Đồ án "Nghiên cứu, chế tạo mạch nguồn đối xứng có điện áp ra (±5-±12V) 2A-DC"
Đồ án "Nghiên cứu, chế tạo mạch nguồn đối xứng có điện áp ra (±5-±12V) 2A-DC"
Môn: Đồ án điện tử cơ bản (001)
Trường: Đại Học Sư phạm Kỹ thuật Hưng yên
Thông tin:
Tác giả:
Tài liệu liên quan:
Preview text:
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
--------------------------------------- ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1
NGÀNH: ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA CÔNG NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MẠCH NGUỒN ĐỐI XỨNG
CÓ ĐIỆN ÁP RA (±5-±12V) 2A-DC
Người hướng dẫn:
NGUYỄN PHƯƠNG THẢO Sinh viên: ĐỖ PHÚC HƯNG PHAN THỊ HIỀN Mã số sinh viên: 12221509 12221334 Lớp: 122211.4 Hưng Yên, năm 2022 TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ.
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc. ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Sinh viên thực hiện: 1. Đỗ Phúc Hưng 2. Phan Thị Hiên Lớp: 122211.4
1. Tên đề tài:
“Nghiên cứu, chế tạo mạch nguồn đối xứng”
2. Thời gian thực hiện: Ngày giao đề tài : Ngày hoàn thành :
3. Yêu cầu: Nghiên cứu, chế tạo mạch nguồn đối xứng có điện áp ra (±5V - ±12V) 4. Nội dung:
1. Tổng quan về cấu trúc và ứng dụng của mạch nguồn đối xứng 2. Giới thiệu mạch
3. Chế tạo mạch, chạy thử và hiệu chỉnh.
5. Sản phẩm:
1. Một quyển thuyết minh đề tài.
2. Các bản vẽ mô tả nội dung đề tài.
3. Mạch đã hoạt động tốt. GVHD
Nguyễn Phương Thảo. 2 MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................. 6
LỜ I CẢ M ƠN.................................................................................................................. 7
NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .................................. 8
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................... 9
1.1. Các khái niệm cơ bản về điện trở ......................................................................... 9
1.1.1. Khái niệm ........................................................................................................ 9
1.1.2. Phân loại ......................................................................................................... 9
1.1.3. Giá trị của điện trở .......................................................................................... 9
1.1.4. Ứng dụng ....................................................................................................... 10
1.2. Tụ điện ................................................................................................................ 10
1.2.1. Khái niệm ...................................................................................................... 10
1.2.2. Cấu tạo .......................................................................................................... 10
1.2.3. Nguyên lý hoạt động ...................................................................................... 10
1.2.4. Phân loại tụ điện ........................................................................................... 11
1.2.5. Ứng dụng của tụ điện trong thực tế ............................................................... 11
1.3. Diot ...................................................................................................................... 12
1.3.1. Khái niệm ...................................................................................................... 12
1.3.2. Phân loại ....................................................................................................... 12
1.3.3. Cấu tạo .......................................................................................................... 12
1.3.4. Nguyên lý hoạt động ...................................................................................... 12
1.3.5. Ứng dụng ....................................................................................................... 13
1.4. Led ...................................................................................................................... 13
1.4.1. Khái niệm ...................................................................................................... 13
1.4.2. Cấu tạo .......................................................................................................... 13 3
1.4.3. Nguyên lý làm việc ......................................................................................... 13
1.4.4. Phân loại ....................................................................................................... 13
1.5. Cầu chì ................................................................................................................ 14
1.5.1. Khái niệm ...................................................................................................... 14
1.5.2. Cấu tạo .......................................................................................................... 14
1.5.3. Phân loại ....................................................................................................... 15
1.5.4. Nguyên lí hoạt động ..................................................................................... 15
1.5.5. Công dụng ..................................................................................................... 15
1.6. Biến áp ................................................................................................................ 16
1.6.1. Khái niệm ...................................................................................................... 16
1.6.2. Cấu tạo .......................................................................................................... 16
1.7. Các loại IC ổn áp ................................................................................................ 17
1.7.1. Họ 78XX ........................................................................................................ 17
1.7.2. Họ 79XX ........................................................................................................ 17
1.7.3. Cách xác định chân của họ IC 78XX và 79XX .............................................. 17
