Thiết Kế Mạch Nguồn ổn áp Có điện áp Ra 12V-5A Có Bảo Vệ Dòng

Tải bản đầy đủ (.pdf) (30 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Kỹ thuật
>>
3. Điện - Điện tử - Viễn thông

Thiết kế mạch nguồn ổn áp có điện áp ra 12V-5A có bảo vệ dòng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.13 MB, 30 trang )

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPThiết kế mạch nguồn ổn áp có điện áp ra 12V-5A có bảo vệ dòng1MỤC LỤCTrangMục lục ..........................................................................................................……1LỜI MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 4Phần I: ĐO VÀ KIỂM TRA LINH KIỆN .............................................................. 5I.Transistor ......................................................................................................... 51. Kiểm tra trans npn hay pnp: .......................................................................... 52. Đo xác định chân B, E và C: ......................................................................... 6II.Thrysistor ........................................................................................................ 7III. Điode, điện trở, tụ điện ................................................................................. 81. Diode ............................................................................................................ 82. Điện trở. ....................................................................................................... 93. Tụ điện: ........................................................................................................ 9Phần II: TỔNG QUAN VỀ NGUỒN MỘT CHIỀU..............................................11I.Khái niệm chung về nguồn một chiều ..........................................................11II. Biến áp nguồn, chỉnh lưu và lọc nguồn. .......................................................111.Biến áp nguồn. ................................................................................................112. Chỉnh lưu và lọc nguồn ..................................................................................11III.Ổn định điện áp. .......................................................................................121. Khái niệm ổn áp...........................................................................................122. Phân loại ổn áp: ...........................................................................................123. Bộ ổn áp tuyến tính IC .................................................................................14Phần III: THIẾT KẾ NGUỒN ỔN ÁP CÓ ĐIỆN ÁP RA 12V-5A ......................15I.Lựa chọn phương pháp thiết kế. ...................................................................151. Biến áp ........................................................................................................152. Mạch chỉnh lưu và bộ lọc nguồn ..................................................................1523. Khối bảo vệ dòng.........................................................................................154. Khối ổn áp ...................................................................................................15II. Sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý. ........................................................................161. Sơ đồ khối của khối nguồn ..........................................................................162. Sơ đồ nguyên lý . .........................................................................................163. Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn .......................................................................24III.Tính toán linh kiện ....................................................................................251. Biến áp ........................................................................................................252. Khối chỉnh lưu và lọc nguồn ........................................................................263. Khối bảo vệ dòng.........................................................................................264. Khối lấy điện áp ra.......................................................................................28KẾT LUẬN ..........................................................................................................29Tài liệu tham khảo : ...........................................................................................303LỜI MỞ ĐẦUNgày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tửđang và sẽ được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong hầu hết trong các lĩnh vực kinhtế- xã hội cũng như trong đời sống. Trong tất cả các thiết bị điện tử vấn đề nguồncung cấp là một trong những vấn đề quan trọng nhất quyết định đến sự làm việc ổnđịnh của hệ thống. Hầu hết các thiết bị điện tử đều sử dụng các nguồn điện mộtchiều được ổn áp với độ chính xác và ổn định cao. Hiện nay kỹ thuật chế tạo cácnguồn điện ổn áp cũng đang là một khía canhj đang được nghiên cứu phát triển vớimục đính tạo ra các khối nguồn có công suất lớn, độ ổn định, chính xác cao, kíchthước nhỏ.Từ tầm quan trọng trong ứng dụng thực tế của nguồn điện một chiều ổn ápvà củng cố lại những kiến thức được học và áp dụng thực hành trong thực tế, nênem đã chọn đề tài: “Thiết kế mạch nguồn ổn áp có điện áp ra 12V-5A có bảo vệdòng” để qua đó tìm hiểu kĩ hơn về nguyên lí hoạt động của các mạch nguồn đòngthời củng cố them kĩ năng trong thiết kế các mạch điện tương tự.Trong quá trình thực hiện đề tài em xin chân thành cảm ơn thầy giáo : HàTất Thắng đã hướng dẫn em hoàn thành đề tài này.Do khả năng kiến thức bản than còn hạn chế, đề tài chắc chắn sẽ không tránhnhững thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến thầy để đề tài đượchoàn thiện hơn.4Phần I: ĐO VÀ KIỂM TRA LINH KIỆNI.TransistorTa kiểm tra dấu pin của que đo đồng đồng hồ bằng điode ( giả sử que đen +pin,queđỏpin)1. Kiểm tra trans npn hay pnp:Transistor khi hoạt động có thể hư hỏng do nhiều nguyên nhân, như hỏng donhiệt độ, độ ẩm, do điện áp nguồn tăng cao hoặc do chất lượng của bản thânTransistor, để kiểm tra Transistor bạn hãy nhớ cấu tạo của chúng.Kiểm tra Transistor ngược NPN tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cựcAnôt, điểm chung là cực B, nếu đo từ B sang C và B sang E ( que đen vào B ) thìtương đương như đo hai diode thuận chiều => kim lên , tất cả các trường hợp đokhác kim không lên.5Kiểm tra Transistor thuận PNP tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cựcKatôt, điểm chung là cực B của Transistor, nếu đo từ B sang C và B sang E ( queđỏ vào B ) thì tương đương như đo hai diode thuận chiều => kim lên , tất cả cáctrường hợp đo khác kim không lên.2. Đo xác định chân B, E và C:Để đồng hồ thang x1Ω , đặt cố định một que đo vào từng chân , que kia chuyểnsang hai chân còn lại, nếu kim lên = nhau thì chân có que đặt cố định là chân B(nếu que đồng hồ cố định là que đen thì là Transistor ngược (npn), là que đỏ thì làTransistor thuận (pnp)) 2 chân còn lại là C và E.Kiểm tra chân C,E:+ Với transistor npn ta đặt que đen đồng hồ vào 1 trong 2 chân, que đỏ vào châncòn lại. Can nhiễu chân có que đen nếu trường hợp có điện trở (kim đồng hồ lên)thì chân đặt vào que đen là chân C, chân còn lại là E.