Đề tài Thiết kế mạch nguồn cung cấp điện một chiều

1. nhiệm vụ thiết kế Thiết kế mạch nguồn cung cấp điện một chiều , có ổn áp thông số -Địên áp vào Uvào = 220v/50Hz -Điện áp chỉnh lưu +20v -Dòng tải it max=150mA -Diôt ổn áp có thông số U z=12v i z=20,5mA -Hệ số ổn áp 3% 2. Trình tự thiết kế : A.Nguyên tắc thiết kế , sơ đồ khối . *Nguyên tắc thiết kế : Trước hết hệ thống mạch nguồn cung cấp nhờ biến áp nguồn AC biến đổi điện áp xoay chiều 220v của mạng điện thành điện áp xoaychiều có trị số cần thiết đối với mạch chỉnh lưu .Qua mạch chỉnh lưu điện áp xoay chiều được biến đổi thành điện áp một chiều .Từ đó tạo ra mức điện DC, qua bộ ổn áp thành điện áp một chiều +20v ổn định . Từ nguyên tắc thiết kế , ta có sơ đồ khối toàn mạch như sau: Biến Chỉnh ổn áp AC áp (có hồi tiếp) DC U2 Lưu Bộ lọc Hình 1: Sơ đồ khối mạch nguồn cung cấp điện một chiều Nguồn một chiều có nhiệm vụ cung cấp năng lượng một chiều cho các mạch và thiết bị điện tử hoạt động . Năng lượng một chiều của nó được Lấy từ dòng điện xoay chiều của lưới điện thông qua một quá trình biến đổi được thực hiện trong nguồn một chiều . B.Chức năng từng khối. 1.Biến áp nguồn Biến áp nguồn làm nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều của mạng điện thành điện áp xoay chiều có trị số cần thiết đối với mạch chỉnh lưu và ngăn cách mạch chỉnh lưu với mạng điệnvề một chiều . Cấu tạo : Biến áp nguồn gồm hai cuộn dây, có số vòng khác nhau quấn trên một lõi chung bằng thép kỹ thuật (tôn silIC). Các cuộn dây thường bằng đồng bọc men cách điện,có điện trở nhỏ . Lõi gồm nhiều lá thép mỏng hình khung  hoặc Ei , Ghép sát và cách điện với nhau để truyền tải từ thông .Loại El cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp cuốn lồng vào nhau trên phần lõi chính ở giữa .

doc14 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 23/04/2013 | Lượt xem: 2286 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Thiết kế mạch nguồn cung cấp điện một chiều, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
