Đề tài Thiết kế chế tạo bộ nguồn 1 chiều ổn áp

ao đến nơi có điện thế thấp muốn có dòng điện qua diode theo chiều từ nơi có điện thế cao đén nơi có điện thế thấp cần phải đặt ở anot một điện thế cao hơn ở katot.Khi đó UAK>0 và ngược chiều với điện áp tiếp xúc (UTX).Như vậy muốn có dòng điện qua diode thì điện trường do UAK sinh ra phải mạnh hơn điện trường tiếp xúc,tức la UAK>UTX.Khi đó một phần của điện áp UAK dùng đẻ cân bằng với điện áp tiếp xúc (khoảng 0,6 V)phần còn lại dùng để tạo dòng điện thuận qua diode. Khi UAK>0,ta nói diode phân cực thuận và dòng điện qua diode lúc đó gọi là dòng điện thuận (chiều từ A sang K). Khi UAK đã đủ cân bằng với điện áp tiếp xúc thì diode trở nên dẫn điện rất tốt, tức là điện trở của diode lúc đó rất thấp (khoảng vái chục ohm).Do vậy phần điện áp để tạo ra dòng điện thuận thường nhỏ hơn nhiều so với phần điện áp dùng để cân bằng với UTX. Thông thường phần điện áp dùng để cân bằng với UTX cần khoảng 0.6V và phần điện áp tạo ra dòng thuận khoảng 0.1-0.5V tùy theo dòng thuận vài chục mA hay lớn đến vài Ampe.Như vậy giá trị của UAK đủ đẻ có dòng qua diode khoảng 0.6-1.1V. Ngưỡng 0.6V là ngưỡng diode bắt đầu dẫn và UAK=0.7V thì dòng qua diode khoảng vài chục 12 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN mA.Nếu diode còn tốt thì nó không dẫn điện theo chiều ngươc tư K-A.Thực tế vẫn tồn tại dòng ngược nếu diode bị phân cưc ngược với hiệu điện thế lớn.Tuy nhiên dòng ngược rất nhỏ cõ µA và thường không thường quan tâm tới cac ứng dụng công nghiệp.Mọi diode chỉnh lưu đều không dẫn điện theo chiều ngược nhưng nếu điện áp ngược quá lớn thì diode bị đánh thủng,dòng điện qua diode tăng nhanh và đốt cháy diode . và vậy khi sử dụng tuân thủ 2 điều kiện sau : - Dòng điện thuận qua diode không được lớn hơn giá trị tối đa cho phép - Điên áp phân cực ngược ( UAK ) không được lớn hơn VBR (một ngưỡng đánh thủng ) VD : Diode 1N4007 có thông số kĩ thuật do hãng sản xuất như sau VBR =1000V , IF MAX =1A , VF=1,1V khi IFMAX =IF Cho biết : - Dòng điện thuận không được lớn hơn 1A - Ungược MAX đạt vào diode không được lớn hơn 1000V - Uthuận (UAK ) có thể tăng đến 1,1V nếu Ithuận = 1A Lưu ý đối với diode chỉnh lưu chung thì UAK = 0,6V thì diode bắt đầu dẫn điện và khi UAK = 0,7V thì dòng qua diode đạt đến vài chuc mA  Đặc tuyến Von - Ampe của diode bán dẫn. 13 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Đặc tuyến Von-Ampe của diode được chia làm 3 vùng : 14 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Vùng 1: Ứng với trường hợp phân cực thuận điện áp nhỏ dòng điện lớn điện trở nhỏ (Ω) Vùng 2: Diode phân cực ngược ( khoá), điện áp vài chục đến vài trăm vol, dòng điện nhỏ và điện trở lớn (kΩ ). Vùng 3: Vùng đánh thủng, dòng điện tăng đột ngột, điện áp hầu như không tăng Nguyên nhân do nhiệt độ quá cao hoặc điện áp ngược quá lớn dẫn đến diode mất tính chất van dẫn Các tham số giới hạn của diode : - Điện áp ngược cực đại để diode còn thể hiện tính chất van (chưa bị đánh thủng): U ngc max( thường giá trị Ungc max chọn khoảng 80% giá trị điện áp đánh thủng U dt . - Dòng điện cho phép cực đại qua van lúc mở: I Acf - Công suất tiêu hao cực đại cho phép trên van để chưa bị hỏng vì nhiệt: Pcf  Diode phát quang Khi một diode được phân cực thuận, các điện tử từ bán dẫn loại n sang lấp đầy lỗ trống trong bán dẫn loại p tạo ra dòng điện thuận. Đối với diode