+ Với transistor pnp ta làm ngược lại với các que và các bước thực hiện tươngtự. Khi can nhiễu kim đồng hồ lên thì chân đặt vào que đỏ là chân E, chân còn lạilà C.Trái với các điều trên là Transistor bị hỏng.6Transistor có thể bị hỏng ở các trường hợp .* Đo thuận chiều từ B sang E hoặc từ B sang C => kim không lên là transistor đứtBE hoặc đứt BC* Đo từ B sang E hoặc từ B sang C kim lên cả hai chiều là chập hay dò BE hoặcBC.* Đo giữa C và E kim lên là bị chập CE.II.Thrysistor-Đo kiểm tra ThyristorKiểm tra dâu pin của que đo đồng hồ bằng điode (giả sử que đen là + pin, queđỏ là – pin)Xác định chân A, G, K: Đặt que đen và que đỏ đồng hồ vào 2 chân bất kỳ củathrysistor, trường hợp nào kim lên thì chân đặt vào que đen là chân G, chân đặt vàoque đỏ là chân K, chân còn lại là A.Đặt động hồ thang x1Ω , đặt que đen vào Anot, que đỏ vào Katot ban đầukim không lên , sau đó can nhiễu => thấy đồng hồ lên kim , sau đó dừng can nhiễu=> đồng hồ vẫn lên kim => như vậy là Thyristor tốt.7III. Điode, điện trở, tụ điện1. DiodeKý hiệu diode thường:Kiểm tra diode:nếu :Đặt đồng hồ ở thang x 1Ω , đặt hai que đo vào hai đầu Diode,Đo chiều thuận que đen vào Anôt, que đỏ vào Katôt => kim lên, đảo chiều đokim không lên là => Diode tốtNếu đo cả hai chiều kim lên = 0Ω => là Diode bị chập.Nếu đo thuận chiều mà kim không lên => là Diode bị đứt.Các loại Diode : Diode ổn áp, Diode thu quang, Diode phát quang, Diode biếndung, Diode xung, Diode tách sóng, Diode nắn điện.Điode nắn điện được phân biệt bởi vạch dấu trên điode; đầu có vạch mang dấuâm, đầu còn lại dấu dương.Ta thường xác định que âm, dương của đồng hồ vạn năng bằng điode.82. Điện trở.Ký hiệu:Với điện trở thường ta có thể đọc vạch trên điện trở hoặc dùng đồng hồvạn năng (đồng hồ số) để xác đinh.Trở 4 vạch: vạch 1 là hàng chục, vạch 2 là hàng đơn vị, vạch 3 là bội số củacơ số 10, vạch 4 là sai số.- Trở 5 vạch: vạch 1 là hàng trăm, vạch 2 hàng chục, vạch 3 hàngđơn vị, vạch 4 là bội số của cơ số 10, vạch 5 là sai số.3. Tụ điện:Dùng thang điện trở để đo kiểm tra tụ điện9Ta có thể dùng thang điện trở để kiểm tra độ phóng nạp và hư hỏng của tụ điện,khi đo tụ điện nếu là tụ gốm ta dùng thang đo x1 KΩ, nếu là tụ hóa ta dùng thangđo x1 Ω hoặc x10 Ω.Dùng thang đo x1K Ω để kiểm tra tụ gốm10Phần II: TỔNG QUAN VỀ NGUỒN MỘT CHIỀUI.Khái niệm chung về nguồn một chiềuNguồn một chiều có nhiệm vụ cung cấp năng lượng một chiều cho các mạchvà các thiết bị điện tử hoạt động. Năng lượng một chiều của nó tổng quan được lấytừ nguồn xoay chiều của lưới điện thông qua một quá trình biến đổi được thực hiệntrong nguồn một chiều.Yêu cầu đối với loại nguồn này là điện áp ra ít phụ thuộc vào điện áp mạng,của tại và nhiệt độ. Để đạt được yêu cầu đó cần phải dùng các mạch ổn định. Cácmạch cấp nguồn cổ điển thường dung biến áp, nên kích thước và trọng lượng củanó khá lớn. Ngày nay người ta có xu hướng dung các mạch cấp nguồn không cóbiến áp.II.Biến áp nguồn, chỉnh lưu và lọc nguồn.1.Biến áp nguồn.Biến áp nguồn làm nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều của mạng điệnthành điện áp xoay chiều có trị số cần thiết đối với mạch chỉnh lưu và ngăn cáchmạch chỉnh lưu với mạng điện xoay chiểu về một chiều.2. Chỉnh lưu và lọc nguồnCác phần tử tích cực dùng để chỉnh lưu là các phần tử có đặc tuyến V-Akhông đối xứng sao cho dòng điện đi qua nó chỉ đi