1.8. Khái niệm nguồn hạ áp một chiều ..................................................................... 18
1.8.1. Mạch chỉnh lưu ............................................................................................. 18
1.8.2. Lọc các thành phần xoay chiều ..................................................................... 19
1.8.3. Lọc bằng tụ điện ............................................................................................ 20
1.8.4. Ổn định điện áp ............................................................................................. 20
CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ MẠCH ....................................................................................... 22
2.1. Sơ đồ khối ........................................................................................................... 22
2.2. Phương án thiết kế .............................................................................................. 22
2.2.1. Lựa chọn các thiết bị và linh kiện ................................................................. 22
2.2.1.1. Biến áp ................................................................................................... 22 4
2.2.1.2. Mạch chỉnh lưu ...................................................................................... 23
2.2.1.3. Bộ lọc nguồn .......................................................................................... 23
2.2.1.4. Khối ổn áp .............................................................................................. 23
2.2.1.5. Khối lọc điện áp...................................................................................... 23
2.2.2. Tính toán thông số kỹ thuật........................................................................... 23
2.2.3. Chế tạo mạch ................................................................................................. 24
2.2.3.1. Sơ đồ nguyên lý mạch ............................................................................ 24
2.2.3.2. Sơ đồ mạch in ....................................................................................... 26
2.3. Kết luận và hướng phát triển của đề tài ............................................................ 27
2.3.1. Kết quả đạt được ............................................................................................ 27
2.3.2. Ưu và khuyết điểm ......................................................................................... 27
2.3.3. Hướng phát triển của đề tài ........................................................................... 27
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 28 5 ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử đang và sẽ
được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong hầu hết trong các lĩnh vực kinh tế- xã hội cũng
như trong đời sống. Trong tất cả các thiết bị điện tử vấn đề nguồn cung cấp là một trong
những vấn đề quan trọng nhất quyết định đến sự làm việc ổn định của hệ thống. Hầu hết
các thiết bị điện tử đều sử dụng các nguồn điện một chiều được ổn áp với độ chính xác và
ổn định cao. Hiện nay kỹ thuật chế tạo các nguồn điện ổn áp cũng đang là một khía cạnh
đang được nghiên cứu phát triển với mục đính tạo ra các khối nguồn có công suất lớn, độ
ổn định, chính xác cao, kích thước nhỏ. Từ tầm quan trọng trong ứng dụng thực tế của
nguồn điện một chiều ổn áp và củng cố lại những kiến thức được học và áp dụng thực hành
trong thực tế, nên em đã chọn đề tài:” Thiết kế mạch nguồn đối xứng” để qua đó tìm hiểu
kĩ hơn về nguyên lí hoạt đọng của các mạch nguồn đòng thời củng cố thêm kĩ năng trong
thiết kế các mạch điện tương tự. Trong quá trình thực hiện đề tài em xin chân thành cảm
ơn cô Nguyễn Phương Thảo đã hướng dẫn em hoàn thành đề tài này. Do khả năng kiến
thức bản thân còn hạn chế, đề tài chắc chắn sẽ không tránh những thiếu sót, em rất mong
nhận được sự đóng góp ý kiến thầy cô để đề tài được hoàn thiện hơn. 6 LỜ I CẢ M ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài măc ̣ dù găp̣ phải rất nhiều những vấn đề khó khăn song
với sự hướng dẫn của cô Nguyễn Phương Thảo cùng với sự chỉ bảo của các thầy cô giáo
Khoa Điện – Điện Tử và sự lỗ lực không ngừ ng của cả nhóm, đến nay chúng em đã hoàn
thành đề tài. Tuy nhiên, do kiến thức của chúng em còn hạn chế, nên không thể tránh khỏi
những thiếu sót. Vì vậy chúng em rấ t mong nhận được những ý kiến đóng góp chân thành
từ phía cô Nguyễn Phương Thảo, cùng các thầy cô giáo Khoa Điện – Điện Tử và các bạn
đọc để đề tài này của chúng em ngày càng hoàn thiện và phát triển lên mức cao hơn trong thờ i gian gần nhất.
Sau 1 thời gian thực hiện đề tài tại khoa, chúng em đã được học hỏi rất nhiều kinh nghiệm
và kiến thức. Các thầy cô gióa trong khoa đã nhiệt tình chỉ bảo. Đăc ̣ biệt là sự hướng dẫn
rấ t nhiệt tình của cô Nguyễn Phương Thảo đã giúp chúng em hoàn thành đề tài này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn! 7
NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................... ......................
Hưng Yên, Ngày.....Tháng. ... Năm 2023 Giáo viên hướng dẫn
Nguyễn Phương Thảo 8
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Các khái niệm cơ bản về điện trở
1.1.1. Khái niệm
- Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt
thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô
cùng lớn. Đơn vị điện trở : Ohm ( ôm) Hình 1.1.1
1.1.2. Phân loại + Có 4 nhóm chính:
a. Điện trở có giá trị xác định - Điện trở than ép - Điện trở dây quấn - Điện trở màng mỏng
b. Điện trở có giá trị thay đổi - Biến trở - Nhiệt trở
- Nhiệt trở có hệ số nhiệt âm
- Nhiệt trở có hệ số nhiệt dương - Điện trở quang
1.1.3. Giá trị của điện trở
- Giá trị của điện trở được vẽ trên thân điện trở. Đối với điện trở 4 vạch màu, thì
3 vạch đầu tiên biểu thị giá trị của điện trở, vạch thứ 4 là sai số của điện trở. 9
1.1.4. Ứng dụng
- Hiệu ứng này có ích trong một số ứng dụng như đèn điện dây tóc hay các thiết bị
cung cấp nhiệt bằng điện, nhưng nó lại là không mong muốn trong việc truyền tải
điện năng. Các phương thức chung để giảm tổn thất điện năng là: sử dụng vật liệu
dẫn điện tốt hơn, hay vật liệu có tiết diện lớn hơn hoặc sử dụng hiệu điện thế cao.