bình thường chế tạo từ Ge và Si thì sự tái hợp giữa điện tử và lỗ trống tạo ra năng lượng dưới dạng nhiệt 15 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Diode phát quang (LED) là loại diode dùng các chất bán dẫn đặc biệt như Ga,As. Với các chất này sự tái hộ điện tử và lỗ trống sẽ tạo ra ánh sáng. Tuỳ theo chất bán dẫn mà LED phát ra ánh sáng có màu khác nhau như vàng, xanh lá, đỏ, Điện áp ngưỡng của LED: Vz=1,7V. Dòng điện: ID = 5mA .LED dùng trong các mạch chỉ thị, cho biết trạng thái của mạch như báo nguồn, báo mức logic, báo âm lượng,...  Ứng dụng của diode Diode được ứng dụng nhiều trong các mạch điện tử : - Dùng để chỉnh lưu, ổn định điện áp. - Dùng hạn biến tín hiệu tránh được nhiễu. - Dùng để tách sóng tín hiệu ra khỏi sóng mang cao tần. - Dùng để chọn cộng hưởng đài  Mạch chỉnh lưu Một mạch chỉnh lưu là một mạch điện có các thiết bị điện tử, dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Các mạch chỉnh lưu có thể dùng trong các bộ nguồn cấp điện, và trong các mạch tách sóng của tín hiệu vô tuyến. Các mạch chỉnh lưu có thể được lắp bằng các điốt bán dẫn, các đèn chỉnh lưu thủy ngân và các kỹ thuật khác Một mạch chỉnh lưu là một mạch điện có các thiết bị điện tử, dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Các mạch chỉnh lưu có thể dùng trong các bộ nguồn cấp điện, và trong các mạch tách 16 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN sóng của tín hiệu vô tuyến. Các mạch chỉnh lưu có thể được lắp bằng các điốt bán dẫn, các đèn chỉnh lưu thủy ngân và các kỹ thuật khác. Khi chỉ dùng một điốt đơn lẻ để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều, bằng cách khóa không cho phần dương hoặc phần âm của dạng sóng đi qua mạch điện, thì thuật ngữ "chỉnh lưu" và "điốt" có thể được xem như là một. Đa số các mạch chỉnh lưu sử dụng nhiều điốt với các cách sắp xếp khác nhau để có thể biến đổi từ xoay chiều thành một chiều tốt hơn trường hợp sử dụng một điốt riêng lẻ. Trước khi các điốt bán dẫn phát triển, người ta còn dùng các mạch chỉnh lưu sử dụng đèn điện từ chân không , đèn chỉnh lưu thủy ngân, các dãy bán dẫn đa tinh thể seleni. Các máy truyền thanh vô tuyến đầu tiên, người ta gọi là các máy tinh thể, dùng một sợi "râu mèo" hoặc một kim nhọn tiếp xúc nhẹ vào một điểm trên một khối tinh thể galena (sunphát chì) để tạo ra một điốt tiếp điểm, hoặc một bộ tách sóng tinh thể. Trong hệ thống sấy đốt khí, các bộ phát hiện lửa có thể dùng. Hai điện cực trong một vỏ bọc kín có thể sản sinh ra dòng điện và có thể chỉnh lưu được một dòng điện xoay chiều, nhưng chỉ khi chúng nhìn thấy ngọn lửa  Mạch chỉnh lưu nửa sóng Một mạch chỉnh lưu nửa sóng chỉ một trong nửa chu kỳ dương hoặc âm có thể dễ dàng đi ngang qua điốt, trong khi nửa kia sẽ bị khóa, tùy thuộc vào 17 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN chiều lắp đặt của điốt. Vì chỉ có một nửa chu kỳ được chỉnh lưu, nên mạch chỉnh lưu nửa sóng có hiệu suất truyền công suất rất thấp. Mạch hỉnh lưu nửa sóng có thể lắp bằng chỉ một đi ốt bán dẫn trong các mạch nguồn một pha  Mạch chỉnh lưu cả sóng Mạch chỉnh lưu toàn sóng biến đổi cả hai thành phần cực tính của dạng sóng đầu vào thành một chiều. Do đó nó có hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên trong mạch điện không có điểm giữa của biến áp người ta sẽ cần đến 4 điốt thay vì một như trong mạch chỉnh lưu nửa sóng. Điều