thiết kế mạch nguồn đối xứng 12v

1

LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật, trên con đường công
nghiệp hóa và hiện đại đất nước ngành điện –điện tử nói chung, hay điện tửnói
riêng đã có những bước tiến vượt bậc và mang lại những thành quả đáng kể cho xã
hội và đất nước. Làm theo lời Bác học phải đi đôi với làm, bên cạnh những giờ lý
thuyết trên lớp vẫn cần chau dồi thêm kiến thức thực tế bằng cách thực tập tự học
tự tìm tịi thêm.Vì vậy, đồ án môn học chế tạo sản phẩm là điều kiện tốt giúp
chúng em kiểm chứng được lý thuyết đã được học trên lớp và cũng là chau dồi
thêm kiến thức thực tế.
Trong đồ án lần này, chúng em đã được nhận đề tài :
“Thiết kế, chế tạo mạch nguồn dối xứng 7812
Sau thời gian nghiên cứu, chúng em đã chế tạo thành công đáp ứng được cơ bản
yêu cầu của đề tài.
Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, chúng em đã gặp một số vướng mắc về lý
thuyết và khó khăn trong việc thi cơng sản phẩm. Tuy nhiên, chúng em đã nhận
được sự giải đáp và hướng dẫn kịp thời của thầy (cô) ………………….. cùng với
sự góp ý của các thầy cơ trong khoa và các bạn trong lớp. Đựơc như vậy chúng em
xin chân thành cảm ơn và mong muốn nhận được nhiều hơn nữa sự giúp đỡ, chỉ
bảo của cô giáo và các bạn trong các đồ án sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện:

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT


2

2.1. GIỚI THIỆU LINH KIỆN
2.1.1. Điện trở

Khái niệm, ký hiệu điện trở:
Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động, có khả năng cản trở dịng điện, tạo sự
sụt áp.
Ký hiệu điện trở: R (Resistor)
Điện trở được xá định bằng biểu thức:
Đơn vị tính:
ohm (Ω). ).
( 1Ω). = 10-3 KΩ). = 10-6 MΩ)Ω). )
Điện trở được chia làm 2 loại đó là điện trở cố định và điện trở biến đổi

R

A, General resistor

B, Variable resistor

C, Preset resistor

A. điện trở thông dụng B. biến trở (chiết áp) C. biến trở (hiệu chỉnh)
Các thông số cơ bản của điện trở.
Giá trị của điện trở phụ thuộc vào vòng màu, vật liệu, kích thước, và độ dài của
điện trở.
Bên cạnh giá trị của điện trở và sự sai lệch cho phép với các giá trị tiêu chuẩn, là
đặc tính cần thiết bao gồm khả năng chịu tải và hệ số nhiệt độ.
Giá trị giới hạn:
Các giá trị
giới hạn đưa ra bởi các nhà sản xuất là các giá trị, nếu vượt q có thể làm thay đởi
tham số của linh kiện hoặc thậm chí phá hỏng linh kiện. Các giá trị giới hạn này
không được vượt quá. Các giá trị giới hạn này gồm có:
Cơng suất cực đại cho phép Pmax

