ĐỀ TÀI " Tìm hiểu và thực hiện mạch kích điện áp từ nguồn ắc qui 12V lên 220V- 500W " potx

Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 1 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP




ĐỀ TÀI:
Tìm hiểu và thực hiện mạch kích điện áp từ
nguồn ắc qui 12V lên 220V-500W

Giáo viên hướng dẫn :Vũ Quang Hưng
Sinh viên thực hiện :
Lê Trung Hiếu
Đoàn Trung Kiên
Phạm Quang Sáng
Lê Cảnh Toàn
Lớp :CĐ Tự động hoá 4 – K54

Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 2 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
CHƯƠNG II : SỬ DỤNG IC CD4047 và TRANSISTOR 2N3055
1. Sơ đồ nguyên lý
a. Mạch điều khiển
b. Mạch lực
c. Linh kiện sử dụng

2. Giới thiệu chi tiết các linh kiện
a. Mạch điều khiển
 IC CD4047
 IC LM324
b. Mạch lực
 Transistor H1061
 Transistor 2N3055
3. Nguyên lý làm việc
4. Mạch in
a. Mạch điều khiển
b. Mạch lực
CHƯƠNG III : SỬ DỤNG IC SG3525 và MOSFET IRF3205
1. Sơ đồ nguyên lý
a. Sơ
đồ
b. Linh kiện sử
dụng
Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 3 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54
2. Giới thiệu chi tiết các linh kiện
a. IC SG3525
b. MOSFET IRF3205
3. Nguyên lý làm việc
4. Mạch in
CHƯƠNG IV : BIẾN ÁP
CHƯƠNG V : KẾT LUẬN
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 4 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54


LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại ngày nay điện tử công suất đóng một vai trò hết sức quan
trọng trong đời sống.Việc biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác nhờ
các mạch công suất được ứng dụng rộng rãi.Đặc biệt nhờ có sự phát triển của van
bán dẫn công suất mà lĩnh vực này ngày càng phát triển mạnh mẽ.Ta có thể phân
loại thành một số dạng biến đổi sau: AC→DC (Chỉnh lưu) ; DC→AC (Nghịch lưu) ;
AC→AC(Điều chỉnh điện áp xoay chiều);DC→DC(Điều chỉnh điện áp một
chiều).Mỗi nhóm trên đều có những ứng dụng riêng của nó trong từng lĩnh vực cụ
thể.
Quá trình thực tập này dưới sự hướng dẫn của thầy Vũ Quang Hưng chúng
em đi sâu tìm hiểu mảng biến đổi năng lượng một chiều ra năng lượng xoay chiều
mà cụ thể là mạch kích điện áp 12V một chiều lên điện áp 220V xoay chiều công
suất 500W.Mạch này được ứng dụng nhiều trong đời sống sinh hoạt.Mạch có
nhiêm vụ cung cấp nguồn năng lượng cho tải khi xảy ra sự cố mất điện.Do thời

gian thực tập không nhiều nên công dụng của mạch vẫn còn nhiều hạn chế.Chúng
em sẽ tiếp tục tìm hiểu và phát triển mở rộng hơn nữa các ứng dụng của mạch
sau này.
Trong thời gian thực tập vừa qua nhóm em xin chân thành cảm ơn sự
hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy Vũ Quang Hưng.Thầy đã giúp chúng em có
được thêm nhiều những kiến thức và kinh nghiệm quí báu để phục vụ cho việc
học tập cũng như cho công việc trong tương lai.Sau đây chúng em xin trình bày về
mạch và những kiến thức chúng em đã tìm hiểu được trong thời gian thực tập
vừa qua.

Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 5 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54


CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP


Có 2 phương pháp để biến đổi điện áp 1 chiều 12V lên điện áp xoay chiều
220V

Phương pháp thứ nhất: Điện áp 1 chiều 12V được nghịch lưu thành điện áp 12V
xoay chiều sau đó điện áp 12V xoay chiều này được đưa qua máy biến áp để đưa
lên điện áp 220V-500W.Đây là phương pháp biến đổi gián tiếp.Nhược điểm của
phương pháp này là có sự hao tổn công suất trong quá trình nghịch lưu.Tuy nhiên
với phương pháp này thì điện áp qua 1 số khâu nữa có thể cho dạng sin hơn ở
đầu ra.