này có nghĩa là đầu cực của điện áp ra sẽ cần đến 2 điốt để chỉnh lưu, thí dụ như 1 cho trường hợp điểm X dương, và 1 cho trường hợp điểm X âm. Đầu ra còn lại cũng cần chính xác như thế, kết quả là phải cần đến 4 điốt. Các điốt dùng cho kiểu nối này gọi là cầu chỉnh lưu 18 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Bộ chỉnh lưu toàn sóng biến đổi cả 2 nửa chu kỳ thành một điện áp đầu ra có một chiều duy nhất: dương (hoặc âm) vì nó chuyển hướng đi của dòng điện của nửa chu kỳ âm (hoặc dương)của dạng sóng xoay chiều. Nửa còn lại sẽ kết hợp với nửa kia thành một điện áp chỉnh lưu hoàn chỉnh. Đối với nguồn xoay chiều một pha, nếu dùng biến áp có điểm giữa, chỉ cần 2 điốt nối đâu lưng với nhau (nghĩa là anode-với-anode hoặc cathode-với- cathode)có thể thành một mạch chỉnh lưu toàn sóng Một mạch chỉnh lưu dùng đèn chân không thông dụng sử dụng một đèn có 1 cathode và 2 anode trong cùng một vỏ bọc; Trong trường hợp này, 2 điốt chỉ cần một bóng chân không. Các đèn 5U4 và 5Y3 là những thí dụ thông dung nhất cho kiểu mạch này. Mạch điện ba pha cần đến 6 điốt. Thông thường cần 3 cặp, nhưng không phải cùng loại với điốt đôi sử dụng trong chỉnh lưu một pha toàn sóng. Thay vào đó người ta dùng cặp điốt nối tiếp với nhau (cathode nối với Anode. Thường thì các điốt đôi sẽ được bố trí ra 4 chân, để có thể tùy ý đấu nối cho mạch chỉnh lưu toàn sóng một pha, hay mạch cầu một pha và ba pha . Hầu thết các thiết bị phát sinh ra dòng điện xoay chiều (như máy phát điện xoay chiều) đều phát ra điện ba pha. Máy phát điện trên xe ô tô có 6 điốt 19 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN chỉnh lưu cầu ba pha để chỉnh lưu thành dòng điện một chiều, nạp điện cho bình acquy  Ứng dụng của mạch chỉnh lưu - Một diode chỉnh lưu và các phụ kiện giải nhiệt Ứng dụng cơ bản nhất của mạch chỉnh lưu là trích xuất thành phần điện một chiều hữu dụng từ nguồn xoay chiều. Thực tra hầu hết các ứng dụng điện tử sử dụng nguồn điện một chiều, nhưng nguồn cung cấp lại là dòng điện xoay chiều. Vì thế các mạch chỉnh lưu được sử dụng bên trong mạch cấp nguồn của hầu hết các thiết bị điện tử. Mạch biến đổi điện một chiều từ điện áp này sang điện áp khác sẽ phức tạp hơn. Một trong những phương pháp đổi từ điện một chiều sang điện một chiều là: đầu tiên chuyển từ một chiều thành xoay chiều, (dùng một mạch nghịch lưu) sau đó đưa qua máy biến áp để thay đổi điện áp, và cuối cùng là chỉnh lưu lại thành điện một chiều 20 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Các mạch chỉnh lưu cũng được ứng dụng trong mạch tách sóng các tín hiệu vô tuyến điều biến biên độ. Tín hiệu có thể cần hoặc không cần khuếch đại trước khi tách sóng. Nếu tín hiệu nhỏ quá, phải sử dụng các điốt có điện áp rơi rất thấp. Trong trường hợp này các tụ và điện trở tải phải lựa chọn cẩn thận cho phù hợp. Trị số tụ điện thấp quá sẽ làm cho sóng cao tần lọt sang đầu ra. Chọn cao quá, nó có thể nạp đầy và giữ nguyên điện áp đã được nạp. Điện áp ra của một mạch chỉnh lưu toàn sóng với các thyristor được điều khiển. Các mạch chỉnh lưu cũng được sử dụng để cấp điện có cực tính cho máy hàn điện. Các mạch như thế này đôi khi thay thế các điốt trong cầu chỉnh lưu bằng các Thyristor. Các mạch này sẽ có điện áp ra phụ thuộc vào góc kích mồi 4 Máy biến áp  Khái niệm Máy biến thế hay máy biến áp là thiết bị điện gồm hai hoặc nhiều cuộn dây, hay 1 cuộn