Các dây siêu dẫn được sử dụng trong một số ứng dụng đặc biệt, nhưng khó có thể
phổ biến vì giá thành cao và nền công nghệ vẫn chưa phát triển. 1.2. Tụ điện
1.2.1. Khái niệm
- Tụ điện là một thiết bị điện tử không thể thiếu trong các mạch lọc. mạch dao
dộng và các loại mạch truyền dẫn tín hiệu xoay chiều. Tụ điện tên tiếng anh là
Capacitor, là một loại linh kiện điện tử thụ động tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được
ngăn cách bởi điện môi. Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt
sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu. Về mặt lưu trữ năng lượng,
tụ điện có phần giống với ắc qui. Mặc dù cách hoạt động của chúng thì hoàn toàn
khác nhau, nhưng chúng đều cùng lưu trữ năng lượng điện. Nói cách khác tụ
điện là một linh kiện điện tử thụ động rất phổ biến, được cấu tạo bới hai bản cực
đặt song song, có tính chất cách điện 1 chiều nhưng cho dòng điện xoay chiều đi
qua nhờ nguyên lý phóng nạp.
1.2.2. Cấu tạo
- Hiện nay, tự điện được biết là linh kiện có cấu tạo bởi hai bản cực kim loại đặt
song song. Tùy thuộc vào chất liệu cách điện ở giữa bản cực thì tụ điện có tên gọi
tương ứng. Ví dụ như nếu như lớp cách điện là không khí ta có tụ không khí, là
giấy ta có tụ giấy, còn là gốm ta có tụ gốm và nếu là lớp hóa chất thì cho ta tụ hóa.
Trên mỗi tụ điện thường được ghi các trị số điện áp. Đây là giá trị điện áp cực đại
mà các tụ điện có thể chịu được. Nếu sử dụng quá giá trị này tụ sẽ bị nổ.
1.2.3. Nguyên lý hoạt động
- Tụ điện có khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng năng lượng điện trường bằng
cách lưu trữ các electron, nó cũng có thể phóng ra các điện tích này để tạo thành
dòng điện. Đây chính là tính chất phóng nạp của tụ, nhờ có tính chất này mà tụ
có khả năng dẫn điện xoay chiều. Nếu điện áp của hai bản mạch không thay đổi
đột ngột mà biến thiên theo thời gian mà ta cắm nạp hoặc xả tụ rất dễ gây ra hiện
tượng nổ có tia lửa điện do dòng điện tăng vọt. Đây là nguyên lý nạp xả của tụ điện khá phổ biến. 10
1.2.4. Phân loại tụ điện
- Có nhiều cách phân loại tụ điện. Nếu như xét theo tính chất lí hóa thì tụ điện có thể chia thành:
-Tụ điện phân cực: Đây là tụ điện có 2 đầu, chúng thường là tụ hóa học và tụ tantalium.
Loại tụ này thường có trị số lớn hơn và dùng trong các mạch có tần số thấp hoặc dùng để lọc nguồn.
-Tụ điện không phân cực: Đây là loại tụ không có quy định cực tính. Tụ này có điện dung
nhỏ và dùng nhiều trong mạch điện có tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu.
-Tụ điện hạ áp và cao áp
-Tụ lọc và tụ liên tầng
-Tụ điện tĩnh và tụ điện động
-Tụ xoay có khả năng thay đổi giá trị điện dung
Xét theo chất liệu ta có thể chia tụ điện như sau:
-Có hai loại tụ chính là tụ giấy, tụ gốm và tụ hóa hay một số những loại có thể gặp
như tụ mica màng mỏng, tụ bạc mica, tụ siêu hóa,…
-Tụ gốm: loại tụ này được làm bằng ceramic, phía bên ngoài có bọc keo hoặc nhuộm màu.
-Tụ giấy: có bản cực là lá nhôm và điện môi là giấy tẩm dầu cách điện
1.2.5. Ứng dụng của tụ điện trong thực tế
-Tụ điện được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật điện và điện tử.
-Ứng dụng trong hệ thống âm thanh xe hơi bởi tụ điện lưu trữ năng lượng cho bộ khuếch đại được sử dụng.
-Tụ điện có thể để xây dựng các bộ nhớ kỹ thuật số động cho các máy tính nhị phân sử
dụng các ống điện tử.
-Trong các chế tạo đặc biệt về vấn đề quân sự, ứng dụng của tụ điện dùng trong các
máy phát điện, thí nghiệm vật lý, radar, vũ khí hạt nhân,…
-Ứng dụng của tụ điện trong thực tế lớn nhất là việc áp dụng thành công nguồn cung
cấp năng lượng, tích trữ năng lượng.
-Và nhiều hơn nữa những tác dụng của tụ điện như xử lý tín hiệu, khởi động động cơ, mạch điều chỉnh,… 11 1.3. Diot
1.3.1. Khái niệm
- Diot là tiêt bị cho phép dòng điện đi qua nó theo một hướng - Ký hiệu: Hình 1.3.1
1.3.2. Phân loại
- Đi ốt chỉnh lưu thường - Đi ốt Zener - Đi ốt tín hiệu - Đi ốt Schottky - Đi ốt quang (Photodiode) - LED (điốt phát sáng) - Đi ốt Laser
1.3.3. Cấu tạo
- Đi ốt bán dẫn thường đều có nguyên lý cấu tạo chung là một khối bán dẫn loại
P ghép với một khối bán dẫn loại N và được nối với 2 chân ra là anode và cathode.
1.3.4. Nguyên lý hoạt động
- Khi cấp nguồn cho diode theo mạch: Chân dương cấp vào chân dương anode
của diode, chân âm nguồn cấp vào chân Cathode của diode. Khi nguồn cấp lớn
hơn 0.7V với chất bán dẫn loại Si hay 0.2V với chất bán dẫn loại Ge, thì diode
dẫn hay còn gọi là phân cực thuận. Lúc này dòng điện được đi qua diode.
- Ngược lại, khi chân dương nguồn cấp vào chân Cathode của diode và chân âm
nguồn cấp vào chân Anode thì điốt không dẫn tức là không cho dòng điện chạy
qua. Người ta gọi trường hợp này là phân cực ngược.
Diode có cực tính, điốt chỉ dẫn theo chiều thuận cực. 12
1.3.5. Ứng dụng
- Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong các mạch
chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng, mạch ghim áp
phân cực cho transistor hoạt động 1.4. Led
1.4.1. Khái niệm
- LED là từ viết tắt của Light Emitting Diode - Diode phát quang. LED là thiết bị
bán dẫn tạo ra ánh sáng. Lúc đầu nó được sử dụng làm đèn báo nhưng sau này
được dùng rộng rãi làm đèn chiếu sáng trong nhà, ngoài trời, trang trí. Ký hiệu Hình 1.4.1
1.4.2. Cấu tạo
- Mạch in của đèn LED: Nó được cấu tạo từ nhôm và gốm. Những nguyên liệu đó giúp
cho đèn có công suất trung bình lớn hơn, tản nhiệt nhanh hơn.
1.4.3. Nguyên lý làm việc
- Do thiết kế cấu tạo của đèn LED bao gồm 1 cực âm và 1 cực dương được tách
ra khỏi 1 bán dẫn trung tâm. Và khối bán dẫn này sẽ được nối bởi 2 tiếp giáp là
P-N. Nên một khi có dòng điện tác động lên biên giới của 2 bên mặt tiếp giáp thì
một số điện tử bị lỗ trống thu hút, sát lại gần nhau hơn.
- Sau đó, chúng sẽ có xu hướng kết hợp với nhau để tạo thành nguyên tử trung
hòa. Sau khi quá trình đó diễn ra sẽ tạo nên hiện tượng giải phóng năng lượng
dưới ánh sáng thông qua các lớp bảo vệ. Nó sẽ định hướng bề mặt của đèn mà
ánh sáng chiếu ra ngoài theo hướng đã được định sẵn.
1.4.4. Phân loại
- Led xuyên lỗ loại này có nhiều hình dạng và kích cỡ phổ biến nhất là led
3mm,5mm,8mm với nhiều màu sắc khác nhau.
- Led smd LED SMD có thể gắn dễ dàng trên PCB. Loại này thường được
phân biệt bằng kích thước. Ví dụ LED SMD phổ biến nhất là 3528 và 5050
- - LED 2 màu Như tên gọi của nó loại LED này có thể phát ra 2 màu. 13
- Loại này thường có 3 chân, trong đó 2 chân là cực anode, chân còn lại là cực
cathode. Màu sắc sẽ được kích hoạt tùy thuộc vào cấu hình của chân.
- LED RGB LED RGB có 3 led trên 1 chip đơn. Bằng kỹ thuật điều biến độ rộng
xung (Pulse Width Modulation - PWM) có thể kiểm soát led RGB cho ra một dải màu sắc
- LED công suất cao LED có công suất hơn 1W được gọi là LED công suất cao, bởi
vì led thông thường có công suất vài mW.
Đèn LED công suất cao rất sáng và thường được sử dụng trong Đèn pin, Đèn pha ô tô, Đèn pha, v.v.
- Vì có công suất lớn nên loại này bắt buộc phải có bộ phận làm mát và tản nhiệt.
Ngoài ra nguồn điện cấp cho loại LED này phải cao 1.5. Cầu chì
1.5.1. Khái niệm
- Cầu chì là một phần tử hay thiết bị bảo vệ mạch điện bằng cách làm đứt mạch
điện. Cầu chì được sử dụng nhằm phòng tránh các hiện tượng quá tải trên đường dây gây cháy, nổ - Ký hiệu Hình 1.5.1
1.5.2. Cấu tạo
- Cầu chì là thiết bị điện xuất hiện hầu hết trong các hộ gia đình được nối trực
tiếp vào giữa dây dẫn điện và các thiết bị điện với mục đích duy nhất là bảo vệ
hệ thống điện khi dòng điện ở mức quá tải có thể gây ra cháy nổ.
- Thành phần không thể thiếu trong một cầu chì là một dây chì mắc nối tiếp với
hai đầu dây dẫn trong mạch điện. Vị trí lắp đặt cầu chì là ở sau nguồn điện tổng
và trước các bộ phận của mạch điện, mạng điện cần được bảo vệ như các thiết bị điện,... 14
- Các thành phần còn lại bao gồm: hộp giữ cầu chì, các chấu mắc, nắp cầu chì,....
được thay đổi tùy thuộc vào loại cầu chì cũng như mục đích thẩm mỹ.
1.5.3. Phân loại
- Có rất nhiều cách có thể được sử dụng để phân loại cầu chì.
- Theo môi trường hoạt động: cầu chì cao áp, hạ áp, cầu chì nhiệt
- Theo cấu tạo: cầu chì loại hở, loại vặn, loại hộp và cầu chì ống Theo đặc điểm:
cầu chì sứ, cầu chì ống, cầu chì hộp, cầu chỉ nổ, cầu chì tự rơi,…
- Theo số lần sử dụng: cầu chì sử dụng một lần, cầu chì có thể thay dây, cầu chì
có thể tự nối mạch điện.
1.5.4. Nguyên lí hoạt động
- Nguyên lý làm việc của cầu chì là khi có dòng bình thường (từ định mức trở
xuống), dây chảy không chảy ra nhưng khi quá dòng dây chảy phát nóng và chảy
ra, hồ quang phát sinh rồi bị dập tắt, mạch điện bị ngắt. Quá dòng càng lớn thì cắt mạch càng nhanh.
- Quan hệ giữa thời gian cắt mạch của cầu chì và dòng qua nó gọi là đặc tính bảo
vệ của cầu chì. Nếu chỉ xét thời gian chảy của dậy chảy thì có đặc tính chảy của
cầu chì chênh lệch thời gian giữ đặc tính chảy và đặc tính bảo vệ của cầu chì
chính là thời gian dập tắt hồ quang.
1.5.5. Công dụng
- Cầu chì thường dùng để bảo vệ cho đường dây dẫn, máy biến áp, động cơ điện,
thiết bị điện, mạch điện điều khiển, mạch điện thắp sáng. Đặc điểm của nó là đơn
giản, kích thước bé, khả năng cắt lớn và giá thành hạ nên được ứng dụng rộng rãi.
- Cầu chì sử dụng nhiều lần được ứng dụng rộng rãi trong các mạch điện gia dụng,
các đường dây tải điện. Các cầu chì dùng một lần thì thường được lắp trong các
thiết bị điện gia dụng như: máy sấy, máy pha cà phê,…
- Hiện nay, trong các công trình hiện đại, cầu chì được thay thế bằng aptomat với
nhiều đặc điểm ưu việt hơn. 15 1.6. Biến áp
1.6.1. Khái niệm
- Máy biến áp có thể hiểu là loại máy dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều. Có
loại máy biến áp biến đổi dòng điện từ cao xuống thấp hoặc từ thấp lên cao tùy
theo nhu cầu của người sử dụng. Hình 1.6.1
1.6.2. Cấu tạo
- Cấu Tạo của máy biến áp
- Gồm hai bộ phận chính: Lõi Thép (tôn silic) + Dây quấn (dây đồng hoặc dây nhôm)
- Lõi thép của máy biến áp được xếp từ các lá tôn định hướng:
Dùng để dẫn từ thông chính của Máy, được chế tạo từ vật liệu dẫn từ tốt, thường
là thép kỹ thuật điện hay lá tôn định hướng Mỏng ghép lại.
- Để giảm dòng điện xoáy trong lõi thép, người ta dùng lá thép kỹ thuật điện,
hai Mặt có sơn cách điện ghép lại với nhau thành lõi thép. Dây quấn
Dây quấn máy biến áp, quấn xung quanh lõi thép, được làm từ dây đồng hoặc
dây nhôm, có loại dây tròn, có loại dây dẹt, bên ngoài dây bọc một hay nhiều lớp giấy cách điện
- Được chế tạo bằng dây đồng hoặc nhôm có tiết diện tròn hoặc chữ nhật, bên
ngoài dây dẫn có bọc cách điện.
Máy Biến áp thường làm mát bằng không khí, khe thoáng, tấm tản nhiệt. Có
những biến áp công suất lớn làm mát bằng dầu, bằng cách đổ dầu vào ngâm lõi
biến áp. Khi dầu để lâu, đóng cặn thì có thể lọc bỏ cặn, hoặc thay dầu mới. 16
1.7. Các loại IC ổn áp
1.7.1. Họ 78XX
- 78XX là loại dòng IC dùng để ổn định điện áp dương đầu ra với điều kiện đầu vào
luôn luôn lớn hơn đầu ra 3V.
- Tùy loại IC 78 mà nó ổn áp đầu ra là bao nhiều. ví dụ : 7806 - 7809... - 78XX gồm có 3 chân:
+1 : Vin - Chân nguồn đầu vào +2 : GND - Chân nối đất
+3 : Vo - chân nguồn đầu ra
Chú ý: điện áp đặt trước IC78xx phải lớn hơn điện áp cần ổn áp từ 2V đến 3V.
- Những dạng seri của 78XX: + LA7805 IC ổn áp 5V + LA7812 IC ổn áp 12V
1.7.2. Họ 79XX
- Cũng như họ 78XX thì họ 79XX có hoạt động tương tự những điện áp đầu ra là âm
(-) trái ngược với họ 78XX. Cũng có nhiều loại mức ổn áp đầu ra như dòng 78XX : 7905, 7906... + LA7905 IC ổn áp -5V + LA7912 IC ổn áp -12V
1.7.3. Cách xác định chân của họ IC 78XX và 79XX
Hình ảnh phân biệt chân của IC 78XX và 79XX Hình 1.7.1 17
1.8. Khái niệm nguồn hạ áp một chiều
- Nguồn một chiều có nhiệm vụ cung cấp nguồn điện một chiều cho các thiết bị điện tử
hoạt động. Nguồn một chiều được lấy từ nguồn xoay chiều dân dụng, qua biến đổi hạ áp
bằng biến áp, và xử lý qua mạch ổn áp và cố định đầu ra đến giá trị cần thiết.
- Yêu cầu của loại nguồn này là : Đầu ra phải ít phụ thuộc vào điện áp xoay chiều, các tác
nhân khác như nhiệt độ, độ bất ổn dòng xoay chiều, để đạt được điều đó thì người ta thường
sử dụng biến áp để hạ áp nguồn xoay chiều 220V và sau đó ổn định dòng điện cũng như
đưa dòng về các mức một chiều cần thiết bằng hệ thống mạch gồm các linh kiện ổn áp, chỉnh lưu, lọc, … - Sơ đồ khối : Biến Mạch Bộ lọc Chỉnh Bộ san ổn áp Áp Lưu phẳng Hình 1.8.1
- Chức năng của các khối:
- Biến áp: để biến đổi dòng xoay chiều 220V thành dòng xoay chiều có điện áp phù hợp.
- Mạch chỉnh lưu: Chuyển điệp áp U2 thành dòng một chiều có điện áp ổn định, ít nhấp nhô.
- Bộ lọc san phẳng: San bằng điện áp một chiều UT thành dòng một chiều ổn định và ít nhấp nhô hơn nữa.
- Bộ ổn áp: Ổn định điện áp ra ở một giá trị cụ thể, hoặc nếu là mạch thay đổi thì bộ này
có nhiệm vụ cho điện áp ra thay đổi theo yêu cầu.
1.8.1. Mạch chỉnh lưu
- Trong mạch điện này sử dụng mạch chỉnh lưu cầu Diode hai nữa chu kì cộng trừ.
- Sơ đồ cầu thường được dùng trong trường hợp điện áp xoay chiều tương đối lớn. Tuy
cùng là sơ đồ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ nhưng nó ưu việt hơn sơ đồ cân bằng ở chỗ cuộn
thứ cấp được sử dụng toàn bộ trong hai nửa chu kỳ của điện áp vào và điện áp ngược đặt
lên Diode trong trường hợp này chỉ bằng một nửa điện áp ngược đặt lên trong sơ đồ cân
bằng. Điện áp ra cực đại khi không tải: nghĩa là nhỏ hơn chút ít so với điện áp ra trong sơ
đồ cân bằng, vì ở đây luôn luôn có hai Diode mắc nối tiếp. 18
- Ta thấy rằng trong từng nửa chu kỳ của điện áp thứ cấp , một cặp Diode có Anôt dương
nhất và Katốt âm nhất mở, cho dòng một chiều qua , cặp Diode còn lại khóa và chịu một
điện áp ngược cực đại bằng biên độ .
Bộ chỉnh lưu hai cực tính Hình 1.8.2
1.8.2. Lọc các thành phần xoay chiều
- Trong các mạch chỉnh lưu trên, mặc dù đã chuyển từ dòng điện xoay chiều sang dòng một
cực tính, nhưng giá trị của chúng lại thay đổi theo từng chu kỳ, theo dạng gợn sóng. - Lọc bán kì dương: V t
Đồ thị bán kì dương Hình 1.8.3 19 - Lọc bán kì âm: V t
Đồ thị bán kì âm Hình 1.8.4
1.8.3. Lọc bằng tụ điện
- Nhờ sự phóng nạp của tụ điện nên sẽ làm san bằng sự nhấp nhô của dòng điện do mạch chỉnh lưu tạo ra.
Sơ đồ nguyên lý của tụ điện Hình 1.8.5
1.8.4. Ổn định điện áp
- Là nhiệm vụ làm điện áp ổn định ở đầu ra khi điện áp và tần số điện lưới thay đổi. Điện
trở ra của nguồn cung cấp yêu cầu nhỏ, để hạn chế sự ghép ký sinh giữa các tầng, giữa các
thiết bị cung nguồn chỉnh lưu.
- Việc ổn định điện áp có nhiều hạn chế, nhất là đối với nguồn điện lưới có điện áp thay
đổi nhiều. Và phương pháp ổn áp bằng điện tử được sử dụng nhiều khi yêu cầu công suất tải ra không lớn.
- Các loại ổn áp thường dùng: Ổn áp kiểu tham số (dùng Diode Zener), ổn áp bù tuyến tính
(mạch ổn áp có hồi tiếp) và ổn áp xung. 20
- Trong phạm vi tìm hiểu của đề tài này ta xét đến mạch ổn áp bù tuyến tính và một số IC ổn áp.
- Để thu nhỏ kích thước, chuẩn hóa các tham số cho các bộ mạch ổn áp, người ta thiết kế
chúng dưới dạng vi mạch, nhờ đó việc sử dụng dễ dàng hơn.
Các bộ IC trên thực tế cũng bao gồm các khối linh kiện là bộ tạo điện áp chuẩn, bộ
khuếch đại tín hiệu sai lệch, Trasistor điều khiển và bộ hạn dòng.
Các IC thường đảm bảo cho đầu ra dòng điện từ 100mA đến 1.5A. Hiện nay người
ta cũng đã chế tạo ra loại IC ổn áp có dòng ra 10A. Các loại IC ổn áp thường dùng là : Họ 78xx, 79xx, LM317, LM337,… 21
CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ MẠCH 2.1. Sơ đồ khối
Hình ảnh sơ đồ khối Hình 2.1
- Các tiêu chuẩn của khối nguồn:
- Điện áp vào 220V – 50Hz - Điện áp ra:
+ Cố định DC: ±5v , ±12V
2.2. Phương án thiết kế
2.2.1. Lựa chọn các thiết bị và linh kiện
2.2.1.1. Biến áp
- Ở đây có nguồn điện thế 220V/AC và tầng số 50Hz nên ta dùng biến áp loại có điện áp
vào 220V, điện áp ra 0-12- 24V , 2A và công suất cực đại của nguồn là 72W. IN OUT Hình 2.2 22
2.2.1.2. Mạch chỉnh lưu
- Do những ưu điểm của Diode cầu là hiệu suất chỉnh lưu cao nên ta sẽ dùng Diode chỉnh lưu cầu.
- Chỉnh lưu 2 bán kì, lấy ra bán kì dương và bán kì âm. Điểm giữa 12V của biến áp là điểm
nối mass 0V/AC, điểm 0V là -12V/AC và điểm 24V là +12V/AC.
2.2.1.3. Bộ lọc nguồn
- Bộ lọc nguồn có nhiệm vụ san bằng sự nhấp nhô của dòng điện ra ở mạch chỉnh lưu. Do
bộ lọc bằng tụ đơn giản mà hiệu quả cao nên ta sẽ dùng bộ lọc bằng tụ cho khối nguồn.
- Đối với mạch nguồn, chọn tụ loaii 470uF, 1000uF, 2200uF, tụ gốm 104
2.2.1.4. Khối ổn áp
- Khối cố định điện áp
- Do tính dễ sử dụng và hiệu suất làm việc cao, dễ lắp ráp nên chúng ta sẽ sử dụng khối ổn
áp họ IC 78XX ( để ổn áp dòng dương, bao gồm IC 7805, IC 7812 ) và 79XX ( để ổn áp
dòng âm, bao gồm IC 7905, IC 7912 ).
- Trong khối cố định điện áp áp, sẽ có ba khối nhỏ là những khối của IC ổn áp bao gồm: IC
7805 cho ra dòng điện có điện áp dương +5V, IC 7812 cho ra dòng điện có điện áp dương
+12V , IC 7905 cho ra dòng điện có điện áp âm -5V, IC 7912 cho ra dòng điện có điện áp âm -12V
2.2.1.5. Khối lọc điện áp
- Để tăng độ ổn định cũng như để lọc các thành phần nhiễu của điện áp ra ta sử dụng thêm
một bộ lọc nguồn gồm một tụ điện C = 100μF ở mỗi ngõ ra +5V, tụ 1000μF cho các ngõ
ra +12Vvà một tụ điện C =100μF ở mỗi ngõ ra -5V ,tụ 1000μF cho các ngõ ra -12V.
2.2.2. Tính toán thông số kỹ thuật
- Dòng điện lớn nhất qua diode: 𝐼𝐷 = 𝐼2 = 3A.
- Hệ số gợn sóng (khi Ct = 0) W = 0,49.
- Tần số của điện áp ra bộ chỉnh lưu: 100Hz.
- Do đó ta lựa chọn diode chỉnh lưu công suất cao loại: cầu Diode. 23
2.2.3. Chế tạo mạch
2.2.3.1. Sơ đồ nguyên lý mạch Hình 2.3 24
Bảng kê các linh kiện sử dụng trong mạch Thứ tự Tên linh kiện Số lượng Giá trị 1 Biến áp 1 1A 2 Tụ hóa 6 100uF-1000uF 3 Tụ gốm 2 0.1uF 4 Cầu diode 2 5 Điện trở 4 6 7805 1 7 7812 1 8 7905 1 9 7912 1 25
2.2.3.2. Sơ đồ mạch in Hình 2.4 Hình 2.5 26
2.3. Kết luận và hướng phát triển của đề tài
2.3.1. Kết quả đạt được
Sau một thời gian tìm hiểu, và được sự hướng dẫn của cô giáo: Nguyên Phương Thảo
, em đã hoàn thành đồ án thiế kế: “MẠCH NGUỒN ĐỐI XỨNG CÓ ĐIỆN ÁP RA (±5-
±12V)”, đã kiểm tra hoạt động và đạt được các yêu cầu của đề tài.
- Qua đề tài này em đã được hiểu hơn và áp dụng được các kiến thức đã học vào thực tế.
Hiểu được quá trình thiết kế chế tạo cũng như nguyên lý hoạt động của các hệ mạch đơn
giản. Và từ đó giúp chúng em có thêm kiến thức để có thể thực hiện thiết kế các loại mạch có độ phức tạp hơn.
2.3.2. Ưu và khuyết điểm
- Ưu điểm của mạch điện là: đơn giản, gọn nhẹ, dễ thiết kế, là mạch điện được sử dụng phổ
biến và cần thiết trong quá trình học tập sau này.
Khuyết điểm của mạch điện là: còn quá thô sơ chưa hiện đại, chi phí thiết kế còn khá cao,
đôi khi điện áp ngã ra không chính xác 100% giá trị thực.
2.3.3. Hướng phát triển của đề tài
- Nếu có thêm thời gian và thêm chi phí, em sẽ thiết kế mạch nguồn này cải tiến hơn theo
quy cách tự động. Sử dụng thêm IC điều khiển và các linh kiện khác để thực hiện nhiệm
vụ cảm biến điện áp, chỉ cần ấn một nút duy nhất để cho ra các giá trị điện áp khác nhau
và sử dụng thêm màng hình LCD để hiển thị giá trị điện áp đầu ra. 27
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Phạm Ngọc Thắng, Nguyễn Thành Long- Linh kiện và mạch điện từ - Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam (2013).
- Đỗ Xuân Thụ- Kỹ thuật điện tử- Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ Thuật (1997).
- Nguyễn Tấn Phước – Điện điện tử căn bản – NXB Trẻ. Internet - www.cambienhongngoai.net - mualinhkien.vn 28
Document Outline
- 1. Tên đề tài:
- “Nghiên cứu, chế tạo mạch nguồn đối xứng”
- ĐẶT VẤN ĐỀ
- LỜ I CẢ M ƠN
- NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
- Nguyễn Phương Thảo
- CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
- 1.1. Các khái niệm cơ bản về điện trở
- 1.1.1. Khái niệm
- 1.1.2. Phân loại
- 1.1.3. Giá trị của điện trở
- 1.1.4. Ứng dụng
- 1.2. Tụ điện
- 1.2.1. Khái niệm
- 1.2.2. Cấu tạo
- 1.2.3. Nguyên lý hoạt động
- 1.2.4. Phân loại tụ điện
- 1.2.5. Ứng dụng của tụ điện trong thực tế
- 1.3. Diot
- 1.3.1. Khái niệm
- 1.3.2. Phân loại
- 1.3.3. Cấu tạo
- 1.3.4. Nguyên lý hoạt động
- 1.3.5. Ứng dụng
- 1.4. Led
- 1.4.1. Khái niệm
- 1.4.2. Cấu tạo
- 1.4.3. Nguyên lý làm việc
- 1.4.4. Phân loại
- 1.5. Cầu chì
- 1.5.1. Khái niệm
- 1.5.2. Cấu tạo
- 1.5.3. Phân loại
- 1.5.4. Nguyên lí hoạt động
- 1.5.5. Công dụng
- 1.6. Biến áp
- 1.6.1. Khái niệm
- 1.6.2. Cấu tạo
- 1.7. Các loại IC ổn áp
- 1.7.1. Họ 78XX
- 1.7.2. Họ 79XX
- 1.7.3. Cách xác định chân của họ IC 78XX và 79XX
- 1.8. Khái niệm nguồn hạ áp một chiều
- 1.8.1. Mạch chỉnh lưu
- 1.8.2. Lọc các thành phần xoay chiều
- 1.8.3. Lọc bằng tụ điện
- 1.8.4. Ổn định điện áp
- 1.1. Các khái niệm cơ bản về điện trở
- CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ MẠCH
- 2.2. Phương án thiết kế
- 2.2.1. Lựa chọn các thiết bị và linh kiện
- 2.2.1.1. Biến áp
- 2.2.1.2. Mạch chỉnh lưu
- 2.2.1.3. Bộ lọc nguồn
- 2.2.1.4. Khối ổn áp
- 2.2.1.5. Khối lọc điện áp
- 2.2.2. Tính toán thông số kỹ thuật
- 2.2.3. Chế tạo mạch
- 2.2.3.1. Sơ đồ nguyên lý mạch
- Bảng kê các linh kiện sử dụng trong mạch
- 2.2.3.2. Sơ đồ mạch in
- 2.3. Kết luận và hướng phát triển của đề tài
- 2.3.1. Kết quả đạt được
- 2.3.2. Ưu và khuyết điểm
- 2.3.3. Hướng phát triển của đề tài
- 2.2. Phương án thiết kế
- TÀI LIỆU THAM KHẢO