Download miễn phí Đồ án Thiết kế nguồn ổn áp
LỜI NÓI ĐẦU
PHẦN I: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ KHỐI VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝCỦA MẠCH ỔN ÁP
I. KHỐI BIẾN ÁP
II. KHỐI CHỈNH LƯU
III. KHỐI LỌC
IV. KHỐI ỔN ÁP
PHẦN II: TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC GIÁ TRỊ LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH.
I. KHỐI BIẾN ÁP:
II. KHỐI LỌC
III. KHỐI ỔN ÁP.
IV. TÍNH HỆ SỐ GỢN SÓNG CỦA CẢ MẠCH:
PHẦN III : THỰC NGHIỆM, MẠCH IN, LẮP RÁP VÀ THÔNG SỐ ĐO ĐƯỢC.
Phần IV. KẾT LUẬN
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
LỜI NÓI ĐẦUNhư chúng ta đã biết,hầu hết các mạch điện tử ngày nay đều được cung cấp năng lượng bởi nguồn một chiều. Có thể đó là những nguồn có sẵn nhưng đại đa số đều được biến đổi từ điện lưới sang điện một chiều. Việc chuyển từ điên lưới xoay chiều sang điện một chiều được thực hiện dễ dàng các mạch chỉnh lưu, ví dụ mạch chỉnh lưu cầu. Nhưng điện áp một chiều sau chỉnh lưu có gợn sóng lớn, mặt khác điện áp này không ổn định, có thể dễ dàng bị biến đổi khi U lưới thay đổi. Điều này gây ảnh hưởng rất lớn đến sự ổn định của mạch điện tử và tuổi thọ của các kinh kiện như IC, transistor…Chúng ta có thể khắc phục nhược điểm trên bằng cách mắc sau chỉnh lưu một bộ ổn áp để đảm bảo sự ổn định cho các thông số làm việc của mạch điện tử, khi mà điện áp lưới biến thiên trong một khoảng nào đó. Như vậy, chúng ta thấy rằng, chỉnh lưu bao giờ cũng đi liền với ổn áp, công việc thiết kế ra một bộ nguồn ổn áp để dùng cho các 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 trình bày cách thiết kế một bộ ổn áp với đầu vào là điện lưới xoay chiều, đầu ra là điện áp một chiều với các thông số được nêu dưới đây. Qua 2 học kì được học bộ môn “Kĩ thuật Mạch điện tử ”, em đã được trang bị những kiến thức cơ bản về mạch điện tử, giờ đây 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 còn có giới hạn,trong trình bày chắc chắn sẽ còn nhiều sai sót. Mong thày giáo sẽ chỉ bảo thêm cho em để em được hoàn thiện thêm về lý thuyết và thực hành.
Chỉ tiêu của nguồn ổn áp :
Ur =12V.
Ir =6A.
Ulưới = (80130)V.
Độ gợn sóng : 5 %.
PHẦN I: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ KHỐI VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝCỦA MẠCH ỔN ÁP
Mạch ổn áp được thực hiện nhờ các khối như sau:
Khối Biến áp
Khối Chỉnh lưu
Khối lọc
K/đ điều chỉnh
Khối khuyếch đại so sánh
Khối tạo V
Khối phân áp
Chúng ta sẽ xem xét chức năng, nguyên lý hoạt động của từng khối .
I. KHỐI BIẾN ÁP
Khối biến áp có nhiệm vụ biến đổi điện áp lưới thành mức điện áp phù hợp đưa vào khối chỉnh lưu. Nó là một khối gồm các cuộn dây sơ cấp, thứ cấp được quấn trên một lõi thép gồm các lá thép kỹ thuật điện được dát mỏng ghép lại với nhau. Sở dĩ phải được cấu tạo từ các lá thép mà không phải là một khối thép đặc là vì để tránh dòng Fucô chạy trên đó, gây toả nhiệt .
Trong sơ đồ mạch điện, biến áp được ký hiệu như sau:
Trong đó:
n1 : là số vòng dây của cuộn sơ cấp.
n2 : là số vòng dây của cuộn thứ cấp.
U1 : Điện áp xoay chiều đặt ở đầu vào cuộn sơ cấp.
U2 : Điện áp xoay chiều ở đầu ra của cuộn thứ cấp.
Nguyên tắc làm việc của biến áp như sau:
Khi đầu vào sơ cấp của biến áp ta đặt một đIện áp xoay chiều U1 = Ulưới là tín hiệu hình sin (f=50Hz), trong lõi thép xuất hiện một từ trường biến thiên theo quy luật hình sin giống như đầu vào (f=50Hz). Từ thông biến thiên này cảm ứng sang bên cuộn dây thứ cấp một điện áp xoay chiều cũng ở dạng hình sin với f= 50Hz. Mặt khác, quan hệ về biên độ của điện áp đầu ra và đầu vào của biến áp là tỷ lệ thuận với tỷ số vòng dây n1 và n2:
Do đó, biến áp có khả năng hạ áp khi n1 > n2.
Với bài thiết kế này ta phải hạ mức điện áp lưới từ (80-130) V,xuống còn tối thiểu là 16.5V . Trên cơ sở đó, ta sẽ tính toán các giá trị như số vòng dây cuốn trên hai cuộn sơ cấp, thứ cấp, đường kính dây cuốn, tiết diện của các lá thép phù hợp với đòi hỏi trên.
II. KHỐI CHỈNH LƯU
Nhiệm vụ : biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện một chiều.
Nguyên tắc: sử dụng các phần tử tích cực có đặc tuyến A-V không đối xưng sao cho dòng điện qua nó chỉ đi theo một chiều. Các phần tử tích cực thường được sử dụng là:
Diode(Si, Ge): dùng khi công suất ra nhỏvà trung bình.
Thyristor : dùng khi công suất ra lớn, có thể điều chỉnh điện áp ra tuỳ ý.
Trong chỉnh lưu bằng diode, các mạch chỉnh lưu thường được dùng là:
Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ.
Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ:
+Mạch chỉnh lưu cân bằng.
+Mạch chỉnh lưu cầu.
Mạch chỉnh lưu bội áp.
Ta chỉ quan tâm tới mạch chỉnh lưu cầu. Phương pháp chỉnh lưu cầu có rất nhiều ưu điểm hơn so với các phương pháp khác đó là tính ổn định của điện áp ra sau chỉnh lưu,điện áp ngược tối đa mà mỗi điốt phải chịu đựng chỉ bằng 1/2 so với chỉnh lưu nửa chu kỳ và độ gợn sóng của phương pháp chỉnh lưu này cũng giảm đi 2 lần so với chỉnh lưu nửa chu kỳ.
Nguyên lý của mạch chỉnh lưu cầu:
Trong từng nửa chu kỳ của điện áp thứ cấp U2 ,một cặp van có anôt dương nhất và katôt âm nhất mở cho dòng một chiều qua và cặp van còn lại khoá và chịu một điện áp ngược cực đại bằng biên độ U2m .
Khi : D1 và D3 thông, D2 và D4 tắt, Ura = Uvao.
Khi : D2 và D4 thông, D1 và D3 tắt, Ura = Uvao.
Như vậy, trong cả hai nửa chu kỳ, ta luôn có Ura > 0,tuy nhiên Ura = Uvao chỉ là lấy lý tưởng, thực tế Ura = 2 Uvao – 1,4V. Điện áp ra giảm 1,4V so với điện áp vào do sụt áp tổng cộng trên hai điốt thông trong mỗi nửa chu kỳ.
Đối với hai Điốt tắt trong mỗi nửa chu kỳ, do điện áp đỉnh tối đa phân bố ngược đều trên hai điôt do đó điện áp ngược chỉ còn một nửa.
Sau đây là giản đồ thời gian thể hiện quá trình trên
Việc chọn giá trị tối đa về dòng và điện áp ngược mà diôt phải chịu đựng phụ thuộc vào dòng và áp mà mạch ổn áp phải chịu đựng, cung cấp cho tải.
III. KHỐI LỌC
Tuy khối chỉnh lưu đã biến đổi được điện áp xoay chiều thành điện áp và một chiều nhưng điện áp ra sau chỉnh lưu có độ gợn sóng lớn . Giá trị điện áp biến thiên từ 0 đến 2Uvào –1,4V một cách chu kỳ,gọi là sự đập mạch(gợn sóng) điện áp hay dòng điện sau chỉnh lưu.Sự đập mạch hay gớn sóng này là do các sóng hài gây nên làm mất mát năng lượng một cách vô ích và gây nhiễu loạn cho sự làm việc của tải. Để giảm độ gợn sóng ta sử dụng các bộ lọc. Các bộ lọc thường được sử dụng là bộ lọc LC, RC . Trong thiết kế này ta dùng một tụ lọc RC có giá trị thoả mãn với chỉ tiêu độ gợn sóng là 5%.
Khi dùng tải là tụ lọc C ở chế độ xác lập, do hiện tượng nạp và phóng điện của tụ C mạch lúc đó làm việc ở chế độ không liên tục.
Sơ đồ nguyên lý mạch lọc bằng tụ điện :
U2
Clọc
Rt
U2
t
0
U2’
t
0
Ta có công thức tính giá trị điện dung của tụ thông qua độ gợn sóng như sau:
Trong đó:
Hệ số gợn sóng KGS(thực tế thường chọn )KGS =5%.
Điện trở tải ( tức là điện trở đầu vào của khối ổn áp)
Tần số của điện áp xoay chiều đầu vào chỉnh lưu f lấy giá trị f=50Hz
IV. KHỐI ỔN ÁP
Sơ đồ khối của khối ổn áp:
Khuếch đại điều chỉnh
Khuếch đại so sánh
Phân áp
Tạo điện áp chuẩn
Thực chất của bộ ổn áp so sánh là sử dụng biện pháp hồi tiếp âm nên ta có sơ đồ tương đương như sau:
KHỐI
KHUẾCH ĐẠI(KĐ)
KHỐI
HỒI TIẾP (HT)
Giả sử vì lý do nào đ...