®å ¸N M¤N HäC ThiÕt kÕ m¹ch ®iÖn tö t­¬ng tù §Ò bµi: ThiÕt kÕ m¹ch nguån cung cÊp ®iÖn mét chiÒu . nhiÖm vô thiÕt kÕ ThiÕt kÕ m¹ch nguån cung cÊp ®iÖnmét chiÒu , cã æn ¸p th«ng sè -§Þªn ¸p vµo Uvµo = 220v/50Hz -§iÖn ¸p chØnh l­u +20v -Dßng t¶i it max=150mA -Di«t æn ¸p cã th«ng sè U z=12v i z=20,5mA -HÖ sè æn ¸p 3% 2. Tr×nh tù thiÕt kÕ : A.Nguyªn t¾c thiÕt kÕ , s¬ ®å khèi . *Nguyªn t¾c thiÕt kÕ : Tr­íc hÕt hÖ thèng m¹ch nguån cung cÊp nhê biÕn ¸p nguån AC biÕn ®æi ®iÖn ¸p xoay chiÒu 220v cña m¹ng ®iÖn thµnh ®iÖn ¸p xoaychiÒu cã trÞ sè cÇn thiÕt ®èi víi m¹ch chØnh l­u .Qua m¹ch chØnh l­u ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®­îc biÕn ®æi thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu .Tõ ®ã t¹o ra møc ®iÖn DC, qua bé æn ¸p thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu +20v æn ®Þnh . Tõ nguyªn t¾c thiÕt kÕ , ta cã s¬ ®å khèi toµn m¹ch nh­ sau: BiÕn ChØnh æn ¸p AC ¸p (cã håi tiÕp) DC U2 L­u Bé läc H×nh 1: S¬ ®å khèi m¹ch nguån cung cÊp ®iÖn mét chiÒu Nguån mét chiÒu cã nhiÖm vô cung cÊp n¨ng l­îng mét chiÒu cho c¸c m¹ch vµ thiÕt bÞ ®iÖn tö ho¹t ®éng . N¨ng l­îng mét chiÒu cña nã ®­îc LÊy tõ dßng ®iÖn xoay chiÒu cña l­íi ®iÖn th«ng qua mét qu¸ tr×nh biÕn ®æi ®­îc thùc hiÖn trong nguån mét chiÒu . B.Chøc n¨ng tõng khèi. 1.BiÕn ¸p nguån BiÕn ¸p nguån lµm nhiÖm vô biÕn ®æi ®iÖn ¸p xoay chiÒu cña m¹ng ®iÖn thµnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu cã trÞ sè cÇn thiÕt ®èi víi m¹ch chØnh l­u vµ ng¨n c¸ch m¹ch chØnh l­u víi m¹ng ®iÖnvÒ mét chiÒu . CÊu t¹o : BiÕn ¸p nguån gåm hai cuén d©y, cã sè vßng kh¸c nhau quÊn trªn mét lâi chung b»ng thÐp kü thuËt (t«n silIC). C¸c cuén d©y th­êng b»ng ®ång bäc men c¸ch ®iÖn,cã ®iÖn trë nhá . Lâi gåm nhiÒu l¸ thÐp máng h×nh khung  hoÆc Ei , GhÐp s¸t vµ c¸ch ®iÖn víi nhau ®Ó truyÒn t¶i tõ th«ng .Lo¹i El cuén s¬ cÊp vµ cuén thø cÊp cuèn lång vµo nhau trªn phÇn lâi chÝnh ë gi÷a . h×nh khung h×nh Ei Nguyªn lý ho¹t ®éng Ho¹t ®éng cña biÕn ¸p nguån dùa trªn hiÖn t­îng c¶m øng ®iÖn tõ . Cuén s¬ cÊp nèi víi nguån ®iÖn xoay chiÒu 110v –220v.Cuén thø cÊp ,®­îc nèi víi t¶i tiªu thô .Dßng ®iÖn xoay chiÒu trong cuén s¬ cÊp lµm ph¸t sinh mét tõ tr­êng biÕn thiªn trong lâi tõ . Tõ th«ng biÕn thiªn cña tõ tr­êng ®ã qua cuén thø cÊp (cïng cuèn trªn lâi chung ) t¹o ra mét suÊt ®iÖn®éng c¶m øng trong cuén thø cÊp vµ g©y ra mét dßng ®iÖnc¶m øng ch¹y trong cuén thø cÊp cung cÊp cho t¶i , Dßng ®iÖnnµy cã cïng tÇn sè víi dßng ®iÖn ë cuén s¬ cÊp . -Sè vßng d©y , ®iÖn ¸p , dßng ®­îc tÝnh theo tØ lÖ: N1= sè vßng d©y cuén s¬ cÊp. N2 sè vßng d©y cuén thø cÊp U1 ®iÖn ¸p hiÖu dông cuén s¬ c©p U2 ®iÖn ¸p hiÖu dông cuén thø cÊp i1 dßng ®iÖn hiÖu dông cuén s¬ cÊp i2 dßng ®iÖn hiÖu dông cuén thø