qua nó một chiều. Người tathường dùng chỉnh lưu Silic, để có công suất nhỏ hoặc trung bình cũng có thể dùngchỉnh lưu Selen. Để có công suất ra lớn và có thể điều chỉnh điện áp ra tùy ý, ngườita dùng Thyristor để chỉnh lưu.11Các sơ đồ chỉnh lưu thường gặp là chỉnh lưu nửa chu kỳ, sơ đồ chỉnh lưu hainửa chu kỳ, sơ đồ chỉnh lưu cầu mà trong đó sơ đồ chỉnh lưu cầu có nhiều ưu điểmhơn cả.Mạch chỉnh lưu phải có hiệu suất cao, ít phụ thuộc vào tải và độ gợn sóngcủa điện áp ra nhỏ.Lọc bằng tụ điện: Do sự phóng nạp tụ qua các nửa chu kỳ và do các song hàiđược rẽ qua mạch C xuống điểm chung, dòng điện ra tải chỉ còn thành phần mộtchiều và một lượng nhỏ sóng hài bậc thấp.Nghĩa là tác dụng lọc càng rõ rệt khi C và Rt càng lớn. Với bộ chỉnh lưu dòngđiện công nghiệp giá trị tụ C thường có giá trị từ vài uF đến vài nghìn uF.III.Ổn định điện áp.1. Khái niệm ổn ápKhái niệm : là ổn định điện áp đầu ra không thay đổi khi điện áp đầu vàothay đổi.Nhiệm vụ ổn định điện áp một chiều ra tải khi điện áp và tần số điện lướithay đổi, khi tải biến đổi rất thường gặp trong thực tế. Điện trở ra của bộ nguồncung cấp yêu cầu nhỏ, để hạn chế sự ghép ký sinh giữa các tầng, giữa các thiết bịcùng chung nguồn chỉnh lưu.Việc ổn định điện áp xoay chiều có nhiều hạn chế nhất là khi điện lưới thayđổi nhiều. Dùng bộ ổn áp một chiều bằng phương pháp điện tử được sử dụng phổbiến hơn đặc biệt khi công suất tải ra yêu cầu không lớn và tải tiêu thụ trực tiếpđiện áp một chiều.2. Phân loại ổn áp:+ Ổn áp tham số ( ổn áp dùng điode zenner).+ Ổn áp xung: là ổn áp dựa trên nguyên lý hồi tiếp (nguyên lý bù), trong đóphần tử diều chỉnh làm việc ở chế độ xung. Ổn áp xung có những ưu điểm vượttrội so với ổn áp tuyến tính như sau:+ Ổn áp tuyến tính :12Trong phạm vi của đồ án này chúng ta chỉ xét đến mạch ổn áp có hồi tiếp vớinguyên tắc thực hiện các sơ đồ ổn áp có hồi tiếp, phân loại và một số loại IC ổn áptuyến tính.Nguyên tắc mạch ổn áp tuyến tính:Để nâng cao chất lượng ổn định, người ta dùng bộ ổn áp kiểu bù tuyến tính.Nguyên tắc làm việc của các sơ đồ ổn định có hồi tiếp được biểu diễn như sau.UrPhần tử điều khiểnU’r(điện áp một chiềuchưa ổn định)Nguồn chuẩnBộ khuếch đạiBộ so sánhTrong mạch này, một phần điện áp (dòng điện ) ra được đưa về so sánh vớimột giá trị chuẩn. Kết quả so sánh được khuếch đại lên và đưa đến phần tử điềukhiển. Phần tử điều khiển thay đổi tham số làm cho điện áp (dòng điện) ra trên nóthay đổi theo xu hướng tiệm cận đến giá trị chuẩn.Tùy theo phương pháp cấu trúc, các sơ đồ ổn định có hồi tiếp được chia thànhhai loại cơ bản: ổn định song song và ổn định nối tiếp. Do sơ đồ nối tiếp có tổn haoít hơn sơ đồ song song nên hiệu suất cao hơn và nó được dùng phổ biến hơn.Ưu điểm của sơ đồ song song là không gây nguy hiểm khi quá tải vì nó ngắnmạch đầu ra. Sơ đồ nối tiếp yêu cầu phải có thiết bị bảo vệ vì khi quá tải ,dòng quaphần tử điều chỉnh và qua bộ điều chỉnh sẽ quá lớn gây nên hỏng phần từ điềuchỉnh hoặc biến áp.133. Bộ ổn áp tuyến tính ICĐể thu nhỏ kích thước cũng như chuẩn hóa các tham số của các bộ ổn áp mộtchiều kiểu bù tuyến tính người ta chế tạo chúng dưới dạng vi mạch, nhờ đó việc sửdụng cũng dễ dàng hơn. Các bộ IC ổn áp trên thực tế cũng bao gồm các thành phầntử chính là bộ tạo điện áp chuẩn, bộ khuếch đại tín hiệu sau lệch, transistor điềuchỉnh, bộ hạn dòng.Các IC ổn áp thường đảm bảo dòng ra khoảng từ 100 mA đến 1.5A điện áptới 50V, công suất tiêu tán khoảng 500-800 mW. Hiện nay người ta cũng chế tạocác IC ổn áp cho dòng tới 10A. Các loại IC ổn áp điều chỉnh thường dùng là 