Đồ án Thiết kế bộ nguồn ổn áp với các thông số cho trước

Lời núi đầu Như chỳng ta đã biết ,hầu hết cỏc mạch điện tử ngày nay đều được cung cấp năng lượng bởi nguồn một chiều. Cú thể đú là những nguồn có sẵn nhưng đại đa số đều được biến đổi từ điện lưới sang điện một chiều. Việc chuyển từ điện lưới xoay chiều sang điện một chiều được thực hiện dễ dàng cỏc mạch chỉnh lưu, vớ dụ mạch chỉnh lưu cầu. Nhưng điện ỏp một chiều sau chỉnh lưu cú gợn súng lớn, mặt khỏc điện áp này khụng ổn định, cú thể dễ dàng bị biến đổi khi U lưới thay đổi. Điều này gõy ảnh hưởng rất lớn đến sự ổn định của mạch điện tử và tuổi thọ của cỏc kinh kiện như IC, transistor Chỳng ta cú thể khắc phục nhược điểm trờn bằng cỏch mắc sau chỉnh lưu một bộ ổn ỏp để đảm bảo sự ổn định cho cỏc thụng số làm việc của mạch điện tử, khi mà điện ỏp lưới biến thiờn trong một khoảng nào đú. Như vậy, chỳng ta thấy rằng, chỉnh lưu bao giờ cũng đi liền với ổn ỏp, cụng việc thiết kế ra một bộ nguồn ổn ỏp để dựng cho cỏc mạch điện tử là việc hết sức cơ bản và rất cần thiết đối với một nhà thiết kế. ở trong bài này, em xin trỡnh bày cỏch thiết kế một bộ ổn ỏp với đầu vào là điện lưới xoay chiều, đầu ra là điện ỏp một chiều với cỏc thụng số được nờu dưới đõy. Qua 2 học kỡ được học bộ môn “Kĩ thuật Mạch điện tử ”, em đà được trang bị những kiến thức cơ bản về mạch điện tử , giờ đõy em muốn được kết hợp lý thuyết với thực hành, bắt tay thiết kế một mạch điện đơn giản để tiếp cận với thực tiễn . Do hiểu biết của em cũn cú giới hạn ,trong trỡnh bày chắc chắn sẽ cũn nhiều sai sút. Mong thày giỏo sẽ chỉ bảo thêm cho em để em được hoàn thiện thờm về lý thuyết và thực hành. Chỉ tiêu của nguồn ổn áp : o Ur =12V. o Ir =6A. o Ulưới = (80130)V. o Độ gợn sóng : 5 %.

docx24 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 15/06/2013 | Lượt xem: 1483 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Thiết kế bộ nguồn ổn áp với các thông số cho trước, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Lêi nãi ®Çu Nh chóng ta ®· biÕt ,hÇu hÕt c¸c m¹ch ®iÖn tö ngµy nay ®Òu ®îc cung cÊp n¨ng lîng bëi nguån mét chiÒu. Cã thÓ ®ã lµ nh÷ng nguån cã s½n nhng ®¹i ®a sè ®Òu ®îc biÕn ®æi tõ ®iÖn líi sang ®iÖn mét chiÒu. ViÖc chuyÓn tõ ®iªn líi xoay chiÒu sang ®iÖn mét chiÒu ®îc thùc hiÖn dÔ dµng c¸c m¹ch chØnh lu, vÝ dô m¹ch chØnh lu cÇu. Nhng ®iÖn ¸p mét chiÒu sau chØnh lu cã gîn sãng lín, mÆt kh¸c ®iÖn ¸p nµy kh«ng æn ®Þnh, cã thÓ dÔ dµng bÞ biÕn ®æi khi U líi thay ®æi. §iÒu nµy g©y ¶nh hëng rÊt lín ®Õn sù æn ®Þnh cña m¹ch ®iÖn tö vµ tuæi thä cña c¸c kinh kiÖn nh IC, transistor…Chóng ta cã thÓ kh¾c phôc nhîc ®iÓm trªn b»ng c¸ch m¾c sau chØnh lu mét bé æn ¸p ®Ó ®¶m b¶o sù æn ®Þnh cho c¸c th«ng sè lµm viÖc cña m¹ch ®iÖn tö, khi mµ điện ¸p líi biÕn thiªn trong mét kho¶ng nµo ®ã. Nh vËy, chóng ta thÊy r»ng, chØnh lu bao giê còng ®i liÒn víi æn ¸p, c«ng viÖc thiÕt kÕ ra mét bé nguån æn ¸p ®Ó dïng cho c¸c m¹ch ®iÖn tö lµ viÖc hÕt søc c¬ b¶n vµ rÊt cÇn thiÕt ®èi víi mét nhµ thiÕt kÕ. ë trong bµi nµy, em xin tr×nh bµy c¸ch thiÕt kÕ mét bé æn ¸p víi ®Çu vµo lµ ®iÖn líi xoay chiÒu, ®Çu ra lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu víi c¸c th«ng sè ®îc nªu díi ®©y. Qua 2 häc k× ®îc häc bé m«n “KÜ thuËt M¹ch ®iÖn tö ”, em ®· ®îc trang bÞ nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ m¹ch ®iÖn tö , giê ®©y em muèn ®îc kÕt hîp lý thuyÕt víi thùc hµnh, b¾t tay thiÕt kÕ mét m¹ch ®iÖn ®¬n gi¶n ®Ó tiÕp cËn víi thùc tiÔn . Do hiÓu biÕt cña em cßn cã giíi h¹n ,trong tr×nh bµy ch¾c ch¾n sÏ cßn nhiÒu sai sãt. Mong thµy gi¸o sÏ chØ b¶o thªm cho em ®Ó em ®îc hoµn thiÖn thªm vÒ lý thuyÕt vµ thùc hµnh. ChØ tiªu cña nguån æn ¸p : Ur =12V. Ir =6A. Ulíi = (80®130)V. §é gîn sãng : 5 %. PhÇn I : lùa chän s¬ ®å khèi vµ s¬ ®å nguyªn lýCña m¹ch æn ¸p. M¹ch æn ¸p ®îc thùc hiÖn nhê c¸c khèi nh sau: Khèi BiÕn ¸p Khèi ChØnh lu Khèi läc K/® ®iÒu chØnh Khèi khuyÕch ®¹i so s¸nh Khèi t¹o V Khèi ph©n ¸p Chóng ta sÏ xem xÐt chøc n¨ng, nguyªn lý ho¹t ®éng cña tõng khèi . I -Khèi biÕn ¸p. Khèi biÕn ¸p cã nhiÖm vô biÕn ®æi ®iÖn ¸p líi thµnh møc ®iÖn ¸p phï hîp ®a vµo khèi chØnh lu. Nã lµ mét khèi gåm c¸c cuén d©y s¬ cÊp, thø cÊp ®îc quÊn trªn mét lâi thÐp gåm c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn ®îc d¸t máng ghÐp l¹i víi nhau. Së dÜ ph¶i ®îc cÊu t¹o tõ c¸c l¸ thÐp mµ kh«ng ph¶i lµ mét khèi thÐp ®Æc lµ v× ®Ó tr¸nh dßng Fuc« ch¹y trªn ®ã, g©y to¶ nhiÖt . Trong s¬ ®å m¹ch ®iÖn, biÕn ¸p ®îc ký hiÖu nh sau: Trong ®ã: n1 : lµ sè vßng d©y cña cuén s¬ cÊp. n2 : lµ sè vßng d©y cña cuén thø cÊp. U1 : §iÖn ¸p xoay chiÒu ®Æt ë ®Çu vµo cuén s¬ cÊp. U2 : §iÖn ¸p xoay chiÒu ë ®Çu ra cña cuén thø cÊp. Nguyªn t¾c lµm viÖc cña biÕn ¸p nh sau: Khi ®Çu vµo s¬ cÊp cña biÕn ¸p ta ®Æt mét ®IÖn ¸p xoay chiÒu U1 = Ulíi lµ tÝn hiÖu h×nh sin (f=50Hz), trong lâi thÐp xuÊt hiÖn mét tõ trêng biÕn thiªn theo quy luËt h×nh sin gièng nh ®Çu vµo (f=50Hz). Tõ th«ng biÕn thiªn nµy c¶m øng sang bªn cuén d©y thø cÊp mét ®iÖn ¸p xoay chiÒu còng ë d¹ng h×nh sin víi f= 50Hz. MÆt kh¸c, quan hÖ vÒ biªn ®é cña ®iÖn ¸p ®Çu ra vµ ®Çu vµo cña biÕn ¸p lµ tû lÖ thuËn víi tû sè vßng d©y n1 vµ n2: Do ®ã, biÕn ¸p cã kh¶ n¨ng h¹ ¸p khi n1 > n2. Víi bµi thiÕt kÕ nµy ta ph¶i h¹ møc ®iÖn ¸p líi tõ (80-130) V ,xuèng cßn tèi thiÓu lµ 16.5V . Trªn c¬ së ®ã, ta sÏ tÝnh to¸n c¸c gi¸ trÞ nh sè vßng d©y cuèn trªn hai cuén s¬ cÊp, thø cÊp, ®êng kÝnh d©y cuèn , tiÕt diÖn cña c¸c l¸ thÐp phï hîp víi ®ßi hái trªn. ii . Khèi chØnh lu NhiÖm vô : biÕn ®æi n¨ng lîng ®iÖn xoay chiÒu thµnh n¨ng lîng ®iÖn mét chiÒu. Nguyªn t¾c: sö dông c¸c phÇn tö tÝch cùc cã ®Æc tuyÕn A-V kh«ng ®èi xng sao cho dßng ®iÖn qua nã chØ ®i theo mét chiÒu. C¸c phÇn tö tÝch cùc thêng ®îc sö dông lµ: Diode(Si, Ge): dïng khi c«ng suÊt ra nhávµ trung b×nh. Thyristor : dïng khi c«ng suÊt ra lín, cã thÓ ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra tuú ý. Trong chØnh lu b»ng diode , c¸c m¹ch chØnh lu thêng ®îc dïng lµ: ·M¹ch chØnh lu nöa chu kú. ·M¹ch chØnh lu hai nöa chu kú: +M¹ch chØnh lu c©n b»ng. +M¹ch chØnh lu cÇu. ·M¹ch chØnh lu béi ¸p. Ta chØ quan t©m tíi m¹ch chØnh lu cÇu. Ph¬ng ph¸p chØnh lu cÇu cã rÊt nhiÒu u ®iÓm h¬n so víi c¸c ph¬ng ph¸p kh¸c ®ã lµ tÝnh æn ®Þnh cña ®iÖn ¸p ra sau chØnh lu,®iÖn ¸p ngîc tèi ®a mµ mçi ®ièt ph¶i chÞu ®ùng chØ b»ng 1/2 so víi chØnh lu nöa chu kú vµ ®é gîn sãng cña ph¬ng ph¸p chØnh lu nµy còng gi¶m ®i 2 lÇn so víi chØnh lu nöa chu kú. Nguyªn lý cña m¹ch chØnh lu cÇu: Trong tõng nöa chu kú cña ®iÖn ¸p thø cÊp U2 ,mét cÆp van cã an«t d¬ng nhÊt vµ kat«t ©m nhÊt më cho dßng mét chiÒu qua vµ cÆp van cßn l¹i kho¸ vµ chÞu mét ®iÖn ¸p ngîc cùc ®¹i b»ng biªn ®é U2m . Khi : D1 vµ D3 th«ng, D2 vµ D4 t¾t, Ura = Uvao. Khi : D2 vµ D4 th«ng, D1 vµ D3 t¾t, Ura = Uvao. Nh vËy, trong c¶ hai nöa chu kú, ta lu«n cã Ura > 0,tuy nhiªn Ura = Uvao chØ lµ lÊy lý tëng, thùc tÕ Ura = Ö2 Uvao – 1,4V. §iÖn ¸p ra gi¶m 1,4V so víi ®iÖn ¸p vµo do sôt ¸p tæng céng trªn hai ®ièt th«ng trong mçi nöa chu kú. §èi víi hai §ièt t¾t trong mçi nöa chu kú, do ®iÖn ¸p ®Ønh tèi ®a ph©n bè ngîc ®Òu trªn hai ®i«t do ®ã ®iÖn ¸p ngîc chØ cßn mét nöa. Sau ®©y lµ gi¶n ®å thêi gian thÓ hiÖn qu¸ tr×nh trªn ViÖc chän gi¸ trÞ tèi ®a vÒ dßng vµ ®iÖn ¸p ngîc mµ di«t ph¶i chÞu ®ùng phô thuéc vµo dßng vµ ¸p mµ m¹ch æn ¸p ph¶i chÞu ®ùng, cung cÊp cho t¶i. III. Khèi läc: Tuy khèi chØnh lu ®· biÕn ®æi ®îc ®iÖn ¸p xoay chiÒu thµnh ®iÖn ¸p vµ mét chiÒu nhng ®iÖn ¸p ra sau chØnh lu cã ®é gîn sãng lín . Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p biÕn thiªn tõ 0 ®Õn Ö2Uvµo –1,4V mét c¸ch chu kú,gäi lµ sù ®Ëp m¹ch(gîn sãng) ®iÖn ¸p hay dßng ®iÖn sau chØnh lu.Sù ®Ëp m¹ch hay gín sãng nµy lµ do c¸c sãng hµi g©y nªn lµm mÊt m¸t n¨ng lîng mét c¸ch v« Ých vµ g©y nhiÔu lo¹n cho sù lµm viÖc cña t¶i. §Ó gi¶m ®é gîn sãng ta sö dông c¸c bé läc. C¸c bé läc thêng ®îc sö dông lµ bé läc LC, RC . Trong thiÕt kÕ nµy ta dïng mét tô läc RC cã gi¸ trÞ tho¶ m·n víi chØ tiªu ®é gîn sãng lµ 5%. Khi dïng t¶i lµ tô läc C ë chÕ ®é x¸c lËp , do hiÖn tîng n¹p vµ phãng ®iÖn cña tô C m¹ch lóc ®ã lµm viÖc ë chÕ ®é kh«ng liªn tôc. S¬ ®å nguyªn lý m¹ch läc b»ng tô ®iÖn : U2 Cläc Rt U2 t 0 U2’ t 0 Ta cã c«ng thøc tÝnh gi¸ trÞ ®iÖn dung cña tô th«ng qua ®é gîn sãng nh sau: Trong ®ã: HÖ sè gîn sãng KGS(thùc tÕ thêng chän )KGS =5%. §iÖn trë t¶i ( tøc lµ ®iÖn trë ®Çu vµo cña khèi æn ¸p) TÇn sè cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®Çu vµo chØnh lu f lÊy gi¸ trÞ f=50Hz iv.khèi æn ¸p. S¬ ®å khèi cña khèi æn ¸p: KhuÕch ®¹i ®iÒu chØnh KhuÕch ®¹i so s¸nh Ph©n ¸p T¹o ®iÖn ¸p chuÈn Thùc chÊt cña bé æn ¸p so s¸nh lµ sö dông biÖn ph¸p håi tiÕp ©m nªn ta cã s¬ ®å t¬ng ®¬ng nh sau: Khèi KhuÕch ®¹i(K§) Khèi Håi tiÕp (HT) Gi¶ sö v× lý do nµo ®Êy mµ ®iÖn ¸p ra t¨ng lªn mét lîng DUr th× lîng biÕn thiªn nµy sÏ quay trë l¹i ®Çu vµo nhê bé håi tiÕp ©m. TÝn hiÖu håi tiÕp ©m ngîcpha víi tÝn hiÖu vµo do ®ã nã sÏ lµm yÕu tÝn hiÖu vµo vµ ngîc l¹i khi ®iÖn ¸p ra bÞ gi¶m ®i mét lîng DUr th× tÝn hiÖu vµo sÏ cã xu híng t¨ng lªn ®Ó chèng l¹i sù gi¶m nµy. Bé khuyÕch ®¹i ph¶n håi trong nguån æn ¸p lµ bé khuyÕch ®¹i mét chiÒu. a NÕu ta gäi hÖ sè khuÕch ®¹i cña khèi khuÕch ®¹i lµ , cña khèi håi tiÕp lµ vµ cña toµn bé m¹ch sau khi cã håi tiÕp lµ . Ta cã quan hÖ sau: Trong ®ã, g lµ ®é s©u cña ph¬ng ph¸p håi tiÕp ©m (g>1). VËy, khi cã håi tiÕp ©m, hÖ sè khuÕch ®¹i gi¶m ®i g lÇn. MÆt kh¸c, víi viÖc sö dông m¹ch æn ¸p nµy (håi tiÕp ©m), ta cã nhiÒu hiÖu øng kh¸c rÊt cã lîi: - §iÖn trë vµo t¨ng g lÇn, lµm hiÖu suÊt tõ c¸c tÇng tríc ®a ®Õn tÇng nµy t¨ng lªn, ®ång thêi ®iÖn ¸p cung cÊp cho m¹ch nµy Ýt chÞu ¶nh hëng cña sù biÕn ®æi trë kh¸ng ra cña c¸c tÇng tríc. - §iÖn trë ra gi¶m g lÇn, gióp ®iÖn ¸p ra Ýt bÞ biÕn ®æi khi gi¸ trÞ ®iÖn trë t¶i thay ®æi. -§é nhÊp nh¸y gi¶m g lÇn. TÊt c¶ c¸c hiÖu øng trªn ®Òu cã ¶nh hëng rÊt tèt trong viÖc æn ®Þnh dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p ra. Ta nhËn thÊy khi håi tiÕp ©m s©u : >>1 do ®ã . à HÖ sè K§ tæng qu¸t chØ phô thuéc vµo hÖ sè . §iÒu kiÖn ®Ó håi tiÕp ©m lµ: jK + jHT = 1800 êK ê . êKHT ê >>1 Ta xÐt lÇn lît tõng khèi cña m¹ch æn ¸p: 1.Khèi ph©n ¸p: T¹o Upa tØ lÖ víi ®iÖn ¸p ra, dïng lµm tÝn hiÖu so s¸nh víi tÝn hiÖu ®iÖn ¸p chuÈn, t¹o ra sù chªnh lÖch ®Ó ®a vµo khèi khuyÕch ®¹i ®iÒu chØnh Cã nhiÖm vô trÝch 1 phÇn dßng ®IÖn ra, t¹o ra møc ®iÖn ¸p mét chiÒu UPA tû lÖ víi URA dïng lµm “th«ng tin” ®Ó so s¸nh víi UchuÈn , t¹o ra mét sù chªnh lÖch ®Ó tõ ®ã ®iÒu khiÓn khèi K§ ®iÒu chØnh. UPA t¹o ra nhê bé ph©n ¸p ®iÖn trë nh sau: M¹ch nµy chØ ®¬n thuÇn lµ m¹ch ph©n ¸p th«ng thêng. NÕu ISS << IPA khi ®ã: RII UPA= URA. RI + RII C¸c ®iÖn trë R6, R7, R8 lµ c¸c ®iÖn trë ph©n ¸p. Trong ®ã, R7 cã thÓ lµ biÕn trë vµ t¸ch thµnh 2 ®IÖn trë R7a , R7b. Khi ®ã RI=R6 + R7a vµ RII = R8 + R7b. Gi¸ trÞ cña R6, R7, R8 ®îc chän tuú thuéc vµo dßng ra cña m¹ch cÇn cung cÊp cho t¶i lµ bao nhiªu, dßng ph©n ¸p ®îc chän sao cho Ipa << Ira . Ipa »(1/10 Ura ). 2. Khèi t¹o ®iÖn ¸p chuÈn: Dïng m¹ch æn ¸p th«ng sè, mµ ®iÖn ¸p cung cÊp cho m¹ch lµ ®iÖn ¸p ra. S¬ ®å: Gäi Uz lµ ®IÖn ¸p ®¸nh thñng cña ®i«t zener à ®Ó ®i«t zener lµm viÖc ®îc th× tèi thiÓu U ngîc cung cÊp cho ®i«t zener (Ura) ph¶i lín h¬n Uz. 3. Khèi khuÕch ®¹i so s¸nh: Ta cã thÓ dïng khuyÕch ®¹i thuËt to¸n hoÆc khuyÕch ®¹i Transistor. Ta sö dông bé K§ transitor: Víi : Cùc B ®Æt UPA Cùc E ®Æt UchuÈn Cùc C lÊy ra USS Nh vËy ®©y chÝnh lµ m¹ch K§ kiÓu E chung (CE) Þ jHT = P. M¹ch nh sau: §Ó phôc vô cho viÖc tÝnh ®é s©u håi tiÕp g, ta cÇn x¸c ®Þnh , hÖ sè K§ nµy lµ sù tæng hîp cña khèi ph©n ¸p (Kpa) vµ khèi khuÕch ®¹I so s¸nh (Kss). ; Trong ®ã, : §IÖn trë t¬ng ®¬ng xoay chiÒu t¹i cùc C cña transitor. : §IÖn trë trong cùc E cña trandito (). Khi biÕt g ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc, ®iÖn trë ra, vµo vµ ®é æn ®Þnh nhÊp nh¸y cña m¹ch æn ¸p. ViÖc chän transitor Q4 phô thuéc vµo c«ng suÊt mµ transitor ph¶i chÞu ®ùng. 4. Khèi khuÕch ®¹i ®iÒu chØnh: Trong trêng hîp nµy ta còng sö dông Transistor ®Ó x©y dùng nªn khèi K§ ®iÒu chØnh . TÝnh hiÖu so s¸nh ®îc ®a vµo ch©n B cña Transistor, tÝn hiÖu ra cã thÓ lÊy ë ch©n E hoÆc ch©n C NÕu lÊy ë ch©n E Þ jK =00 NÕu lÊy ë ch©n C Þ jK =1800 Nhng jHT = 1800 nªn tÝn hiÖu lÊy ra ë ch©n e cña Transistor K§ ®iÒu chØnh tøc lµ jK =00 Þ §iÒu kiÖn håi tiÕp ©m vÒ pha ®îc tho¶ m·n MÆt kh¸c c¶ 2 khèi K§ ®iÒu chØnh vµ khèi K§ so s¸nh ®Òu m¾c theo kiÓu E chung do ®ã ®IÒu kiÖn vÒ biªn ®é êKê. êKHT ê >>1 còng tho¶ m·n. Nªn khèi æn ¸p ®· cã håi tiÕp ©m. Do yªu cÇu kü thuËt th× dßng vµo K§ ®iÒu chØnh << dßng ra K§ so s¸nh vµ cÇn hÖ sè K§ dßng lín v× : It¶i b = (b- lµ hÖ sè K§ dßng ®iÖn) Ivµo ChÝnh v× nh÷ng yªu cÇu kü thuËt ®ã mµ ta chän c¸ch m¾c c¸c Transistor theo kiÓu K§ Darlingt¬n. S¬ ®å nh sau: Tõ s¬ ®å trªn ta thÊy : NÕu gäi b1 , b2 , b3 lµ hÖ sè K§ cña c¸c ®Ìn T1, T2 , T3 th× hÖ sè K§ cña c¶ khèi K§ so s¸nh lµ : b = b1. b2 . b3 C¸c ®iÖn trë R1 , R2 , R3 lµ c¸c ®iÖn trë ®Ó triÖt dßng nhiÖt cña c¸c Transistor: Dßng Ico (dßng rß ngîc ) sÏ ch¶y qua líp tiÕp gi¸p b-e , nhê cã ®iÖn trë R ®a dßng nµy xuèng ®Êt. TÝnh ®iÖn trë triÖt dßng nhiÖt dùa theo c«ng thøc sau: R = 5 . S¬ ®å nguyªn lý cña khèi æn ¸p jk +jht =180. * Nguyªn lý æn ¸p cña m¹ch ®iÖn nh sau: NÕu ®iÖn ¸p ra (Ura) trªn t¶i t¨ng , qua m¹ch ph©n ¸p UPA t¨ng , cßn UchuÈn vÉn gi÷ gi¸ trÞ kh«ng ®æi , lµm cho UbeT4 t¨ng , khiÕn cho T4 dÉn ®iÖn m¹nh , IcT4 t¨ng , g©y sôt ¸p trªn ®iÖn trë R1 nhiÒu , lµm cho UbT3 gi¶m khiÕn cho T3 ®Én ®IÖn yÕu vµ kÐo theo sù dÉn ®iÖn yÕu cña T2 , T3 trong tÇng K§ Darlingt¬n , néi trë t¨ng , g©y sôt ¸p UceT1 t¨ng , IcT1 gi¶m tøc lµ It¶i gi¶m , lµm Ura gi¶m ®Ó æn ®Þnh Þ U ra=const. T¬ng tù NÕu ®iÖn ¸p ra (Ura) trªn t¶i gi¶m , qua m¹ch ph©n ¸p UPA gi¶m , cßn UchuÈn vÉn gi÷ gi¸ trÞ kh«ng ®æi , lµm cho UbeT4 gi¶m , khiÕn cho T4 dÉn ®iÖn yÕu , IcT4 gi¶m , g©y sôt ¸p trªn ®IÖn trë R1 Ýt , lµm cho UbT3 t¨ng khiÕn cho T3 ®Én ®iÖn m¹nh h¬n vµ kÐo theo sù dÉn ®iÖn m¹nh nªn cña T2, T3 trong tÇng K§ Darlingt¬n , néi trë gi¶m , g©y sôt ¸p UceT1 gi¶m , dßng IcT1 t¨ng tøc lµ It¶i t¨ng , lµm Ura t¨ng ®Ó æn ®Þnh Þ U ra = const ¦u ®iÓm cña m¹ch æn ¸p kiÓu bï: æn ¸p tèt, ph¹m vi æn ¸p ®ñ réng vµ cã thÓ ®iÒu chØnh ®îc (b»ng c¸ch thay ®æi VR7 t¬ng ®¬ng víi thay ®æi ). C«ng suÊt ra ®ñ lín khi chän Q1 cã c«ng suÊt ®ñ lín, do ®ã m¹ch ®iÖn ®îc sö dông rÊt phæ biÕn lµm bé nguån cho nhiÒu thiÕt bÞ ®iÖn tö , m¸y mãc ®iÖn tö. 6 S¬ ®å nguyªn lý cuèi cïng cña m¹ch ®iÖn tæng hîp tõ nh÷ng khèi ®· ph©n tÝch ë trªn: PhÇn II: TÝnh to¸n chi tiÕt c¸c gi¸ trÞ linh kiÖn sö dông trong m¹ch. I .Khèi biÕn ¸p: Víi chØ tiªu Ura =12V, ta chän Uvµo=15V. Ta ph¶i chän Uvµo lín h¬n Ura tèi thiÓu lµ 2V ®Ó dù phßng cho ®é gîn sãng. §iÖn ¸p nµy ph¶i tho¶ m·n ngay c¶ khi Ulíi cã gi¸ trÞ thÊp nhÊt lµ 80V. §ång thêi , ta ph¶i céng thªm mét lîng ®iÖn ¸p r¬i trªn hai ®i«t chØnh lu. Ta cã gi¸ trÞ cña ®iÖn ¸p ra trªn cuén d©y thø cÊp lµ: U2=U+0,7*2=16,4V. TØ sè biÕn ¸p : = (lÇn). Tõ ®ã ta cã thÓ tÝnh ®îc ®iÖn ¸p ra lín nhÊt trªn hai cuén thø cÊp: U=*=130**26V Ta cã:A. Tõ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn trªn ta tÝnh ®îc c«ng suÊt lín nhÊt biÕn ¸p cung cÊp lµ: W. NÕu coi tæn hao trªn hai ®i«t chØnh lu cÇu lµ 10% th× ta cã C«ng suÊt thùclín nhÊt mµ biÕn ¸p cÇn cung cÊp cho m¹ch æn ¸p lµ: W. C«ng suÊt ®Çu vµo lµ : P=162*=179 W Dßng ®iÖn ch¹y trªn cuén s¬ cÊp lµ: I==1.37A. Ta ph¶i chän cÇu ch× cã dßng tèi ®a lµ 2A. §Ó tÝnh diÖn tÝch tiÕt diÖn cña lâi biÕn thÕ ta dùa vµo c«ng thøc: (cm2). (Ta ph¶i lÊy gi¸ trÞ cña ®iÖn ¸p ralín nhÊt ®· tÝnh to¸n ë trªn). (cm2). Chän diÖn tÝch tiÕt diÖn cña lâi biÕn thÕ lµ 17 cm2 , ta dïng thÐp kü thuËt t«n-silÝc. Theo tiªu chuÈn mËt ®é dßng 3,ta tÝnh ®îc diÖn tÝch tiÕt diÖn cña ®êng kÝnh d©y cuèn biÕn ¸p: S¬ cÊp: (mm2). Thø cÊp: (mm2). §êng kÝnh d©y cuèn biÕn ¸p trªn cuén s¬ cÊp lµ: (mm). §êng kÝnh d©y cuèn biÕn ¸p trªn cuén thø cÊp lµ: (mm). Sè vßng V«n ==2.7(vßng/v«n) Sè vßng d©y trªn cuén S¬ cÊp: n=130*2.7=351 (vßng) Sè vßng d©y trªn cuén thø cÊp: n=2.7*26=70 (vßng) Sau khi ®· tÝnh to¸n gi¸ trÞ c¸c th«ng sè cña biÕn ¸p ®îc lùa chän lµ: DiÖn tÝch tiÕt diÖn lâi biÕn ¸p:S=17cm2 . §êng kÝnh d©y cuèn biÕn ¸p trªn hai cuén: S¬ cÊp: mm ; Thø cÊp: mm. Sè vßng d©y trªn hai cuén: S¬ cÊp: (vßng) ; Thø cÊp(vßng). II.khèi läc. · XÐt tô läc sau chØnh lu, tô nµy còng ph¶i chÞu ®ùng ®iÖn ¸p vµolín nhÊt lµ 24.5V, vËy ta chän tô cã Umax =50V. MÆt kh¸c, ®Ó x¸c ®Þnh ®iÖn dung cña tô ®iÖn ta dùa vµo ®é gîn sãng sau khèi chØnh lu: Ta chän ®é gîn sãng sau khèi chØnh lu lµ Kgs=5%=0,05. Chu kú chØnh lu §iÖn trë t¶i t¬ng ®¬ng W VËy (F). Chän (mF). III.khèi æn ¸p. · Khèi K§ ®iÒu chØnh gåm c¸c transistor m¾c kiÓu Darlinton, ta cÇn tÝnh sè transistor vµ c«ng suÊt chÞu ®ùng cña tõng transistor. Víi à chän hÖ sè khuyÕch ®¹i khèi K§ ®iÒu chØnh ph¶i t¹o ra lµ (lÇn) Víi mçi transistor cã hÖ sè K§ dßng lµ 50 th× ta cÇn dïng 3 transistor ®Ó t¹o nªn khèi K§ Darlinton (). §Ó tÝnh c«ng suÊt tèi ®a cho tõng transistor ta sö dông c«ng thøc . Víi Q1: (W). Víi Q2: (W). Víi Q3: . Ta cã thÓ chän Q1 lµ Chän R1 sao cho . UBQ3=Ura+3*0.7 » 14(V). Chän Uvµomin=UBQ3 +1=15(V). Ta cã: VËy : (KW). Khi ®ã, mA · R5 thêng ®îc chän sao cho , nÕu chän ta tÝnh ®îc: => chän R5=2.2KW Víi ®i«t Zener ta cã thÓ chän tuú ý gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®¸nh thñng cña Dz miÔn lµ gi¸ trÞ nµy ph¶i nhá h¬n Ura = 25V, tuy nhiªn gi¸ trÞ Uz thêng ®îc chän lµ 6V. C«ng suÊt cña Dz cã thÓ ®îc tÝnh theo c«ng thøc: . Do ®ã, mAàmW. · §èi víi transistor Q4 ta còng tÝnh c«ng suÊt tèi ®a mW. Ta dïng Q4 lµ . ·TÝnh ®iÖn trë triÖt dßng nhiÖt cña c¸c transitos R2, R3, R4: Ta chän ®iÖn trë nµy sao cho nã b»ng víi ®iÖn trë t¬ng ®¬ng nh×n tõ cùc Baz¬ cña mçi Q. Víi R4: Víi R3: (W) Víi R2: (KW) · X¸c ®Þnh R6, VR7 vµ R8: Ta dùa vµo gi¶ thiÕt dßng à , khi ®ã, tæng 3 ®iÖn trë R6, VR7 vµ R8 ph¶i tho¶ m·n: KW. §Ó tÝnh cô thÓ R6, VR7 vµ R8 ta cÇn thªm ph¬ng tr×nh ph©n ¸p: Ta chän: . VËy gi¸ trÞ c¸c linh kiÖn ®îc lùa chän trong khèi æn ¸p lµ: Q1: 2N3055 Q2: D468 Q3,Q4: C828. (KW),, 4 .TÝnh hÖ sè gîn sãng cña c¶ m¹ch: Ta cã thÓ tÝnh chØ tiªu chèng nhÊp nh¸y cña ®Çu ra nh sau: Nh ®· nãi ë trªn, ®é nhÊp nh¸y cña ®Çu ra sau m¹ch æn ¸p sÏ tèt lªn mét lîng ®óng = ®é s©u håi tiÕp g: V× khèi khuÕch ®¹i m¾c kiÓu C chung hÖ sè khuyÕch ®¹i K»1, mÆt kh¸c, Kht lµ sù tæng hîp cña khèi ph©n ¸p vµ khèi K§ so s¸nh (kiÓu E chung): Trong ®ã, : lÇn lît lµ ®iÖn trë t¬ng ®¬ng xoay chiÒu vµ ®iÖn trë trong cùc E cña Q4 hai gi¸ trÞ nµy lÇn lît ta chän trêng hîp tÖ nhÊt khi g nhá nhÊt (Kgs Ýt gi¶m nhÊt) à lµ lín nhÊt =10.5(mA) Thay vµo ph¬ng tr×nh ta ®îc: K=K*K=0.266*=112 Ta cã : g=1+1*112=113 à ®é nhÊp nh¸y cuèi cïng lµ : PhÇn III : Thùc nghiÖm, m¹ch in, l¾p r¸p vµ th«ng sè ®o ®îc. S¬ ®å m¹ch in ®îc thiÕt kÕ trªn Layout Plus PhÇn IV. kÕt luËn : Sau khi hoµn thµnh bµi thiÕt kÕ m¹ch æn ¸p ,em nhËn thÊy r»ng gi÷a lÝ thuyÕt vµ thùc hµnh cã mèi liªn hÖ rÊt chÆt chÏ .KÕt qu¶ cña m¹ch l¾p r¸p ®· cho thÊy r»ng nguyªn lÝ ho¹t ®éng cña m¹ch mµ ta x©y dùng trªn lÝ thuyÕt lµ hoµn toµn ®óng ®¾n .Nh÷ng kÕt qu¶ ®o ®¹c ®îc ë trªn m¹ch thùc tÕ cïng nh÷ng th«ng sè cña c¸c limh kiÖn hoµn toµn phï hîp víi lÝ thuyÕt .Tuy nhiªn ,do viÖc lùa chän linh kiÖn trªn thÞ trêng bÞ giíi h¹n nªn nhiÒu linh kiÖn chØ ®îc l¾p víi trÞ sè xÊp xØ ,mÆt kh¸c c¸c linh kiÖn kh«ng hoµn toµn lÝ tëng vµ do kÜ n¨ng l¾p r¸p cña chóng em cßn nhiÒu h¹n chÕ , cho nªn kÕt qu¶ vÉn cha ®îc hoµn toµn chÝnh x¸c , vÉn ph¶i cã mét qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh míi ®¹t chØ tiªu yªu cÇu .Qua ®ã , em còng nhËn thÊy r»ng m×nh cÇn ph¶i rÌn luyÖn thªm rÊt nhiÒu ,kh«ng ngõng häc hái thªm kiÕn thøc vµ hoµn thiÖn kÜ n¨ng thùc hµnh ®Ó ®¸p øng víi yªu cÇu cña mét kÜ s ®iÖn tö trong t¬ng lai. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy gi¸o §inh H÷u Thanh ®· gióp ®ì chóng em rÊt nhiÒu trong viÖc hoµn thµnh ®å ¸n m«n häc nµy.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docxĐồ án thiết kế bộ nguồn ổn áp với các thông số cho trước.docx
Luận văn liên quan