Đề tài Thiết kế và chế tạo mạch nghịch lưu môṭ pha

3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ L I NÓI Đ UỜ Ầ Ngày nay v i s phát tri n nhanh chóng c a k thu t bán d n công su t l n,ớ ự ể ủ ỹ ậ ẫ ấ ớ các thi t b bi n đ i đi n năng dùng các linh ki n bán d n công su t đã đ c sế ị ế ổ ệ ệ ẫ ấ ượ ử d ng nhi u trong công nghi p và đ i s ng nh m đáp ng các nhu c u ngày càngụ ề ệ ờ ố ằ ứ ầ cao c a xã h i. Trong th c t s d ng đi n năng ta c n thay đ i t n s c a ngu nủ ộ ự ế ử ụ ệ ầ ổ ầ ố ủ ồ cung c p, các b bi n t n đ c s d ng r ng rãi trong truy n đ ng đi n, trongấ ộ ế ầ ượ ử ụ ộ ề ộ ệ các thi t b đ t nóng b ng c m ng, trong thi t b chi u sáng... B ngh ch l u là bế ị ố ằ ả ứ ế ị ế ộ ị ư ộ bi n t n gián ti p bi n đ i m t chi u thành xoay chi u có ng d ng r t l n trongế ầ ế ế ổ ộ ề ề ứ ụ ấ ớ th c t nh trong các h truy n đ ng máy bay, t u thu , xe l a... ự ế ư ệ ề ộ ầ ỷ ử Trong th i gian h c t p và nghiên c u, đ c h c t p và nghiên c u môn Đi nờ ọ ậ ứ ượ ọ ậ ứ ệ t công su t và ng d ng c a nó trong các lĩnh v c c a h th ng s n xu t hi nử ấ ứ ụ ủ ự ủ ệ ố ả ấ ệ đ i. Vì v y đ có th n m v ng ph n lý thuy t và áp d ng ki n th c đó vào trongạ ậ ể ể ắ ữ ầ ế ụ ế ứ th c t , chúng em đ c nh n đ án môn h c v i đ tài: “ự ế ượ ậ ồ ọ ớ ề Thi t k va ch t oế ế ̀ ế ạ m ch ngh ch l u m t phaạ ị ư ộ ”. V i đ tài đ c giao, chúng em đã v n d ng ki nớ ề ượ ậ ụ ế th c c a mình đ tìm hi u và nghiên c u lý thuy t, đ c bi t chúng em tìm hi u sâuứ ủ ể ể ứ ế ặ ệ ể vào tính toán thi t k ph c v cho vi c hoàn thi n s n ph m. ế ế ụ ụ ệ ệ ả ẩ D i s h ng d n ch b o nhi t tình c a th y ướ ự ướ ẫ ỉ ả ệ ủ ầ Đ Quang Huy ỗ cùng v i sớ ự c g ng n l c c a các thành viên trong nhóm chúng em đã hoàn thành xong đ ánố ắ ỗ ự ủ ồ c a mình. Tuy nhiên do th i gian và ki n th c còn h n ch nên không tránh kh iủ ờ ế ứ ạ ế ỏ thi u sót khi th c hi n đ án này. Vì v y chúng em r t mong s nh n đ c nhi u ýế ự ệ ồ ậ ấ ẽ ậ ượ ề ki n đánh giá, góp ý c a th y cô giáo, cùng b n bè đ đ tài đ c hoàn thi n h n.ế ủ ầ ạ ể ề ượ ệ ơ Chúng em xin chân thành c m n!ả ơ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ NHÂN XET CUA GIAO VIÊṆ ́ ̉ ́ ......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... H ng Yên, tháng ư 1 năm 2010. Giao viên h ng dâń ướ ̃ Đ Quang Huy ỗ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ M C L CỤ Ụ A.L I M Đ U Ờ Ở Ầ NH N XÉT C A GIÁO VIÊN H NG D N.Ậ Ủ ƯỚ Ẫ PH N I : YÊU C U VÀ M C TIÊU C A Đ TÀI.Ầ Ầ Ụ Ủ Ề 1.1. Phân tích yêu c u c a đ tài.ầ ủ ề 1.2. M c tiêu c a đ tài.ụ ủ ề 1.3. Các ph ng án th c hi n.ươ ự ệ 1.4. Ý nghĩa c a đ tài.ủ ề PH N II : C S LÝ THUY T.Ầ Ơ Ở Ế 1. Gi i thi u v các van bán d n công su t.ớ ệ ề ẫ ấ 1.1. Đi t công su t.ố ấ 1.2. Tiristor công su t.ấ 1.3. Tri c.ắ 1.4. Transistor công su t.ấ 1.4.1. Transistor l ng c c ( BJT ).ưỡ ự 1.4.2. Transistor MOS công su t ( MOSFET ).ấ 2. Gi i thi u t ng quan v ngh ch l u và m t s m ch ng d ngớ ệ ổ ề ị ư ộ ố ạ ứ ụ 2.1 Gi i thi u t ng quan v ngh ch l u ớ ệ ổ ề ị ư 2.2M t s m ch ng d ng ộ ố ạ ứ ụ 3. Máy bi n áp và Ăc quy.ế 3.1. Máy bi n áp.ế 3.2. Ăc quy. 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ PH N II : TÍNH TOÁN VÀ THI T K S N PH M.Ầ Ế Ế Ả Ẩ 41. Tính toán máy bi n ápế 4.2. MOSFET công su t K956ấ 4.3. Thi t k m ch đi u khi n ế ế ạ ề ể 4.4.M ch cách lyạ 4.5. Nguyên lý ho t đ ng toàn h th ng và s đ Boardạ ộ ệ ố ơ ồ PH N III : NG D NG C A S N PH MẦ Ứ Ụ Ủ Ả Ẩ B. K T LU N Ế Ậ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ TÊN ĐÊ TAÌ ̀ Thiêt kê va chê tao mach nghich l u môt phá ́ ̀ ́ ̣ ̣ ̣ ư ̣ * Sô liêu cho tr ć ̣ ướ - Cac giao trinh va tai liêu chuyên môń ́ ̀ ̀ ̀ ̣ - Cac trang thiêt bi đo, kiêm tra tai x ng th c tâp, thi nghiêm.́ ́ ̣ ̉ ̣ ươ ự ̣ ́ ̣ 1.1 Phân tích yêu c u c a đ tài.ầ ủ ề V i yêu c u c a đ tài khi đó chúng ta ph i đi thi t k m t b ngh ch l u choớ ầ ủ ề ả ế ế ộ ộ ị ư ra đi n áp xoay chi u là 220V t ngu n ệ ề ừ ồ c quy 12V, t n s trong m ch đo đ cắ ầ ố ạ ượ là 50Hz, công su t ra c a b ngh ch l u là 300W.ấ ủ ộ ị ư M ch l y ngu n c quy 12V c p tr c ti p cho m ch và cho bi n áp. ạ ấ ồ ắ ấ ự ế ạ ế Bi n ápế đây s d ng nh m t b kích nh m kích ngu n áp lên giá tr cao h n nhi u l nơ ử ụ ư ộ ộ ằ ồ ị ơ ề ầ so v i giá tr áp ban đ u. Chính vì m ch có kh năng bi n đ i ngu n m t chi uớ ị ầ ạ ả ế ổ ồ ộ ề thành ngu n xoay chi u nên m ch có tính thi t th c r t l n trong th c t .ồ ề ạ ế ự ấ ớ ự ế M ch là m ch công su t vì v y linh ki n đ c s d ng ph n l n là linh ki nạ ạ ấ ậ ệ ượ ử ụ ầ ớ ệ công su t. M ch s d ng các van bán d n công su t nh Transistor, MOSFET,ấ ạ ử ụ ẫ ấ ư IGBT…Trong quá trình ch y m ch thì xung t o ra là xung vuông và đ cạ ạ ạ ượ khuy ch đ i lên b ng các van bán d n là Transistor, IGBT…ế ạ ằ ẫ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ 1.2 M c tiêu c a đ tài.ụ ủ ề N m đ c m t cách t ng quan v các ph n t bán d n công su t.ắ ượ ộ ổ ề ầ ử ẫ ấ Nghiên c u v các m ch ngh ch l u, hi u đ c nguyên lý làm vi c c a m chứ ề ạ ị ư ể ượ ệ ủ ạ ngh ch l u, các ph ng pháp bi n đ i t đó l a ch n m t ph ng án t i u nh tị ư ươ ế ổ ừ ự ọ ộ ươ ố ư ấ đ có áp d ng trên đ án c a mình và ngoài th c ti n.ể ụ ồ ủ ự ễ Có kh năng tính toán, thi t k và ch t o m ch ngh ch l u đi n áp m t phaả ế ế ế ạ ạ ị ư ệ ộ v i công su t cho tr c.ớ ấ ướ 1.3Ý nghĩa c a đ tài.ủ ề Đ giúp sinh viên có th có th c ng c ki n th c, t ng h p và nâng cao ki nể ể ể ủ ố ế ứ ổ ợ ế th c chuyên nghành cũng nh ki n th c ngoài th c t . Đ tài còn thi t k chứ ư ế ứ ự ế ề ế ế ế t o thi t b , mô hình đ các sinh viên trong tr ng đ c bi t là sinh viên khoa Đi nạ ế ị ể ườ ặ ệ ệ – Đi n t tham kh o, h c h i t o ti n đ ngu n tài li u cho các h c sinh, sinhệ ử ả ọ ỏ ạ ề ề ồ ệ ọ viên khoá sau có thêm ngu n tài li u đ nghiên c u và h c t p.ồ ệ ể ứ ọ ậ Nh ng k t qu thu đ c sau khi hoàn thành đ tài này tr c tiên là s giúpữ ế ả ượ ề ướ ẽ chúng em có th hi u sâu h n v các b ngh ch l u, các ph ng pháp bi n đ iể ể ơ ề ộ ị ư ươ ế ổ đi n áp. T đó s tích lu đ c ki n th c cho các năm h c sau và ra ngoài th cệ ừ ẽ ỹ ượ ế ứ ọ ự t .ế 1.4 N i dung c n hoàn thành:ộ ầ - Lâp kê hoach th c hiên. ̣ ́ ̣ ự ̣ ­ Gi i thi u m t s ng d ng và đ c đi m c a m ch ngh ch l u m tớ ệ ộ ố ứ ụ ặ ể ủ ạ ị ư ộ pha. 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ ­ Phân tích nguyên lý làm vi c và các thông s trong m ch ngh ch l uệ ố ạ ị ư m t và ba pha.ộ ­ Thi t k , ch t o m ch ngh ch l u m t pha đ m b o yêu c u:ế ế ế ạ ạ ị ư ộ ả ả ầ + Đi n áp đ u vào m t chi u U = 12V l y t c quy.ệ ầ ộ ề ấ ừ ắ + Đi n áp đ u ra dùng cho các thi t b đi n xoay chi u U = 220Vệ ầ ế ị ệ ề - f = 50HZ , P = 300VA. + Thí nghi m, ki m tra s n ph m, s n ph m ph i đ m b o yêuệ ể ả ẩ ả ẩ ả ả ả c u k thu t, m thu t. Quy n thuy t minh.và các b n v Aầ ỹ ậ ỹ ậ ể ế ả ẽ o, Folie mô tả đ y đ n i dung c a đ tài.ầ ủ ộ ủ ề 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ PH N I :C S LÝ THUY TẦ Ơ Ở Ế I. Gi i thi u v các van bán d n công su t.ớ ệ ề ẫ ấ Các ph n t bán d n công su t đ u có nh ng đ c tính c b n chung, đó là :ầ ử ẫ ấ ề ữ ặ ơ ả Các van bán d n ch làm vi c trong ch đ khoá, khi m cho dòng ch y quaẫ ỉ ệ ế ộ ơ ạ thì có đi n tr t ng đ ng r t nh , khi khoá không cho dòng ch y qua thì cóệ ơ ươ ươ ấ ỏ ạ đi n tr t ng đ ng r t l n.ệ ơ ươ ươ ấ ớ Các van bán d n ch d n dòng theo m t chi u khi ph n t đ c đ t d iẫ ỉ ẫ ộ ề ầ ử ượ ặ ướ đi n áp phân c c ng c, dòng qua ph n t ch có giá tr r t nh , c mA, g i làệ ự ượ ầ ử ỉ ị ấ ỏ ỡ ọ dòng rò. 1.1. Đi t công su t.ố ấ Đi t do hai l p v t li u bán d n P – N ghép l i thành. Đi n tích m t ghép cóố ớ ậ ệ ẫ ạ ệ ặ khi đ t t i hàng ch c cmạ ớ ụ 2, v i m t đ dòng đi n 10A/mm.ớ ậ ộ ệ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ Irò 0 Uđo Ung.max i u H ình 1 : C u t o và đ ng đ c tính V – A c a đi tấ ạ ườ ặ ủ ố 1.2. Tiristor : ( SCR ). Tirirtor là m t thi t b g m b n l p bán d n Pộ ế ị ồ ố ớ ẫ 1,N1,P2,N2 t o thành, tirirtorạ ph i đ c c p m t xung d ng thì nó m i ho t đ ng. Do đó SCR thi t k ph iả ượ ấ ộ ươ ớ ạ ộ ế ế ả có 3 chân : chân Anot, Katot và chân đi u khi n G.ề ể PPN N 12 2 AK G JJ 123 1 J a : C u t o c a tiristorấ ạ ủ A K G BT... AK G A K G p n J Anot Katot 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ b : Ký hi u và hình d ng th cệ ạ ự Irò 0 U Ung.max i u I U I I I th.maxv.th G2 G1 GOV > > IG= 0 c : Đ c tính V – A c a tiristorHình ặ ủ 1.3. Tri c.ắ Tri c là thi t b bán b n ba c c, b n l p có đ ng đ c tính volt – ampe đ iắ ế ị ẫ ự ố ớ ườ ặ ố x ng, nh n góc m ứ ậ ơ α cho c hai chi u. Th c ch t Tri c đ c ch t o gi ng nhả ề ự ấ ắ ượ ế ạ ố ư 2 SCR ghép song song v i nhau, dùng đ d n dòng AC c hai chi u khi c c Gớ ể ẫ ả ề ự đ c kích xung d ng ho c áp âm.ượ ươ ặ AA AA G G 1 1 2 2 Hình 3 : Kí hi u c a tri cệ ủ ắ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ 1.4. Transistor công su t.ấ 1.4.1. Transistor l ng c c ( BJT ).ưỡ ự Transistor l ng c c là thi t b g m ba l p bán d n NPN ho c PNP, đ cưỡ ự ế ị ồ ớ ẫ ặ ượ dùng đ đóng c t dòng đi n m t chi u có c ng đ t ng đ i l n.ể ắ ệ ộ ề ườ ộ ươ ố ớ H s khuy ch đ i dòng, kí hi u là ệ ố ế ạ ệ β = 10 → 100. Đi n áp Vệ be ≈ 1V; Vcc = ( 1 → 1,5 ) V. N P N I I I c b e V Vbe ce B C E B C E a : C u trúc kí hi u c a Transistor công su t NPNấ ệ ủ ấ I I I I Ib2 b1b2 b1 b = 0 V I c 0 > b : Đ c tính vôn – ampe c a Transistor công su t NPNặ ủ ấ Hình 4 : C u t o và đ c tính V – A c a Transistor công su t NPNấ ạ ặ ủ ấ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ Công su t t n th t trong Tr khi làm vi c v i t i xác đ nh nh h n nhi u l nấ ổ ấ ệ ớ ả ị ỏ ơ ề ầ so v i công su t t n th t khi transistor chuy n tr ng thái. Tích công su t chuy nớ ấ ổ ấ ể ạ ấ ể tr ng thái pạ c v i th i gian chuy n tr ng thái tớ ờ ể ạ c là năng l ng t n th t trong quáượ ổ ấ trình chuy n tr ng thái. Năng l ng t n th t t l thu n v i t n s ho t đ ng c aể ạ ượ ổ ấ ỉ ệ ậ ớ ầ ố ạ ộ ủ transistor, khi đó nhi t đ bên trong Tr không đ c v t quá 200ệ ộ ượ ượ oC. Đ gi m nh năng l ng t n th t do Tr chuy n tr ng thái gây nên ng i taể ả ỏ ượ ổ ấ ể ạ ườ dùng các m ch tr giúp. Vi c s d ng các m ch tr giúp đ c xem là b t bu cạ ợ ệ ử ụ ạ ợ ượ ắ ộ khi Tr làm vi c các đi u ki n sau :ệ ơ ề ệ f > 5 kHz ho c Vặ C∞ ≥ 60V, IC > 5A. 1.4.2. Transistor MOS công su t ( MOSFET ).ấ Transistor MOS có ba c c :ự D - c c máng ( drain ) : các đi n tích đa s t thanh bán d n ch y ra máng.ự ệ ố ừ ẫ ả S - c c ngu n ( source ) : các đi n tích đa s t c c ngu n ch y vào thanh bánự ồ ệ ố ừ ự ồ ả d n.ẫ G - c c c ng ( gate ) : c c đi u khi n.ự ổ ự ề ể T ng đ ng v thu t ng gi a Transistor MOS và Transistor l ng c c.ươ ươ ề ậ ữ ữ ưỡ ự Transistor MOS Transistor l ng c cưỡ ự D Colect Cơ S Emit Eơ G Baz Bơ VDD : ngu n đi n máng. Vồ ệ CC VGG : ngu n đi n c ng. Vồ ệ ổ BB 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ ID : dòng đi n máng. Iệ C 2. T ng quan v ngh ch l u và m t s m ch ng d ng .ổ ề ị ư ộ ố ạ ứ ụ 2.1.T ng quan v ngh ch l uổ ề ị ư Trong công ngh , ta th ng g p v n đ bi n đ i đi n áp m t chi u thành đi nệ ườ ặ ấ ề ế ổ ệ ộ ề ệ xoay chi u và ng c l i b ng các thi t b n n đi n. Các thi t b đó đ c g i là ngh chề ượ ạ ằ ế ị ắ ệ ế ị ượ ọ ị l u.ư Khái ni mệ : Ngh ch l u là quá trình bi n đ i năng l ng m t chi u thành năngị ư ế ổ ượ ộ ề l ng xoay chi u. ượ ề Phân lo iạ : Các s đ ngh ch l u đ c chia làm hai lo i.ơ ồ ị ư ượ ạ - S đ ngh ch l u làm vi c ch đ ph thu c vào l i xoay chi u.ơ ồ ị ư ệ ơ ế ộ ụ ộ ướ ề - S đ ngh ch l u làm vi c ch đ đ c l p (v i các ngu n đ c l p nh ác quy,ơ ồ ị ư ệ ơ ế ộ ộ ậ ớ ồ ộ ậ ư máy phát m t chi u ....)ộ ề Ngh ch l u ph thu cị ư ụ ộ có s đ nguyên lý gi ng nh ch nh l u có đi u khi n.ơ ồ ố ư ỉ ư ề ể M ch ngh ch l u ph thu c là m ch ch nh l u trong đó có ngu n m t chi u đ cạ ị ư ụ ộ ạ ỉ ư ồ ộ ề ượ đ i d u so v i ch nh l u và góc m ổ ấ ớ ỉ ư ơ α c a các tiristo tho mãn đi u ki n (ủ ả ề ệ pi/2 < α <pi ) lúc đó công xu t c a máy phát đi n m t chi u tr v l i xoay. T n s vàấ ủ ệ ộ ề ả ề ướ ầ ố đi n áp ngh ch l u này ph thu c vào t n s đi n áp l i xoay chi u.ệ ị ư ụ ộ ầ ố ệ ướ ề Ngh ch l u đ c l pị ư ộ ậ làm nhi m v bi n đ i đi n áp m t chi u t các ngu nệ ụ ế ổ ệ ộ ề ừ ồ đ c l p (không ph thu c vào l i xoay chi u) thành xoay chi u v i t n s phaộ ậ ụ ộ ướ ề ề ớ ầ ố tuỳ ý. T n s và đi n áp ngh ch l u. Nói chung có th đi u ch nh tuỳ ý. Có hai d ngầ ố ệ ị ư ể ề ỉ ạ s đ ngh ch l u đ c l p là m ch c u và m ch dùng bi n áp có trung tính.ơ ồ ị ư ộ ậ ạ ầ ạ ế S đ ngh ch l u l p đ c chia là ba lo i c b n:ơ ồ ị ư ậ ượ ạ ơ ả - Ngh ch l u đ c l p đi n áp .ị ư ộ ậ ệ - Ngh ch l u đ c l p dòng đi n.ị ư ộ ậ ệ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ - Ngh ch l u đ c l p c ng h ng.ị ư ộ ậ ộ ươ 2.2 M t s m ch ng d ng . ộ ố ạ ứ ụ a.Ph ng án 1: ươ Dùng Transistor công su t : Dùng hai Transistor công su t Tấ ấ 1 và T2 dao đ ng đa hài phát ra tín hi u đóng. Hai Transistor Tộ ệ 1 và T2 m c cùngắ v i b n đi n tr , trong đó có s d ng tr công su t thành m ch t o ra xungớ ố ệ ơ ử ụ ơ ấ ạ ạ vuông. Dùng các c ng logic : Có th dùng các c ng logic nh các c ng NAND, NOR,ổ ể ổ ư ổ c ng đ o…có th dùng IC 4011 ho c IC SN7400.ổ ả ể ặ Dùng các con trig và vi m ch : Có th dùng vi m ch 555 ho c IC 4047B, làơ ạ ể ạ ặ nh ng IC phát xung ch đ o và xung này đ c qua m t IC khuy ch đ i thu tữ ủ ạ ượ ộ ế ạ ậ toán. S đ :ơ ồ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ Ph ng án này tuy chuy n đ c ngu n m t chi u 12V lên 220V xoay chi uươ ể ượ ồ ộ ề ề nh ng có nh c đi m đ n đ nh không cao .ư ượ ể ộ ổ ị b.ph ng án 2ươ -Dùng IC 4047 đ t o xung đa hài .Đi n áp đ u ra c a 4047 là 11 V m c caoể ạ ệ ầ ủ ơ ứ và 0.05 V m c th p.ơ ứ ấ -Dòng đi n và đi n áp làm vi c c a IC nh , còn m ch đ ng l c dòng làmệ ệ ệ ủ ỏ ơ ạ ộ ự vi c l n. Đ cáchly gi a m ch đi u khi n và m ch đ ng l c ta s d ng PC817 ệ ớ ể ữ ạ ề ể ạ ộ ự ử ụ Khi đ c c p ngu n 4047 s hoat đ ng t o xung 50Hz và l ch pha nhau 180 đ .ượ ấ ồ ẽ ộ ạ ệ ộ Diode c a PC phat sáng có xung trên Colecto c a PC. Xung đi n áp đ i x ng kíchủ ủ ệ ố ứ m cho K956, K956 d n dòng làm cho máy bi n áp đi m gi a xu t hi n dòng đi nơ ẫ ế ể ữ ấ ệ ệ trong cu n s c p c hai n a chu kỳ.ộ ơ ấ ơ ả ủ - Khi xay ra s c quá t i dòng tăng s c t đi n áp c p cho m ch̉ ự ố ả ẽ ắ ệ ấ ạ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ 3. Máy bi n áp và ác quy.ế 3.1. Máy bi n áp.ế -Máy bi n áp là m t thi t b đi n t tĩnh, làm vi c theo nguyên lý c m ngế ộ ế ị ệ ừ ệ ả ứ đi n t , dùng đ bi n đ i đi n áp c a h th ng dòng đi n xoay chi u nh ng v nệ ừ ể ế ổ ệ ủ ệ ố ệ ề ư ẫ gi nguyên t n s . H th ng đi n đ u vào máy bi n áp ( tr c lúc bi n đ i ) có :ữ ầ ố ệ ố ệ ầ ế ướ ế ổ đi n áp Uệ 1, dòng đi n Iệ 1, t n s f. H th ng đi n đ u ra c a máy bi n áp ( sau khiầ ố ệ ố ệ ầ ủ ế bi n đ i ) có : đi n áp Uế ổ ệ 2, dòng đi n Iệ 2 và t n s f.ầ ố -Đ u vào c a máy bi n áp n i v i ngu n đi n, đ c g i là s c p. Đ u raầ ủ ế ố ớ ồ ệ ượ ọ ơ ấ ầ n i v i t i g i là th c p. Các đ i l ng, các thông s s c p trong ký hi u có ghiố ớ ả ọ ứ ấ ạ ượ ố ơ ấ ệ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ ch s 1 : s vòng dây s c p wỉ ố ố ơ ấ 1, đi n áp s c p Uệ ơ ấ 1, dòng đi n s c p Iệ ơ ấ 1, công su tấ s c p Pơ ấ 1. Các đ i l ng và thông s th c p có ch s 2 : s vòng dây th c p wạ ượ ố ứ ấ ỉ ố ố ứ ấ 2, đi n áp th c p Uệ ứ ấ 2, dòng đi n th c p Iệ ứ ấ 2, công su t th c p Pấ ứ ấ 2. -N u đi n áp th c p l n h n s c p là máy bi n áp tăng áp. N u đi n áp thế ệ ứ ấ ớ ơ ơ ấ ế ế ệ ứ c p nh h n đi n áp s c p g i là máy bi n áp gi m áp. ấ ỏ ơ ệ ơ ấ ọ ế ả Máy bi n áp có hai b ph n chính : lõi thép và dây qu n.ế ộ ậ ấ + Lõi thép máy bi n áp :ế -Lõi thép máy bi n áp dùng đ d n t thông chính c a máy, đ c ch t o tế ể ẫ ừ ủ ượ ế ạ ừ nh ng v t li u d n t t t, th ng là thép k thu t đi n. Lõi thép g m hai b ữ ậ ệ ẫ ừ ố ướ ỹ ậ ệ ồ ộ ph n :ậ - Tr là n i đ đ t dây qu n.ụ ơ ể ặ ấ - Gông là ph n khép kín m ch t gi a các tr .ầ ạ ừ ữ ụ Tr và không t o thành m ch t khép kín.ụ ạ ạ ừ Đ gi m dòng đi n xoáy trong lõi thép, ng i ta dùng lá thép k thu t đi nể ả ệ ườ ỹ ậ ệ ( dày 0,35mm đ n 0,5mm, hai m ch có s n cách đi n ) ghép l i v i nhau thànhế ạ ơ ệ ạ ớ lõi thép. + Dây qu n máy bi n áp :ấ ế -Dây qu n máy bi n áp th ng đ c ch t o b ng dây đ ng ( ho c nhôm ),ấ ế ườ ượ ế ạ ằ ồ ặ có ti t di n tròn ho c ch nh t, bên ngoài dây d n có b c cách đi n.ế ệ ặ ữ ậ ẫ ọ ệ -Dây qu n g m nhi u vòng dây và l ng vào tr lõi thép. Gi a các vòng dây,ấ ồ ề ồ ụ ữ gi a các dây qu n có cách đi n v i nhau và các dây qu n có cách đi n v i lõi ữ ấ ệ ớ ấ ệ ớ thép. Máy bi n áp có hai th ng có hai ho c nhi u dây qu n. Khi các dây qu n đ tế ườ ặ ề ấ ấ ặ trên cùng m t tr , thì dây qu n th p áp đ t sát tr thép, dây qu n cao áp đ t ra l ngộ ụ ấ ấ ặ ụ ấ ặ ồ ngoài. Làm nh v y s gi m đ c v t li u cách đi n.ư ậ ẽ ả ượ ậ ệ ệ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ w w1 2 Gông Dây qu n ấ th p ápấ Dây qu n ấ cao áp Tr ụ a : Lõi thép máy bi n áp b : Dây qu n máy bi n ápế ấ ế Hình 11 : Lõi thép và dây qu n máy bi n ápấ ế -Đ làm mát và tăng c ng cách đi n cho máy bi n áp, ng i ta th ng đ tể ườ ệ ế ườ ườ ặ lõi thép và dây qu n trong m t thùng ch a d u máy bi n áp. Đ i v i bi n áp côngấ ộ ứ ầ ế ố ớ ế su t l n, v thùng d u d u có ch a cánh t n nhi t.ấ ớ ỏ ầ ầ ứ ả ệ 3.2. Ăcquy. -Ăcquy là lo i bình hoá h c dùng đ tích tr năng l ng đi n và làm ngu nạ ọ ể ữ ượ ệ ồ đi n cung c p cho các thi t b đi n nh đ ng c đi n, bóng đèn làm ngu n nuôiệ ấ ế ị ệ ư ộ ơ ệ ồ cho các linh ki n đi n t vv...ệ ệ ử - S c đi n đ ng l n, ít thay đ i khi phóng n p đi n.ứ ệ ộ ớ ổ ạ ệ - S t phóng n p đi n.ự ự ạ ệ - Năng l ng n p đi n và bao gi cũng bé h n năng l ng đi n mà ăcquy ượ ạ ệ ờ ơ ượ ệ phóng ra. 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ - Đi n tr trong c a ác quy nh . Nó bao g m đi n tr c a các b n c c, đi nệ ơ ủ ỏ ồ ệ ơ ủ ả ự ệ tr dung d ch đi n phân có xét đ n s ngăn cách c a các t m ngăn các b nơ ị ệ ế ự ủ ấ ả c c. Th ng tr s đi n tr trong c a ac quy khi đã n p đi n đ y là 0.001ự ườ ị ố ệ ơ ủ ạ ệ ầ Ω đ nế 0.0015Ω và khi ăcquy phóng đi n hoàn toàn là 0.02ệ Ω đ n 0.025ế Ω . -Có hai lo i ăcquy là : ăcquy axit ( hay ăcquy chì ) và ăcquy k m (ăcquy s tạ ẽ ắ k n hay ăcquy cadimi - k n ). Trong đó ăcquy axit đ c dùng r ng rãi và ph bi nề ề ượ ộ ổ ế h n.ơ -Hình 12 : Quá trình n p đi n cho ăcquyạ ệ PH N IIẦ TÍNH TOÁN VÀ THI T K S N PH M.Ế Ế Ả Ẩ 4.1.Tính toán máy bi n ápế 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ L a ch n máy bi n áp đi m gi a vì so sánh v m t kinh t và m t kĩ thu tự ọ ế ể ữ ề ặ ế ặ ậ ph ng án l a ch n này là t i uươ ự ọ ố ư ztu2 i2 n2i1 n12 n11 +- = u k1 k2 Máy bi n áp có các thông s : Uế ố 11 = 12V, U2 = 220V, f = 50HZ, P = 300VA Do máy bi n áp đi m gi a nên đi n áp Uế ể ữ ệ 1 = 2.U11 = 2.12 = 24( V ) Công su t c a máy bi n áp: P = ấ ủ ế η .U2.I2 Trong đó: P là công su t c a máy bi n ápấ ủ ế U2 là đi n áp c a cu n th c p máy bi n ápệ ủ ộ ứ ấ ế I2 là dòng đi n c a cu n th c p máy bi n ápệ ủ ộ ứ ấ ế η là hi u su t máy bi n áp ệ ấ ế Ch n ọ η = 0,85 ta tính đ c dòng đi n th c p c a máy bi n ápượ ệ ứ ấ ủ ế I2 = 2.U P η = = 1.6 ( A ) Áp d ng t s máy bi n ápụ ỉ ố ế 1 2 2 1 I I U U = ⇒ I1 = 1 22 . U IU Do máy bi n áp đi m gi a nên đi n áp s c p đ c tính b ng Uế ể ữ ệ ơ ấ ượ ằ 1 = 24( V ) 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ I1 = 24 6.1.220 = 14,67( A ) Công suât may biên ap cân chon:́ ́ ́ ́ ̀ ̣ P1 = U1 . I1 = 24 . 14.67 = 352 (W) Vây ta chon may biên ap co công suât P = 352W v i I = 15Ạ ̣ ́ ́ ́ ́ ́ ớ 4.2. MOSFET công su t K956ấ a.Hình d ngạ Transistor MOS có ba c c :ự D - c c máng ( drain ) : các đi n tích đa s t thanh bán d n ch y ra máng.ự ệ ố ừ ẫ ả S - c c ngu n ( source ) : các đi n tích đa s t c c ngu n ch y vào thanh bánự ồ ệ ố ừ ự ồ ả d n.ẫ G - c c c ng ( gate ) : c c đi u khi n.ự ổ ự ề ể T ng đ ng v thu t ng gi a Transistor MOS và Transistor l ng c c.ươ ươ ề ậ ữ ữ ưỡ ự Transistor MOS Transistor l ng c cưỡ ự D Colect Cơ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ S Emit Eơ G Baz Bơ VDD : ngu n đi n máng. Vồ ệ CC VGG : ngu n đi n c ng. Vồ ệ ổ BB ID : dòng đi n máng. ệ IC b.Đ c tínhặ 4.3. Thi t k m ch đi u khi n ế ế ạ ề ể 4.3.1. Nhi m v và ch c năng c a m ch đi u khi n :ệ ụ ứ ủ ạ ề ể * Nhi m vệ ụ - Đi u ch nh đ c đ r ng xung trong n a chu kì d ng c a đi n áp đ t lênề ỉ ượ ộ ộ ử ươ ủ ệ ặ colector và emitor c a van .ủ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ - T o ra đ c xung âm có biên đ c n thi t đ khoá van trong n a chu kì cònạ ượ ộ ầ ế ể ữ l i .ạ - Xung đi u khi n ph i có đ biên đ và năng l ng đ m và khoá vanề ể ả ủ ộ ượ ể ơ ch c ch n .ắ ắ - T o ra đ c t n s theo yêu c u .ạ ươ ầ ố ầ - D dàng l p ráp, thay th khi c n thi t, v n hành tin c y, n đ nh .ễ ắ ế ầ ế ậ ậ ổ ị - Cách ly v i m ch đ ng l c ớ ạ ộ ự * Yêu c u chung v m ch đi u khi n là :ầ ề ạ ề ể - M ch đi u khi n là khâu quan tr ng trong h th ng, nó là b ph n quy t đ nhạ ề ể ọ ệ ố ộ ậ ế ị ch y u đ n ch t l ng và đ tin c y c a b bi n đ i nên c n có nh ng yêu c uủ ế ế ấ ượ ộ ậ ủ ộ ế ổ ầ ữ ầ sau : * V đ l n c a dòng đi n và đi n áp đi u khi n:ề ộ ớ ủ ệ ệ ề ể Các giá tr l n nh t không v t quá giá tr cho phép. Giá tr nh nh t cũng ph iị ớ ấ ượ ị ị ỏ ấ ả đ m b o đ c r ng đ cung c p cho các van m và khoá an toàn. T n th t côngả ả ượ ằ ủ ấ ơ ổ ấ su t trung bình c c đi u khi n nh h n giá tr cho phép .ấ ơ ự ề ể ỏ ơ ị * Yêu c u v tính ch t c a xung đi u khi n :ầ ề ấ ủ ề ể Gi a các xung m c a các c p van ph i có th i gian ch t, th i gian ch t này ph iữ ơ ủ ặ ả ờ ế ờ ế ả l n h n ho c b ng th i gian khôi ph c tính ch t đi u khi n c a van .ớ ơ ặ ằ ờ ụ ấ ề ể ủ * Yêu c u v đ tin c y c a m ch đi u khi n :ầ ề ộ ậ ủ ạ ề ể Ph i làm vi c tin c y trong m i môi tr ng nh tr ng h p nhi t đ thay đ i , cóả ệ ậ ọ ườ ư ườ ợ ệ ộ ổ t tru ng...ừ ờ * Yêu c u v l p ráp và vân hành :S d ng d dàng , d thay th , l p ráp . . . ầ ề ắ ử ụ ễ ễ ế ắ 4.3.2. Tính toán m ch đi u khi n:ạ ề ể Đ t o ra kh i phát xung ta s d ng vi m ch CD4047B có các thông s sau :ể ạ ố ử ụ ạ ố S đ chân c a vi m ch nh sau:ơ ồ ủ ạ ư 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ C u trúc c a vi m ch nh sau:ấ ủ ạ ư 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ Ho t đ ng c a IC nh sau:ạ ộ ủ ư - Ho t đ ng c a chân astable đ c phép khi đ t đ u vào chân 5 m c caoạ ộ ủ ượ ạ ầ ơ ứ ho c m c thâp cua chân 4 hoăc cua 2 chân.ặ ứ ́ ̉ ̣ ̉ - Đ r ng c a xung vuông c a Q và ộ ộ ủ ủ Q là hàm c a đ u vào ph thu c vào RCủ ầ ụ ộ Chân 5 astable cho phép m ch làm b t o dao đ ng đa hài qua c ng 5. Đ r ngạ ộ ạ ộ ổ ộ ộ xung chân 13 b ng 1/2 đ u ra Q trong ch đ astable. Tuy nhiên đi u này chơ ằ ầ ế ộ ề ỉ đúng 50% Trong ch đ n đ nh đ n khi có s n d ng đ u vào +trigger(8) khi chânế ộ ổ ị ơ ườ ươ ơ ầ trigger(6) m c th p các xung đ u vào có th thu c b t kỳ th i đi m nào t ngơ ứ ấ ầ ể ộ ấ ờ ể ươ ng v i xung đ u raứ ớ ầ Chân 12 cho phép kích m tr l i khi nó là xung d ng ơ ơ ạ ươ Đ c đi m c a vi m ch nh sau:ặ ể ủ ạ ư - Công su t tiêu th th pấ ụ ấ - Ho t đ ng tr ng thái đ n là ch đ không n đ nhạ ộ ơ ạ ơ ế ộ ổ ị 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ - Các đ u ra n đ nh m c các th bù b xung ch yêu c u m t tín hi u duyầ ổ ị ơ ứ ể ổ ỉ ầ ộ ệ nhât ngoài R ho c C các đ u vào có đi m ki m tra tĩnh đi n áp 20Vđ c chu nặ ầ ệ ể ơ ệ ượ ẩ hoá đ c tính , đ c tính đ u ra chu n và đ i x ng.ặ ặ ơ ầ ẩ ố ứ Ta tính toán đ có đ c xung ra là 50Hz nh sau:ể ượ ư Thay s : ố V DD = 12 V V TR = 50% V DD V i f = 50 (hz) ớ →T = 0.02 (s) → 4.4 RC = 0.02 →RC = 4.55*10 3− Ch n t có C = 10ọ ụ -4 fµ Umax Q và ơ Q = 11 V D ng sóng đ u ra:ạ ầ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ 0 0 tω tω Q Q Tín hi u xung vuông đ u ra ICệ ơ ầ 4.4.M ch cách ly:ạ Đi n áp đ u ra c a 4047 là 11 V m c cao và 0.05 V m c th p.ệ ầ ủ ơ ứ ơ ứ ấ Dòng đi n và đi n áp làm vi c c a IC nh , còn m ch đ ng l c dòng làm vi cệ ệ ệ ủ ỏ ơ ạ ộ ự ệ l n. Đ cáchly gi a m ch đi u khi n và m ch đ ng l c ta s d ng PC817 có c uớ ể ữ ạ ề ể ạ ộ ự ử ụ ấ trúc và thông s nh sau:ố ư 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ Đi n áp vào làm vi c c a PC l n nh t là 6V vì th khi n i gi a đ u ra Q và ệ ệ ủ ớ ấ ế ố ữ ầ Q c a 4047 và PC ta n i qua đi n tr đ gây s t áp trên đi n tr . Suy ra ta ch n R= 1ủ ố ệ ơ ể ụ ệ ơ ọ kΩ . 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ 4.5. Nguyên lý ho t đ ng toàn h th ng: ạ ộ ệ ố -Toàn b h th ng m ch s d ng ngu n 12v t c quy. c quy trong m chộ ệ ố ạ ử ụ ồ ừ ắ Ắ ạ s d ng v i thông s là đi n áp đ u ra 12v và dòng đi n là 4A.ử ụ ớ ố ệ ầ ệ -Khi đ c c p ngu n IC 4047 s hoat đ ng t o xung 50Hz và l ch phaượ ấ ồ ẽ ộ ạ ệ nhau 180 đ , xung cua Ic 4047 ph thu c vào đi n tr và 1 t (yêu c u t đi nộ ụ ộ ệ ơ ụ ầ ụ ệ ngoài n i gi a chân 1 và chân 3 ,1 đi n tr gi a chân 2 và chân s 3cu IC).Đ tínố ữ ệ ơ ữ ố ả ể hi u ph ng và có ít đ dao đ ng ta ch n đi n tr 1k và 1 t đi n phân c c 4.7 uf.ệ ẳ ộ ộ ọ ệ ơ ụ ệ ự -Đ có th đi u ch nh đ c t n s phát ra ta m c n i ti p đi n tr v i 1ể ể ề ỉ ượ ầ ố ắ ố ế ệ ơ ớ bi n tr 100k đ có th d dàng gi i t n s c a nó .ế ơ ể ể ễ ả ầ ố ủ -Tín hi u xung ra 2 chân 10 và 11 luôn l ch pha nhau . đ c d n quaệ ơ ệ ượ ẫ Diode 1N4047 và n i qua đi n tr gây s t áp trên đi n tr . Suy ra ta ch n R= 1 kố ệ ơ ụ ệ ơ ọ Ω . -Tín hi u xung lúc này kho ng 1.1v đ c c p tr c ti p vào chân s 1 cuệ ả ượ ấ ự ế ố ả PC817.optoPC817 g m 1led phát quang và 1 tran khu ch đ i công su t ồ ế ạ ấ -Led trên PC phát sáng có xung trên Colecto c a PC. Đi n áp vào làm vi củ ệ ệ c a PC l n nh t là 6V .Xung đi n áp đ i x ng kích m cho K956, K956 d n dòngủ ớ ấ ệ ố ứ ơ ẫ làm cho máy bi n áp đi m gi a xu t hi n dòng đi n trong cu n s c p c haiế ể ữ ấ ệ ệ ộ ơ ấ ơ ả n a chu kỳ.ủ + Khi xay ra s c quá t i dòng tăng s c t đi n áp c p cho m ch.̉ ự ố ả ẽ ắ ệ ấ ạ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ 1.s đ nguyên lí m ch ơ ồ ạ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ 2.S đ boadơ ồ : 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ Ph n IIIầ . NG D NG C A S N PH M.Ứ Ụ Ủ Ả Ẩ -Đi n áp c a b đ i đi n 220V có th dùng th p đèn ng huỳnh quang, hayệ ủ ộ ổ ệ ể ắ ố dùng cho qu t máy khi c t đi n...ạ ắ ệ -M t ng d ng khác c a ph ng pháp PWM dùng đ đi khi n t c đ ngộ ứ ụ ủ ươ ể ề ể ố ộ c ơ m t phaộ 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ k T LU NẾ Ậ Sau quá trình th c hi n b n đ án chúng em đã thu đ c m t s k t qu nh sau:ự ệ ả ồ ượ ộ ố ế ả ư - Gi i thi u m t s ng d ng và đ c đi m c a m ch ngh ch l u m t phaớ ệ ộ ố ứ ụ ặ ể ủ ạ ị ư ộ - Phân tích nguyên lý làm vi c và các thông s trong m ch ngh ch l u m t và baệ ố ạ ị ư ộ pha. - Gi i thi u m t s ng d ng và đ c đi m c a m ch ngh ch l u m t pha.ớ ệ ộ ố ứ ụ ặ ể ủ ạ ị ư ộ -Đ c bi t là chúng em đã hoàn thi n s n ph m c a mình theo yêu c u đã đ t ra cặ ệ ệ ả ẩ ủ ầ ặ ụ th :ể * Đi n áp ra dùng cho t i URMS = 220 Vệ ả 3 2 Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ Tuy nhiên ban đô an cua chung em con co nh c điêm la ch a ôn đinh đ c điên ap̉ ̀ ́ ̉ ́ ̀ ́ ượ ̉ ̀ ư ̉ ̣ ượ ̣ ́ ra khi tai l n.̉ ớ V i s c g ng n l c c a m i thành viên trong nhóm chúng em đã hoàn thành đớ ự ố ắ ỗ ự ủ ỗ ồ án c a mình theo đúng th i gian. M t l n n a chúng em xin g i l i c m n t i cácủ ờ ộ ầ ữ ử ờ ả ơ ớ th y cô trong khoa Đi n - Đi n T , đ c bi t là th y ầ ệ ệ ử ặ ệ ầ Đ Quang Huy ỗ đã tr c ti pự ế h ng d n chúng em trong vi c hoàn thành đ án. Chúng em rát mong nh n đ cướ ẫ ệ ồ ậ ượ nh ng ý ki n nh n xét, góp ý c a các th y cô và các b n đ b n đ án c a cúngữ ế ậ ủ ầ ạ ể ả ồ ủ em hoàn thi n h n.ệ ơ Chúng em xin chân thành c m n!ả ơ