dây có đầu vào và đầu ra trong cùng 1 từ trường. Cấu tạo cơ bản của máy biến thế thường là 2 hay nhiều cuộn dây đồng cách điện được quấn trên cùng 1 lõi sắt hay sắt từ ferit.ghép cách điện với nhau để tránh dòng Fu-co và tăng cường từ thông qua mạch Máy biến áp có thể thay đổi hiệu điện thế xoay chiều, tăng thế hoặc hạ thế, đầu ra cho 1 hiệu điện thế tương ứng với nhu cầu sử dụng. Máy biến thế đóng vai trò rất quan trọng trong truyền tải điện năng. 21 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Hình 1  Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động a. Cấu tạo: - Gồm có hai cuộn dây : cuộn sơ cấp có N1 vòng và cuộn thứ cấp có N2 vòng. Lõi biến áp gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau để tránh dòng Fu-cô và tăng cường từ thông qua mạch. Hình 2 - Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ của máy mà có thể N1 > N2hoặc ngược lại. - Cuộn sơ cấp nối với mạch điện xoay chiều còn cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ điện. - Trong thực thế thì máy biến áp có dạng như hình 1, còn trong việc biểu diễn sơ đồ máy biến áp thì có dạng hình 2 b. Nguyên tắc hoạt động: - Đặt điện áp xoay chiều tần số f ở hai đầu cuộn sơ cấp. Nó gây ra sự biến thiên từ thông trong hai cuộn. Gọi từ thông này là: φ = φ0cosωt - Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là : φ1 = N1φ0cosωt và φ2 = N2φ0cosωt - Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e2 có biểu 22 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN thức Từ đó ta thấy nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.  Khảo sát máy biến áp Gọi N1. N2 là số vòng của cuộn sơ cấp và thứ cấp. Gọi U1, U2 là hiệu điện thế 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp. Gọi I1, I2 là cường độ hiệu dụng của dòng điện 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp. Trong khoảng thời gian ∆t vô cùng nhỏ từ thông biến thiên gây ra trong mỗi vòng dây của cả hai cuộn suất điện động bằng: Suất điện động trên một cuộn sơ cấp là: Suất điện động trên cuộn thứ cấp: => Tỉ số điện áp 2 đầu cuộn thứ cấp bằng tỉ số vòng dây của 2 cuộn tương ứng Tỉ số không đổi theo thời gian nên ta có thể thay bằng giá trị hiệu dụng ta được , (1) Điện trở thuần của cuộn sơ cấp rất nhỏ nên , khi mạch thứ cấp hở nên , (2) Từ (1) và (2) ta được , (*) • Nếu N2 > N1 => U2 > U1 : gọi là máy tăng áp. • Nếu N2 U2 < U1 : gọi là máy hạ áp. Vì hao phí ở máy biến áp rất nhỏ, coi như công suất ở 2 đầu cuộn thứ cấp và sơ cấp như nhau. 23 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN , (**) Từ (*) và (**) ta có Kết luận: Dùng máy biến áp tăng điện áp bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện giảm bấy nhiêu lần và ngược lại 5. IC ỔN ÁP Giới thiệu chung về IC IC là một mạch điện tử mà các thành phần tác động và thụ động đều được chế tạo kết tụ trong hoặc trên một đế hay thân hoặc không thể tách rời nhau được. Đế này, có thể là một phiến bán dẫn (hầu hết là Si) hoặc một phiến cách điện. Một IC thường có kích thước dài rộng cỡ vài trăm đến vài ngàn micron, dày cỡ vài trăm micron được đựng trong một vỏ bằng kim lọai hoặc bằng plastic. Những IC như vậy thường là một bộ phận chức năng tức là một bộ phận có khả năng thể hiện một chức năng điện tử nào đó. Sự kết tụ các thành phần của mạch điện tử cũng như các bộ phận cấu thành của một hệ thống điện tử vẫn là hướng tìm tòi và theo