cÊp C¸c d¹ng tÝn hiÖu vµo ra . _TÝn hiÖu vµo ra ®Òu lµ tÝn hiÖu ®iÖn ¸p xoay chiÒu theo d¹ng h×nh sin.Chóng ®ång pha víi nhau vµ kh¸c nhau vÒ biªn ®é ®iÖn ¸p . ( h×nh 2) U1 MAX T/4 T/2 3T/4 -U1MAX U2MAX -U2MAX h×nh 2:D¹ng ®iÖn ¸p vµo vµ ra cña æn ¸p -Néi trë cña biÕn ¸p cã ®é lín : Rba=Rtc + (Rsc /n2 ) -Theo thùc tÕ , nhµ thiÕt kÕ th­êng dïng c«ng thøc x¸c ®Þnh ®iÖn trë trong cña biÕn ¸p víi nguån chØnh l­u c«ng suÊt nhá . ¦u nh­îc ®iÓm ¦u ®iÓm : +§­îc dïng ®Ó t¨ng gi¶m hiÖu ®iÖn thÕ cña dßng ®iÖn xoay chiÒu .T¹o ra nh÷ng hiÖu ®iÖn thÕ lín nhá tuú tõng l­íi ®iÖn c«ng nghiÖp . +C¸ch ly vÒ ph­¬ng diÖn ®iÖn mét chiÒu gi÷© c¸c m¹ch n»m tr­íc vµ sau biÕn ¸p(Hay dïng trong kü nghÖ ®iÖn tö ) +ThÝch phèi trë kh¸ng -®ã lµ t¸c dông biÕn ®æi trë kh¸ng cña biÕn ¸p .Nh»m tho¶ m·n nguån vµ g¸nh thÝch phèi trë kh¸ng víi nhau . +Trong tr­êng hîp t¨ng ¸p ®Ó truyÒn t¶i dßng ®iÖn ®i xa . Nh­îc ®iÓm :+Trong kü nghÖ ®iÖn tö ngµy nay , nguån cung cÊp ®É dÇn ®­îc thay thÕ b»ng c¸c m¹ch ®iÖn tö ®Ó thay thÕ cho nguån biÕn ¸p cã kÝch th­íc , thÓ tÝch vµ träng l­îng kh¸ lín ,sù æn ®Þnh l¹i kh«ng cao. 2.chØnh l­u ChØnh l­u lµ mét bé n¾m ®iÖn (®Ìn ®iÖn tö hai cùc , mét hoÆc nhiÒu ®ièt b¸n dÉn )®Ó biÕn ®æi ®iÖn ¸p xoay chiÒu U2 thµnh ®iÖn ¸p nh©p nh« mét chiÒu U1, sau ®ã nhê bé läc nguån ta cã ®­îc ®iÖn ¸p mét chiÒu . ¥ ®©y chØ nghiªn cøu bé chØnh l­u b¸n dÉn . 2.1 CÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc : -Khi ®Ó dïng cho dßng cã c«ng suÊt nhá ng­êi ta dïng chØnh l­u lµm b»ng SIClIC, Selen. -Khi ®Ó dïng cho dßng cã c«ng suÊt lín hoÆc dßng cã thÓ ®iÒuchØnh ®iÖn ¸p theo ý muèn ng­êi ta dïng Thyristor. -Phæ biÕn th­êng nhµ thiÕt kÕ dïng s¬ ®å chØnh l­u cÇu h¬n lµ s¬ ®å chØnh l­u nöa sãng vµ toµn sãng , nªn m¹ch nguån nµy ta dïng s¬ ®å cÇu . H×nh 2 : S¬ ®å cÇu cãbé läc b»ng tô 2.2 ¦u ®iÓm : S¬ ®å cÇu th­êng dïng trong tr­êng hîp ®iÖn ¸p xoay chiÒu t­¬ng ®èi lín . Tuy còng lµ s¬ ®å chØnh l­u toµn sãng nh­ng nã ­u viÖt h¬n s¬ ®å c©n b»ng ë chç cuén thø cÊp ®­îc sö dông toµn bé trong hai nöa chu kú ®iÖn ¸p vµo vµ ®iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn ®ièt trong tr­êng hîp nµy chØ b»ng mét nöa ®iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn trong s¬ ®å c©n b»ng . §iÖn ¸p ra cùc ®¹i khi kh«ng t¶i . : ›r=›2-2›n ’NghÜa lµ nhá h¬n chót Ýt so víi ®iÖn ¸p ra trong s¬ ®å c©n b»ng .V× ë ®©y lu«n lu«n cã hai ®i«t m¾c nèi tiÕp . 