Phương pháp thứ hai: Điện áp 1 chiều 12V được đưa thẳng vào biến áp để đưa
lên điện áp 220V xoay chiều.Điện áp 1 chiều này cho qua máy biến áp bằng cách

đóng mở liên tục nhờ các van công suất với tần số của lưới điện 50Hz.Ưu điểm
của phương pháp này là không có sự tổn hao công suất nhiều do có sự biến đổi
trực tiếp và cấu tạo mạch khá đơn giản.Tuy nhiên phương pháp này cũng có
những nhược điểm của nó.Điện áp đầu ra có dạng xung không sin ảnh hưởng lớn
đến tải cảm.Ở đây do thời gian tìm hiểu còn hạn chế nên chúng em thực hiện quá
trình này bằng phương pháp hai tức là biến đổi trực tiếp.


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 6 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54

CHƯƠNG II :BIẾN ĐỔI 12V DC SANG 220V AC DÙNG
IC CD4047 và TRANSISTOR 2N3055
1. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
a. Mạch điều khiển
Nhiệm vụ của mạch này là tạo ra xung để điều khiển sự đóng mở của
transistor ở mạch lực

Hình 1 : Mạch điều khiển sử dụng CD4047 và LM324

b. Mạch lực
Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 7 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54
Mạch này thực hiện nhiệm vụ đóng mở cho dòng điện qua máy biến áp tạo
dòng xoay chiều.


Hình 2 : Mạch lực sử dụng BJT 2N3055

c. Linh kiện sử dụng
 Mạch điều khiển
1 biến trở 1k ôm
1 tụ điện hóa 4.7µF
1 IC 4047
1 IC LM324
2 điện trở 4.7k ôm
Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 8 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54
Các Connector đầu vào và đầu ra của mạch
 Mạch lực
2 transistor công suất tầm trung H1061
6 transistor công suất 2N3055
Các Connector đầu vào và đầu ra của mạch
2. GIỚI THIỆU CHI TIẾT CÁC LINH KIỆN
a. Mạch điều khiển
 IC 4047



Hình 3 : Sơ đồ chân CD4047.


Chân 1 : C-Timing được nối với đầu dương của tụ
Chân 2 : R-Timing được nối với 1 đầu của trở 1k
Chân 3 : Đầu chung của RC
Chân 4 : Trạng thái bền
Chân 5 : Trạng thái không bền
Chân 6 : Chân kích khởi âm

Chân 7 : GND
Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 9 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54
Chân 8 : Chân kích khởi dương
Chân 9 : Thiết lập lại trạng thái ban đầu
Chân 10 : Đầu ra Q không đảo
Chân 11 : Đầu ra Q đảo
Chân 12 : Kích khởi lại
Chân 13 : Đầu ra OSC
Chân 14 : VCC(từ 3V đến 15V)

 Độ rộng của xung vuông đầu ra IC 4047 được tính theo công thức:

T
OSC
= 2.48 ×R ×C
f
OSC
=



Hình 4 : Sơ đồ khối.

Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 10 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54

Hình 5 : Sơ đồ logic

Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 11 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54
 IC LM324


Hình 6 : Sơ đồ chân
Chân 1: Đầu ra
Chân 2: Đầu vào đảo
Chân 3: Đầu vào không đảo
Chân 4: VCC
Chân 5: Đầu vào không đảo
Chân 6: Đầu vào đảo
Chân 7: Đầu ra
Chân 8: Đầu ra
Chân 9: Đầu vào đảo
Chân 10: Đầu vào không đảo
Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 12 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54
Chân 11: GND
Chân 12: Đầu vào không đảo
Chân 13: Đầu vào đảo
Chân 14: Đầu ra


Hình 7 : Sơ đồ mạch 1/4
b. Mạch lực
 Transistor H1061(NPN)
Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 13 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54

Hình 8 :Hình dạng thực – kiểu đóng gói TO -220AB

Hình 9 :Thứ tự chân
Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 14 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54

Hình 10 : Bảng giá trị lớn nhất của điện áp giữa các cực và dòng qua nó
Đây là transistor công suất tầm trung khá phổ biến có thể dễ dàng tìm mua ngoài
thị trường
 Transistor 2N3055(NPN)

Hình 11 : Hình dạng thật kiểu đóng gói TO-204AA (TO -3)
Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 15 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54

Hình 12 : Thứ tự chân


Hình 13 : Bảng giá trị lớn nhất của điện áp giữa các cực và dòng qua nó


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 16 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54
3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG.
Khối điều khiển: Như đã giới thiệu ở trên mạch điều khiển gồm các linh kiện
chính là IC 4047 và LM324.
IC 4047 đóng vai trò chính trong mạch này.IC này được nuôi bằng nguồn 12V cung
cấp vào chân 14.Qua IC này tạo ra được 2 xung dương có giá trị ngược nhau tại 2
chân đầu ra Q và Q đảo.Cặp RC có tác dụng tạo dao động, ta có thể thay đổi tần
số đầu ra của xung điều khiển bằng cách điều chỉnh giá trị của biến trở.
Sau đó xung này được đưa qua 2 bộ khuếch đại thuật toán của LM324.Để
tránh dòng vào quá lớn từ xung đầu ra của IC 4047 có thể gây hỏng LM324 ta cho
dòng ra này qua 1 điện trở 4.7k ôm ở mỗi cổng ra Q và Q đảo.Sau khi xung vào LM
324 sẽ được khuếch đại lên để có thể mở được transistor H1061 ở mạch lực.Xung
đầu ra 4047 được cấp vào chân không đảo của của bộ khuếch đại thuật toán còn
chân đảo lấy điện áp phản hồi đầu ra của bộ khuếch đại thuật toán.Điện áp bão
hòa lấy là 12V.Xung đầu ra của LM 324 có nhiệm vụ đóng mở các transistor ở
mạch lực với tần số 50Hz.
Khối mạch lực: Khi có xung dương đầu ra Q đầu ra Q đảo sẽ bằng 0, đến H1061
transitor này sẽ được thông cực B, điều này làm cho có dòng chủ đạo chảy qua
cực C về cực E của transistor này.Khiến có dòng chủ đạo qua cực B của transistor
2N3055 thứ nhất.Transistor này mở làm mở cặp 2 transistor 2N3055 mắc song

song ở sau.Cặp transistor này mở làm dòng chính từ ắc qui chảy qua cuộn sơ cấp,
qua cặp transistor rồi về đất.Do có dòng qua cuộn sơ cấp nên bên cuộn thứ cấp sẽ
xuất hiện 1 sức điện động sinh ra dòng chảy theo 1 chiều nào đó mà ta tạm gọi là
nửa chu kì dương của cuộn thứ cấp.Tiếp đó khi có xung dương Q đảo đầu ra Q sẽ
bằng 0 cặp transitor dưới sẽ mở sinh ra nửa chu kì âm bên cuộn thứ cấp.Cứ như
thế việc đóng mở transistor với tần số 50Hz nhờ 4047 sẽ sinh ra điện áp biến
thiên với tần số 50Hz ở cuộn sơ cấp.Tuy nhiên điện áp này sẽ có dạng xung vuông
không sin vì việc đóng mở nguồn 1 chiều 12V chỉ tạo ra được các xung vuông.


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 17 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54
4. MẠCH IN
a. Mạch điều khiển

Hình 14 : Mạch in mạch điều khiển
Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 18 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54
b. Mạch lực

Hình 15 : Mạch lực

Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 19 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54
CHƯƠNG III : BIẾN ĐỔI 12V DC SANG 220V AC DÙNG
SG3525 và MOSFET IRF3205
1. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
a. Sơ đồ nguyên lý



Hình 16 : Sơ đồ nguyên lý



Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 20 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54


b. LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH .
STT
Loại
Kí hiệu
Giá trị
Miêu tả cách đóng gói
1
Điện trở
R
1

470 Ω
RES 40
2
R
2
100 kΩ
RES40
3
R
3
,R
5
,R
7
,R
8
10 kΩ
RES 40
4
R
4
,R
6
100 Ω - 1W
RES 40
5
R
9
100 Ω
RES 40

6
R
10
4.7 kΩ
RES 40
7
Tụ điện
C
1
104 ( 1 uF)
Tụ gốm
8
C
2
10 uF
ELEC-RAD30
9
C
3
10uF
Tụ hoá lọc
10
C
4
,C
5
103 ( 0.1 uF)
Tụ gốm
11
Biến trở

RV
1
,RV
2
50KΩ
Biến trở chỉnh tinh
12
Diode
D
1
4007
DO-41
13
IC PWM
U
1
SG3525
TO-220AB
14
MOSFET
Q
1
,Q
2
IRF 3205
TO-220
15
Đầu nối
J1,2,3,4

2. GIỚI THIỆU CHI TIẾT CÁC LINH KIỆN
a. IC điều chế PWM Motorola SG3525
 Giới thiệu sơ lược về IC SG3525
IC này là IC dùng để tạo xung vuông dương,ưu điểm của IC này so với IC tương
tự như TIMER 555,556 hay CD4047 là IC này có khả năng chuyển sang chế độ Soft-
Start khi điện áp vào không đạt yêu cầu hay shutdown để bảo vệ IC.Ngoài ra IC
này có hồi tiếp phản hồi và bù sai lệch về đầu vào để điều chỉnh sao cho đầu ra
chính xác hơn so với các họ IC khác.
IC cho ra 2 xung vuông ở đầu ra A và B lệch nhau.

Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 21 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54


 Công thức tính.
T
OSC
= × C
T
× R
T
f
OSC
=
f
OSC
= 0.1 – 400 kHz

 Đóng gói

Hình 17 : SG3525 tiếp vĩ ngữ N được đóng gói theo chuẩn DIL-16.

Hình 18 : SG3525 tiếp vĩ ngữ DW được đóng gói theo chuẩn SO-16L




Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 22 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54


 Pin

Hình 19 : Sơ đồ pin của SG3525

 Giới thiệu về các chân của SG3525

 Pin 1- Inv.Input : Đầu vào đảo.
 Pin2 - Noninv.Input : Đầu vào không đảo.
 Pin 3- Sync : Chân đồng bộ hoá,cho phép đồng bộ xung với các đơn vị khác
hoặc với một bộ dao động gắn ngoài.
 Pin 4 - OSC Output : Đầu ra xung của bộ tao dạo động gắn trong.
 Pin 5 - C
T
: Chân này gắn với một tụ điện quyết định tần số dao động của bộ
tạo dao động =>quyết định xung ra,C

T
= 0.001uF-0.2uF.
 Pin 6 - R
T
: Gắn với một điện trở để quyết định tần số của bộ tạo dao động
=>quyết định xung ra,R
T
=2.0kΩ - 150kΩ.
Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 23 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54
 Pin 7 - Discharge : Chân xả tụ,chân này được nối với tụ và 1 điện trở gắn
giữa C
T
sẽ quyết định thời gian cách giữa các xung.
 Pin 8 - Soft-Start : Chân này nối với 1 tụ giúp khởi động êm hơn và chế độ
soft-start được kích hoạt khi so sánh với điện áp tham chiếu V
ref

 Pin 9 - Compensation : Chân bù chân này được hồi tiếp về chân đầu vào
đảo góp phần điều chỉnh xung ra sẽ bù nếu có sai lệch về xung
 Pin 10 - Shutdown : Chân shutdown kiểm soát mạch soft-start và cả mức ra
.Khi điện áp cấp vào không đạt yêu cầu thì qua chân này sẽ điều khiển mạch
soft-start hoạt động ngoài ra pin shutdown này cũng được nối hồi tiếp về
đầu vào không đảo khi để điều chỉnh đầu ra nối đất để bảo vệ IC.
 Pin 11 - Output A : Đầu ra A,xung vuông dương.
 Pin 12 - Ground : Nối đất.
 Pin 13 - V
C
: Điện áp collector của transistor mắc Darlington trong

SG3525(xem Hình 4 – Miêu tả các khối chức năng của SG3525).Điện áp cấp
vào pin này từ 4.5V đến 35V
 Pin 14 - Output B : Đầu ra B,xung vuông dương nhưng lệch so với xung ra ở
chân A
 Pin 15 - V
CC
: Điện áp vào.Dải điện áp hoạt động từ 8.0V đến 35V
 Pin 16 - V
ref
: Điện áp tham chiếu điện áp tham chiếu có giá trị thấp nhất là
5.0V cao nhất là 5.2V thông thường là 5.1V dòng lớn nhất vào pin này là
50mA tối ưu là 20mA.Điện áp này sẽ dùng để so sánh với điện áp vào chân
Soft-Start để tham chiếu chế độ Soft-Start và Shutdown
Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 24 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54

Hình 20 : Sơ đồ khối chức năng
b. MOSFET IRF3205
MOSFET IRF3205 là MOSFET loại N(MOSFET ngược) khi điện áp được đưa vào
cực G đủ để mở MOSFET thì dòng từ D về S.IRF3205 được chế tạo có diode từ S
về D để trả công suất phản kháng về nguồn.
 Các thông số cơ bản quan trọng của MOSFET
V
DSS
: Điện áp đánh thủng tiếp giáp giữa cực máng D(Drain) và cực nguồn
S(Source).
I
D
: Dòng liên tục tối đa qua cực máng 110A ( ở điện áp 10V )

I
DM
: Dòng xung tối đa qua cực máng 390A.

Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Nhóm 1 25 CĐ TỰ ĐỘNG HOÁ 4 – K54
 Hình vẽ minh hoạ


Hình 21 : Sơ đồ thay thế

Hình 22 : Hình dạng thực tế đóng gói chuẩn TO-220AB