đuổi từ lâu trong ngành điện tử. Nhu cầu của sự kết tụ phá tminh từ sự kết tụ tất nhiên của các mạch và hệ thống điện tử theo chiu hướng từ đơn giản đến phức tạp, từ nhỏ đến lớn, từ tần số thấp (tốc độ chậm ) đến tần số cao (tốc độ nhanh). Sự tiến triển này là kết quả tất yếu của nhu cầu ngày càng tăng trong việc xử lý lượng tin tức ngày càng nhiều của xã hội phát triển 24 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN  IC dùng trong đồ án Linh kiện ổn áp là thành phần không thể thiếu trong các mạch ổn áp, mạch nguồn trong kỹ thuật điện tử. Trong phần diode bán dẫn đã có 1 loại diode chuyên dụng để ổn áp là Zenner. Tuy nhiên, loại diode này có nhược điểm là điểm là cho dòng điện nhỏ ( ≤ 20mA) IC ổn áp họ 78xx,79xx được phát triển : + Họ 78xx là họ cho ổn định điện áp đầu ra là dương. Còn xx là giá trị điện áp đầu ra như 5V, 8V... + Họ 79xx là họ ổn định điện áp đầu ra là âm. Còn xx là giá trị điện áp đầu ra như : -05V,-08V.. Sự kết hợp của hai con này sẽ tạo ra được bộ nguồn đối xứng. Về mặt nguyên lý nó hoạt động tương đối giống nhau.  Cấu tạo- Nguyên tắc hoạt động a.IC 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.Input là chân nguồn đầu vào 2.GND là chân nối đất 25 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN 3. Output là chân nguồn đầu ra Những dạng seri cua 78xx LA7805 ổn áp 5V LA7808 ổn áp 8V LA7809 ổn áp 9V LA7812 ổn áp 12V Đây là dòng cho điện áp ra tương ứng với dòng là 1A. Ngoài ra còn các seri khác chịu được dòng 78xx +5V --> +24V. Dòng 1A 26 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN 78Lxx Chuyển đổi điện áp dương từ +5V --> +24V. Dòng 0.1A 78Mxx Chuyển đổi điện áp dương từ +5V --> +24V. Dòng 0.5A 78Sxx Chuyển đổi điện áp dương từ +5V --> +24V. Dòng 0.2A  Sơ đồ cấu trúc của 78xx  Nguyên lý hoạt động của 78xx Dòng điện DC qua tụ lọc đến chân 1 của IC (tức là đến chân C của transistor lúc này transistor chưa hoạt động (chưa dẫn) . Nhờ điện trở R tạo dòng định thiên cắt mở chân B của transistor , nên transistor dẫn .Do chân B của Transistor nối qua điode zenner ( điện áp khoảng 4.5 V ) xuống mát sẽ ghim mức điên áp ra ở chân E của transirtor ( chân 3 của IC ) là giá trị dương . Điện áp đặt trước IC 78XX phải lớn hơn điện áp cần ổn áp từ 1.5V ~ 2V .Họ IC 78xx chỉ cho dòng tiêu thụ khoảng 1A trở xuống, khi giáp IC trong mạch thì U in > Uout từ 3V~5V khi đó IC mới phát huy tác dụng . 27 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN b.79xx Cũng như họ 78 thì họ 79 có hoạt động tương tự những điện áp đầu ra là âm (-) trái ngược với họ 78. Cũng có nhiều loại mức ổn áp đầu ra : 7905, 7906... với dòng chụi là 1A và 0.1A Sơ đồ chân: 1.GND là chân nối đất 2 Input là chân nguồn đầu vào 3 Output là chân nguồn đầu ra  Sơ đồ cấu trúc của 79xx  Nguyên lý hoạt động 79xx Dòng điện DC qua tụ lọc đến chân 2 của IC ( chân E của transistor ) lúc này transistor chưa dẫn. Nhờ R tạo thành dòng định thiên góc mở chân B của 28 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN transistor lúc này transistor dẫn .Do chân B của transistor nối qua diode zenner ( điên áp khoảng 4.5 V ) xuống mát ( chân 1 ) se ghim mức điện áp ra ở chân C của transistor ( chân 3 của IC) cho điện áp có giá trị âm . c. Ứng dụng của 78xx và 79xx vào mạch nguồn Trong các bộ nguồn thì 78 và 79 được sử dụng rất nhiều trong các mạch nguồn để tạo điện áp đầu ra mong muốn đặc biệt