2.3D¹ng ®iÖn ¸p vµo vµ ra: U2 UL T/4 T/2 3T/4 T 5T/4 H×nh 3: ®å thÞ ®iÖn ¸p bé chØnh l­u. Khi biªn ®é ®iÖn ¸p vµo ®ñ lín , ®Æc tuyÕn ®ièt cña m¹ch chØnh l­u th­êng lµ mét ®­êng gÊp khóc . iD Da Db UD 3.Bé läc : Sau khi cã dßng ®iÖn kh«ng b»ng ph¼ng nhê chØnh l­u , bé läc cã t¸c dông san b»ng ®iÖn ¸p mét chiÒu ®Ëp m¹ch U1 thµnh mét chiÒu U01 Ýt nhÊp nh« h¬n . 3.1 CÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng : Bé läc rÊt ®a d¹ng ( läc b»ng tô ®iÖn , b»ng cuén c¶m , b»ng céng h­ëng ..) song ta ®i vµo nghiªn cøu bé läc b»ng tô ®iÖn . Tô ®iÖn ®em nèi song song víi t¶i ®iÖn .Tô n¹p vµ phãng cø chu kú mét lÇn céng c¸c sãng bËc cao lµm dßng ®iÖn ra lµ mét chiÒu céng sãng hµi bËc thÊp . B»ng c¸ch ®ã cã thÓ gi¶m ®­îc ®é gîn sãng cña ®iÖn ¸p ra . Khi ®iÖn trë t¶i R lín th× C cã thÓ ®­îc n¹p tíi gi¸ trÞ ®Ønh cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu : ur »›2-Un Lóc nµy ta cã m¹ch chØnh l­u gi¸ trj ®Ønh kh¸c víi m¹ch chØnh l­u gi¸ trÞ trung b×nh .§iÖn ¸p ng­îc ®Æt trªn ®Ý«t lín g©p 2 so víi tr­êng hîp kh«ng cã bé läc . H×nh 4 : bé läc b»ng tô ®iÖn HÖ sè ®Ëp m¹ch cña bé läc : KP =biªn ®é sãng hµi lín nhÊt cña it (hayUt) Gi¸ trÞ trung b×nh cña it (hayUt) Thùc nghiÖm cho thÊy KP= KP cµng nhá th× chÊt l­îng läc cµng cao .TrÞ sè tô C cì vµi mF ¸vµi ngh×n mF 3.2 D¹ng ®iÖn ¸p vµo vµ ra : UL t UV t T/2 T 3T/4 -§Çu chu kú d­¬ng ,tô n¹p ®ñ ®iÖn ¸p vµo .Khi bé läc ®Ó ®iÖn ¸p vµo gi¶m thÊp h¬n møc nµy th× mét cÆp ®i«t ph©n cùc ng­îc .Do t¶i nªn ®iÖn ¸p gi¶m tõ tõ .¥ ®Ønh nµo ®ã ngay tr­íc ®Ønh ®iÖn ¸p vµo nhê ®iÖn ¸p vµo , cÆp ®ièt ®­îc ph©n cùc thuËn .Tô l¹i trë vÒ vÞ trÝ cè ®Þnh ban ®Çu . 4 æn ¸p C¸c m¹ch æn ®Þnh cã nhiÖm vô gi÷ cho ®iÖn ¸p ra hoÆc dßng ®iÖn ra cña mét thiÕt bÞ cung cÊp kh«ng ®æi khi ®iÖn ¸p vµo thay ®æi còng nh­ khi t¶i hoÆc nhiÖt ®é thay ®æi . Th«ng th­êng c¸c m¹ch æn ®Þnh cã t¸c dông gi¶m ò vµ gi¶m t¹p ©m do ®ã dïng m¹ch æn ®Þnh cã thÓ gi¶m nhá kÝch th­íc cña thiÕt bÞ cung c©p nhê tiÖt kiÖm ®­îc c¸c tô ®iÖn vµ ®iÖn c¶m läc . 4.1 M¹ch æn ¸p dïng ®ièt Zener C¸c m¹ch chØnh l­u cã tô läc Ct kh«ng cã tÝnh chÊt æn ¸p mét chiÒu , v× trë kh¸ng ®èi víi thµnh phÇn mét chiÒu cña tô rÊt lín . Trong tr­êng hîp nµy dïng ®i«t Zener rÊt cã lîi . Ngoµi ra dïng ®i«t Zener cßn cã lîi h¬n dïng c¸c kh©u läc th«ng th­êng .V× ®iÖn trë trong cña m¹ch nhá vµ b»ng ®iÖn trë ®éng rz cña ®ièt Zener . HiÖu qu¶ æn ¸p cña ®ièt ®­îc thÓ hiÖn t¹i ®o¹n ®Æc H×nh5 : ®iot Zener tuyÕn øng víi u <-Uz . Lóc nµy víi l­îng biÕn ®æi dßng ®iÖn Di kh¸ lín th× DU biÕn thiªn rÊt Ýt . 