3

Điện áp làm việc cực đại cho phép Umax
Phân loại điện trở
Phân loại theo cấu tạo có 3 loại:
+ Than ép: loại này có cơng suất < 3W và hoạt động ở tần số thấp
+ MΩ)àng than: loại này có công suất >3W và họt động ở tần số cao
+ Dây quấn: loại này có cơng suất >5W và hoạt động ở tần số thấp.
Phân loại theo công suất
+ Công suất nhỏ: kích thước nhỏ
+ Cơng suất trung bình: kích thước lớn hơn
+ Công suất lớn: kích thước lớn
Xác định chất lượng của điện trở:
Để xác định chất lượng của điện trở, chúng ta có những phương pháp sau:
+ Quan sát bằng mắt: kiểm tra xem màu sắc trên than điện trở có chỡ nào bị đởi
màu hay khơng. Nếu có thì giá trị của điện trở có thể bị thay đổi khi làm việc
+ Dùng đồng hồ vạn năng kết hợp với chỉ số ghi trên thân của điện trở để xác định
chất lượng của điện trở.
- Những hư hỏng thường gặp ở điện trở:
+ Đứt: Đo không lên
+ Cháy: Do làm việc quá công suất chịu đựng
+ Tăng trị số: Thường xảy ra ở các điện trở bột than, do lâu ngày hoạt tính của lớp
bột than bị biến chất làm tăng trị số của điện trở.
+ Giảm trị số: Thường xảy ra ở các điện trở dây quấn là do bị chạm 1 số vòng dây.
Biến trở (Variable resistor):
Công dụng: dùng để biến đổi (thay đổi giá trị điện trở, qua đó làm thay đởi điện áp
hoặc dòng điện ra trên biến trở
+ Biến trở chiết áp: địi hỏi sự điều chỉnh với độ chính xác khơng cao

+ Biến trở vi chỉnh: để điều chỉnh độ chính xác của mạch điện.
-biến trở có 2 loại cơ bản là loại than và loại dây quấn.


4

+ Biến trở dạng dây quấn với công suất cao, thường chỉ được sử dụng trong trường
hợp đòi hỏi khả năng chịu tải lớn. Các biến trở loại màng mỏng thì ngược lại được
sử dụng với số lượng lớn. Chúng là các “chiết áp” (potention metter) được điều
chỉnh bằng tay, không dùng dụng cụ.
+ Đối với biến trở loại than: thực tế có 2 loại A và B.

Loại A: chỉnh thay đổi chậm đều được sử dụng để thay đổi âm lượng lớn,
nhỏ trong amply, cassette, radio, ti vi…..hoặc chỉnh độ tương phản (contrass),
chỉnh độ sáng (brightness) ở tivi….. biến trở loại A cịn có tên gọi là biến trở tuyến
tính.

Loại B: chỉnh thay đổi đột biến nhanh, sử dụng chỉnh âm sắc trầm, bổng ở
amply, biến trở loại B cịn có tên gọi là biến trở phi tuyến hay trở loga.
Cách đo biến trở để xá định giá trị hoặc cá định loại A,B:

Vặn đồng hồ vạn năng về thang đo ohm (Ω). )

Đo cặp chân 1,3 rồi chiếu với giá trị trên than biến trở

Đo tiếp cặp chân 1, 2 rồi dùng tay vặn thử biến trở xem giá trị hiển thị
trên đồng hồ có thay đởi hay không.

Nếu thay đổi chậm: ta xác định VR là loại A


Nếu thay đổi nhanh: ta xác định VR là loại B
Chú ý:
Nếu kim đồng hồ thay đổi, rồi lại chuyển về vị trí ∞ là biến trở bị đứt
Nếu kim đồng hồ thay đổi, rồi chuyển về vị trí ∞, sau đó lại trở lại vị trí
gần đó là biến trở bị bẩn, rỗ mặt than.
Ứng dụng của điện trở:
Điện trở có mặt ở khắp mọi nơi trong các mạch điện, điên tử và như vậy điện trở là
1 linh kiện quan trọng không thể thiếu trong các mạch điện và điện tử. Trong mạch
điện, điện trở cịn có tác dụng như trở hạn dịng, phân áp……..
Ngồi ra điện trở còn rất nhiều ứng dụng khác trong mạch điện hàng ngày.