những thiết bị này cần điện áp đầu vào cố định ko thay đổi lên xuống! Đây là mạch nguyên lý của 78xx và 79xx  Datasheet của IC dùng trong đồ án 29 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN 30 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN 31 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN 32 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Phần 2 Sơ đồ - nguyên lý làm việc của mạch  Sơ đồ nguyên lý Nguồn một chiều có nhiệm vụ cung cấp năng lượng một chiều cho các mạch và các thiết bị điện tử hoạt động. Năng lượng một chiều của nó tổng quát được lấy từ nguồn xoay chiều của lưới điện thông qua một quá trình biến đổi được thực hiện trong 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 (ổn áp, ổn dòng). Các mạch cấp nguồn cổ điển thường dùng biến áp, nên kích thước và trọng lượng của nó khá lớn. Ngày nay người ta có xu hướng dùng các mạch cấp nguồn không có biến áp. Sơ đồ khối của một bộ nguồn hoàn chỉnh được biểu diễn như sau Chức năng các khối như sau : 1. Biến áp: 33 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2 có giá trị thích hợp với yêu cầu 2.Mạch chỉnh lưu: có nhiêm vụ chuyển điện áp xoay chiêu U2 thành điện áp một chiều không bằng phẳng UT( có giá trị thay đổi nhấp nhô) 3.Mạch lọc: có nhiệm vụ san bằng điện áp môt chiều dập mạch UT thành điện áp một chiều U01 ít nhấp nhô hơn 4.Mạch ổn áp: có nhiệm vụ ổn định dòng điện áp ở đầu ra của nó U02 khi U01 thay đổi theo sự mất ổn định của U02 Sơ đồ nguyên lý: 34 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN  Máy biến áp: Yêu cầu đề bài điện áp ra ổn định tối đa là 12VDC, mà điện áp đầu vào 220VAC nên ta có thể sử dụng máy biến áp: 220VAC-24VAC-3A hoặc 220VAC-12VAC-1A… Trong đề tài này chúng em chọn 220VAC- 24VAC-3A  Diode Các IC ổn áp trong mạch nguồn này có IRa tối đa là 1A nên lựa chọn diode 1N4007 hoặc 1N4004 vì IThuận của diode này không được lớn hơn 1A. Trong đề tài này chúng em lựa chọn diode 1N4007  Tụ điện Tụ có điện dung lớn để san phẳng điện áp để làm giảm độ gợn sóng . Chọn tụ có giá trị của tụ lọc tính gần đúng theo biểu thức sau C= 1/(mdm .W.R .Kdm Ra) Ta có : trong mạch chỉnh lưu cầu 4 diode : mdm= 2 Để cho sóng ra bằng phẳng người ta chọn : Kdm =0.1 W = 2πf = 2π.50 =100π (rad/s) 35 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Khi IMAX =1A và U Ra Max = 24V thì có : Z= 24/1 =24 Ω Vì dòng điện ra là dòng một chiều nên ta có Z = Rt =24Ω → C =1/(mdm.W.Kdm.R) = 1/(2.100π.24.0,1 ) =6,7 .10-4 F=670 µF Với giá trị như vậy ta có thể chọn tụ là: 1000µF ; 2200µF - Chọn tụ lọc cao tần là tụ gốm 104 vì tụ này có tần số lọc lớn f= 1/(2π .Xc .C )  Phân tích mạch điện Mạch điện gồm những phần sau : Hạ áp, chỉnh lưu, lọc, biến đổi (78xx). Nguồn điện xoạy chiều 220VAC-50Hz qua biến áp là hạ áp xuống còn 24VAC - 1A và được qua bộ chỉnh lưu nhằm biến đổi xoay chiều thành 1 chiều. THành phần 1 chiều này có độ gợn nên phải qua bộ lọc C để san phảng điện áp gợn đó cho ra điện áp 1 chiều. Sau đó điện áp 1 chiều này qua bộ ổn áp 78xx cho ra điện áp ổn áp mà mình cần.  