4.2 M¹ch æn ¸p dïng ®i«t Zener kÕt hîp víi Tranzito . S¬ ®å æn ¸p dïng ®i«t Zener ®· xÐt trong môc 4.1 th­êng cã c«ng suÊt tæn hao kh¸ lín . Pth =Iz.Uz Khi yªu cÇu dßng ra t¶i lín , ph¶i chän ®ièt cã dßng lín .Dièt Zener chØ thÝch hîp víi c¸c bé chØnh l­u c«ng suÊt nhá .Cã thÓ dïng c¸c m¹ch æn ¸p Zener cã tÇng ra lµ mét m¹ch lÆp emit¬ ®Ó æn ¸p cho c¸c m¹ch chØnh l­u c«ng suÊt lín h¬n . a, ®iÖn ¸p cè ®Þnh b, ®iÖn ¸p ra thay ®æi . H×nh 6: S¬ ®å æn ¸p dïng ®i«t Zener víi m¹ch lÆp emito ë ®Çu ra, V× Ri +rz’ nªn m¹ch æn ¸p lo¹i nµy cã ®iÖn ¸p ra Ýt phô thuéc vµo t¶i .Ngoµi ra , do dßng qua ®i«t Zener nhá nªn cã thÓ chän trÞ sè cña ®iÖn trë R lín ®Ó t¨ng hÖ sè æn ¸p . (biÓu thøc vÒ G) mµ tæn hao trªn R kh«ng t¨ng . Víi s¬ ®å h×nh 6b ,cã thÓ LÊy ra ®iÖn ¸p U’r lµ mét phÇn cña Uz qua chiÕt ¸p P (Trong s¬ ®å nguyªn lý toµn m¹ch ta gäi lµ VR ®Ó tr¸nh nhÇm víi c«ng suÊt ) .NÕu chän ®iÖn trë chiÕt ap P < rBE th× ®iÖn trë trong cña m¹ch t¨ng kh«ng ®¸ng kÓ . PhÇn tö ®iòu khiÓn cña æn ¸p ®Ó lµm thay ®æi tham sè cho ®iÖn ¸p ra trªn nã theo xu h­íng tiÖm cËn tíi gi¸ trÞ chuÈn ,ta dïng trazito c«ng suÊt .Håi tiÕp ©m buéc ®iÖn ¸p cña khuyÕch ®¹i thuËt to¸n ph¶i ®ñ lín ®Ó bï l¹i cho sù sôt ®iÖn ¸p t¹i baz¬ -emit¬.§é sôt ¸p ®ã th­êng h¬n 0,7 V.MÆt kh¸c chuyÓn tiÕp colecto –baz¬ ph©n cùc ng­îc ®èi víi ho¹t ®éng tuyÕn tÝnh . B¾t buéc ta ph¶i cã ®iÖn ¸p vµo kh«ng æn ®Þnh ph¶i lín h¬n ®iÖn ¸p khi ra ®· æn dÞnh . 4.3 M¹ch æn ¸p cã håi tiÕp . Nguyªn t¾c thùc hiÖn c¸c s¬ ®å æn ¸p cã håi tiÕp : Trong m¹ch nµy ,mét phÇn ®iÖn ¸p ra ®­îc ®­a vÒ so s¸nh víi mét gi¸ trÞ chuÈn .KÕt qu¶ so s¸nh ®­îc khuyÕch ®¹i lªn vµ ®­a ®Õn phÇn tö ®iÒukhiÓn .PhÇn tö ®iÒukhiÓn thay ®æi tham sè lµm cho ®iÖn ¸p ra trªn nã thay ®æi theo xu h­íng tiÖm cËn dÇn ®Õn gi¸ trÞ chuÈn . U ra PhÇn tö ®iÒu khiÓn U’ ra (®iÖn ¸p mét chiÒu ch­a æn ®Þnh) Bé khuyÕch ®¹i Nguån Bé so ChuÈn S¸nh H×nh 7:s¬ ®å khèi minh ho¹ nguyªn t¾c lµm viÖc cña m¹ch æn ¸p cã håi tiÕp §Ó tho¶ m·n c¸c yªu cÇu cao h¬n vÒ mÆt æn ¸p ,æn dßng còng nh­ c«ng suÊt ra , ng­êi ta dïng c¸c m¹ch æn ®Þnh cã håi tiÕp . Nguyªn t¾c lµm viÖc cña c¸c s¬ ®å æn ®Þnh cã håi tiÕp®­îc biÓu diÔn ngay trªn s¬ ®å khèi h×nh 7. H×nh 8 a vµ b minh ho¹ ph­¬ng ph¸p LÊy tÝn hiÖu ®­a vÒ m¹ch so s¸nh khi khi æn ¸p (a) vµ æn dßng (b) a,khi æn ¸p b,khi æn dßng h×nh 8; C¸ch LÊy tÝn hiÖu ®­a vÒ bé so s¸nh TÊt c¶ c¸c nguån ap (Ri> ) ®­îc thùc hiÖn theo ph­¬ng ph¸p håi tiÕp . ®Òu lµ nh÷ng m¹ch æn ¸p hoÆc æn dßng . Tuy nhiªn do yªu cÇu vÒ mÆt c«ng suÊt nªn trong c¸c s¬ ®å vÒ æn ¸p vµ æn dßng cßn cã thªm mét bé khuyÕch ®¹i c«ng suÊt m¾c trong m¹ch håi tiÕp . C¸c s¬ ®å æn ®Þnh cã håi tiÕp ®­îc chÝa thµnh hai lo¹i c¬ b¶n :æn ®Þnh song song vµ æn ®Þnh nèi tiÕp . Theo ®Ò bµi , ta dïng håi tiÕp æn ®Þnh nèi tiÕp . 4.4 PhÇn khuyÕch ®¹i TÝn hiÖu ®i ra tõ bé so s¸nh vµo bé khuyÕch ®¹i .Khi trë ra chóng lµ nh÷ng tÝn hiÖu ®­îc d­a vµo bé ®iÒukhiÓn ®Ó ®iÒuchØnh ®iÖn ¸p ra theo yªu cÇu thiÕt kÕ . KhuyÕch ®¹i cã rÊt nhiÒu d¹ng (tranzito EC,BC ).Song ë m¹ch nµy ta dïng IC kÕt hîp cho c¶ phÇn khuyÕch ®¹i vµ phÇn so s¸nh .Ta dïng IC LM348. 4.5 S¬ l­îc vÒ IC LM348 -Lµ bé khuyÕch ®¹i thuËt to¸n cã hÖ sè khuyÕch ®¹i lín vµ øng dông phæ biÕn trong thiÕt kÕ m¹ch .IC LM348 n»m trong nhãm c¸c khuyÕch ®¹i thuËt to¸n lo¹i BiPOLAR cã 14 ch©n lo¹i DiP,nh­ng còng cã thÓ ®­îc sö dông hai ®Çu vµo vi sai vµ mét ®Çu ra chung .Nã ®­îc tÝnh t­¬ng ®­¬ng víi IC U741víi hÖ sè khuyÕch ®¹i K >0 Ph¹m vÞ ®iÖn ¸p cung cÊp ±10 ®Õn ±18V §iÖn ¸p vµo tèi ®a 24V Tæn hao nguån 500mW §iÒu kiÖn kiÓm tra Vs-5V §iÖn ¸p vßng lóc më 96dB Dßng ®Þnh thiªn hiÖn thêi 30nA Tèc ®é ®¸p øng 0,6(V/ms),ms Møc thay ®æi ®iÖn ¸p 28V hoÆc ±14V NhiÖt ®é lý t­ëng 250C H×nh 9: S¬ ®å nguyªn lý toµn m¹ch cÊu tróc bªn trong cña bé khuyÕch ®¹i thuËt to¸n LM348. C.X©y dùng s¬ ®å nguyªn lý toµn m¹ch M¹ch nguån cung cÊp ®iÖn mét chiÒu ,cã æn ¸p th«ng sè -§iÖn ¸p vµo Uvµo=220v/50Hz -§iÖn ¸p sau chØnh l­u +20v -Dßng t¶i it max=150mA -§ièt æn ¸p cã th«ng sè Uz=12v Iz=20,5mA -HÖ sè æn ¸p :3% C¨n cø vµo nh÷ng c¬ së trªn , ta cã s¬ ®å nguyªn lý toµn m¹ch cña m¹ch nguån cung cÊp ®iÖn mét chiÒu . Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch : -§iÖn ¸p vµo 220V/50Hz vµo biÕn ¸p ,sang ®Õn cuén thø cÊp thµnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu cã gi¸ trÞ thÝch hîp . -Dßng ra nµy nhê chØnh l­u toµn sãng cña ®ièt cÇu thµnh c¸c nöa chu kú chØ cã ë phÇn d­¬ng trong dao ®éng h×nh sin. -Dßng ®iÖn míi mÊp m« ®i qua bé läc ®­îc san b»ng c¸c nöa chu kú sao cho gÇn ®­îc nh­ dßng kh«ng ®æi mét chiÒu . Khi mét ®«i ®i«t