Đồ án môn học Điện tử ứng dụng: Ổn áp Buck

PHẦN A : PHẦN LÝ THUYẾT 1. Tổng quan về ổn áp xung : 1.1 Khái niệm : Ổn áp xung còn gọi là ổn áp đóng ngắt, là ổn áp dựa trên nguyên tắc hồi tiếp ( nguyên tắc bù ), trong đó thành phần kiểm soát và điều chỉnh thao tác ở chính sách xung. Ổn áp xung có những ưu điểm tiêu biểu vượt trội so với ổn áp tuyến tính như sau : Ưu điểm : – Có tổn hao ít nên hiệu suất cao ( thường trên 80 % ) – Độ không thay đổi cao do thành phần tinh chỉnh và điều khiển thao tác ở chính sách xung – Thể tích và khối lượng bộ nguồn nhỏ Nhược điểm chính của ổn áp xung : – Phân tích, phong cách thiết kế phức tạp – Bức xạ sóng, can nhiễu trong dải tần số rộng do đó cần có bộ lọc xung ở ngõ vào nguồn và bộ nguồn phải được bọc kim .

Bạn đang đọc: Đồ án môn học Điện tử ứng dụng: Ổn áp Buck

pdf31 trang |

Chia sẻ: thanhlinh222

Xem thêm: Phương pháp phân tích điện hóa và ứng dụng

| Lượt xem : 1700

| Lượt tải: 1

download

Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án môn học Điện tử ứng dụng: Ổn áp Buck, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Nguồn DC chưa không thay đổi Phần tử kiểm soát và điều chỉnh Lọc Tải Lấy mẫuSo sánh Nguồn xung Điều chế Điều chỉnh điện áp Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com PHẦN A : PHẦN LÝ THUYẾT 1. Tổng quan về ổn áp xung : 1.1 Khái niệm : Ổn áp xung còn gọi là ổn áp đóng ngắt, là ổn áp dựa trên nguyên tắc hồi tiếp ( nguyên tắc bù ), trong đó thành phần kiểm soát và điều chỉnh thao tác ở chính sách xung. Ổn áp xung có những ưu điểm tiêu biểu vượt trội so với ổn áp tuyến tính như sau : Ưu điểm : – Có tổn hao ít nên hiệu suất cao ( thường trên 80 % ) – Độ không thay đổi cao do thành phần tinh chỉnh và điều khiển thao tác ở chính sách xung – Thể tích và khối lượng bộ nguồn nhỏ Nhược điểm chính của ổn áp xung : – Phân tích, phong cách thiết kế phức tạp – Bức xạ sóng, can nhiễu trong dải tần số rộng do đó cần có bộ lọc xung ở ngõ vào nguồn và bộ nguồn phải được bọc kim. 1.2 Sơ đồ khối và nguyên tắc hoạt động giải trí của ổn áp xung : 1.2.1. Sơ đồ khối : 1.2.2. Nguyên lý hoạt động giải trí : Nguồn DC chưa không thay đổi được đưa đến thành phần kiểm soát và điều chỉnh thao tác như một khóa điện tử. Khi khóa dẫn thì nguồn nối đến ngõ ra. Khi khóa tắt thì cắt nguồn DC ra khỏi mạch. Như vậy tín hiệu ở ngõ ra của khóa là một dãy xung, do vậy muốn có tín hiệu DC ra tải phải dùng bộ lọc LC. Tuỳ thuộc vào tần số và độ rộng của xung ở ngõ ra của khóa mà trị số điện áp 1 chiều trên tải hoàn toàn có thể lớn hay nhỏ. Để không thay đổi điện áp DC trên tải, người