Nguyên lý làm việc a..Khối hạ áp: Ở đây chúng ta biến đổi điện áp lưới 220VAC-50Hz xuống còn 24VAC - 3A. 36 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Mục đích là cấp đầy vào cho bộ biến đổi và bộ lọc để có điện áp một chiều mong muốn. b. Chỉnh lưu: Thành phần chỉnh lưu là biến đổi tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu 1 chiều thông qua 4 con diode chỉnh lưu. Đây là sơ đồ chỉnh lưu cả chu kì với dạng sóng đầu vào và đầu ra sau chỉnh lưu như sau: -Giả sử ở bán kỳ dương ứng với điểm A dương (+),điểm B âm (-), các đioe D1 ,D3 phân cực thuận nên dẫn điện , dòng điện đi từ A quan D1 , qua tải sau đó qua D3 và về B . Trong khi đó D2 , D4 phân cực ngược nên không dẫn điện 37 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN - Ở bấn kỳ âm của điện áp vào U1, điểm B dương so vơi điểm A. lúc này D2, D4 phân cực thuận nên dẫn điện. Dòng điẹn đi từ B qua D2 sau đó quả tải qua D4 và về A.. Và lúc này D1 và D3 phân cực ngược nên không dẫn điện. -Như vậy trong cả hai nửa chu kỳ của tín hiệu vào U1.có dòng diện 1 chiều qua tảivà tạo ra điện áp 1 chiều ở ngõ ra tức U3 lúc này là diện áp ra không bằng phẳng c. Mạch lọc bằng tụ điện: Có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều đập mạch U3 thành điện áp một chiều U4 ít nhấp nhô hơn . Khi điện áp một chiều tăng từ 0 đến V MAX , tụ diện được nạp điện đến giá trị Uc = UMAX . Khi điện áp ra giảm từ đỉnh về 0, tụ điện xả điện bù vào sự giảm điện áp trên phụ tải . nhờ vậy mà duy trì được mức điện áp theo thời gian , giảm đọ gợn sóng của điện áp một chiều đập mạch , đồng thời giá trị trung bình của điện áp một chiều ở ngõ ra cũng tăng lên . Điện áp ra một chiều có một độ gợn sóng nhỏ phụ thuộc vào tải .nếu dòng tải nhỏ tụ phóng điện yếu do độ gợn sóng nhỏ nếu dòng tải lớn tụ điện phóng điện nhiều hơn do đó độ gợn sóng lớn độ gơn sóng cũng phụ thuộc vào điện dung của tụ điện Tác dụng của tụ : Trong dòng điện một chiều đập mạch U3 gồm cả 2 thành phần một chiều và xoay chiều còn xót lại do đặc tính của tụ điện chỉ cho dòng xoay chiều đi qua mà không cho dòng một chiều đi qua 38 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Nếu thành phần AC sẽ qua tụ xuống mát mà không đi qua tải . Thành phần một chiều không thể qua tụ C nên toàn bộ đi qua tải. Vì vậy trong mạch các tụ có giá trị lớn có nhiệm vụ san bằng mức điện áp cao ; tụ có giá trị nhỏ 104 có giá trị lọc sung đột biến lọc nguồn , kết quả là điện áp đầu ra được lọc tương đối phẳng, nếu tụ C1 có điện dung càng lớn thì điện áp ở đầu ra càng bằng phẳng, tụ C1 trong các bộ nguồn thường có trị số khoảng vài ngàn µF 39 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Các dạng điện áp: 40 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Dựa vào nguyên tắc phóng nạp của tụ điện mà nó cho ra dòng điện 1 chiều thằng như trên hình vẽ. Tụ càng lớn thì độ gợn điện áp càng giảm. Những sóng có tần số cao tần phải được lọc đi nhờ 2 tụ C2 và C4 vì trong mạch dùng IC nếu tồn tại những thành phần này thì sẽ gây ra những sai sót khó phát hiện làm cho mạch hoạt động không bình thường. Qua bộ lọc là ta đã tạo được điện áp 1 Chiều cấp vào cho bộ biến đổi đổi hay là bộ ổn áp. d. Bộ ổn áp bằng IC 78xx: Dòng họ 78xx cho ra nhiều loại ổn áp điện khác nhau : như 7805 nó ổn áp 5V, 7806 cho ổn áp 6V… + Điện áp đầu vào của họ 78xx là điện áp 1 chiều và max <=40V. Dòng điện không vượt quá 1A + Dòng đỉnh là 2.2A + Công suất tiêu tán cực đại không dung tản nhiệt là 2W + Công suất tiêu tán cực đại có tản nhiệt là 15W + Đảm bảo thông số là : Vi - V0 = 2V đến 3V ( lúc đó mạch mới hoạt động ổn áp được) 41 Trường SPKTHY ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoa : Điện-Điện Tử MẠCH VÀ