më ,tô läc ®­îc läc tíi ®Ønh ®iÖn ¸p ra vµ sÏ duy tr× cho tíilóc cã dßng t¶i.Tô phãng ®iÖn mét phÇn gi÷a c¸c ®Ønh ®iÖn ¸p t¹o c¸c xung .Khi ®iÖn ¸p ra sÏ ë tr¹ng th¸i lµ ®iÖn ¸p gîn sãng . -Hai con trë m¾cnèi tiÕp víi nhau R2 vµ VR thµnh bé ph©n ¸p ®Èy l­îng bÊt æn cña ®iÖn ¸p ®Çu ra håi tiÕp vÒ vµ so s¸nh víi ®iÖn ¸p chuÈn .Nh÷ng sai sè vÒ dÊu vµ ®é lín cña nã ®­îc IC LM348 ph¸t hiÖn vµ khuyÕch ®¹i lªn cho ®ñ . -TiÕp theo dßng ®­îc Tranzito lÆp l¹i nhê m¾c t¶i Emit¬ t¹i lèi ra ®Ó bï chç bÊt æn ban ®Çu . -Bé ph©n ¸p nh­ ®É nãi ë trªn ®Ó ®iÖn trë VR thay ®æi ®Ó ®iÒuchØnh ®­îc møc ®iÖn ¸p mét chiÒu ®Æt ë cöa vµo cña IC,råi ®Þnh møc mét chiÒu t¹i lèi ra cña IC ®ång thêi ®Þnh møc mét chiÒu t¹i lèi ra cña Ura tuú vµo lóc ®ã ta t¨ng hay gi¶m . -§ièt Zener m¾c nèi tiÕp víi R1 trë thµnh bé ®iÖn ¸p chuÈn cho dßng . -Cuèi cïng dßng tr­íc khi ra t¶i tiªu thô sÏ qua tô C2 ®Ó møc æn ®Þnh tèi ®a . D.c¸c tÝnh to¸n trªn s¬ ®å nguyªn lý : -Bé chØnh l­u cÇn 4 ®i«t cã sôt ap trong ph©n cùc thuËn =0.7V. VËy chän bé ®ièt cÇu .Ta cã sôt ¸p toµn bé chØnh l­u = 2 sôt ¸p trªn 2 di«t nèi tiÕp : 2U® =2.0,7 =1,4 (v) -§iÖn ¸p sau chØnh l­u( ®Ò bµi ) : UAmax =+20(V) -§iÖn ¸p vµo chØnh l­u : Uvµo ® = UAmax + 2U® = 20 + 1,4 = 21,4(v) -Chän ®i«t chØnh l­u : DF005 50V 1A Si pkg:D-70 -§iÖn ¸p thø cÊp hiÖu dông cña m¸y biÕn ¸p : U2 hd = Ud = 21,4 =15,132 » √2 √2 -§iÖn ¸p ng­îc cùc ®¹i trªn ®ièt kho¸ =Uvµo® = 21,4V -§iÖn ¸p ng­îc cùc ®¹i trªn tô C = U2hd =15V -HÖ sè æn ¸p ®èi víi ®iÖn ¸p mét chiÒu = hÖ sè läc ®iÖn ¸p xoay chiÒu =3% G =R/ rz =3% -§ièt Zener cã th«ng sè : Uz =12V ; Iz =20,5 mA ;chän ®ièt 1N759 *Motorola 12V 500mW Si Zener pkg:DO –35 1,2 -Chän tô C cho bé läc :1000m /50Hz -Víi dßng vµo IC LM348 » 0 ta cã : R1 =UA –Uz = 20 - 12 =0,39 KW Iz 20,5 .10-3 -Chän R1 »0,4 KW .§iÖn trë ®éng ®iot rz =0,4 .100 =13,3 (KW ) 3 -Dßng ch¹y trªn nh¸nh håi tiÕp nhá h¬n rÊt nhiÒu so víi dßng t¹i Zt kho¶ng gÇn 10 lÇn : (VR +R2)min ³ Ura m·x = 12 = 800 (W) =0,8KW IR2 0,015 (VR +R2)min ³ 0,8 KW -Chän VR =0,4 KW R2 = 0,8 KW -§iÖn ¸p ra cùc tiÓu :Ura min =Uz =12V -§iÖn ¸p ra cùc ®¹i Ura max =(VR +R2 ) Uz = 1,2 .12 =18(V) R2 0,8 VËy gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ra thay ®æi trong kho¶ng (12V¸ 18V) -C«ng suÊt cña tranzito : UCE max =Uvµo –Ura min =20-12=8V IEmax=It + IR2 max =150 + 15 = 165 (mA) =0,165 (A) -Suy ra Pmax =UCE max .iE max = 8.0,165 =1,32 (W) -Chän tranzito : FCX649 *ZTX Si 1,5W 25V 2A 240MHz pkg:SOT-89 2,1,3 -Chän tô C2 = 500 mF/50Hz -C«ng suÊt biªn ¸p Pba= c«ng suÊt tæng céng Ptc =Pt¶i +P chØnh l­u+Pæn ¸p +Phao tæn biªn ¸p I=IR +IIC +Ié so s¸nh= 170+ 25+ 20,5 = 216(mA) Imax= 220 mA VËy c«ng suÊt tiªu thô : P=220 mA.20V=4,4W NÕu kÓ c¶ c«ng suÊt tæn hao tiªu t¸n trªn ®ièt cÇu vµ h¸o tæn biªn ¸p .LÊy PbiÕn ¸p =10W Theo thùc nghiÖm (ADAPiOR) ta cã TiÕt diÖn m¹ch tõ chÝnh cña lâi s¾t : Sc =1,5.Ö10W » 4,7 cm2 HÖ sè cho¸n kh«ng gian =4,7/0,95 » 5 cm2 Ta chän lâi Ɯ 20 X27 -D©y cuèn : -Sè vßng d©y cuén s¬ cÊp: n=45.(U/Sc) =45.(220/5) = 1980 (vßng) -Sè vßng cuén thø cÊp : n’= 45.(20/5) = 180 (Vßng)+5% néi trë = 189(vßng) I trong cuén s¬ cÊp : I=1,1 Pba = 1,1.10/220 =0,05 A =50mA  U §­êng kÝnh cuén d©y s¬ cÊp :d=0,02 = 0,14 mm §­êng kÝnh cuén d©y thø cÊp : d= 0,02 = 0,3 mm KÕt luËn : ®Ó m¾c m¹ch ®iÖn cung cÊp ®iÖn mét chiÒu cã AC-220v/50Hz ; DC (12V¸ 18V) cÇn c¸c linh kiÖn sau : Lâi s¾t biÕn ¸p Ɯ 20 X27 5cm2 D©y s¬ cÊp f0,14 1980 vßng D©y thø cÊp f0,3 189 vßng §iot chØnh l­u DF005 50V 1A Si pkg:D-70 Tô C 1000mF/50Hz §iot Zener 1N759 Motorola 12V 500 mW Si Zener pkg: DO-35 1,2 Tranzito FCX649 ZTX Si 1,5W 25V 2A 240MHz pkg: SOT-89 2,1,3 R1 0,4 KW R2 0,8 KW VR 0,4 KW IC LM348 Quad 741 Op-Amp pkg:DiP14 (A:3,2,4,11,1)(B:5,4,6,11,..) Tô C2 500 mF/50Hz E.­u nh­îc ®iÓm cña m¹ch ®· thiÕt kÕ : 1.­u ®iÓm : -TËn dông ®­îc c«ng suÊt biÕn ¸p .Yªu cÇu läc thÊp.ChÊt l­îng æn ®Þnh cao .§iÖn ¸p ®Æt lªn ®i«t thÊp . -Sö dông 1IC ®Ó kÓt hîp ®­îc c¶ bé khuyÕch ®¹i lÉn bé so s¸nh . -§iÖn ¸p ra mét chiÒu cã thÓ thay ®æi tuú ý trong kho¶ng (12V¸ 18V) -C¸c linh kiÖn ®Òu s½n cã trªn thÞ tr­êng . 2.Nh­îc ®iÓm : -KÝch th­íc vµ träng l­îng kh¸ lín do cßn sö dông biÕn ¸p . -BiÕn ¸p ®æi ®iÖn dÔ bÞ ch¸y nÕu dïng qu¸ t¶i ,kh«ng phï hîp víi yªu cÇu vÒ dßng ®iÖn vµ c«ng suÊt . -NÕu tranzito hoÆc cuén s¬ cÊp bÞ ch¸y th× bé rung ngõng lµm viÖc ngay v× m¹ch t¹o sãng kh«ng ho¹t ®éng ®­îc . *Ngµy nay , hÇu hÕt ng­êi ta cã xu h­íng dïng c¸c m¹ch cung cÊp kh«ngcã biÕn ¸p vµ æn ¸p xung thay cho c¸c m¹ch cung cÊp “cæ ®iÓm “ nh»m tiÕt kiÖm ®­îc tèi ®a n¨ng l­îng vµ tæn hao c«ng suÊt kh«ng ®¸ng cã , thu nhá ®­îc khèi l­îng vµ kÝch th­íc cña toµn m¹ch .

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiết kế mạch nguồn cung cấp điện một chiều.DOC
Luận văn liên quan