ = K p (hay ) ủ ị Biên đ sóng hài l n nh t c a i t (hay u Giá tr trung bình c a i t t
ng c a b l c càng cao. KP càng nh thì ch t l ỏ ấ ượ ủ ộ ọ
P = 1,58, khi
Ng i ta đã tính toán r ng khi ch nh l u n a chu kỳ K ườ ư ử ằ ỉ
P = 0,667.
ch nh l u hai n a chu kì K ư ử ỉ
Đ th c hi n nhi m v l c nói trên, các b l c sau đây th ng đ ể ự ụ ọ ộ ọ ệ ệ ườ ượ c
dùng:
đi n 1. L c b ng t ọ ằ ụ ệ
Tr ng h p này đã đ c nêu ra trong tr ng h p t ườ ợ ượ ườ ợ ả ủ i đi n dung c a ệ
n i song song v i t i, đi n áp ra t m ch ch nh l u. Nh có t ư ạ ờ ỉ ụ ố ớ ả ệ ả i ít nh p nhô ấ
C
Rt Ur
h n.ơ
Hình 1.6: L c b ng t ọ ằ đi n ụ ệ
Do s phóng và n p t qua các 1/2 chu kỳ và do các sóng hài đ ạ ụ ự ượ ẽ c r
qua m ch C xu ng đi m chung, dòng đi n ra t ể ệ ạ ố ả ộ i ch còn thành ph n m t ầ ỉ
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 8 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
chi u và m t l ộ ượ ề ạ ng nh sóng hài b c th p. Vi c tính toán h s đ p m ch ệ ệ ố ậ ậ ấ ỏ
=
K
P
w
2 CR t
c a b l c d n t ủ ộ ọ ẫ ớ ế i k t qu : ả
t càng l n (Rớ
t tiêu thụ
Nghĩa là tác d ng l c càng rõ r t khi C và R ụ ệ ọ
Fm
Fm
dòng đi n nh ). V i b ch nh l u dòng đi n công nghi p (t n s 50Hz hay ầ ố ớ ộ ư ệ ệ ệ ỏ ỉ
60Hz), giá tr c a t C th ng có giá tr t vài đ n vài nghìn ị ủ ụ ườ ị ừ ế (tụ
hóa).
2. L c b ng cu n c m L ọ ằ ộ ả
L
Rt Ur
M ch l c b ng cu n c m L đ ộ ả ọ ằ ạ ượ c bi u di n nh sau ễ ư ể
Hình 1.7: L c b ng cu n c m ọ ằ ộ ả
t nên khi dòng đi n iệ t ra t
c m c n i ti p v i t i R Cu n c m L đ ả ộ ượ ắ ố ế ớ ả iả
bi n thiên đ p m ch, trong cu n L s xu t hi n s c đi n đ ng t ứ ệ ệ ẽ ế ạ ậ ấ ộ ộ ự ả c m
i. Do đó làm gi m các sóng hài (nh t là các sóng hài b c cao). V ch ng l ố ạ ả ậ ấ ề
m t đi n kháng, các sóng hài b c n có t n s càng cao s b cu n c m L ẽ ị ệ ặ ả ầ ạ ố ộ
0I và
ch n càng nhi u. Do đó dòng đi n ra t i ch có thành ph n m t chi u ề ệ ặ ả ề ầ ộ ỉ
=
K
m t l ng nh sóng hài. Đó chính là tác d ng l c c a cu n L. ộ ượ ọ ủ ụ ỏ ộ
P
R t w3 L
H s đ p m ch c a b l c dùng cu n L là: ủ ộ ọ ệ ố ậ ạ ộ
t càng nh (t
Nghĩa là tác d ng l c c a cu n L càng tăng khi R i tiêu ọ ủ ụ ộ ỏ ả
th dòng đi n l n). Vì v y b l c này thích h p v i m ch ch nh l u công ệ ớ ộ ọ ư ụ ậ ạ ớ ợ ỉ
su t v a và l n. Giá tr c a cu n c m L càng l n thì tác d ng càng tăng, tuy ộ ả ấ ừ ị ủ ụ ớ ớ
nhiên cũng không nên dùng L quá l n, vì khi đi n tr m t chi u c a cu n L ề ủ ở ộ ệ ộ ớ
p
l n, s t áp m t chi u trên nó tăng và hi u su t c a b ch nh l u gi m. ớ ấ ủ ộ ỉ ư ụ ề ệ ả ộ
3. B l c hình L ng c và hình ộ ọ ượ
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 9 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
Các b l c này s d ng t ng h p tác d ng c a cu n c m L và t ợ ử ụ ộ ọ ủ ụ ả ổ ộ ụ C
i (hay đi n áp đ l c, do đó các sóng hài càng gi m nh và dòng đi n ra t ể ọ ệ ả ỏ ả ệ
p
trên t ả i) càng ít nh p nhô. Đ tăng tác d ng l c có th m c n i ti p 2 hay 3 ụ ể ắ ố ế ể ấ ọ
m t l c hình v i nhau. Khi đó dòng đi n và đi n áp ra t ắ ọ ệ ệ ớ ả ầ ư ằ i g n nh b ng
L
C
Rt Ur
ph ng hoàn toàn. ẳ
L
Rt Ur
C1
C2
p
c Hình 1.8: L c hình L ng ọ ượ
Hình 1.9: L c hình ọ
Trong m t s tr ng h p đ ti t ki m và gi m kích th ộ ố ườ ể ế ợ ệ ả ướ ọ c, tr ng
p
l ượ ng c a b l c ta có th thay cu n c m L b ng R trong m t l c hình L ả ủ ộ ọ ắ ọ ể ằ ộ
ng c hay hình . Lúc đó R gây s t áp c thành ph n m t chi u trên nó ượ ụ ề ầ ả ộ
ng c a b l c th p h n dùng cu n L. Th d n t ẫ ớ i hi u su t và ch t l ấ ấ ượ ệ ủ ộ ọ ấ ộ ơ ườ ng
0 kho ngả
Wk
ng i ta ch n giá tr R s t áp m t chi u trên nó b ng (10 - 20)%U ườ ụ ề ằ ọ ộ ị
vài W đ n vài . ế
ng 4. B l c c ng h ộ ọ ộ ưở
Hình 1.10.a bi u di n b l c c ng h ộ ọ ễ ể ộ ưở ng dùng m ch c ng h ạ ộ ưở ng
t nh v y s ch n sóng hài có t n s
song song LkCk m c n i ti p v i t i R ắ ố ế ớ ả ờ ậ ẽ ặ ầ ố
ng c a nó. Ngoài ra t C b ng t n s c ng h ầ ố ộ ằ ưở ủ ụ 1 còn có tác d ng l c thêm. ụ ọ
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 10 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
L
L
Lk
Rt
Rt
Ck
C2
Ck
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
(a) (b)
Hình 1.10: Các b l c c ng h ng ộ ọ ộ ưở
kCk m c song song v i t
Hình 1.10.b bi u di n b l c c ng h ộ ọ ể ễ ộ ưở ng dùng m ch c ng h ạ ộ ưở ng
t.
i R t n s c ng h n i ti p L ố ế ớ ả ắ Ở ầ ố ộ ưở ố ế ủ ng n i ti p c a
m ch Lạ ầ kCk tr kháng c a nó r t nh nên nó ng n m ch các sóng hài có t n ủ ấ ắ ạ ở ỏ
s b ng hay g n b ng t n s c ng h ằ ố ằ ầ ố ộ ầ ưở ụ ng. Ngoài ra cu n L còn có tác d ng ộ
l c thêm. ọ
IV. N Đ NH ĐI N ÁP Ổ Ệ Ị
i khi Nhi m v n đ nh đi n áp (g i t ị ụ ổ ọ ắ ệ ệ t là n áp) m t chi u ra t ộ ề ổ ả
đi n áp và t n s đi n l ầ ố ệ ướ ệ i thay đ i, khi t ổ ả i bi n đ i (nh t là đ i v i bán ấ ố ớ ế ổ
ng g p trong th c t . Đi n tr ra c a b ngu n cung c p yêu d n) r t th ẫ ấ ườ ự ế ặ ủ ộ ệ ấ ở ồ
t b cùng c u nh , đ h n ch s ghép ký sinh gi a các t ng, gi a các thi ầ ỏ ể ạ ế ự ữ ữ ầ ế ị
chung ngu n ch nh l u. ồ ư ỉ
ệ Vi c n đ nh đi n áp xoay chi u có nhi u h n ch nh t là khi đi n ệ ổ ề ề ệ ế ạ ấ ị
áp l ướ i thay đ i nhi u. Dùng b n áp m t chi u b ng ph ộ ổ ề ề ằ ổ ộ ươ ệ ng pháp đi n
đ t khi công su t ra t t ử ượ ử ụ c s d ng ph bi n h n đ c bi ổ ế ặ ơ ệ ấ ả i yêu c u không ầ
i tiêu th tr c ti p đi n áp m t chi u. l n và t ớ ả ụ ự ế ề ệ ộ
ộ ổ đ ự ế ượ ể c chia làm ba lo i chính: n áp ki u
t Zener), n áp ki u bù tuy n tính (m ch n áp có ạ ố ổ ể ổ ổ ạ ổ ạ ế
Các d ng b n áp trên th c t tham s ( n áp dùng đi ố h i ti p) và n áp xung. ổ ồ ế
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 11 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
ồ Trong ph m vi c a đ án này chúng ta ch xét đ n m ch n áp có h i ủ ồ ạ ổ ế ạ ỉ
ộ ti p v i nguyên t c th c hi n các s đ n áp có h i ti p, phân lo i và m t ơ ồ ổ ồ ế ự ệ ế ắ ạ ớ
s lo i IC n áp tuy n tính. ố ạ ế ổ
1. Nguyên t c m ch n áp có h i ti p ạ ổ ồ ế ắ
ể ế i ta dùng b n áp ki u bù tuy n ộ ổ ể ổ
ng n đ nh, ng ị ặ ổ ắ ọ
Đ nâng cao ch t l ườ tính (còn g i là n áp so sánh ho c n áp có h i ti p). Nguyên t c làm vi c ệ c a các s đ n đ nh có h i ti p đ ủ ồ ế c bi u di n nh sau ễ ấ ượ ổ ơ ồ ổ ồ ế ượ ư ể ị
PH N T Ầ Ử ĐI U KHI N Ể Ề
r
(Đi n áp m t chi u ch a n
ộ ư ổ
ệ ề
Ộ
Ế
B KHU CH Đ IẠ
B SO SÁNH
Ộ
NGU N Ồ CHU N Ẩ
U’ U r
Hình 1.11: S đ kh i minh h a nguyên t c làm vi c c a các ọ ơ ồ ố ệ ủ ắ
m ch n đ nh có h i ti p ạ ổ ồ ế ị
Trong m ch này, m t ph n đi n áp (dòng đi n) ra đ ầ ệ ệ ạ ộ ượ ư ề c đ a v so
sánh v i m t giá tr chu n. K t qu so sánh đ ế ẩ ả ớ ộ ị ượ ư c khu ch đ i lên và đ a ạ ế
đ n ph n t ế ầ ử ề đi u khi n. Ph n t ể ầ ử ề ệ đi u khi n thay đ i tham s làm cho đi n ể ố ổ
áp (dòng đi n) ra trên nó thay đ i theo xu h ệ ổ ướ ng ti m c n đ n giá tr ậ ệ ế ị
chu n.ẩ
Hình sau minh h a ph ng pháp l y tín hi u đ a v m ch so sánh ọ ươ ề ạ ư ệ ấ
R
t
U’
R
r
t
Đi n áp ệ đ a v b ư ề ộ so sánh
Đi n áp ệ đ a v b ư ề ộ so sánh
R
a.
b.
khi n áp và n dòng. ổ ổ
Hình 1.12: Cách l y tín hi u đ a v b so sánh ệ ư ề ộ ấ
a. Khi n áp b. Khi n dòng. ổ ổ
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 12 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
i >>)
i <<) và ngu n dòng (R ồ
t c các ngu n áp (R Có th th y r ng, t ể ấ ằ ấ ả ồ
đ ượ c th c hi n theo ph ệ ự ươ ặ ng pháp h i ti p, đ u là nh ng m ch n áp ho c ạ ổ ồ ế ữ ề
n dòng. Tuy nhiên do yêu c u v m t công su t nên, nên trong các s đ ổ ề ặ ơ ồ ầ ấ
ổ n áp ho c n dòng còn có thêm m t b khu ch đ i công su t m c trong ộ ộ ặ ổ ế ạ ắ ấ
m ch h i ti p. ồ ế ạ
Tùy theo ph ng pháp c u trúc, các s đ n đ nh có h i ti p đ ươ ơ ồ ổ ồ ế ấ ị ượ c
chia thành hai lo i c b n: n đ nh song song và n đ nh n i ti p. ị ạ ơ ả ổ ố ế ổ ị
S đ kh i b n áp ki u song song đ c cho hình 1.13.a, nguyên ố ộ ổ ơ ồ ể ượ ở
lý làm vi c c a lo i s đ này nh sau: Ph n t đi u ch nh D đi u ti ạ ơ ồ ệ ủ ầ ử ề ư ề ỉ ế t
i h n c n thi t qua đó đi u ch nh gi m áp trên đi n tr dòng đi n trong gi ệ ớ ạ ầ ế ề ệ ả ỉ ở
2 = U1 - URd , do đó đi n áp ra t
2
Rd theo xu h ng bù l i: U c gi không ướ ạ ệ i đ ả ượ ữ
ch vào so sánh v i đi n áp ra U ớ
b so đ i. B t o đi n áp chu n đ a E ổ ộ ạ ư ệ ẩ ệ ở ộ
c khu ch đ i nh kh i khu ch đ i Y. sánh và đ sai l ch gi a chúng đ ệ ữ ộ ượ ế ế ạ ạ ố ờ
đi u ch nh D. S bi n đ i dòng ệ ủ ế ầ ử ề ự ế ổ ỉ
Đi n áp ra c a Y s kh ng ch ph n t ố ẽ ‚ Itmax s gây nên s bi n đ i t đi n t 0 ng ng dòng đi n qua ph n t ự ế ệ ừ ổ ươ ầ ử ứ ệ
U
dc
đi u ch nh t ẽ ‚ 0. ề ỉ I ừ tmax
I
I
d
t
D
U
R
U
R
U
U
2
t
1
t
2
1
D Y Y
a.
b.
ch
ch
E E
Hình 1.13: a. S đ kh i b n áp m c song song ơ ồ ố ộ ổ ắ
b. S đ kh i b n áp m c n i ti p ơ ồ ố ộ ổ ắ ố ế
Hình 1.13.b bi u th s đ kh i b n áp bù m c n i ti p, trong đó ố ộ ổ ị ơ ồ ố ế ể ắ
ph n t c m c n i ti p v i t i, do đó dòng đi n ch y qua ầ ử ề đi u ch nh D đ ỉ ượ ắ ố ế ớ ả ệ ạ
t ả ủ ộ ổ i cũng g n b ng dòng đi n ch y qua D. Nguyên lý h at đ ng c a b n ệ ằ ầ ạ ọ ộ
áp d a trên s bi n đ i đi n tr trong c a ph n t ự ế ầ ử ề ứ đi u ch nh D theo m c ủ ự ệ ổ ở ỉ
c so sánh và khu ch đ i). Ví d đ sai l ch c a đi n áp ra (sau khi đã đ ệ ộ ủ ệ ượ ế ạ ụ
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 13 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
ế do nguyên nhân nào đó làm cho U2 bi n đ i, qua m ch so sánh và khu ch ế ạ ổ
đ i Y tín hi u sai l ch s tác đ ng vào ph n t ạ ầ ử ề ệ đi u ch nh D làm cho đi n ệ ẽ ệ ộ ỉ
đc trên hai c c c a D bù l
tr c a nó bi n đ i theo chi u h ng là U ở ủ ề ế ổ ướ ự ủ ạ ự i s
bi n đ i c a U ổ ủ ế ề 1. Khi đó ta có U2 = U1 - Uđc do có s bi n đ i cùng chi u ự ế ổ
1 và Uđc , U2 s n đ nh h n. ẽ ổ
gi a Uữ ơ ị
đi u ch nh gây ra t n hao ch y u v Trong hai s đ trên, ph n t ơ ồ ầ ử ề ủ ế ổ ỉ ề
năng l ng trong b n áp và làm cho hi u su t c a b n áp không v ượ ấ ủ ộ ổ ộ ổ ệ ượ t
quá đ c 60%. ượ
Trong s đ m c song song, công su t t n hao ch y u xác đ nh ơ ồ ắ ấ ổ ủ ế ị
d và trên ph n t (
b ng công su t t n hao trên R ấ ổ ằ đi u ch nh D là: ỉ
+
+
=
)( IUU
I
IU 2
D
2
1
t
D
P th
(
=
+
ầ ử ề ) -
) IUIUU 2 1
t
t
D
-
Trong s đ m c n i ti p, công su t t n hao chi do ph n t ơ ồ ắ ố ế ấ ổ ầ ử ề đi u
(
=
ch nh quy t đ nh: ế ị ỉ
) IUU
2
t
t
P th
-
V y s đ n i ti p có t n hao ít h n s đ song song m t l ng là ậ ơ ồ ố ế ơ ơ ồ ộ ượ ổ
c dùng ph bi n h n. UtId nên hi u su t cao h n và nó đ ấ ệ ơ ượ ổ ế ơ
u đi m c a s đ song song là không gây nguy hi m khi quá t i vì Ư ể ủ ơ ồ ể ả
nó ng n m ch đ u ra. S đ n i ti p yêu c u ph i có thi t b b o v vì khi ơ ồ ố ế ắ ạ ầ ầ ả ế ị ả ệ
quá t i, dòng qua ph n t đi u ch nh và qua b ch nh l u s quá l n gây ả ầ ử ề ư ẽ ộ ớ ỉ ỉ
nên h ng ph n t đi u ch nh ho c bi n áp. ầ ử ề ế ặ ỏ ỉ
2. B n áp tuy n tính IC ộ ổ ế
Đ thu nh kích th c cũng nh chu n hóa các các tham s c a các ể ỏ ướ ố ủ ư ẩ
i ta ch t o chúng d b n áp m t chi u ki u bù tuy n tính ng ộ ổ ề ể ế ộ ườ ế ạ ướ ạ i d ng
ự vi m ch, nh đó vi c s d ng cũng d dàng h n. Các b IC n áp trên th c ễ ệ ử ụ ạ ờ ơ ộ ổ
t ế cũng bao g m các ph n t ồ ầ ử ạ chính là b t o đi n áp chu n, b khu ch đ i ộ ạ ệ ế ẩ ộ
tín hi u sai l ch, transistor đi u ch nh, b h n dòng. ộ ạ ệ ệ ề ỉ
ng đ m b o dòng ra kho ng t 100mA đ n 1,5A Các IC n áp th ổ ườ ả ả ả ừ ế
đi n áp t i 50V, công su t tiêu tán kho ng 500 - 800 mW. Hi n nay ng ệ ớ ệ ấ ả ườ i
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 14 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
ta cũng ch t o các IC n áp cho dòng t ế ạ ổ ớ ạ
th ng dùng là : serial 78xx hay 79xx, LM 105, LM 309, i 10A. Các lo i IC n áp đi n hình ổ ể m A 723, LM323, ườ
LM 317, LM 337…
ệ ố ổ Tùy thu c vào tham s k thu t nh đi n áp ra, dòng ra, h s n ư ệ ố ỹ ậ ộ
đ nh đi n áp, kh năng đi u ch nh đi n áp ra, d i nhi ề ị ệ ệ ả ả ỉ ệ ộ ồ t đ làm vi c, ngu n ệ
cung c p, đ n đ nh theo th i gian.v.v. mà ng ộ ổ ấ ờ ị ườ ạ i ta ch t o ra nhi u lo i ế ạ ề
khác nhau.
PH N IIẦ
Ệ THI T K NGU N M T CHI U N ÁP CÓ ĐI N
Ề Ổ
Ộ
Ồ
Ế
Ế
ÁP RA THAY Đ I T 0 -15V
Ổ Ừ
I. S Đ KH I C A KH I NGU N Ố Ủ Ơ Ồ Ồ Ố
I
T
U
U
U
~ U 1
~ U 2
T
O1
O2
Bé läc
BiÕn ¸p
M¹ch chØnh l u
æn ¸p mét chiÒu (æn dßng)
R T
Hình 2.1: S đ kh i c a m t b ngu n hoàn ch nh ơ ồ ố ủ ộ ộ ồ ỉ
Các tiêu chu n k thu t c a kh i ngu n: ậ ủ ẩ ố ồ ỹ
- Đi n áp vào 220VAV - 50Hz. ệ
- Đi n áp ra 0 - 15VDC. ệ
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 15 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
- Dòng đi n ra t i 3A. ệ ả
- Công su t c c đ i 45W. ấ ự ạ
II. L A CH N PH NG ÁP THI T K Ự Ọ ƯƠ Ế Ế
ự D a vào các tiêu chu n k thu t c a kh i ngu n nh trên ta l a ậ ủ ư ự ẩ ồ ố ỹ
ng áp thi ch n ph ọ ươ ế ế t k cho t ng kh i c a b ngu n và t ố ủ ừ ồ ộ ừ đó đ a ra s ư ơ
đ nguyên lý c a b ngu n: ồ ủ ộ ồ
1. Bi n ápế
đây do ngu n n áp đ c s d ng l i đi n xoay chi u (220V - Ở ồ ổ ượ ử ụ ở ướ ệ ề
50Hz) và công su t c c đ i c a ngu n là 45W (15V ấ ự ạ ủ ồ ử ụ DC - 3A) nên ta s d ng
m t bi n áp có đi n áp vào 220V và đi n áp ra 15V, dòng ra 3A. ệ ệ ế ộ
2. M ch ch nh l u ư ạ ỉ
ấ Do nh ng u đi m c a m ch ch nh l u c u nh đi n áp ra ít nh p ỉ ư ệ ư ủ ữ ư ể ạ ầ
c mà điôt ph i ch u nh h n so v i ph ng pháp cân nháy, đi n áp ng ệ ượ ỏ ơ ả ớ ị ươ
b ng nên ta s ch n b ch nh l u c u. ằ ư ầ ẽ ọ ộ ỉ
3. B l c ngu n ộ ọ ồ
T thu
B l c có nhi m v san b ng đi n áp m t chi u d p m ch U ộ ọ ụ ệ ệ ề ằ ạ ậ ộ
O1 ít nh p nhô h n.
đ c sau kh i ch nh l u thành đi n áp m t chi u U ượ ư ệ ề ố ộ ỉ ấ ơ
đi n nh tính V i nh ng đ c đi m c a ph ặ ủ ữ ể ớ ươ ng pháp l c b ng t ọ ằ ụ ệ ư
ng l c khá cao nên đây ta s s d ng ph đ n gi n cũng nh ch t l ơ ư ấ ượ ả ọ ở ẽ ử ụ ươ ng
pháp l c này cho kh i ngu n. ố ọ ồ
4. Kh i n áp ố ổ
Theo yêu c u thi t k m ch n áp có đi n áp ra thay đ i t ầ ế ế ạ ổ ừ ệ ổ ế 0V đ n
15V nên ta s d ng m t IC n áp thông d ng là LM317. Do LM317 ch cho ử ụ ụ ộ ổ ỉ
đi n áp ra trong d i 1.2V - 35V (v i cách m c thông th ng) nên ta ph i s ệ ả ắ ớ ườ ả ử
ằ d ng m t cách m c ph i h p nh m đi u ch nh đi n áp ra v m c 0V b ng ụ ề ứ ố ợ ề ệ ắ ằ ộ ỉ
cách dùng m t kh i m ch đ t o ra đi n áp âm. ạ ể ạ ệ ộ ố
a. Nguyên lý kh i m ch n áp có đi n áp thay đ i ố ạ ổ ổ ệ
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 16 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
Đ Án 1 ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 ồ
• T ng quát v IC LM317 ề ổ
LM 317 là m t IC n áp thông ổ ộ
c ng d ng nhi u trong d ng đ ụ ượ ứ ụ ề
th c t ự ế ớ v i các u đi m nh đi n áp ể ư ệ ư
ra n đ nh cũng nh cách đi u ch nh ư ề ổ ỉ ị
ỉ ầ đi n áp ra khá đ n gi n (ch c n ơ ệ ả
thay đ i giá tr m t phân áp). ị ộ ổ
M t s đ c đi m thông s k ể ộ ố ặ ố ỹ
thu t c b n c a LM 317 nh sau: ậ ơ ả ủ ư
* 1,2V ≤ UOUT ≤ 35V.