5

2.1.2. Tụ điện
Khái niệm, ký hiệu của tụ điện:
Khái niệm: tụ điện là linh kiện điện tử thụ động, dùng để làm phần tử tích
trữ và giải phóng năng lượng trong mạch điện.
Ký hiệu của tụ điện: C
Được xác định bằng biểu thức: C
(Xc )
Đơn vị tính: Fara (F)
+ Kí hiệu của tụ trong mạch điện:

Tụ khơng
phân cực

Tụ hóa có
phân cực

Tụ hóa có
phân cực

Tụ
hóa
khơng phân
cực

Tụ biến dung
hay tụ biến đởi

Đối với tụ không phân cực, khi mắc vào mạch điện không cần phải lưu ý
đến cực. Nhưng đối với tụ phân cực thì ta phải chú ý cực dương (+) phải nối vào
điểm có điện áp cao hơn, cực âm (-) nối với điểm có điện áp thấp hơn.
Cấu tạo và phân loại tụ điện:
Về cấu tạo, tụ không phân cực gồm các lá kim loại xen kẽ với các lá làm
bằng chất cách điện gọi là chất điện môi. Tên của tụ được đặt theo tên chất điện
môi như tụ giấy, tụ gốm, tụ mica, tụ dầu…
Giá trị của tụ thường có điện dung từ 1,8pF tới 1µF. khi giá trị điện dung
lớn hơn thì kích thước của tụ khá lớn nên khi đó chế tạo loại phân cực tính sẽ giảm
kích thước 1 cách đáng kể.
Tụ điện phân: màng oxide nhơm
Tụ điện phân có cấu tạo gồm 2 điện cực tách rời nhau nhờ 1 màng mỏng chất điện
phân, khi có một điện áp tác động lên 2 điện cực sẽ suất hiện 1 màng oxit kim loại
không dẫn điện đóng vai trị như chất điện mơi. Lớp điện môi càng mỏng, kích
-


6

thước của tụ càng nhỏ mà điện dung càng lớn. Đây là loại tụ có cực tính được xác
định và đánh dấu trên thân tụ, nếu nối gược cực tính, lớp điện mơi có thể phá hủy
và làm hỏng tụ (nở tụ). Loại này dễ bị dị điện do lượng điện phân còn dư.
Phân loại tụ điện:
Phân loại theo tính chất: ( tính chất phân cực) : gồm có:
+ Tụ không phân cực: gồm các lá kim loại xen kẽ với lớp cách điện mỏng, giá trị
của nó thường từ 1,8pF ữ 1àF.
+ Tu phõn cc: cú cu to gm 2 điện cực cách li nhau nhờ 1 lớp chất điện phân
mỏng làm điện môi. Lớp điện môi càng mỏng thì trị số điện dung càng cao. Loại tụ
này có sự phân cực và ký hiệu các cực được ghi trên thân của tụ.
Phân loại theo cấu tạo:
+ Tụ gốm : Điện mơi làm bằng gốm, thường có kích thước nhỏ, dạng ống hoặc
dạng đĩa có tráng lk lên bề mt, tr s t 1pF ữ 1àF v cú in áp làm việc tương
đối cao.
+ Tụ mica: Điện môi làm bằng mica có tráng bạc, trị số từ 2,2pF đến 10nF.
Thường làm việc ở tần số cao. Tụ này có chất lượng cao, sai số nhỏ, đắt tiền.
+ Tụ polycacbonat: có dạng tấm chữ nhật, kích thước nhỏ gọn phù hợp với các
Board mạch in, điện dung lớn( tới 1µF)
+ Tụ giấy polysie: chất điện môi làm bằng giấy ép tẩm polysie có dạng hình trụ, có
trị số từ 1nF÷ 1µF
+ Tụ hóa (tụ điện phân): có cấu tạo là các lá nhôm cùng bột dung dịch điện phân
cuộn lại đặt trong vỏ nhơm, loại này có điện áp làm việc thấp, kích thước và sai số
lớp. Trị số điện dung khong 0.1àFữ470àF.
+ Tu tantan: loi ny c ch to ở 2 dạng hình trụ có đầu ra dọc theo trục và
dạng hình viên tantan. Tụ này có kích thước nho. Nhng tr s in dung khỏ ln
khong 0.1àFữ 100àF.
+ Tụ biến đổi: chính là tụ xoay trong radio hay tụ tinh chỉnh.
Xác định chất lượng của tụ điện:
Dùng thang đo Ohm (của đồng hồ vạn năng chỉ thị kim.
-