78xx,79xx, LM309, uA723, LM323, LM317…Tùy thuộc vào tham số kỹ thuật như điện áp ra, dòng ra, hệ só ổn định điệnáp, khả năng điều chỉnh điện áp ra, dải nhiệt độ làm việc, nguồn cung cấp độ ổnđịnh theo thời gian… mà người ta chế tạo ra nhiều loại khác nhau.14Phần III: THIẾT KẾ NGUỒN ỔN ÁP CÓ ĐIỆN ÁP RA 12V-5AI.Lựa chọn phương pháp thiết kế.Dựa vào các tiêu chuẩn kỹ thuật của khối nguồn như trên ta lựa chọn phươngpháp thiết kế cho từng khối của bộ nguồn và từ đó đưa ra sơ đồ nguyên lý của bộnguồn.1. Biến ápỞ đây do nguồn ổn áp được sử dụng ở lưới điện xoay chiều 220V-50Hz vàđiện áp ( dòng điện) ra là 12Vdc-5A, công suất cực đại là 60W nên ta sử dụng mộtbiến áp có điện áp vào 220V và điện áp ra 15V, dòng ra 5A.2. Mạch chỉnh lưu và bộ lọc nguồnDo những ưu điểm của mạch chỉnh lưu cầu như điện áp ra ít nhấp nháy, điệnáp ngược mà điôt phải chịu nhỏ hơn so với phương pháp cân bằng nên ta sẽ chọnbộ chỉnh lưu cầu.Bộ lọc có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều dập mạch Ur thu được saukhối chỉnh lưu thành điện áp một chiều ít nhấp nhô hơn.Với những đặc điểm của phương pháp lọc bằng tụ điện như tính đơn giảncũng như chất lượng lọc khá cao nên ở đây ta sẽ sử dụng phương pháp lọc này chokhối nguồn.3. Khối bảo vệ dòngCó nhiệm vụ bảo vệ mạch trong trường hợp dòng vào tăng. Ta sẽ sử dụng cáctính chất của thrysistor, transistor, diode để tạo nên khối bảo vệ dòng phù hợp.4. Khối ổn ápTheo yêu cầu thiết kế mạch ổn áp có điện áp ra 12V-5A nên ta sử dụng mộtIC ổn áp thông dụng là LM7812. Do LM7812 chỉ cho điện áp vào trong dải 14,5V-27V (với cách mắc thông thường) và điện áp ra 12V , dòng ra 5.0mA-1.0A nên tasẽ sử dụng thêm 1 transistor công suất để gánh dòng.15II.Sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý.1. Sơ đồ khối của khối nguồnItU1~Mạchchỉnh lưuBiếnápBộ bảoUo1’ vệ dòngỔn ápUo2một chiềuUtCác tiêu chuẩn kỹ thuật của khối nguồn:+ Biện áp 220/15V-5A AC-50Hz.+ Điện áp ra 12V DC+ Dòng điện ra tải 5A2. Sơ đồ nguyên lý .a. IC LM7812Một số đặc điểm thông số kỹ thuật cơ bản của LM7812 như sau:+ Vin = 35V+ Vout = 12V+ Isc = 0.23A+Iout= 1A+5.0mA≤Iout≤ImaxBảng kèm theo IC:16RtSơ đồ nguyên lý cấu tạo của LM7812 :17Đồ thị tuyến tính IC LM781218b. Transistor công suất TIP42C:19Bảng kèm theo Transistor TIP42CĐồ thị tuyến tính Transistor TIP42C:20c. Transistor 2SC2335:21Bảng kèm theo transistor 2SC2335:Đồ thị tuyến tính transistor 2SC2335:22233. Sơ đồ nguyên lý mạch nguồnSơ đồ nguyên lý:Mạch in linh kiện :24Mạch in đi dây:.III.Tính toán linh kiện1. Biến ápSử dụng biến áp 220V /15V-5A để cấp nguồn cho mạch.25

Tài liệu liên quan

• Thiết kế mạch nguồn một chiều ổn áp có điện áp ra thay đổi (0 5V) 3A
  • 23
  • 4
  • 20
• thiết kế mạch nguồn cung cấp điện một chiều
  • 12
  • 2
  • 7
• Thiết kế bộ nguồn ổn áp công suất lớn
  • 109
  • 1
  • 2
• THIẾT KẾ MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU ỔN ÁP
  • 50
  • 1
  • 12
• Thiết kế mạch nguồn cung cấp điện một chiều
  • 15
  • 1
  • 1
• THIẾT KẾ BỘ NGUỒN ỔN ÁP TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH
  • 26
  • 1
  • 4
• Đề Tài : Tính toán và thiết kế bộ nguồn ổn áp xung
  • 68
  • 1
  • 9
• Tài liệu Tính toán và thiết kế bộ nguồn ổn áp xung nguồn, chương 1 ppt
  • 9
  • 1
  • 16
• Tài liệu Tính toán và thiết kế bộ nguồn ổn áp xung nguồn, chương 2 doc
  • 6
  • 800
  • 12
• Tài liệu Thiết kế mạch nguồn ổn định 5V - 1A docx
  • 6
  • 11
  • 156

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(3.13 MB - 30 trang) - Thiết kế mạch nguồn ổn áp có điện áp ra 12V-5A có bảo vệ dòng Tải bản đầy đủ ngay ×