* IOUT MAX = 1,5A.
* 3V ≤ UIN - UOUT ≤ 40V.
* IADJ = (50 ‚ 100) m A.
* 10 mA ≤ IOUT ≤ IMAX
ủ S đ nguyên lý c u t o c a ấ ạ ơ ồ
Hình 2.2: IC n áp LM317 ổ LM317 đ c trình bày nh sau: ượ ư
Hình 2.3: S đ nguyên lý IC LM317 ơ ồ
M ch s d ng IC LM317, v i cách m c thông th ng (nh hình 2.4) ử ụ ạ ắ ớ ườ ư
đi n áp ra ch n m trong kho ng 1,2V đ n 35V. ỉ ằ ế ệ ả
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 17 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
LM317
3
2
IN
OUT
ADJ
R1
+
1
C1 0,1uF
C2 10uF
R2
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
Hình 2.4: S đ n áp dùng LM317 ơ ồ ổ
1 , R2 .
1
Đi n áp ra có th đi u ch nh đ ể ề ệ ỉ ượ c nh thay đ i phân áp R ổ ờ
Dòng đi n ra t i chân ADJ có giá tr r t nh (50 - 100 m A). Đi n áp trên R ệ ạ ị ấ ỏ ệ
là 1,25V. Khi đó đi n áp ra đ c tính theo công th c: ệ ượ ứ
=
+
U
125,1
I
R
ra
2
ADJ
+(cid:247)
R 2 R 1
(cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (cid:231) ł Ł
ra nh sau: ư
Do IADJ có giá tr r t nh nên có th tính g n đúng U ị ấ ể ầ ỏ
=
+
125,1
U ra
R 2 R 1
(cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) ł Ł
r v m c đi n áp 0V:
• Ph ươ ng pháp đi u ch nh U ề ỉ ề ứ ệ
Đ có th đi u ch nh U ể ề ể ỉ ố r v m c 0V ta s d ng cách m c m ch ph i ề ứ ử ụ ắ ạ
LM317
3
2
IN
OUT
ADJ
R1
1
C1 0,1uF
R2
U1
h p nh sau: ư ợ
r v m c 0V nh sau:
Hình 2.4: S đ nguyên lý ch nh m c đi n áp ra v m c 0V. ỉ ề ứ ơ ồ ứ ệ
Nguyên lý ch nh Uỉ ề ứ ư
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 18 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
T s đ nguyên lý ta có: ừ ơ ồ
+
UrU
= 125,11
R 2 R 1
(cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) - (cid:247) (cid:231) ł Ł
=
+
+
125,1
rU
U 1
R 2 R 1
(cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) ł Ł
1 ≤ -1,25V thì khi đó ta có th đi u ch nh đ
N u ta có giá tr U c điên ế ị ể ề ỉ ượ
áp Ur v m c 0V. ề ứ
b. Nguyên lý c a kh i t o đi n áp âm ố ạ ủ ệ
Ngu n âm có th đ ể ượ ạ ộ c t o ra đ n gi n b ng cách s d ng m t cu n ử ụ ằ ả ồ ộ ơ
ng. Nh ng đây ta s t o ra m t ngu n âm bi n áp có đ u ra âm và d ầ ế ươ ư ở ẽ ạ ồ ộ
ng có s n. b ng cách dùng các ngu n d ằ ồ ươ ẵ
Vi c t o ra đi n áp âm t các ngu n đi n áp d ng có s n d a trên ệ ạ ệ ừ ệ ồ ươ ự ẵ
nguyên lý c a m t ngu n xung c b n s d ng s phóng và n p c a các ơ ả ử ụ ự ủ ủ ạ ộ ồ
c t o ra t t ụ ệ đi n theo chu kỳ nh tác d ng c a m t xung vuông đ ụ ủ ờ ộ ượ ạ ừ ộ m t
kh i m ch t o xung. ạ ạ ố
S đ kh i m ch nh sau: ơ ồ ư ạ ố
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 19 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
LM7812
1
3
12V
IN
+12V
GND
+
DC IN
2
C6
C7
R1
4
8
VCC
RST
3
7
DISC
OUT
5
6
CNTL
THR
R2
1
2
GND
TRIG
C2
LM555
+ C1
C3
D2
LM7905
+
2
3
IN
-5V
GND
1000uF
1N4007
C5
DC OUT (-5V)
1
C4 1000uF
D1 1N4007
+
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
Hình 2.5: S đ nguyên lý c a m ch t o đi n áp âm ơ ồ ủ ệ ạ ạ
ạ Trong đó: Các IC LM7812, LM555, và R1 , R2 , C1 , C2 có tác d ng t o ụ
1 , R2 , C1 và biên độ
ra m t xung vuông có t n s đ c xác đ nh theo R ố ượ ầ ộ ị
kho ng 7,4V (theo đ c tính c a IC555). Kh i t o xung xuông này có th ố ạ ủ ả ặ ể
đ c thay b ng b t kỳ m t m ch t o xung vuông khác (ví d nh m ch đa ượ ư ạ ụ ằ ấ ạ ạ ộ
hài dao đ ng, m ch dao đ ng dùng m ch di pha ...) ộ ạ ạ ộ
0 = 7,4V . Khi xung vuông
Khi đó t i chân s 3 (chân OUT) c a IC 555 s có m t xung vuông ạ ủ ẽ ố ộ
m c cao, dòng đi n t chân 3 có biên đ là Uộ ở ứ ệ ừ
1 xu ng đ t do đó t ấ
C c tích đi n. n p vào t ạ ụ 3 r i qua D ồ ố ụ 3 đ C ượ ệ
Khi chân s 3 m c th p 0V, khi đó có th xem c c (+) c a t ố ở ứ C ủ ụ 3 ự ể ấ
0 - 0,7 = 6,7V, do
đ c đó t C c tích đi n U ượ c n i xu ng đ t. Tr ố ấ ố ướ ụ 3 đã đ ươ ệ
0 - 0,7) = - 6,7V, đi n ápệ
đó lúc này t i c c (-) c a t C ạ ự ủ ụ 3 s có đi n áp là - (U ệ ẽ
2 làm cho t
0 - 0,7) + 0,7 = 6V nh có LM7905 đi n áp này đ
âm này s kéo dòng qua diode D i catot c a s t n t ẽ ạ ủ ẽ ồ ạ ệ i m t đi n ộ
c gi áp âm có giá tr - (Uị ệ ờ ượ ữ
m c -5V. Các t C l c. ổ n đ nh ị ở ứ ụ 4, C5 đóng vai trò là các t ụ ọ
V y c m t điên áp âm có giá tr - ậ ở ầ đ u ra c a m ch ta đã t o ra đ ạ ủ ạ ượ ộ ị
5V.