ta thường so sánh nó với mức điện áp chuẩn. Sự rơi lệch sẽ được biến hóa thành tín hiệu xung để điều khiển và tinh chỉnh khóa điện tử. Có 3 giải pháp triển khai tín hiệu điều khiển và tinh chỉnh : 1 1 CD 3 2 1 V OVS LQ Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com – Điều chế độ rộng xung : giữ tần số tín hiệu xung không đổi nhưng đổi khác độ rộng xung làm biến hóa điện áp ra. – Điều chế tần số xung : giữ độ rộng xung không đổi khác nhưng đổi khác chu kỳ luân hồi tín hiệu xung làm đổi khác điện áp ra. – Điều chế xung : vừa biến hóa độ rông xung, vừa đổi khác độ rộng xung. 1.3 Phân loại ổn áp xung : có 4 loại ổn áp xung – Ổn áp Buck : là loại ổn áp có điện áp trung bình ngõ ra nhỏ hơn ngõ vào. – Ổn áp Boost : là loại ổn áp có điện áp trung bình ngõ ra lớn hơn ngõ vào. – Ổn áp Buck_Boost : là loại ổn áp có điện áp ngõ ra lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp ngõ vào. – Ổn áp Cuk : là ổn áp có điện áp ngõ ra hoàn toàn có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp ngõ vào nhưng cực tính ngược với điện áp ngõ vào. 1.4 Ổn áp xung kiểu Buck : Ổn áp Buck là loại điện áp trung bình ngõ ra nhỏ hơn điện áp ngõ vào, hoạt động giải trí theo giải pháp điều chế độ rộng xung. 1.4.1. Sơ đồ mạch : 1.4.2. Nguyên lý hoạt động giải trí : Q. thao tác như một khóa điện tử, đóng hoặc mở với tần số không đổi. Xung tinh chỉnh và điều khiển có tần số f do khối tạo xung nhịp tạo ra. Phần tinh chỉnh và điều khiển thực thi việc so sánh 2 2 Điều chế độ rộng xung K Lấy mẫu So sánh Tạo điện áp chuẩn Nguồn xung Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com điện áp ra với điện áp chuẩn, hiệu quả sự xô lệch đựơc khuếch đại lên. Mạch điều chế xung địa thế căn cứ vào sự xô lệch điện áp để điều chế độ rộng xung, tạo xung vuông có độ rộng biến hóa để đưa đến transistor điều khiển và tinh chỉnh thời hạn điều khiển và tinh chỉnh của nó. Trong khoảng chừng thời hạn không sống sót xung tinh chỉnh và điều khiển, dòng ra được bảo vệ nhờ tụ C và cuộn cảm L. Gọi tx là thời hạn mở của transistor chuyển mạch. Điện áp trung bình trên tải : ∫ = x t sdtvT v 0 0 1 = sx VT t ⇒ T t V V x s = 0 Vì : sx VVTt ≤ ≤ ⇒ ≤ ≤ 000 Vậy điện áp ra luôn nhỏ hơn điện áp vào. 1.4.3. Phương pháp đo lường và thống kê ổn áp Buck : * Sơ đồ mạch : Hoạt động của mạch chia làm 2 mode : Mode 1 : Ứng với thời hạn BJT Q dẫn bão hòa ( 0 ≈ CEsatV ) Bắt đầu khi Q. dẫn ở tại thời gian bằng t = 0, nếu bỏ lỡ CEsatV thì ⇒ = sD VV D tắt. Dòng ngõ vào chạy qua L, tụ C và tải. Điện áp qua L : dt diLe LL = Trong thời hạn 1 t thì dòng cuộn dây tăng tuyến tính từ 21 II → : i L D Taûi V S i O IO Ñieàu khieån i C L I C C Q2 1 3 V O – Taûi i C i O V S C I C + L i S = i L 3 3 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com 0 1 11 12 0 VV ILt t IL t IILVVV s sL − ∆ = ⇒ ∆ = − = − = ( 1.1 ) Mode 2 : Trong khoảng chừng thời hạn t2. Bắt đầu khi Q tắt tại t = t1. Dòng qua L giảm bất ngờ đột ngột → Open suất điện động tự cảm có chiều như hình vẽ để chống lại sự giảm. Lúc này, D dẫn và L đóng vai trò là nguồn xả nguồn năng lượng từ trường qua L, C, D và tải. Dòng qua L giảm từ 21 II → cho đến khi Q. dẫn trở lại trong chu kì sau đó. Điện áp ngang qua L : 0 2 22 12 0 V ILt t IL t IILVVL ∆ = ⇒ ∆ = − = = ( 1.2 ) Từ ( 1 ) và ( 2 ) ta có : ) ( .. 0000 21 VVV VIL V IL VV ILttT s s s − ∆ = ∆ + − ∆ = + = ( 1.3 ) Mà : kV VkV T TVV s sso = ⇒ = = 00 Từ ( 3 ) suy ra : s s s s s V V VVV fLV VVV L TI ) 1 ( 1 ) (. 0 0 00 − = − = ∆ fL kVkI s ) 1 ( − = ∆ ( 1.4 ) I ∆ : độ gợn dòng đỉnh – đỉnh của cuộn L I ∆ càng bé thì dòng ra càng phẳng phiu Theo định luật Kirchoff’s : 0 iii CL + = 0 iii CL ∆ + ∆ = ∆ ⇒ ; 0 i ∆ : dòng gợn sóng trên tải, rất nhỏ. 2 Iii CL ∆ = ∆ ≈ ∆ ⇒ ( 1.5 ) V O – Taûi i C i O C I C D + L 4 4 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com Dòng trung bình trên tụ : 42 1 2 0 IdtI T I T C ∆ = ∆ = ∫ ( 1.6 ) ( 1.6 ) Điện áp trên tụ : ∫ = + = ) 0 ( ) ( 1 ) ( tvdttiCtv CCC Điện áp gợn sóng đỉnh-đỉnh của tụ : fC IdtI C dtti C vtvVV TT CCCC 84 1 ) ( 1 ) 0 ( ) ( 2 0 2 0 0 ∆ = ∆ = = − = ∆ = ∆ ∫ ∫ ( 1.7 ) Thay I ∆ từ ( 4 ) vào ( 7 ), ta được : LCf kVkV sC 28 ) 1 ( − = ∆ ( 1.8 ) Từ ( 4 ) và ( 8 ) ta hoàn toàn có thể chọn L, C nếu biết độ gợn dòng đỉnh – đỉnh của cuộn và độ gợn áp đỉnh – đỉnh của tụ bằng công thức sau : If kVkL s ∆ − = ) 1 ( ( 1.9 ) 0 28 ) 1 ( VLf kVkC s ∆ − = ( 1.10 ) 5 5 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com * Dạng sóng : Vo sV t Li 1 t 2 t 2I 1I t si 2I 1I t Ci 02 II − t 01 II − 0 vvC = 0 v t 6 6 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com 0 i 0I t 2 Các thành phần của mạch : 2.1 Vi mạch định thời IC 555 : IC 555 gồm 2 mạch khuếch đại thuật toán SS1, SS2 thực thi tính năng so sánh, một RS Flip Flop, 1 BJT Q1 và 3 điện trở R có giá trị 5K, 1 cổng NOT. Sơ đồ vi mạch định thời IC555 : RSFF Q1 RE 4 + – 8 2 5 R 5K R 6 3 7 + – S Q R 5K 1 R 5K Chân 1 : chân mass. Chân 2 : chân kích khởi ( trigger ). Chân 3 : chân ngõ ra. Chân 4 : chân Reset : “ 0 ” cấm, “ 1 ” được cho phép mạch thao tác. Chân 5 : chân tinh chỉnh và điều khiển bằng điện thế. Nếu không dùng thì nối qua tụ 0.01 μF tới mass. Chân 6 : chân ngưỡng ( chân thềm ). Chân 7 : chân ngõ ra phụ. 7 7 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com Chân 8 : nguồn Vcc, bộ Opamp SS2 có mức ngưỡng điện thế là 2/3 Vcc, bộ SS1 có điện thế ngưỡng là 1/3 Vcc. Bảng trạng thái : S R Q 0 0 Qo 0 1 0 1 0 1 1 1 x 2.2 Mạch xê dịch đa hài không trạng thái bền dùng IC555 : a. Sơ đồ mạch và dạng sóng : Cv CCV3 2 CCV3 1 1 t 2 t 3 t t outV 1 log icV t b. Nguyên lý hoạt động giải trí : Đây là mạch giao động đa hài có 2 trạng thái nhưng cả 2 trạng thái đều không bền. Nhờ có sự biến hóa điện áp trên tụ C mà mạch luôn tự động hóa quy đổi trạng thái và luôn tạo độ dài xung ra. * 0 ≤ t < t1 : giả sử mạch ở trạng thái không bền khởi đầu. Ngõ ra 0V = 1 0 = ⇒ RSFFQ, BJT Q1 tắt : không có dòng đổ qua BJT Q1 ⇒ tụ C được nạp điện từ nguồn Vcc qua điện 8 8 IC 555R2 C Vout U3 2 5 3 7 6 48 1 TR C V Q DIS THR R VC C G N D Vcc 0.01 uF D R1 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com trở R1 qua Diode D với chiều như hình vẽ để hướng đến giá trị CCV. Tụ càng nạp thì điện áp trên tụ càng tăng ( Cv tăng ) cho đến khi áp trên tụ CCC Vvvv 3 2 ≥ = = ) 2 ( ) 6 (. Lúc đó : 01 1 : 0 : 0 2 1 = ⇒ = ⇒ = → > = → > − + + − vQ SvvSS RvvSS Mạch chấm hết thời hạn sống sót trạng thái không bền khởi đầu và chuyển sang trạng thái không bền thứ 2. * 1 t ≤ t < 2 t : Tại thời gian t = t1 : mạch sống sót ở trạng thái không bền thứ 2. Q. = 1, 0 v = 0. Vì Q. = 1 nên BJT Q1 dẫn → tụ C xả điện tích qua R2 → chân số 7 → BJT Q1 → mass. Tụ càng xả thì điện áp trên tụ càng giảm → điện áp tại chân số 2 và chân số 6 cùng giảm xuống. Khi điện áp trên tụ C giảm đến giá trị CCCCC VvV 3 2 ≤ ≤ 3 1 thì ta có : 0 : 0 : 2 1 = ⇒ > = ⇒ > + − + − SvvSS RvvSS ⇒ Q. vẫn giữ nguyên trạng thái cũ trước đó ( Q = 1 ) ⇒ do đó tụ C liên tục xả cho đến khi CCC Vv 3 1 ≤ ( điện thế ngưỡng của bộ SS1 ), mà ) 2 ( ) 6 ( = = vvvC nên suy ra : 0 : 1 : 2 1 = ⇒ > = ⇒ < + − + − SvvSS RvvSS 10 0 = ⇒ = ⇒ vQ Mạch chấm hết thời hạn sống sót ở trạng thái không bền thứ 2 và mở màn chuyển sang trạng thái không bền bắt đầu. Vì Q = 0 ⇒ BJT Q1 tắt ⇒ không có dòng đổ qua BJT Q1 → tụ C được nạp điện bổ trợ ( vì nó vẫn còn giữ Vcc 3 1 do điện thế ở chân số 2 chặn trên ) và quy trình cứ tiếp nối như vậy để liên tục tạo độ dài xung ra. c. Tính độ dài xung ra : Gọi : 1T là thời hạn ứng với ngõ ra ov = 1 2T là thời hạn ứng với ngõ ra ov = 0 T là chu kì xê dịch của mạch : T = 1T + 2T * Tính 1T : Phương trình nạp của tụ C : [ ] ) 0 ( 1 ) 0 ( ) ( ) ( 1 C t CCC vevvtv +         − − ∞ = τ − 9 9 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com với vC ( 0 ) = 3 1 VCC, vC ( ∞ ) = VCC CC t CCC VeVtv 3 113 2 ) ( 1 +         − = ⇒ τ − Khi t = 1T : CCC VTv 3 2 = ) ( 1 CC T CCCC VeVV 3 113 2 3 2 1 1 +         − = ⇒ τ − 2 ln2ln 2 1 2 11 1111 1 1 1 CRTee TT = τ = ⇒ = ⇒ = − ⇒ τ − τ − Vậy thời hạn nạp của tụ là 11 7,0 CRT = ( 2.1 ) * Tính 2T : Phương trình xả của tụ C : [ ] ) ( ) ( ) 0 ( ) ( 2 ∞ + ∞ − = τ − C t CCC vevvtv với vC ( 0 ) = 3 2 VCC, vC ( ∞ ) = 0 2 3 2 ) ( T t CCC eVtv − = ⇒ Khi t = 2T thì CCC VTv 3 1 ) ( 2 = 22 7,03 2 3 1 2 2 CRTeVV T CCCC = ⇒ = ⇒ τ − Vậy thời hạn xả của tụ C là 22 7,0 CRT = ( 2.2 ) T = 1T + 2T = 0,7 C ( 21 RR + ) Vậy chu kỳ luân hồi xê dịch là T = 0,7 C ( 21 RR + ) ( 2.3 ) 2.3 Mạch giao động đa hài 1 trạng thái bền dùng IC555 : a. Sơ đồ mạch và dạng sóng : iv CCV CCV3 1 t1 t Cv CCV3 2 10 10 Vcc R Vi U3 2 5 3 7 6 48 1 TR C V Q DIS THR R V C C G N D Vout C 0.01 uF Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com 0 v t 1 log icV 0T t b. Nguyên lý hoạt động giải trí : * 0 ≤ t < 1 t : Mạch ở trạng thái bền CCi RSFF Vv Q v = = = 1 00 1 = = ⇒ RS. Transistor dẫn bão hoà. Vì tụ C mắc song song với transistor nên → ≈ = = = VVvvv CEC 02,0 S ) 7 ( tụ C không được nạp điện. Mạch luôn sống sót trạng thái bền. * 1 t ≤ t < 01 Tt + : Mạch ở trạng thái không bền. t = 1 t : Mạch được kích khởi bằng tín hiệu kích khởi CCi Vv 3 1 ≤ đưa vào chân số 2 của IC555. Ở bộ so sánh 1 có 101 0 = ⇒ = ⇒ = ⇒ < + − vQRvv. Mạch chấm hết thời hạn sống sót trạng thái bền và chuyển sang trạng thái không bền. Lúc này vì Q = 0 nên transistor T tắt ⇒ tụ C được nạp điện từ nguồn Vcc qua R. Tụ càng nạp thì áp trên tụ càng tăng mà ) 6 ( vvC = nên khi CCC Vv 3 2 > thì ở bộ so sánh 2 có 1 = ⇒ ≤ + − Svv, lúc này R = 0 vì thời hạn sống sót xung kích khá nhỏ 01 0 = ⇒ = ⇒ vQ. Mạch chấm hết thời hạn sống sót trạng thái không bền và mở màn chuyển sang trạng thái phục sinh. * t 01 Tt + ≥ : quá trình hồi sinh Do Q = 1, 0 v = 0 ⇒ T dẫn ⇒ tụ xả qua T cho đến khi 0 ≈ Cv. Sau khi kết thúc tiến trình phục sinh mạch trở về trạng thái bền khởi đầu. c. Tính độ dài xung ra : 0T là thời hạn thiết yếu để tụ C tăng từ 0 CCV3 2 → Phương trình nạp của tụ : [ ] ) 0 ( 1 ) 0 ( ) ( ) ( 1 C t CCC vevvtv +         − − ∞ = τ − mà CCC C Vv v = ∞ = ) ( 0 ) 0 (         − = ⇒ τ − 11 ) ( t CCC eVtv 11 11 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com Khi t = 0T CCC VTv 3 2 ) ( 0 = ⇒ ) 1 ( 3 2 1 0 τ − − = ⇒ T CCCC eVV 3 ln0 RCT = ⇒ ( 2. a ) * Tính thời hạn phục sinh : Phương trình xả của tụ : [ ] ) ( ) ( ) 0 ( ) ( 2 ∞ + ∞ − = τ − C t CCC vevvtv với 0 ) (, 3 2 ) 0 ( = ∞ = CCCC vVv khi t = phT 0 ) ( 0 log ≈ = ⇒ icphC VTv 0 log 2 3 2 ic T CC VeV ph = ⇒ τ − CC ic T V V e ph 0 log 2 32 = ⇒ τ − 0 log 3 2 ln ic CC ph V V RCT = ⇒ 2.4 Mạch so sánh và khuếch đại : FR 1R N 1 v 0 v 2 v 2R PR Phương trình dòng điện tại nút N : 00 1 1 = − + − F NN R Uv R Uv FF N R v R v RR U 0 1 1 1 11 + =         + 1 1 1 0 11 R v RR U R v F N F −         + = ⇒ 12 12 r c d k d relay r c scrk d relay Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com 1 11 0 1 vR R R RUv FFN −         + = ⇒ Mà F F P P PN RRR vR RR vUU + = + = = 1 2 2 2 ( chọn 21, RRRR PF = = ) ( ) ( ) 12 1 120 vvkR Rvvv F − = − = ⇒ 2.5 Mạch vi phân : iv CCV t 0 v 1 t 2 t 3 t CCV iv 0 v t Mạch xén dung để tạo điện áp kích cho IC555 Monostable. * CCi Vvtt = < ≤ : 0 1, tụ không được nạp Điện áp ra : CCi Vvv = = 0 * ivttt : 21 < ≤ = 0, tụ được nạp từ nguồn CCV qua R hướng đến giá trị CCV, áp ra tăng từ 0 → gần CCV * CCi Vvttt = < ≤ : 32, tụ C xả điện qua D và R cho đến khi VvC 0 = và điện áp ra CCi Vvv ≈ ≈ 0 2.6 Mạch bảo vệ : a. Bảo vệ ngắn mạch : Khi bị ngắn mạch ở tải dòng qua gR tăng ⇒ > ⇒ gSCRR VV g SCR dẫn có dòng qua Relay làm Cho Relay ngắn mạch phía sau Khóa K làm tiếp điểm thường đóng. Khi SCR dẫn, Relay làm hở mạch, muốn mạch thao tác trở lại thì phải ấn nút K để SCR mất nguồn phân phối suy ra SCR tắt suy ra Relay mất tác động ảnh hưởng. Do khóa K thường đóng nên khi vừa nhả khóa K thì mạch liên tục thao tác. RC : chống lại sự tăng dt du C : vài chục nF đến 1 μF 13 13 qc d + Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com R : vài chục Ω đến 100 Ω b. Mạch bảo vệ dưới áp và quá áp : Khi điện áp vào nằm trong phạm được cho phép thì 21, QQ tắt. Relay không có dòng điện, tiếp điểm Relay đóng. Mạch hoạt động giải trí thông thường. Nếu áp vào tăng làm cho ZaD aQ ZaD đến ngưỡng dẫn aQ → dẫn 1Q → dẫn → Relay tác động ảnh hưởng ngắt mạch. Nếu áp vào giảm xuống, làm cho ZbD xuống mức ngưỡng dẫn bQ → tắt ZbD bQ 2Q → dẫn → Relay tác động ảnh hưởng ngắt 2Q mạch. 2.7 Mạch cấp nguồn : Sv Khi áp vào tăng thì : = beQV const = ⇒ 0V const ZZ DbeQD VVVVV ≈ + + = γ0 Tụ C để không thay đổi điện áp và chống nhiễu ZD 2.8 Tính hiệu suất tiêu tán của Transistor chuyển mạch : maxCI CesV t RT satT FT 0T 14 14 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com Trong quy trình chuyển mạch, do có tính trễ nên BJT không dẫn ngay mà phải trải qua 1 thời hạn tạo sườn lên và khi tắt phải trải qua thời hạn tao sườn xuống. Đối với transistor thao tác ở chính sách xung, hiệu suất tiêu tán đa phần ở tiến trình quy đổi trạng thái, còn trong quá trình dẫn bão hòa hiệu suất tiêu tán rất nhỏ. Ta có : fsatr PPPP + + = * rTt ≤ ≤ 0 r CC T tItI max ) ( = s r r s r sces ce VT tTVt T VVtV − ≈ + − = ) ( * Trong quy trình tiến độ bão hoà : bsesccessat IVIVP + = max * Trong quy trình tiến độ fT : max ) ( c f f c IT tT tI − = tT VVt T VVtV f s ces f cess ce ≈ + − = ) ( Công suất trong thời hạn 0T là : P = ( ) ∫ ∫ + + + fr T cecbsbescces sat T cec dttVtIT IVIV T T dttVtI T 00 max 000 ) ( ) ( 1 ) ( ) ( 1 Ta có : * ( ) ∫ ∫ − = r r T r r s T ccec dtT tTtVI T dttVtI T 0 20 max 00 1 ) ( ) ( 1 ∫         − = rT rr sc dt T t T t T VI 0 2 2 0 max rT rr sc T t T t T VI 0 2 32 0 max 32         − =       − = 320 max rrsc TT T VI 0 max 6T TVI rsc = ( * ) 15 15 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com * ( ) ∫ ∫ − = f f T T f f sccec dtT tTt VI T dttVtI T 0 0 2 max 00 1 ) ( ) ( 1 0 max 6T TVI fsc = ( * * ) Thay ( * ) và ( * * ) vào P. : P = 0 max 0 max 0 max 66 T IVIV T T TVI T TVI bsbescces sat fscrsc + + + ( ) ( ) bsbesccessatfrsc IVIVT T TT T VI + + + = max 00 max 6 ( 2.5 ) 2.9 Tính cuộn dây L : Hệ số tự cảm L được tính theo công thức : L = µpi − l SN 2710.4 ( 2.6 ) Trong đó N : số vòng dây S : tiết diện ống dây μ : độ từ thẩm vật liệu làm lõi l : chiều dài ống dây L : thông số từ cảm ( H : Henry ) ⇒ số vòng dây N = µpi − S lL 710.4. ( 2.7 ) 16 16 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com PHẦN B : PHẦN TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Yêu cầu : 17 17 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com * Điện áp vào : DCV = 25 v ± 30 % * Điện áp ra : 0V = 12 v * Độ gợn dòng đỉnh_đỉnh : ΔI = 0,01 A * Độ gợn áp đỉnh_đỉnh : ΔV = 0,01 v * Dòng trung bình : 0I = 10A * Tần số thao tác : f = 12 kHz * Dùng IC555 để điều chế độ rộng xung TÁC DỤNG CỦA CÁC LINH KIỆN * asa VRR, : phân áp, chọn điện áp ngưỡng. * zaD : làm cho mạch quy đổi trạng thái nhanh. * 1, QQa : bảo vệ quá áp. * K : công tắc nguồn Reset. * 2, QQb : bảo vệ dưới áp. * 3, RRa : điện trở tăng vận tốc quy đổi trạng thái. * bzbbsb VRRRDRR, ,, ,, ‘ 32 : tựa như như mạch bảo vệ quá áp. * Relay : Đóng ngắt mạch điện. * 4R : điện trở hạn dòng cho SCR. * gR : lấy áp kích cho SCR khi ngắn mạch. * 15, CR : mạch có tính năng hạn chế kích dẫn cho SCR. * 3126, ,, QDDR z : cấp nguồn cho những mạch hoạt động giải trí. * 2D : bù nhiệt cho 1 zD. * 6R : định thiên dòng cho diode 1 zD. * 8C : tụ lọc nguồn, tránh nhiễu, không thay đổi điện áp. 18 18 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com * 1D : bảo vệ cho SCR. * 2287, ,, CVRRR : xác lập thời hằng cho mạch Astable. * 3D : tách đường nạp và xả thành hai đường. * IC555 ( 1 ) : mạch giao động không trạng thái bền. * 49, CR : mạch vi phân, tạo xung kích cho Monostable. *, ,, 5310 CVRR IC555 ( 2 ) : mạch điều chế độ rộng xung. * 1211, RR : điện trở phân cực cho 4Q. * 4Q : transistor chuyển mạch, đóng hoặc mở sẻ làm cho 5Q, 6Q dẫn hay tắt. * 7C : làm cho 4Q quy đổi trạng thái nhanh hơn. * 13R : điện trở tải của 4Q. * 11R : không thay đổi, tăng vận tốc quy đổi. * 5Q : ghép Darlington bổ phụ với 6Q. * 6Q : transistor chuyển mạch. * 5D : bảo vệ cho 6Q dẫn bão hoà. * 15R : tăng vận tốc quy đổi. * 6, CL : mạch lọc, tích luỹ nguồn năng lượng trong thời hạn 5Q, 6Q dẫn để phân phối năng lưọng cho mạch khi 5Q, 6Q tắt. * 2616, , zDDR : tạo điện áp chuẩn để đưa đến mạch so sánh. * 22321, , RVRR : lấy mẫu tín hiệu ra để đưa đến mạch so sánh. * 3VR : đổi khác điện áp chuẩn. * ) 1 ( 741, ,, , 20191817 ARRRR µ : mạch so sánh. * ) 2 ( 741A µ : OP_AMP đệm. * 4VR : hiệu chỉnh để thoả mãn độ gợn áp ra. 19 19 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com 1. Tính chọn mạch Astable : Chọn IC555 là HA17555 có những thông số kỹ thuật sau : • Nguồn phân phối : Vcc = 15 v • Dòng tiêu thụ trung bình : Itb = 10 mA • Công suất tiêu tán : 600 mW Thời gian sống sót xung chính là thời hạn nạp xả tụ C2 Theo ( 2.1 ) thời hạn nạp tụ C2 là : ) ( 7.0 7121 RVRCT + = Chọn 1T = T / 2 fRVRC 2 1 ) ( 7.0 712 = + ⇒ = + ⇒ 71 RVR 24,1 1 fC Chọn C2 = 22 nF Suy ra = = + − 9371 10.22.10. 12.4,1 1RVR 2,7 kΩ Chọn 7R = 2 kΩ → 1VR = 0,7 kΩ Chọn 7R = 2 kΩ, 1VR = 1 kΩ. Theo ( 2.3 ) chu kỳ luân hồi xê dịch của mạch là : 20 20 Vcc C4 D4R9 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua : nguyenvanbientbd47@gmail.com fVRRRCT 1 ) ( 7,0 1872 = + + = 2 187 7,0 1 fCVRRR = + + ⇒ 93 10.22.10. 12.7,0 1 − = = 5,411 kΩ 8R ⇒ = 5,411 – 2,7 = 2,711 kΩ Chọn 8R là điện trở 2 kΩ và 0,8 kΩ Dòng nạp tối đa cho tụ C2 là : 7,3 7,2 103 2 17 R7 = = + = VRR V I CC mA Công suất tiêu tán trên 7R là : = = = 327 2 10.2. ) 7,3 ( 77 RIP RR 27,37 mW Công suất tiêu tán trên 1VR là : = = = 800. ) 7,3 ( 21 2 71 VRIP RVR 10,952 mW Dòng tối đa qua 8R là : 711,2 103 2 8 R8 = = R V I CC = 3,689 mA Công suất tiêu tán trên 8R là : = = = 328 2 10.711,2. ) 689,3 ( 88 RIP RR 36,89 mW Chọn 10 1/27 Ω = kR W 10 1/711, 28 Ω = kR W 10 1/11 Ω = kVR W Chọn D3 là loại 1N4001 với DV = 0,6 V, = DI 10 mA Chọn tụ = 3C 0,01 μF để chống nhiễu. 2. Tính mạch xén : Khi điện áp ngõ ra của mạch Astable ở mức logic 0. Tụ C4 được nạp từ Vcc qua R9 đến ngõ ra của mạch Astable. Để mạch Monotable hoạt động giải trí tốt thì độ dài xung kích đưa vào chân số ( 2 ) của mạch Monotable phải nhỏ hơn thời hạn tồn t

5/5 - (2 votes)
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments