Tính toán, thiết kế và chế tạo mạch nghịch lưu nguồn áp một pha biến đổi từ 220VDC 220VAC

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN……………………………………………....
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................
CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐỀ TÀI ........................................................................
1.1. Phân tích yêu cầu của đề tài ................................................................................
1.2. Mục tiêu của đề tài ...............................................................................................
1.3. Ý nghĩa của đề tài ................................................................................................
1.4. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)
...............................................................
1.4.1. Cấu trúc và ký hiệu ..................................................................................
1.4.2. Nguyên lý làm việc. ..................................................................................
1.4.3. Vùng làm việc an toàn .............................................................................
1.5. IC SG3525 .............................................................................................................
1.5.1. Sơ đồ chân ..............................................................................................
1.5.2 Chức năng ................................................................................................
1.6. Nghịch lưu .............................................................................................................
1.6.1. Giới thiệu về nghịch lưu ...........................................................................
1.6.2. Mạch nghịch lưu một pha nguồn dòng dùng
máy biến áp có điểm giữa ..................................................................................
1.6.3. Nghịch lưu nguồn áp một pha ..................................................................
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN,THIẾT KẾ MẠCH NGHỊCH LƯU NGUỒN ÁP MỘT PHA
2.1. Thiết kế sơ đồ khối tồn mạch .........................................................................
2.2. Tính tốn, thiết kế mạch động lực .........................................................................
1


2.2.1. Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực ................................................
2.2.2. Lựa chọn phần tử làm khóa chuyển mạch MOSFET ..............................
2.3. Tính tốn, thiết kế mạch điều khiển .......................................................................

2.3.1. Thiết kế sơ đồ nguyên lý của mạch điều khiển ........................................
2.3.2. Tính tốn tần số đầu ra của mạch điều khiển ..........................................
2.4. Thiết kế sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động của toàn mạch .........................
2.4.1. Thiết kế sơ đồ nguyên lý toàn mạch ........................................................
2.4.2. Nguyên lý hoạt động toàn mạch ..............................................................
CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM
3.1. Khảo sát tín hiệu ra của mạch điều khiển ..............................................................
3.2. Mơ hình thực tế ......................................................................................................
3.3. Kết luận ..................................................................................................................


LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài mặc dù gặp phải rất nhiều vấn đề khó khăn, song
với sự hướng dẫn của cùng với sự chỉ bảo của các thầy cô giáo Khoa Điện – Điện
Tử và sự lỡ lực khơng ngừng của nhóm, đến nay chúng em đã hoàn thành đề tài.
Tuy nhiên, do kiến thức của bản thân cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi những
thiếu sót. Vì vậy chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp chân thành
từ phía thầy Nguyễn Đình Hùng, cùng các thầy cơ giáo Khoa Điện – Điện Tử và
các bạn đọc để đề tài này của chúng em ngày càng hoàn thiện và phát triển.
Sau một thời gian thực hiện đề tài tại khoa, chúng em đã được học hỏi rất nhiều kinh
nghiệm và kiến thức. Các thầy cơ gióa trong khoa đã nhiệt tình chỉ bảo. Đặc biệt là
sự hướng dẫn rất nhiệt tình của thầy Nguyễn Đình Hùng đã giúp chúng em hồn
thành đề tài này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................


LỜI NĨI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật bán dẫn công suất lớn, các
thiết bị biến đổi điện năng dùng các linh kiện bán dẫn công suất đã được sử dụng
nhiều trong công nghiệp và đời sống nhằm đáp ứng các nhu cầu ngày càng cao của
xã hội. Trong thực tế sử dụng điện năng ta cần thay đổi tần số của nguồn cung cấp,

các bộ biến tần được sử dụng rộng rãi trong truyền động điện, trong các thiết bị đốt
nóng bằng cảm ứng, trong thiết bị chiếu sáng,... Bộ nghịch lưu là bộ biến tần gián
tiếp biến đổi một chiều thành xoay chiều có ứng dụng rất lớn trong thực tế như trong
các hệ truyền động máy bay, tàu thuỷ, xe lửa,...
Trong thời gian học tập và nghiên cứu, được học tập và nghiên cứu môn Điện tử
công suất và ứng dụng của nó trong các lĩnh vực của hệ thống sản xuất hiện đại. Vì
vậy để có thể nắm vững phần lý thuyết và áp dụng kiến thức đó vào trong thực tế,
chúng em được nhận đồ án môn học với đề tài: “Tính tốn, thiết kế và chế tạo
mạch nghịch lưu nguồn áp một pha biến đổi từ 220VDC- 220VAC”. Với đề tài
được giao, chúng em đã vận dụng kiến thức của mình để tìm hiểu và nghiên cứu lý
thuyết, đặc biệt chúng em tìm hiểu sâu vào tính tốn thiết kế phục vụ cho việc hoàn
thiện sản phẩm.
Dưới sự hướng dẫn chỉ bảo nhiệt tình của thầy Nguyễn Đình Hùng cùng với sự cố
gắng nỗ lực của các thành viên trong nhóm chúng em đã hồn thành xong đồ án
của mình. Tuy nhiên do thời gian và kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi
thiếu sót khi thực hiện đồ án này. Vì vậy chúng em rất mong sẽ nhận được nhiều ý
kiến đánh giá, góp ý của thầy cơ giáo, cùng bạn bè để đề tài được hồn thiện hơn.


CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐỀ TÀI

1.1. Phân tích yêu cầu của đề tài
Với yêu cầu của đề tài khi đó chúng ta phải đi thiết kế một bộ nghịch lưu cho ra điện
áp xoay chiều là 220V từ nguồn 220VDC, tần số trong mạch đo được là 50Hz, công
suất ra của bộ nghịch lưu là 100W.
Biến áp ở đây sử dụng như một bộ cách ly, điện áp đầu ra bằng với đầu vào.
Mạch là mạch cơng suất vì vậy linh kiện được sử dụng phần lớn là linh kiện công
suất. Mạch sử dụng các van bán dẫn công suất như Transistor, MOSFET, IGBT…
Trong quá trình chạy mạch thì xung tạo ra là xung vuông và được khuếch đại lên

bằng các van bán dẫn là Transistor, IGBT…
1.2. Mục tiêu của đề tài
Nắm được một cách tổng quan về các phần tử bán dẫn công suất.
Nghiên cứu về các mạch nghịch lưu cầu H, hiểu được nguyên lý làm việc của mạch,
các phương pháp biến đổi từ đó lựa chọn một phương án tối ưu nhất để có thể áp
dụng trên đồ án của mình và ngồi thực tiễn.

1.3. Ý nghĩa của đề tài
Để giúp sinh viên có thể có thể củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng cao kiến thức
chuyên ngành cũng như kiến thức ngoài thực tế. Đề tài cịn thiết kế chế tạo thiết bị,
mơ hình để các sinh viên trong trường đặc biệt là sinh viên khoa Điện –
Điện tử tham khảo, học hỏi tạo tiền đề nguồn tài liệu cho các học sinh, sinh viên
khố sau có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu và học tập.
Những kết quả thu được sau khi hoàn thành đề tài này trước tiên là sẽ giúp chúng
em có thể hiểu sâu hơn về các bộ nghịch lưu, các phương pháp biến đổi điện áp. Từ
đó sẽ tích lũy được kiến thức cho các năm học sau và ra ngoài thực tế.


1.4. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)
1.4.1. Cấu trúc và ký hiệu
Về cấu trúc bán dẫn, IGBT rất giống với MOSFET, điểm khác nhau là có thêm
lớp nối với collector tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-p giữa emitter với collector, mà
khơng phải là n-n như ở MOSFET. Vì thế có thể coi IGBT tương đương với một
transistor p-n-p với dòng base được điều khiển bởi một MOSFET.
Dưới tác dụng của áp điều khiển Uge>0, kênh dẫn với các hạt mang điện là
các điện tử được hình thành, giống như ở cấu trúc MOSFET. Các điện tử di chuyển
về phía collector vượt qua lớp tiếp giáp n-p như ở cấu trúc giữa base và collector ở
transistor thường, tạo nên dịng collector.

a)

b)
Hình 1.1: a) Cấu trúc IGBT
b) Sơ đồ tương đương của IGBT

1.4.2. Nguyên lý làm việc
Phân cực cho IGBT sao UCE >0, sau đó vào cực G một điện áp điều khiển
Uge>0 với một giá trị đủ lớn. Khi đó hình thành một kênh dẫn với các hạt là điện từ
giống như MOSFET các hạt điện tử di chuyển về phía cực C, vượt qua lớp tiếp giáp
P-N tạo nên dòng Collector.
Thời gian đóng cắt của IGBT nhanh hơn transistor thường, trễ khi mở khoảng
0,15ms, trễ khi khóa khoảng 1ms. Cơng suất điều khiển IGBT rất nhỏ thường mở
dưới dạng điện áp điều khiển là ±15V . Để mở thường cấp tín hiệu +15V,khóa cấp
tín hiệu -15V


1.4.3. Vùng làm việc an toàn (Safe Operating Area)
Vùng làm việc an toàn được thể hiện dưới dạng đồ thị quan hệ giữa điện áp
và giá trị dòng điện lớn nhất mà phần tử có thể hoạt động được trong mọi chế độ,
khi dẫn, khi khóa, cũng như trong các q trình đóng cắt.
Khi điện áp đặt lên cực điều khiển và emitor là dương và hình thứ hai thì điện
áp này là âm. Khi điện áp điều khiển dương, SOA có dạng hình chữ nhật với góc
hạn chế ở phía trên, bên phải, tương ứng với chế độ dịng điện và điện áp lớn. Điều
này có nghĩa là khi chu kỳ đóng cắt càng ngắn, ứng với tần số làm việc càng cao thì
khả năng đóng cắt cơng suất càng suy giảm. Khi đặt điện áp điều khiển âm lên cực
điều khiển và emitor, SOA lại bị giới hạn ở vùng công suất lớn do tốc độ tăng điện
áp quá lớn sẽ dẫn đến xuất hiện dòng điện lớn đưa vào vùng p của cực điều khiển,
tác dụng giống như dòng điều khiển làm IGBT mở trở lại như tác dụng đối với cấu
trúc của thyristor. Tuy nhiên khả năng chịu đựng tốc độ tăng áp ở IGBT lớn hơn
nhiều so với ở các phần tử bán dẫn công suất khác.

Giá trị lớn nhất của dòng cho phép collector cho phép Icm được chọn sao cho
tránh được hiện tượng chốt giữ dịng, khơng khóa lại được, giống như ở thyristor.
Hơn nữa, điện áp điều khiển lớn nhất Uge cũng phải được chọn để có thể giới hạn
được dịng điện Ice trong giới hạn lớn nhất cho phép này trong điều kiện sự cố ngắn
mạch bằng cách chuyển đổi bắt buộc từ chế độ bão hòa sang chế độ tuyến tính. Khi
đó dịng Ice được giới hạn khơng đổi, khơng phụ thuộc vào điện áp Uce lúc đó. Tiếp
theo IGBT phải được khóa lại trong điều kiện đó, càng nhanh càng tốt để tránh phát
nhiệt quá mạnh. Tránh được hiện tượng chốt giữ dòng bằng cách liên tục theo dõi
dòng collector là điều cần thiết khi thiết kế IGBT.

1.5. IC SG3525
1.5.1. Sơ đồ chân

Hình 1.2: Sơ đồ chân IC SG3525


- Điện áp hoạt động 8 đến 35VDC
- Dải tần số của bộ dao động từ 100HZ tới 400 KHz
IC SG3525 có những tính năng ưu việt hơn so với IC 4047 và IC TL494:
- Lấy nguồn mà không cần biến đổi nguồn nuôi cho IC
- Dễ điều chỉnh độ rộng xung ra
- Khoảng deal time vừa đủ để tạo ra chu kỳ âm mà khơng gây hiện tượng
trùng dẫn.

Hình 1.3: Sơ đồ khối IC SG3525

Chức năng các chân:
Chân 1: Đầu vào đảo
Chân 2: Đầu vào không đảo
Chân 3: Chân đồng bộ hóa, cho phép đồng bộ xung với bộ dao động gắn ngoài

Chân 4: Đầu ra xung của bộ dao động trong
Chân 5: Mắc với một tụ điện CT=0.1uF- 1nF
Chân 6: Gắn với một điện trở RT=2kΩ - 150kΩ


Chân 7: Chân tụ CT xả điệp áp và được mắc với một trở RD
Chân 8: Chân này nối với 1 tụ để khởi động êm hơn và chế độ soft – start được kích
hoạt khi so sánh với điện áp Vref
Chân 9: Chân bù này được hồi tiếp về chân đầu đảo góp phần điều chỉnh xung ra ra
sẽ bù nếu có sai lệch về xung
Chân 10: Chân shutdown- ngừng. Khi chân này mức thấp PWM được kích hoạt còn
khi ở mức cao PWM được thiếp lập tức thời
Chân 11 và chân 14: là các chân ra của tín hiệu điều khiển.Dòng ra định mức
100mA và dòng đỉnh là 500mA. Hai xung ra lệch pha nhau 180 độ
Chân 12: là chân mass của IC
Chân 13:Điện áp collector của transistor NPN được nối bên trong IC. Điện áp cấp
cho chân này nên từ 9 đến 18V vì mosfet làm việc với điện áp thấp nhất là 8V và bị
đánh thủng là 20V
Chân 15: Chân cấp nguồn cho IC hoạt động từ 8 đến 35V
Chân 16: Điện áp tham chiếu có giá trị thấp nhất là 5V cao nhất là 5.2V thông
thường là 5.1V

1.5.2 Chức năng
Tạo ra 2 xung điều khiển lệch pha nhau 180° để điều khiển các cặp IGBT
trong mạch công suất.
Tần số của PWM phụ thuộc vào tụ định thời và trở định thời. Tụ định thời (C T)
kết nối giữa chân 5 và mass. Điện trở định thời (R T) được kết nối giữa chân 6 và
mass. Điện trở giữa chân 5 và chân 7 (RD) xác định deadtime.

Giá trị của RD trong dải 0 đến 500Ω. RT phải nằm trong dải 2k đến 150KΩ. Tụ

CT phải nằm trong dải 1nF (102) tới 0.2uF (224). Tần số trong công thức trên là tần
số của bộ dao động vậy nếu muốn tính tần số của nghịch lưu là 50Hz thì ta phải tính
ra 100Hz theo cơng thức trên.


1.6. Nghịch lưu
1.6.1. Giới thiệu về nghịch lưu
Bộ nghịch lưu là bộ biến đổi tĩnh đảm bảo biến đổi một chiều thành xoay
chiều. Nguồn cung cấp là một chiều, nhờ các khóa chuyển mạch làm thay đổi cách
nối đầu vào và đầu ra một cách chu kỳ để tạo nên đầu ra xoay chiều. Khác với bộ
biến tần việc chuyển mạch được thực hiện nhờ lưới điện xoay chiều, còn trong bộ
nghịch lưu hoặc trong bộ điều áp một chiều hoạt động của chúng phụ thuộc vào loại
nguồn và tải.
Các bộ nghịch lưu phân ra làm 2 loại :
- Bộ nghịch lưu làm việc ở chế độ phụ thuộc vào lưới điện xoay chiều
- Bộ nghịch lưu độc lập(với các nguồn độc lập như acquy, máy phát
điện…)
Nghịch lưu phụ thuộc có sơ đồ nguyên lý giống như chỉnh lưu có điều khiển.
Mạch nghịch lưu phụ thuộc là mạch chỉnh lưu trong đó có nguồn một chiều được đổi
dấu so với chỉnh lưu và góc mở α của các tiristor thỏa mãn điều kiện (π/2 < a <π)
lúc đó cơng suất của máy phát điện một chiều trả về lưới xoay chiều. Tần số và điện
áp nghịch lưu này phụ thuộc vào tần số điện áp lưới xoay chiều.
Nghịch lưu độc lập làm nhiệm vụ biến đổi điện áp một chiều từ các nguồn độc
lập (không phụ thuộc vào lưới xoay chiều) thành xoay chiều với tần số pha tùy ý.
Tần số và điện áp nghịch lưu nói chung có thể điều chỉnh được.

1.6.2. Mạch nghịch lưu một pha nguồn dòng dùng máy biến áp có điểm giữa
a) Sơ đồ nguyên lý

Hình 1.4: Sơ đồ ngun lý mạch nghịch lưu dịng 1 pha

dùng máy biến áp có điểm giữa


b) Nguyên lý làm việc
Sơ đồ gồm một máy biến áp có điểm giữa ở phía sơ cấp, hai thyristor anot
nối vào cực dương của nguồn nuôi E thông qua hai nửa cuộn dây sơ cấp của máy
biến áp, do đó cịn có tên là onduleur song song. Ở đầu vào của onduleur dòng ta
đấu nối tiếp với một điện cảm lớn Lk vừa để dự trữ dòng điện vào vừa để hạn chế
đỉnh cao của dòng điện iC khi khởi động. Tụ điện C gọi là tụ điện chuyển mạch.
Đặc điểm của onduleur dịng là có dịng điện tải dạng “sin chữ nhật” cịn dạng
điện áp trên tải thì do thơng số mạch tải quyết định.

Trong đó:
- 2n1 là tổng số vòng dây sơ cấp.
- n2 là số vòng dây thứ cấp.
- i,v là dịng và áp phía thứ cấp.

Hoạt động của sơ đồ
Giả thiết cho xung mở T1. Điểm A được T1 nối với cực âm của nguồn E. Bây
giờ V0-Va=u1=E, do hiệu ứng biến áp tự ngẫu nên VB-V0=u1=E. Như vậy tụ điện C
được nạp điện áp bằng 2E, bản cực dương ở bên phải.
Bây giờ nếu cho xung mở T2, Tiristor này mở và đặt điện thế điểm B vào
mạch catot T1 khiến T1 bị khóa lại, tụ điện C sẽ bị nạp ngược lại, sẵn sàng để khóa
T2 khi ta cho xung mở T1. Phía thứ cấp ta nhận được dòng “ sin chữ nhật” mà tần
số của nó thuộc vào nhịp phát xung mở T1,T2.


1.6.3. Nghịch lưu nguồn áp một pha
a) Sơ đồ nguyên lý

Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu nguồn áp một pha
Trong đó:
- T1,T2,T3,T4: Là các IGBT có nhiệm vụ để đóng cắt hoặc điều chỉnh
thay đổi điện áp xoay chiều ra tải.
-Zt: là phụ tải.
-D1,D2,D3,D4: Là các diode dẫn dịng khi tải trả năng lượng về nguồn ni.
-it: là dịng nguồn xoay chiều dạng răng cưa.
Khi �t>0 thì nguồn cung cấp năng lượng cho tải (các thyristor dẫn dịng).
Khi �t<0 thì tải trả năng lượng về nguồn ni (các diode dẫn dịng).
-C0: Tụ điện có nhiệm vụ san phẳng điện áp đầu vào và dự trữ năng
lượng dưới dạng điện trường.

b) Nguyên lý làm việc
Giả sử T2 và T4 đang cho dòng chạy qua. Khi t = 0 cho xung mở T1 và T3,
T2 và T4 bị khóa lại, dịng tải �t = -Im khơng thể đảo chiều 1 cách đột ngột. Nó tiếp
chảy theo chiều cũ nhưng theo mạch D1 đến E đến D3 đến tải đến D1 và suy giảm
dần, D1 và D3 dẫn dòng khiến T1 và T3 vừa kịp mở đã bị khóa lại. Khi t =
�1, i = 0, D1 và D3 bị khóa lại, T1 và T3 sẽ mở lại do vẫn còn xung điều khiển tác
động ở các cực G1, G3 dòng tải i>0.


Giai đoạn t = 0 đến t1 là giai đoạn hoàn năng lượng.Khi t = T/2 cho xung mở
T2 và T4, T1 và T3 bị khóa lại, dịng tải chạy qua D2 và D4 khiến cho T2 và T4 vừa
kịp mở khóa đã bị khóa lại. Khi t = 3, i = 0, T2 và T4 sẽ mở lại, i<0. Dòng
tải I biến thiên theo quy luật hàm mũ giữa hai giá trị Im và –Im.
c) Dạng sóng dịng điện, điện áp trong mạch

Hình 1.6: Dạng sóng dịng điện, điện áp trong mạch

d) Cơng thức tính tốn

Tải thuần cảm:
Khi T1 và T3 mở cho dịng chảy qua, ta có phương trình:
L=E
và nghiệm là I = + C = + C


Vận dụng cơ kiện đầu, xác định được hằng số tích phân C = -I m, vậy:
I = – Im
Vận dụng sơ kiện thứ hai, xác định được trị số của Im:
Im = .
Cuối cùng cơng thức dịng điện tải có dạng I =

Tải L + R nối tiếp:
Khi cho xung mở T1 và T3 ta có phương trình vi phân:
L + R.i = E

(1)

Viết (1) dưới dạng toán tử laplace:
pI(p) – i(0) + aI(p) =
Trong đó a =

i(0) = - Im
I(p) = -

Và nghiệm của phương trình trên là:
i = (1 – – Im. (2)
Và vận dụng sơ kiện thứ hai, xác định được: Im = .
Tải R+L song song:
Điện áp đặt trên tải là u, có dạng “ hình sin chữ nhật “ , với biên độ E,

Khi T1 và T3 mở cho dịng chảy qua, ta có các phương trình sau.
IR =
L=E
Do đó:

il = - .t + C

Vận dụng cơ kiện thứ nhất, xác định được hằng số tích phân:
C = - ILm


Vận dụng sơ kiện thứ hai, xác định được trị số của ILm:
ILm = - ILm

=>

ILm =


CHƯƠNG 2
TÍNH TỐN,THIẾT KẾ MẠCH NGHỊCH LƯU NGUỒN ÁP
MỘT PHA

2.1. Thiết kế sơ đồ khối tồn mạch

Hình
2.1: Sơ đồ khối tồn mạch

2.2. Tính tốn, thiết kế mạch động lực
2.2.1. Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý mạch động lực


2.2.2. Lựa chọn phần tử làm khóa chuyển mạch MOSFET

- Dòng làm việc qua van bằng dòng làm việc qua cuộn dây sơ cấp máy biến
áp: I = 3 A

Điện áp ngược đặt lên van: 220v DC
Từ các điều kiện tính tốn trên ta đi chọn van IRF840 với các tham số như sau

Hình 2.3: IRF 840

IRF840 là MOSFET kênh N được đóng gói TO-220. Nó được thiết kế cho các ứng
dụng điện áp cao lên đến 500V với khả năng chuyển mạch tốc độ cao. Nó có thể
được sử dụng cho cả mục đích cơng tắc và khuếch đại. Là một cơng tắc, nó có thể
điều khiển tải tối đa 8A và tải lên tới 30A ở chế độ xung. Thiết bị có thể được sử
dụng trong nhiều ứng dụng điện áp cao như nguồn điện, bộ điều khiển động cơ,
UPS,… Ngồi ra IRF840 cũng có thể được kết nối và điều khiển trực tiếp với đầu ra
của mạch tích hợp.
Tính năng / Thơng số kỹ thuật
Loại gói: TO-220
Loại transistor: Kênh N
Điện áp tối đa từ cực máng đến cực nguồn: 500V
Điện áp tối đa từ cực cổng đến cực nguồn phải là: ± 20V


Dòng cực máng liên tục tối đa là: 8A
Dòng cực máng xung tối đa là: 32A

Công suất tiêu tán tối đa là: 125W
Điện áp tối thiểu cần thiết để dẫn: 2V đến 4V
Nhiệt độ lưu trữ và hoạt động phải là: -55 đến +150 độ C.

2.3. Tính tốn, thiết kế mạch điều khiển
Để tạo ra khối phát xung ta sử dụng vi mạch sg3525 có các thơng số sau
Mạch điều khiển bộ điều biến độ rộng xung SG3525A cung cấp hiệu suất được cải thiện và
số lượng bộ phận bên ngoài thấp hơn khi được thực hiện để điều khiển tất cả các loại
nguồn điện chuyển mạch. Tham chiếu trên chip +5,1 V được cắt thành ± 1% và bộ khuếch
đại lỡi có dải điện áp chế độ chung đầu vào bao gồm điện áp tham chiếu, do đó loại bỏ sự
cần thiết của điện trở bộ chia bên ngoài. Một đầu vào đồng bộ cho bộ tạo dao động cho
phép nhiều đơn vị được bổ sung hoặc một đơn vị duy nhất được đồng bộ hóa với đồng hồ
hệ thống bên ngồi. Một loạt các thời gian chết có thể được lập trình bằng một điện trở duy
nhất được kết nối giữa chân CT và chân Xả. Thiết bị này cũng có mạch khởi động mềm tích
hợp, chỉ u cầu một tụ điện định thời bên ngoài. Chân tắt điều khiển cả mạch khởi động
mềm và các giai đoạn đầu ra, cung cấp tính năng tắt tức thời thơng qua chốt PWM với chế
độ tắt xung, cũng như tái chế khởi động mềm với các lệnh tắt máy dài hơn. Việc khóa điện
áp dưới hạn chế các đầu ra và sự thay đổi của tụ điện khởi động mềm khi VCC dưới danh
định. Các công đoạn đầu ra được thiết kế cực totem có khả năng chìm và tìm nguồn vượt
quá 200 mA. Giai đoạn đầu ra của SG3525A có tính năng logic NOR dẫn đến đầu ra thấp
cho trạng thái tắt.
Các tính năng:
• Hoạt động 8,0 V đến 35 V
• Tham chiếu cắt xén 5,1 V ± 1,0%
• Dải dao động 100 Hz đến 400 kHz
• Chốt đồng bộ dao động riêng biệt
• Điều khiển thời gian chết có thể điều chỉnh
• Khóa điện áp đầu vào
• Chốt PWM để ngăn nhiều xung
• Xung-x-xung Tắt máy

• Đầu ra Nguồn / Chìm kép: ± 400 mA Đỉnh


2.3.1. Thiết kế sơ đồ nguyên lý của mạch điều khiển

Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý của mạch điều khiển

2.3.2. Tính tốn tần số đầu ra của mạch điều khiển
Tần số của bộ dao động trong IC SG3525 được tính theo công thức:

Như vậy tần số của bộ dao động phụ thuộc vào C T, RT và RD.
Tần số của bộ dao động gấp đôi tần số đầu ra vậy nên để muốn tần số của 2 đầu ra
là 50Hz thì fosc=100Hz.
Ta chọn CT=0.1uF RD=220Ω thay vào cơng thức trên:

=> RT=141.9kΩ
=> Chọn RT là một biến trở 100kΩ cộng với một điện trở thường 100kΩ


2.4. Thiết kế sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động của toàn mạch
2.4.1. Thiết kế sơ đồ nguyên lý tồn mạch

Hình 2.5: Khối nguồn

Hình 2.6: Khối tạo dao động

Hình 2.7: Mạch cầu H


2.4.2. Nguyên lý hoạt động toàn mạch

-Điện áp đầu vào là 220v AC sau khi được chỉnh lưu qua cầu diode và được lọc bởi
tụ đầu vào, điện áp ra là 310v DC khi không tải.
-Điện áp nuôi cho ic là 12v điện áp này ta cũng lấy từ biến áp, sau đó chỉnh lưu
thành điện áp 1 chiều , và được ổn định ở mức 12v bởi IC7812.
-Khi được cấp nguồn SG3525 sẽ hoạt động tạo ra tín hiệu tại xung tại hai chân 11
và 14 lệch pha nhau 180 độ .
-Tín hiệu đi đến kích mở chân G của Mosfet làm cho Mosfet hoạt động như vậy dao
động tạo ra sẽ điều khiển cho Mosfet liên tục đóng ngắt tạo thành dịng điện biến
thiên.
-Chu kì đầu Q9 và Q2 chạy, điện áp 310v DC sẽ được đi qua Q9 và sau đó đi qua
tải qua Q2 và xuống mass, tạo ra 1 chu kì đầu 50hz.
-Chu tiếp theo Q1 và Q10 chạy, điện áp 310v DC sẽ được đi qua Q1 và sau đó đi
qua tải qua Q10 và xuống mass, tạo ra chu kì thứ 2 50hz.
-2 chu kì sẽ lặp đi lặp lại. Điện áp đầu ra lúc này ta thu được xấp xỉ điện áp nguồn
220v AC
2.4.3. Sơ đồ mạch in

Hình 2.8: Mạch in mạch cầu H

Hình 2.9: Mạch in khối tạo dao động


CHƯƠNG 3
KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM

3.1. Khảo sát tín hiệu ra của mạch điều khiển

Hình 3.1: Tín hiệu ra chân 11 của mạch điều khiển

Hình 3.2: Tín hiệu ra chân 14 của mạch điều khiển

3.2. Mơ hình thực tế sản phẩm


Hình 3.3: Mơ hình thực tế sản phẩm

3.3. Kết luận
-Sau quá trình thực hiện bản đồ án em đã thu được một số kết quả như sau:
-Giới thiệu một số ứng dụng và đặc điểm của mạch biến đổi điện áp dc
-Phân tích ngun lý làm việc và các thơng số trong mạch
-Giới thiệu một số ứng dụng và đặc điểm của mạch
-Với sự cố gắng nỗ lực của bản thân, em đã hồn thành đồ án của mình theo đúng
thời gian. Một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong khoa Điện - Điện
Tử, đặc biệt là thầy Nguyễn Đình Hùng đã trực tiếp hướng dẫn em trong việc hoàn
thành đồ án. Em rất mong nhận được những ý kiến nhận xét, góp ý của các thầy cô
và các bạn để bản đồ án của cúng em hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!