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 20 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
c. Cách tăng dòng đi n ra t ệ i ả
Do IC LM317 ch có th cho dòng đi n ra t i c c đ i là 1,5A do đó ể ệ ỉ ả ự ạ
c dòng ra t đ có th đ t đ ể ể ạ ượ ả ề i là 3A ta có th m c thêm transistor đi u ể ắ
T
U1
LM317
R3
3
2
IN
OUT
ADJ
DC OUT
DC IN
+
R1
1
C2
C1 104
R2
-5V
ch nh ph i h p v i IC n áp nh sau: ớ ố ợ ư ổ ỉ
U1 ể
Hình 2.5: IC n áp dùng thêm transistor ngoài đ tăng dòng s d ng. ử ụ ổ
r = IC »
T s đ ta có I IE . Khi đó transistor tr thành ph n t ừ ơ ồ ầ ử ở ị ch u
dòng thay cho IC n áp. Do v y ch c n ch n lo i transistor có kh năng ỉ ầ ạ ả ậ ổ ọ
c dòng đi n mong mu n (3A) và tính toán đ phân c c cho ch u đ ị ượ ự ể ệ ố
transistor đó ho t đ ng. ạ ộ
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 21 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
PH N III: Ầ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
TÍNH TOÁN CÁC THÔNG S K THU T VÀ
Ố Ỹ
Ậ
L P RÁP M CH TH C T Ạ
Ự Ế
Ắ
I. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG S CHO T NG KH I M CH Ố Ạ Ừ Ố
1. Bi n ápế
Hình 3.1: Bi n áp ngu n ế ồ
V i ch tiêu U ỉ ớ ệ ra max = 15 V, theo đ c tính k thu t c a LM317 thì đi n ỹ ậ ủ ặ
In - UOut ≤ 40V, do đó UIn = 18V, m t khác
áp vào IC c n tho mãn 3V ≤ U ầ ả ặ
2 = UIn + 2 *
ph i c ng thêm m t l ả ộ ộ ượ ệ ng đi n áp r i trên hai diode ch nh l u, do đó đi n ư ệ ơ ỉ
i min
0,7 = 19,4 V. áp ra trên cu n th c p là U ộ ứ ấ
l ướ
Xét khi đi n áp l i có giá tr nh nh t U ệ ướ ấ ỏ ị ệ = 200 V, và v i đi n ớ
U
2
1
=
=
=
áp ra yêu c u trên cu n th c p là 19,4V ta có: ứ ấ ầ ộ
15
U U
luoi U
200 2 4,19
n 1 n 2
2
2
i max
l ướ
»
Khi đi n áp l ệ ướ i có giá tr l n nh t U ị ớ ấ ớ = 240 V, đi n áp ra l n ệ
=
=
240
2
23
= UU 2
1
nh t trên cu n th c p: ộ ứ ấ ấ
1 15
n 2 n 1
(V)
ộ Ta có dòng đi n ra trên kh i ngu n cũng là dòng đi n ra trên cu n ồ ệ ệ ố
ra = I2 = 3A.
th c p c a bi n áp: I ứ ấ ủ ế
Do đó công su t l n nh t mà bi n áp cung c p là: ấ ớ ấ
ấ P2 = U2 * ế Ir = 23 * 3 = 69 W
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 22 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
=
=P
77
2
Gi ả ử ằ ấ s r ng t n hao trên hai diode ch nh l u là 10% thì công su t ư ổ ỉ
69 %90
=
=
I
2,0
th c c a bi n áp là: W ự ủ ế
1
= I 2 15
3 15
Dòng đi n ch y trên cu n s c p là: A ộ ơ ấ ệ ạ
Đ tính di n tích thi ệ ể ệ ủ ự ứ ế
) P
(
t di n c a lõi bi n áp ta d a vào công th c: ế ( = (cm2) S
77 »
‚ 3,18,0 ‚ ) 3,18,0 =S 9 (cm2)
2, và
Do đó ta l a ch n di n tích ti t di n c a lõi bi n th là 9 cm ự ệ ọ ế ủ ế ế ệ
dùng thép k thu t Tôn - Silíc. ậ ỹ
Tính đ ng kính dây cu n bi n áp theo ch tiêu m t đ dòng 3A/ ườ ậ ộ ế ố ỉ
1 = 0,2 A
mm²
=
=
=
S
07,0
1
- Cu n s c p: I ộ ơ ấ
2
2
I 1 /3 mmA
2,0 mmA
/3
(mm2)
1
=
=
=
d
2
2
3,0
) Đ ng kính dây cu n bi n áp trên cu n s c p: ộ ơ ấ ườ ế ố
1
S p
07,0 p
(mm)
2 = 3A
=
=
=
S
1
2
- Cu n th c p: I ứ ấ ộ
2
2
I 2 /3 mmA
3 mmA /3
(mm2)
2
=
=
=
d
2
2
128,1
) Đ ng kính dây cu n bi n áp trên cu n th c p: ứ ấ ườ ế ộ ố
2
S p
1 p
(mm)
)
=
Un =
1
1
Tính s vòng dây c a bi n áp: ủ ế ố
D a vào t s : ỉ ố ự
)2
)2
( Vong n ) ( UVol
45 ( cmS
45 ( cmS
i max
ướ
=
=
240
1200
= Un 1
1
2
Xét khi Ul = 240 V thì s vòng dây trên cu n s c p là: ộ ơ ấ ố
(vòng)
)
45 9
45 ( cmS
S vòng dây trên cu n th c p là: ứ ấ ộ ố
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 23 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
=
=
n
80
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
2
= n 1 15
1200 15
(vòng)
2
V y ta l a ch n bi n áp có các đ c tính sau: ế ự ậ ặ ọ
- Di n tích ti t di n lõi bi n áp: S = 9 cm ệ ế ế ệ
1 = 0,3 mm
2 = 1,128 mm
- Đ ng kính dây cu n bi n áp: ườ ế ố
+ S c p : d ơ ấ + Th c p: d ứ ấ
1 = 1200 vòng
2 = 80 vòng
- S vòng dây cu n bi n áp: ế ố ố
+ S c p : n ơ ấ + Th c p: n ứ ấ
i max
2. Kh i ch nh l u ư ố ỉ
l ướ
= 240 V, đi n áp ng Khi đi n áp l ệ ướ i có giá tr l n nh t U ị ớ ấ ệ ượ c
=
=
=
=
U
2
U
240
2
23
U ng
2
1
đ t lên diode ch nh l u: ặ ư ỉ
1 15
n 2 n 1
(V)
D = I2 = 3A.
Dòng đi n l n nh t qua diode: I ệ ớ ấ
t = 0) W = 0,49.
H s g n sóng (khi C ệ ố ợ
T n s c a đi n áp ra b ch nh l u: 100Hz ầ ố ủ ộ ỉ ư ệ
Do đó ta l a ch n diode ch nh l u lo i: IN5408. ư ự ạ ọ ỉ
3. Kh i l c ngu n ố ọ ồ
Sau khi qua kh i ch nh l u c u thì t ố ư ầ ỉ ụ ọ ị l c cũng ph i đ m b o ch u ả ả ả
max = 25 V.
đ c đi n áp l n nh t là 23 V. Do đó ta ch n m t t l c có U ượ ộ ụ ọ ệ ấ ớ ọ
Đ xác đ nh đi n dung c a t ủ ụ ể ệ ị ố ta d a vào đ g n sóng sau kh i ộ ợ ự
=
C
L
3
T CL KR t
gs
ch nh l u: ư ỉ
gs = 5% = 0,05.
=
=
=
T
01.0
CL
Ch n đ g n sóng sau kh i ch nh l u là K ộ ợ ư ọ ố ỉ
1 f
1 50.2
CL
r
=
=
5
R t
(s) Chu kỳ ch nh l u: ỉ ư
U I
15 = 3
r
Đi n tr t ng đ ng: W i t ở ả ươ ệ ươ
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 24 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
=
=
=
C
013,0
L
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
3
01,0 05,0.5.3
T CL KR t
gs
Khi đó: (F)
V y ta ch n t l c : 2200 m F / 25V. ọ ụ ọ ậ
U1
LM317
3
2
IN
OUT
ADJ
DC IN
DC OUT (0V : +15V)
1
C1 104
R1 680
R2 10K
-5V
U1
3. Kh i phân áp l y điên áp ra ố ấ
Hình 3.2: Kh i phân áp ố
ự ế Phân áp R1 và R2 có nhi m v làm thay đ i đi n áp ra theo s bi n ụ ệ ệ ổ
thiên c a bi n tr R ở 2. ủ ế
T s đ ta có: ừ ơ ồ
=
+
125,1
UU r
1
R 2 R 1
(cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) - (cid:247) (cid:231) ł Ł
=
+
125,1
U
U r
1
+(cid:247)
R 2 R 1
(cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (cid:231) ł Ł
1 = - 5V.
Kh i t o điên áp âm có nhi m v t o ra m t điên áp âm U ố ạ ụ ạ ệ ộ
0 - 15 V thì: Khi đó đ t o ra m t điên áp biên thiên t ộ ể ạ ừ
+
125,10
U
15
1
+(cid:247)
R 2 R 1
(cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) £ £ (cid:231) ł Ł
+
125,15
20
R 2 R 1
2 £
(cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) £ £ (cid:247) (cid:231) ł Ł
3
15
R R 1
£
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 25 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
3
15
R 1
R 2
R 1
£ £
1 = 560 W
N u ch n R thì ta có 1,68 KW ≤ R2 ≤ 8,4 KW ế ọ . Nh v y ta có ư ậ
th ch n m t bi n tr 10K. ể ọ ế ở ộ
4. Kh i t o điên áp âm ố ạ
Kh i t o điên áp âm đ c xây d ng trên c s m t ngu n xung c ố ạ ượ ơ ở ộ ự ồ ơ
i có b n cho đi n áp ra là - 5V (do s d ng IC n áp LM 7905) và dòng ra t ả ử ụ ệ ổ ả
U2
LM7812
1
3
12V
IN
+12V
GND
+
DC IN
2
U3
C5 100uF
C6 104
R4 1K
8
4
VCC
RST
7
3
DISC
OUT
6
5
THR
CNTL
2
1
TRIG
GND
R5 10K
LM555
C8 103
+
C7 1uF
C9
D7
U4
LM7905
2
3
-5V
+
IN
-5V
GND
1000uF
1N4007
DC OUT (-5V)
1
C11 104
C10 1000uF
D6 1N4007
+
th đ t đ n 1A (theo đ c tính c a IC LM555 và LM7905). ể ạ ế ủ ặ
Hình 3.3: Kh i t o điên áp âm. ố ạ
Ngu n cung c p: Ta s d ng m t ngu n n áp đ n gi n v i IC ử ụ ồ ổ ấ ả ồ ớ ộ ơ
LM7812 t o ra m t điên áp n đ nh +12V, cung c p cho IC t o xung. ạ ạ ấ ộ ổ ị
Kh i t o xung vuông: IC LM555 có nhi m v t o ra m t xung ố ạ ụ ạ ệ ộ
vuông có t n s và biên đ n đ nh. ầ ố ộ ổ ị
=
=
f
(
)
1 T
44,1 + 2
R
R
A
B
T n s do LM555 t o ra đ c tính theo công th c: ầ ố ạ ượ ứ
A = R4 = 1K, RB = R5 = 10K và C = 1 m F thì t n s đóng
N u ch n R ế ọ ầ ố
m c a t C ở ủ ụ 9 là:
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 26 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
=
=
=
=
f
131
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
3
6
(
)
1 T
44,1 + 2
R
R
- (Hz)
( 10
44,1 + 4 10
) 10.
A
B
c gi i thích nh ph n II và Nguyên lý ho t đ ng c a m ch đ ạ ộ ủ ạ ượ ả ư ở ầ
đi n áp ra luôn đ t -5V n đ nh do s d ng LM7905. ử ụ ệ ạ ổ ị
5. Transistor tăng dòng ra t iả
B688
T
U1
LM317
R3
3
2
IN
OUT
2.2/0.5W
ADJ
DC IN
DC OUT (0V : +15V)
1
C2 104
R1 680
R2 10K
-5V
U1
Đ tăng dòng ra cho ngu n ta s d ng cách m c nh sau: ử ụ ư ể ắ ồ
Hình 3.4: IC n áp dùng thêm transistor ngoài đ tăng dòng s d ng. ử ụ ể ổ
ị Do dòng ra là 3A ta ph i s d ng m t transistor có kh năng ch u ả ử ụ ả ộ
đ c dòng l n h n ho c b ng 3A. đây ta s s d ng transistor B688. ượ ặ ằ ơ ớ Ở ẽ ử ụ
T s đ trên ta th y đ phân c c cho transtor ho t đ ng thì s t áp ự ừ ơ ồ ạ ộ ụ ể ấ
trên đi n tr R ệ ở 3 ph i là 0,7 V, dòng qua nó là 0,3A (Dòng qua LM317). Do ả
U
R 1
(
)
=
=
=
đó ta ch n đi n tr R ở 3 nh sau: ư ệ ọ
2.2
R 3
I
7,0 3,0
R 1
(
=
=
=
3,0.7,0
21,0
)W
P R 1
. IU R 1
R 1
W
3 = 2,2 W
đây ta s d ng m t đi n tr có R , công su t P = 0,5 W. Ở ử ụ ệ ở ộ ấ
6. Kh i l c đi n áp ra ố ọ ệ
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 27 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
Đ Án 1 ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 ồ
Đ tăng đ n đ nh cũng nh đ l c các nhi u c a đi n áp ra ta s ư ể ọ ễ ủ ộ ổ ệ ể ị ử
C d ng thêm m t kh i l c đi n áp ra g m t ố ọ ụ ệ ộ ồ ụ 3 = 100m F / 25V và C4 = 100
nF.
Sau khi tính toán chi ti ế t cho các kh i ta ti n hành ghép n i các ế ố ố
kh i v i nhau thành s đ nguyên lý nh sau: ố ớ ơ ồ ư
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 28 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
B688
T
D1
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
) V 5 1
+
U1
LM317
C1 100uF
DC OUT (0V : +15V)
D2
R3
3
2
IN
OUT
+
2,2 / 0,5W
ADJ
D3
1
A C I
C3 100uF
C4 104
N
C2 104
R1 560
( 2 2 0 V
)
Bien ap
D4
R2 10K
‚
A 3
U2
LM7812
1
3
12V
IN
+12V
GND
+
2
U3
C5 100uF
C6 104
R4 1K
4
8
VCC
C9
D7
U4
LM7905
RST
+
3
7
2
3
-5V
DISC
IN
-5V
OUT
GND
5
6
1000uF
CNTL
THR
1N4007
1
L
1
GND
R5 10K
C10 1000uF
+
D6 1N4007
0
C8 103
(
i
l n ª y u g n
å s¬ ®
2 TRIG i h c LM555 t « m ån
u g n ý
c p ¸ n æ Òu
y a h C11 t 104 a r p ¸ ã ®iÖn
®æ
+
R6 680
C7 1uF
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 29 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
S Đ Layout
ơ ồ
S đ m ch th c t
ơ ồ ạ
ự ế
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 30 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
K T LU N Ậ Ế
Sau m t th i gian tìm hi u và thi t k , em đã hoàn thành đ án thi ể ộ ờ ế ế ồ tế
k c a mình v i yêu c u thi ớ ế ủ ầ ế ế ố ệ t k kh i ngu n m t chi u n áp có đi n ề ổ ộ ồ
‚ 15V) 3A. K t qu thi t k đã đ áp ra thay đ i (0 ổ ế ả ế ế ượ ắ ạ c l p ráp thành m ch
c nh ng yêu c u thi đi n và k t qu ho t đ ng c a m ch đ t đ ạ ộ ạ ượ ủ ệ ế ả ạ ữ ầ t k . ế ế
Qua đ tài thi ề ế ế ứ t k này đã giúp em có th áp d ng nh ng ki n th c ể ụ ữ ế
đã h c vào th c t đ ng th i nâng cao kh năng t t k các ự ế ồ ả ọ ờ ự tìm hi u và thi ể ế ế
m ch đi n t ng t ệ ươ ạ ự ừ . T nh ng ki n th c đã thu đ ế ữ ứ ượ ự c trong quá trình th c
hi n đ án này s giúp em có thêm kinh nghi m đ thi ể ẽ ệ ệ ồ ế ế ệ t k các m ch đi n ạ
m i có đ ph c t p h n. ộ ứ ạ ơ ớ
Cu i cùng em xin chân thành c m n th y giáo: Th.s Võ Đình Tùng ả ơ ầ ố
đã t n tình h ng d n giúp em hoàn thành đ án thi t k này. ậ ướ ẫ ồ ế ế
Sinh viên th c hi n ự ệ
Tr ươ ng Văn Quy t ế
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 31 ế ế ạ ệ ổ ổ
ươ
ng Văn Quy t Tr ế MSSV: 0851010060 Đ Án 1 ồ
Tài Li u Tham Kh o
ả
ệ DATASHEET c a các IC LM317, LM 7812, LM 555, LM ủ 7905, và Transistor B688
Wedsite: dientuvietnam.net, 4tech.com..
Thi t k m ch nguôn DC n áp có đi n áp ra thay đ i 0-15v, 3A 32 ế ế ạ ệ ổ ổ
