Báo cáo đồ án 2 thiết kế mạch cung cấp điện điện áp + 12

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.09 MB, 20 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2</b>

<b>THIẾT KẾ MẠCH CUNG CẤPĐIỆN ĐIỆN ÁP -+ 12</b>

<b>Thành viên nhóm : </b>

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI</b>

<b>KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

LỜI MỞ ĐẦU

Trong cuộc sống hiện đại, các thiết bị điện tử không thể thiếu bộ nguồn hạ áp, ổn áp để chuyển đổi dòng điện 220v xoay chiều xuống dọng điện thấp hơn để cung cấp cho các vi mạch trong thiết bị…

Xuất phát từ nhu cầu trên, nhóm chúng tôi đã chọn đề tài “Thiết kế mạch cung cấp điện áp +- 12v DC 1A để cung cấp vi mạch trong thiết bị công suất nhỏ như amply, vang số,…

Thành viên thực hiện

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

MỤC LỤC

I. Phân tích yêu cầu thiết kế, lập sơ đồ khối. II. Chức năng tùng khối.

III. Xây dựng sơ đồ nguyên lý. IV. Tính tốn sơ đồ ngun lý.

V. Đánh giá ưu nhược điển của mạch đã thiết kế.

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

I. Phân tích yêu cầu thiết kế, lập sơ đồ khối.

1. Phân tích yêu cầu thiết kế.

 Điện áp cung cấp vào : 220v/50hz.

II. Chức năng từng khối.

 Khối cung cấp: cung cấp dòng điện cho khối hạ áp hoạt đơng. Tín hiệu có dạng :

 Khối hạ áp: hạ từ khối cung cấp xuống dịng điện thích hợp.

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<small>Nguyên lý hoạt đông: </small>

<b>Máy biến áp hoạt động tuân theo 2 hiện tượng vật lý:</b>

- Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường.

- Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng (hiện tượng cảm ứng điện từ)

Nguyên lý làm hoạt động của máy biến áp

Cuộn dây N1 và cuộn dây N2 được quấn trên lõi thép khép kín. Đặt một điện áp xoay chiều U1 vào cuộn dây N1, trên cuộn dây này sẽ xuất hiện dòng điện I1 chạy trong dây dẫn, đồng thời trong dây dẫn sẽ xuất hiện từ thơng móc vịng cho cả hai cuộn N1 và N2. Cuộn dây N2 được nối với tải thì trên cuộn N2 sẽ xuất hiện dòng điện I2 với điện áp U2. Như vậy, năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2.

 Khối chỉnh lưu : được sử dụng để biến đổi dòng điện xoay chiều (AC – Alternating Current) thành dòng điện một chiều (DC – Direct Current).

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha bao gồm 4 diode được kết nối với tải. Để hiểu được nguyên lý làm việc chúng ta cần phải phân tích mạch dưới đây.

Nguyên lý hoạt động mạch chỉnh lưu cầu

Trong nửa chu kỳ (+) của diode dạng sóng AC đầu vào D1 và D2 được phân cực thuận, D3 và D4 phân cực ngược. Khi điện áp được đến điện áp ngưỡng của D1 và D2 lúc này dòng tải sẽ được đi qua như hiển thị ở hình với đường dẫn màu đỏ.

Ở nửa chu kỳ (-) của dạng sóng AC đầu vào, Diode D3 và D4 sẽ được phân cực thuận, D1 và D2 phân cực ngược. Dòng tải lúc này sẽ chạy qua D3 và D4.

Chúng ta có thể thấy với cả 2 chu kỳ của điện áp AC đầu vào thì hướng dịng tải đều giống nhau khi đi qua diode và đều theo 1 hướng, có nghĩa

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

là dịng điện đi theo 1 chiều. Do đó, bằng việc sử dụng 1 bộ chỉnh lưu cầu thì dịng điện xoay chiều AC đầu vào sẽ được chuyển đổi thay dòng điện

Tranzitor được cấu tạo từ vật liệu n-type đi kèm với hai vật liệu p-type, loại như vậy của transistor được gọi là transistor PNP. Nó là một thiết bị được kiểm soát hiện tại. Một lượng nhỏ dịng cơ sở kiểm sốt cả bộ phát và dịng thu.

Điện áp trên diode zener ghim điện áp 15v nối tiếp song song vơi tụ 10uF để ổn định điện áp cho Diode Zener. Dịng điện 21 mA kiểm sốt bộ phát và dòng thu trên TIP 41 và TIP 42.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

III. Xây dựng sơ đồ nguyên lý.

<small>Linh kiện trong bài gồm có : </small>

<small>1. Khối nguồn cung cấp: sử dụng dòng điện 220v/50hz.</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<small>Điện áp sau khi chỉnh lưu được lọc qua tụ để san bằng điện áp là 24v</small>

<small>a) Trước tiên, ta tính điện áp nửa trên BJT TIP 41.- Điện áp chạy qua R4, d1 ta có phương trình như sau:</small>

<small>Điện áp mô phỏng đo được trên phần mềm protues.</small>

<small>b) Tính điện áp trên nửa dưới BJT TIP 42 tương tự như trên ta cũng có haiphương trình như sau: </small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<small>Tương tự, IC 7912 có Umin<= 14v, Umax <=35 và Ura=12v, Ira<=1.5A.Chọn linh kiện sử dụng trong mạch.</small>

<small>Khối nguồn cung cấp : sử dụng dòng điện 220v/ 50hz.</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

TIP41C là transistor công suất NPN trong package TO-220 nên thiết bị này phù hợp với các ứng dụng về âm thanh, cơng suất tuyến tính và chuyển đổi switching.

<b>Đặc tính của transistor lưỡng cực TIP41C</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>Transistor TIP42C là một phiên bản bổ sung cho TIP41C, là transistor</b>

lưỡng cực – BJT. TIP42C có cấu tạo và hoạt động tương tự Tip41C

<b>nhưng Tip42C phân cực thuận PNP.</b>

<b> Transistor TIP42C được đóng gói theo chuẩn TO-220, thứ tự chân từtrái qua phải là B C E. TIP42C là transistor cơng suất có hệ số khuếch</b>

đại trong khoảng từ 15 đến 75, công suất lên đến 65W.

IC 7812 (LM7812) được biết đến là một trong những dịng IC ổn áp có tác dụng dùng để ổn định điện áp 12V đầu ra, với đầu vào cực đại (Max) là 35V, cực tiểu (Min) là 14V.

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Số lượng chân của IC khá ít nên rất thích cho các mạch điện tử với điện áp nhỏ, IC tích hợp trong gói TO-200.

Với IC 7812 hiện nay được tích hợp các chức năng bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá nhiệt và giữ các linh kiện transistor công suất trong mạch làm việc ở ngưỡng an toàn để tránh trường hợp mạch có vấn đề nhưng khơng thể phá hủy IC.

IC 7812 chủ yếu làm nhiệm vụ điều chỉnh điện áp cố định, bạn có thể xem 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 dịng điện cao. Nó có một bộ tản nhiệt với điểm chung được kết nối với nó. Tản nhiệt giúp ic ổn áp của chúng ta khơng bị q nhiệt và đoản mạch.

Dịng ra: lên đến 1.5A, ic ổn áp 7812 không yêu cầu bất kỳ thành phần nào để cân bằng hoặc bão hòa điện áp đầu ra của chúng.

IC LM7812 thường được sử dụng trong các mạch như: Mạch nguồn 12V

Bộ sạc Pin

Bộ điều khiển động cơ

Nguồn cấp năng lượng mặt trời

Một số ứng dụng liên quan tới vi điều khiển

<b>Mạch nguồn DC 12V dùng IC 7812</b>

Mạch nguồn DC 12V dùng IC 7812

<b>Mạch cấp nguồn có thể điều chỉnh đầu ra dùng IC 7812</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Để IC và mạch có hiệu suất ổn định và lâu dài thì tuyệt đối khơng nên sử dụng và vận hành mạch quá dòng 1,5A. Sử dụng cho IC bộ tỏa nhiệt phù hợp, luôn phải kiểm tra sơ đồ chân trước khi sử dụng và tuyệt đối không hoạt động ở nhiệt độ dưới 0 độ C và lớn hơn 125 độ C.

LM7912 là bộ điều chỉnh điện áp âm đầu ra cố định của dịng 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.

<b>Các tính năng / Thơng số kỹ thuật của IC LM7912</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

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

Hướng IC LM7912 phía trước mặt thì sơ đồ chân theo thứ tự từ trái qua phải lần lượt là chân nối đất, chân đầu vào, chân đầu ra như hình bên dưới

LM7912 có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau như các loại nguồn điện khác nhau. Sử dụng IC này khá đơn giản. Như trong hình trên nó có thể được nối giữa nguồn âm với tải.

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Để có được hiệu suất lâu dài và ổn định từ LM7912 không tải quá 1,5A, điện áp đầu vào không được quá 35V. Luôn sử dụng bộ tản nhiệt thích hợp và khơng vận hành hoặc bảo quản IC ở nhiệt độ dưới -65 độ C và trên +150 độ C.

<i><small>+ Diode ZENER 15</small></i>

Điốt Zener (Zener diode) còn gọi là điốt ổn áp, là một loại Điốt bán dẫn làm việc ở chế độ phân cực ngược trên vùng điện áp đánh thủng (breakdown).

Nó được chế tạo sao cho khi phân cực ngược thì điốt Zener sẽ ghim một mức điện áp gần cố định bằng giá trị ghi trên diode, làm ổn áp cho mạch điện.

Điện áp: 15v Công suất: 1W

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

 Model: 1K 1/4W

 Nhiệt độ hoạt động: -55oC – 155oC  Linh kiện xuyên lỗ: 0.5mm

 Loại: Điện trở cố định

 Quy cách đóng gói: 50 cái/gói

Điện trở cắm 1K 1/4W có giá trị trở kháng cố định được sản xuất theo chuẩn E24 có sai số rất nhỏ chỉ 5%, hiệu suất làm việc ổn định, nhiễu nhiệt nhỏ, đặc tính tần cao. Là loại điện trở được sản xuất theo công nghệ Carbon film. Điện trở cắm 1/4W có kích thước nhỏ, nhiệt độ hoạt động từ -55oC đến 155oC và dải điện áp rộng thích hợp với nhiều mạch điện tử. Bạn có thể ghép các điện trở nối tiếp, song song hoặc kết hợp để có được giá trị điện trở phù hợp với yêu cầu.

- Trị số điện dung 100uF - Điện áp định mức 50V

Khối tải : sử dụng các thiết bị có dòng tải dưới 5 A . <small>V. Đánh giá ưu nhược điểm điểm của mạch thiết kế.1. Ưu điểm .</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

<small>Mạch có cấu tạo đơn giản, linh kiện giá rẻ.2. Nhược điểm.</small>

<small>Mạch sử dụng biến áp sắt không tối ưu.Mạch có cơng suất nhỏ dưới 5A.</small>

</div>