7

+ Khi đo tụ >100µF chọn thang đo X1
+ Khi đo tụ từ 10µF đến 100µF chọn thang đo X10
+ Khi đo tụ từ 0.1µF đến 10µF chọn thang đo X 1k
+ Khi đo tụ từ 0,001µF đến 0.1µF chọn thang đo X10
+ Khi đo tụ từ 100pF đến 0.001µF chọn thang đo X 1MΩ)
+ Khi đo tụ < 100pF chọn thang đo X10MΩ).
Đo 2 lần, có đảo chiều que đo
+ Nếu kim vọt lên rồi trả về hết thì khả năng nạp, xả của tụ còn tốt.
+ Nếu kim vọt lên 0Ω). : tụ bị nối tắt( bị đánh thủng, chạm, chập…).
+ Nếu kim vọt lên nhưng trả về khơng hết: tụ bị rị rỉ
+ Nếu kim vọt lên rồi trả về lờ đờ: tụ bị khô
+ Nếu kim không lên: tụ bị đứt.
Ứng dụng của tụ điện:
Đối với tụ phân cực: được ứng dụng trong mạch điện tử để san phằng
điện áp 1 chiều, lọc tín hiệu xoay chiều.
Tụ không phân cực: được ứng dụng trong mạch điện tử để lọt các tín hiệu
tần số cao.
Tụ còn được ứng dụng trong các mạch dao động.
2.1.3. Cuộn cảm
Khái niệm, kí hiệu của cuộn cảm:
Cuộn cảm là một linh kiện điện tử thụ động, có tính chọn lọc với tần
số tín hiệu tác động lên nó. Cuộn cảm là một phần tử tích trữ và biến đổi năng
lượng điện thành năng lượng từ trường. Đối với tín hiệu có tần số cao, tổng trở của
cuộn cảm tăng lên rất lớn và dòng qua cuộn cảm rất nhỏ còn đối với dịng 1 chiều
thì cuộn cảm có tác dụng như 1 điện trở thuần. Đối với dịng điện xoay chiều, thì
tởng trở của cuộn cảm bao gồm điện trở thuần RL và trở kháng XL

Từ đó ta có: ZL=RL+j.XL= RL+ j2fL
Đơn vị đo: henry ( H)
Kí hiệu cuộn cảm
-


8

Cuộn dây khơng có lõi ( lõi khơng khí) loại này
làm việc ở tần số cao >10MΩ)Hz
Cuộn dây có lõi sắt bụi, loại này làm việc ở tần số
trung bình từ 50kHz đến 10MΩ)Hz
Cuộn dây có lõi sắt cứng tơn silIC, loại này hoạt
động ở tần số thấp( 50kHz )

Cuộn dây có 1 lõi điều chỉnh được
Cuộn dây có 2 lõi điều chỉnh được
Phân loại cuộn cảm:
- Phân loại theo vật liệu làm lõi gồm có:
+ Cuộn cảm lõi khơng khí.
+ Cuộn cảm lõi bụi sắt (lõi sắt bụi )
+ Cuộn cảm lõi sắt lá.
-Phân loại theo tính chất cuộn cảm
+ Cuộn cảm có trị số cố định.
+ Cuộn cảm có trị số thay đởi.

2.1.4 7812


9

C 7812 (LM7812) được hiểu theo là một trong những dịng IC ổn áp có tác dụng dùng để ổn
định điện áp 12V đầu ra, với đầu vào Max ( cực đại ) là 36V, Min ( cực tiểu ) là 15V.

Số lượng chân của loại IC tương đối ít nên rất thích hợp cho các mạch điện tử với điện
áp nhỏ, IC kết hợp trong gói TO-200.
Với IC 7812 hiện nay được kết hợp các chức năng như: bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá
nhiệt và giữ các linh kiện tranzito công suất trong mạch làm việc ở mức an tồn nhất.
Tránh trường hợp mạch có vấn đề nhưng khơng phá hủy IC.
IC 7812 có nhiệm vụ giúp ta điều chỉnh điện áp cố định. Bạn có thể tham khảo sơ đồ
chân và sơ đồ nguyên lý của mạch điện áp cố định đầu ra 12V.
Điện áp đầu ra: +12V DC, IC 7812 được tích hợp chức năng bảo vệ khỏi những dịng
điện áp cao. IC này có một bộ tản nhiệt với điểm chung được kết nối với nó. Bộ tản
nhiệt giúp IC của ổn áp khơng bị quá nhiệt và đoản mạch.
Dòng ra: lên đến 1.5A, IC ổn áp 7812 không yêu cầu bất kỳ thành phần nào khác để
cân bằng hoặc bão hòa điện áp đầu ra của chúng.

Thông Số Kỹ Thuật Của IC 7812
Thông số kỹ thuật IC 7812 (LM7812)
Datasheet

7812

Chân

3


10
Điện áp ra

12V

Điện áp vào

15V – 36V DC

Dòng điện ra

3A

Nhiệt độ hoạt động

0°C – 125°C

Công suất

36W

2.1.5 7912
LM7912 là bộ điều chỉnh điện áp âm đầu ra cố định của dòng LM79xx và đóng gói TO-220. IC này
chỉ yêu cầu một hoặc hai linh kiện bên ngoài là hai tụ lọc được đặt ở đầu vào và đầu ra của IC như
thể hiện trong hình ảnh sơ đồ chân của IC ở dưới. Các tụ điện này có thể là tụ tantalum hoặc tụ hóa
và nên được đặt càng gần IC càng tốt với dây dẫn ngắn. Phải sử dụng một bộ tản nhiệt thích hợp
cho IC để IC có thể chịu tải tối đa là 1,5A. Điện áp đầu vào phải cao hơn từ 2V đến 3V so với điện
áp đầu ra là 12V để có được điện áp đầu ra ổn định. Ngồi ra, dịng điện đầu vào phải ở mức tối
thiểu 1.5A đến 2A để có được 1.5A chính xác ở đầu ra.
Các tính năng / Thơng số kỹ thuật của IC LM7912
Gói TO-220
Dịng điện đầu ra lên đến 1.5A

Chức năng bảo vệ ngắn mạch
Chức năng tắt quá nhiệt
Giá rẻ
Đáng tin cậy để sử dụng thương mại
Đầu ra 12V chính xác
Điện áp đầu vào tối đa là 35V DC
Dòng điện tĩnh thấp


11

2.1.6 led đơn
Đèn led chiếu sáng có ở xung quanh chúng ta. Nó được lắp đặt ở trong nhà, xe hơi,
thậm chí cả điện thoại. Chúng có nhiều hình dạng và kích cỡ, điều này cho phép
các nhà thiết kế có thể điều chỉnh chúng cho sản phẩm của họ. Khi bạn nhìn thấy
một ánh sáng điện tử, rất có thể đó là đèn led. Hoạt động ở mức điện áp thấp và
kích thước nhỏ làm cho chúng trở thành một sự lựa chọn tuyệt vời cho nhiều sản
phẩm chiếu sáng khác nhau.


12

Điện áp
MΩ)ỡi đèn LED có một mức điện áp đầu vào nhất định để tạo ra ánh sáng. Nếu bạn
cung cấp ít hơn mức này, nó sẽ khơng phát sáng. Nếu bạn có nhiều đèn được nối
tiếp trong một mạch, bạn phải tính mức điện áp cần cấp cho loạt này.
Ví dụ, ta có một đèn LED 5mm có mức điện áp đầu vào là 3,4V. Chúng ta lấy cấp
nguồn cho nó là một pin AA 1,5V nó sẽ khơng phát sáng. Tuy nhiên, nếu chúng ta
thêm một pin AA nữa để cấp nguồn, tức là khoảng 3V thì đèn LED sẽ sáng. Trị số
thập phân 0,4 có thể bỏ qua trong trường hợp này.

Dòng điện
Dòng điện cũng là trị số quan trọng hàng đầu cần quan tâm. Nhiệt độ là kẻ thù của
công nghệ LED, nếu bạn cung cấp một dòng điện vượt qua ngưỡng cho phép,
tương đương với việc làm gia tăng nhiệt độ và làm đèn nhanh chóng bị hỏng.
Dịng điện phù hợp với đèn LED 5mm thường ở mức 20mA, tối đa có thể tới


13

30mA. Chúng ta có thể kiểm sốt dịng điện bằng cách đặt một điện trở nối tiếp
với đèn LED. Nó giúp dịng điện cấp cho đèn ln ở mức cho phép.
Ánh sáng
Bước sóng là cách chính xác để giải thích màu sắc của ánh sáng. Đối với đèn LED,
sẽ có sự khác biệt về màu sắc do quá trình sản xuất. Trên bảng đèn LED 5mm, bạn
sẽ thấy bước sóng tối thiểu và tối đa. Các biến thể luôn trong cùng một dải, chỉ khi
bạn mua các LED có cùng màu trong nhiều đợt khác nhau, có thể có một số biến
thể nhỏ (ngay cả khi mắt chúng ta không nhận thấy chúng).
Bước sóng này thực sự được quyết định bởi loại vật liệu bán dẫn được sử dụng để
tạo ra diode bên trong gói 5mm này. Cấu trúc dải năng lượng của chất bán dẫn
thay đổi giữa các vật liệu, do đó photon phát ra các tần số khác nhau có ảnh hưởng
đến ánh sáng chúng ta thấy.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH VÀ THI CÔNG MẠCH


14

3.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

3.2 nguyên lý hoạt động mạch







IC1-IC2 khơng cần giữ tản nhiệt vì dịng điện rất thấp.
C5, C6 là các tụ lọc để giảm tín hiệu gợn sóng.
C7 làm sạch điện áp nhất thời đến đầu ra.
LED1 là đèn báo BẬT nguồn. Và R1 là bộ giới hạn hiện tại của LED1.
C1, C2, C3, C4 là các tụ lọc để làm mịn xung DC thành điện áp DC ổn
định.


15

3.3 SƠ ĐỒ LINH KIỆN

3.4 MẠCH IN


16

3.5 thi công


17

CHƯƠNG III: KẾT LUẬN
3.1. Kết quả

Sau thời gian thực hiện đồ án môn học, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy
(cơ) …………….. chúng em đã hồn thành đồ án theo quy định. Để thực hiện


18

được yêu cầu của đề tài, chúng em đã không ngừng học hỏi, những vấn đề về các
linh kiện điện tử và các vấn đề khác liên quan. Vì thế kiến thức về điện tử, kinh
nghiệm thực tế về làm mạch đã có sự tiến bộ. MΩ)ột lần nữa chúng em xin chân
thành cảm ơncơ!
3.2. Hạn chế
- Vì sản phẩm làm ra chỉ mang tính nghiên cứu nên còn mang tính cơ bản và chưa
được sử dụng rộng rãi ngoài thực tế.
- Do thời gian và điều kiện của sinh viên nên sản phẩm chưa được hoàn hảo.
3.3. Hướng phát triển đề tài
MΩ)ạch hoạt động tốt nhưng cơng suất cịn nhỏ, chúng ta có thể tăng cơng suất của
mạch lên cao hơn.
Trên đây là đồ án môn học của em sau một thời gian ngun cứu tìm hiểu đã hồn
thành. Vì kiến thức cịn hạn chế cùng với thời gian có hạn đồ án cịn nhiều thiếu
sót và bất cập rất mong mọi ý kiến đóng góp để em có thể sửa đổi và được hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !