CHƯƠNG 3 - TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂN pps

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂN
3.1.Yêu cầu và nguyên tắc điều khiển
3.1.1.Mục đích và yêu cầu
-Muốn Tiristor mở cho dòng chạy qua thì phải có điện áp dương đặt trên anot và
phải có xung áp dương đặt nên cực điều khiển. Sau khi Tiristir mở yhif xung
điều khiển không còn tác dụng, lúc này dòng điện chạy qua Tiristor do thông số
mạch động lực quyết định.
Chức năng của mạch điều khiển:
-Điều khiển được vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ dương của
điện áp đặt nên anot-catot của Tiristor.
-Tạo được các xung có đủ điều kiện mở được Tiristor, xung điều khiển thường
có biên độ từ 2V đến 10V, độ rộng xung t
x
=20÷100µs đối với thiết bị chỉnh lưu.
Độ rộng xung xác định theo biều thức:
t
x
=
Trong đó:
I
dt
: Dòng duy trì của Tiristor.
: Tốc độ tăng trưởng của dòng tải.
Mối quan hệ giữa điện áp chỉnh lưu với việc thay đổi góc mở α
U
c l
=U
o
cosα
Trong đó: -U
c l

: Điện áp sau chỉnh lưu.
-U
o
: Điện áp chỉnh lưu lớn nhất khi góc mở α=0
Các yêu cầu đối với xung điều khiển :
-Phát xung điều khiển chính xác đúng thời điểm do người thiết kế tính toán.
-Các xung điều khiền phải đủ lớn về biên độ và độ rộng để có thể mở được các
van
1
-Các xung điều khiển phải có tính đối xứng cao, đảm bảo được phạm vi điều
chỉnh góc mở.
-Có khả năng chống nhiễu, tác động nhanh.
-Đảm bảo mạch hoạt động ổn định và tin cậy khi lưới điện dao động cả về biên
độ và tần số.
Ngoài ra hệ thống điều khiển phải có nhiệm vụ ổn định dòng điện tải và bảo vệ
hệ thống khi xảy ra sự cố quá tải hay ngắn mạch.
3.1.2.Nguyên tắc điều khiển
Người ta thường dùng hai nguyên tắc điều khiển để thay đổi góc mở α của các
Tiristor là: Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính và nguyên tắc điều
khiển thẳng đứng arccos.
a.Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính.
Theo nguyên tắc này người ta dùng hai điện áp:
-Điện áp đồng bộ, kí hiệu là U
r
có dạng răng cưa, đồng bộ với diện áp đặt yteen
anot-catot của Tiristor.
-Điện áp điều khiển, kí hiệu là U
c
, là điện áp một chiều, có thể điều chỉnh được
biên độ.

Hình 3.1: Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính
2
Tổng đại số U
r
+ U
c
được đưa đến đầu vào của một khâu so sánh. Bằng cách làm
biến đổi U
c
ta có thể điều chỉnh được thời điểm xuất hiện xung ra, tức là thời
điểm điều chình góc mở α.
Khi: U
c
= 0 ta có α = 0
U
c
< 0 ta có α > 0
Quan hệ giữa α và U
c
được biểu diễn qua công thức sau:
α=π
Người ta thường lấy U
rmax
= U
cmax
.
b.Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos.
Theo nguyên tắc này người ta cũng dùng hai điện áp:
-Điện áp điều khiển U
c

là điện áp một chiều có thể điều chỉnh được biên độ theo
cả hai hướng ( âm và dương).
-Điện áp đồng bộ U
r
vượt trước điện áp anot-catot của Tiristor một gó bằng π/2
(nếu u
AK
=Asinωt thì u
r
=Bsinωt).
Hình 3.2: Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng ARCCOS
Trên hình vẽ đường nét đứt là điện áp anot-catot của Tiristor. Từ điện áp này
người ta tạo ra u
r
.
3
Tổng đại số u
r
+u
c
được đưa tới đầu vào của khâu so sánh. Khi u
r
+u
c
=0 thì ta
nhận được được một xung đầu ra của khâu so sánh.
u
c
+Bcosα=0
Do α=arccos

Người ta lấy B = U
cmax
Khi u
c
= 0 thì α = π/2
Khi u
c
= U
Cmax
thì α = π
Khi u
c
= -U
Cmax
thì α = 0
Như vậy khi α biến thiên từ -U
Cmax
đến +U
Cmax
thì α biến thiên từ 0 đến π.
Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arccos” được sử dụng trong các thiết bị biến
đổi đòi hỏi chất lượng cao.
3.2.Các linh kiện điện tử sử dụng trong mạch.
- Toàn bộ mạch điện phải dùng 2 cổng AND nên ta chọn một con IC 7415. Mỗi
con IC7415 có 3 cổng AND.
Hình 3.3: Sơ đồ chân IC7415.
-Ta dùng một con HCF4066 phục vụ cho việc chuyển mạch nạp:
4
Vcc
Gnd

Hinh 3.4: Sơ đồ chân IC HCF4066
*Thông số của HCF4066:
Điện áp nguồn nuôi : V
DD
= -0,5÷18 (V) chọn V
DD
= +12 (V)
Điện áp đầu vào: V
IN
= -0,5÷V
DD
+0,5(V)
Nhiệt độ làm việc : T = -40÷ 85
0
C
Công suất tiêu thụ: P = 200 (mW) = 0,2 (W)
-Ta sử dụng một con IC 7404 có sơ đồ chân như sau:
Hình 3.5: Sơ đồ chân IC7404
- Mạch sử dụng 11 khuyếch đại thuật toán (OA1→OA11) do vậy chúng ta cần 3
con IC TL084. mỗi con có sơ đồ bố trí chân như hình bên dưới:
5
Hình 3.6: Sơ đồchân ICTL084.
*Thông số của TL084 :
Điện áp nguồn nuôi : V
cc
= ± 18 (V) chọn V
cc
= ± 12 (V)
Hiệu điện thế giữa hai đầu vào: ± 30 (V)
Nhiệt độ làm việc : T = -25÷ 85

0
C
Công suất tiêu thụ: P = 680 (mW) = 0,68 (W)
Tổng trở đầu vào : R
in
= 10
6
( MΩ)
Dòng điện đầu ra : I
ra
= 30 ( pA).
Tốc độ biến thiên điện áp cho phép : du/dt = 13 (V/µs).
3.3.Sơ đồ khối và chức năng
3.3.1.Khâu đồng pha.
D2
R2
D3
U
ng
1
Hình 3.7: Sơ đồ khối đồng pha.
6
Tín hiệu đồng bộ có thể lấy từ biến áp lực cũng có thể lấy từ một biến áp khác.
Do trong mạch điều khiển có nhiều khâu sử dụng nguồn điện áp thấp nên chúng
ta dùng một biến áp có quấn nhiều cuộn dây thứ cấp, mỗi cuộn có một chức
năng riêng biệt, trong đó sử dụng cuộn có điện áp 0V-12V-24V dùng cho khâu
đồng bộ. Mạch tạo xung đồng bộ được lấy từ điện áp lưới U = 220V, f=50Hz,
trùng pha với điện áp đặt nên cuộn sơ cấp của biến áp động lực. Hai điôt D2 và
D3 làm nhiệm vụ chỉnh lưu tạo ra tín hiệu U
1

làm ngưỡng để so sánh với tín hiệu
một chiều.
Ta chọn 2 điôt D1 và D2 là điôt IN4004.
3.3.2 Khối tạo xung đồng bộ.
OA2
R4
R3
R5
+E
_
+
D11
2
U
0
1
Hình3.8: Khối tạo xung đồng bộ.
U2
t
t
Urss
Uo
U
t
7
Điện áp U
1
được so sánh với điện áp U
0
để tạo ra các tín hiệu tương ứng với thời

điểm điện áp nguồn đi qua điểm không.
U
0
càng nhỏ thì xung U
2
càng hẹp và phạm vi điều chỉnh càng lớn
lựa chọn α
max
= 175
0
thì U
0
=
0
2
5sin2U
(4.1)
Từ phương trình 4.1 ta có
0
U
=
V48,1087,0.12.25sin.12.2
0
==
.
Ta có
434
0
RR
E

R
U
+
=
443
12)(48,1 RRR =+⇒
43
52,1048,1 RR =⇒
1,7
4
3
=⇒
R
R
Để tổn thất trên điện trở nhỏ chúng ta chọn R
4
= 4,7KΩ, R
3
= 33KΩ,R
5
= 2,2KΩ
3.3.3.Khối tạo điện áp răng cưa.
Hình 3.9: Khối tạo xung răng cưa.
Nguyên lý cơ bản của khâu này là dùng mạch tích phân và khóa điện tử T
1
, T
1
là
transitor ngược C828 (có thông số:30V 0,05A 0,25W). Khi U
2

=0,T
1
khóa, tụ C
1

được nạp bởi dòng điện:
434
1248,1
RRR
+
=⇒
-Tại thời điểm điện áp U
2
chuyển từ 1→0 tụ C
1
phóng hết điện (U
C1
=0) và bắt
đầu được nạp điện. Khi U
2
chuyển từ 0→1 transitor T
1
thông, C
1
bắt đầu phóng
điện cho tới khi điện áp U
2
chuyển từ 1→0. Tụ C
1
phóng điện trong suốt độ rộng

của xung. Khi U
2
chuyển trạng thái từ 0→1 tụ C
1
được nạp điện trở lại.
-Điện áp tụ được hình thành do sự nạp của tụ C
1,
mặt khác để bảo đảm điện áp
tụ có trong một nửa chu kỳ điện áp lưới là tuyến tính thì hằng số thời gian tụ nạp
được T
r
= R
6
. C
1
= 0,005 (s)
Chọn tụ C
1
= 0,1 (µF) th́ điện trở R
6
3
6
1
10.50
10.1,0
005,0
===
−
C
T

r
Ω
Vậy: R
3
= 50 kΩ . R
7
=10 kΩ.
3.3.4.Khối phản hồi dòng điện.
Hinh 3.10: Khối phản hồi dòng điện.
Điện áp phản hồi được lấy trên điện trở R
s
của mạch lực. Tín hiệu qua khuếch
đại thuật toán OA6 được lật trạng thái, sau đó được cộng với tín hiệu chủ đạo
lấy trên chiết áp VR1 U
4
= U
fh1
+ U
cd1
(U
cd1
lấy trên triết áp VR1). Ban đầu khi
chưa nối tải vào mạch, điện áp của bộ chỉnh lưu là U
d
=U
0
, dòng điện I
d
=0. Khi
nối tải vào mạch, dòng điện sẽ tăng lên, do nội trở của acqui nhỏ nên dòng điện

sẽ tăng lên rất lớn làm giảm tuổi thọ của acqui. Để hạn trế tốc độ tăng của dòng
điện chúng ta sử dụng khâu phản hồi dòng điện luôn luôn ổn định ở giá trị đặt.
Khi bắt đầu nạp dòng điện trong mạch tăng lên, làm cho điện áp lấy trên điện trở
R
S
tăng lên, điện áp U
4
tăng, qua khuếch đại thuật toán OA7 tín hiệu được lật
trạng thái, điện áp U
5
tăng, U
dk
tăng. Điện áp điều khiển tăng, làm tăng góc mở
α. Do đó điện áp trên mạch lực giảm xuống, điện áp giảm làm cho dòng điện
giảm xuống bằng giá trị đặt chính là dòng điện nạp cho acqui. Ngược lại khi
dòng điện trong mạch lực giảm xuống, thì sẽ làm cho điện áp điều khiển giảm,
góc mở α tăng lên, điện áp trên mạch lực tăng lên dẫn đến dòng điện nạp tăng
tới giá trị đặt.
3.3.5.Khối phản hồi điện áp.
Hình 3.11: Khối phản hồi điện áp.
Tín hiệu phản hồi điện áp được lấy trên điện trở phản hồi R
f
. Khuếch đại thuật
toán OA8 đóng vai trò là khâu lặp tín hiệu, với hệ số khuếch đại là .
Mạch phản hồi điện áp làm nhiệm vụ ổn định điện áp khi dung lượng acqui đã
đạt tới 80% định mức. Biến trở VR2 là biến trở lấy điện áp chủ đạo, U
cd
nạp lớn
nhất khi mỗi ngăn acqui đạt tới 2,7V.
U

dkU
= U
7
= U
phU
- U
cd
U
cd
: Điện áp chủ đạo lấy trên biến trở VR2.
U
phU
: Điện áp tại đầu ra của khuếch đại thuật toán OA8 (U
6
).
Khi điện áp nạp tăng lên lớn hơn giá trị điện áp đặt cho mỗi ngăn acqui đơn là
2,7V làm cho U
f
tăng, U
fhU
tăng, làm cho U
dkU
tăng lên. Điên áp điều khiển tăng
làm cho góc mở α tăng, do vậy điện áp acqui giảm xuống bằng giá trị đặt.
3.3.6.Khối chuyển mạch nạp.
Hình 3.12: Khối chuyển mạch nạp.
Khi dung lượng của acqui đạt tới 80% giá trị định mức mạch sẽ tự động chuyển
từ chế độ nạp dòng điện sang chế độ nạp bằng điện áp. Biến trở VR3 là biến trở
đặt giá trị chủ đạo, tương ứng với điện áp trên mỗi ngăn acqui là 2,4V. Khi điện
áp cho mỗi ngăn acqui dưới 2,4V, điện áp U

6
nhỏ hơn điện áp chủ đạo lấy trên
biến trở VR3, điện áp tại đầu ra của khuếch đại thuật toán OA10 (U
8
) âm. Tín
hiệu này khóa chế độ nạp áp và cho chế độ nạp dòng hoạt động. Khi điện áp trên
mỗi ngăn acqui đạt tới giá trị 2,7V , thì điện áp U
6
lớn hơn điện áp lấy trên biến
trở VR3, điện áp tại đầu ra của khuếch đại thuật toán OA10 chuyển trạng thái
(0→1). Tín hiệu này làm mở chế độ nạp bằng điện áp đồng thời qua phần tử đảo
khóa chế độ nạp bằng dòng điện.
3.3.7.Khối tạo xung chùm.
Hình 3.13: Khối tạo xung chùm.
Bộ OA11 là một đa hài dao động tạo ra các xung vuông có tần số cao lặp đi lặp
lại theo chu kỳ, với mục đích làm giảm kích thước của máy biến áp xung.
Tụ điện C2 và biến trở VR tạo thành mạch tích phân. Mạch R28 và R29 là mạch
phản hồi. Nguyên lý làm việc của mạch như sau: giả sử tại thời điểm 0 điện áp
điện áp ra của khuếch đại thuật toán đạt giá trị cực đại U
r
≈ +E. thông qua mạch
phản hồi R28, R29 đầu vào “+” của khuếch đại thuật toán sẽ có tín hiệu phản hồi
duy trì khuếch đại thuật toán nằm ở chế đọ bão hòa
dương. Lúc này tụ C2 được nạp thông qua điện trở R2. Khi t=t
t
, điện áp U
C
đạt
giá trị U
0

, khuếch đại thuật toán lật trạng thái và U
r
= -U
rmax
≈ -E. Điện áp trên tụ
C2 không thể thay đổi giá trị đột ngột và lúc này tụ C2 lại phóng điện qua R1. Ở
thời điểm t = t
2
, khi
28
2928
0
R
RR
E
UU
C
+
−=−=
, khuyếch đại thuật toán lật trạng
thái U
r
= U
rmax
≈ +E và sau đó quá trình lại được lặp lại.
Thời gian nạp của tụ C
2
là:
T
nap

= 1,1C
2
R
2
.
Thời gian phóng của tụ là:
T
phong
= 1,1C
2
R
1
.
Nếu chọn thời gian phóng bằng thời gian nạp thì R
1
=R
2
= VR/2
Mạch tạo chùm xung có tần số f= 1/2f
x
= 3 ( kHz) hay chu kỳ của xung chùm
T= 1/f = T
nap
+T
phong
= 333 (µs)
Chọn R
1
= R
2

= VR/2 thì T= 1,1 VR.C
2
= 333 (µs)
vậy : VR. C
2
= 302,73 (µs)
Chọn tụ C
2
= 0,1µF có điện áp U = 16 (V) ; VR= 3027,3 (Ω).
Để thuận tiện cho việc điều chỉnh khi lắp mạch thì ta chọn VR là biến trở 3 KΩ.
3.3.8. Khối khuyếch đại xung và biến áp xung.
Hình3.14: Khối khuyếch đại xung và biến áp xung.
Tính BAX
Theo phần tính toán ở mạch lực ta chọn van Tiristor loại 25RIA102M. Van có
các thông số:
U
g
= 3 V
I
g
= 0,9A
Giá trị này là giá trị dòng và áp ở thứ cấp máy biến áp.
Chọn vật liệu sắt từ í 330, lõi sắt từ có dạng hình chữ ỉ làm trên một phần tử của
đặc tính từ hoá ΔB = 0,7 Tesla, ΔH = 50 A/m, có khe hở.
+ Chọn tỷ số của máy biến áp: m = 3.
+ Điện áp cuộn thứ cấp BAX
U
2
= U
đk

= 3V
+ Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp BAX :
U
1
= m.U
2
= 3.3 = 9V
+ Dòng điện thứ cấp BAX:
I
2
= I
đk
= 0,9 A
+ Dòng điện sơ cấp BAX:
2
1
0.9
0.3
3
I
I
m
= = =
+ Độ từ thẩm của lõi sắt từ:
µ
tb
=
H
B
∆

∆
0
µ
=
50.10
7,0
6−
= 14.10
3
µF
+ Vì mạch có khe hở nên phải tính từ thẩm trung bình. Sơ bộ chọn: chiều dài
trung bình của đường sức l = 0,1mm, khe hở l
kh
= 10
-5
m.
3
3
5
10.8,5
10.14
1,0
10
1,0
1
=
+
=
+
=

−
µ
µ
kh
tb
l
l
Thể tích lõi sắt từ:
2
11x0
S.t.
B
IU
V
tb
∆
=
µµ
Trong đó :
- µ
tb
: độ từ thẩm trung bình của lõi sắt
- µ
0
: độ từ thẩm của không khí
- t
x
: chiều dài xung truyền qua BAX có giá trị từ 10 ÷ 600 µs, ở đây chọn t
x
=

100 µs
- S
x
: độ sụt biên độ xung lấy S
x
= 0,15
- U
1
: điện áp sơ cấp
- I
1
: dòng điện sơ cấp
Thay số vào ta được :
3 6 6
6 3
2
5,8.10 .10 .100.10 .0,15.9.0,3
0.479.10
0,7
V m
− −
−
= =
- Chọn mạch từ có thể tính V = 1,4 cm
3
với thể tích đó ta có các kích thước
mạch từ:
a = 4,5 mm
b = 6 mm
d = 12 mm

D = 21 mm
Q = 0,27 cm
2
= 27 mm
2
Chiều dài trung bình mạch từ : l = 5,2 cm
Số vòng quấn dây sơ cấp BAX:
- Theo luật cảm ứng điện từ :
w
1
=
kQB
tU
x

.
1
∆
(với k = 0,76 là hệ số chất đầy).
6
1
6
9.100.10
W 63
0,7.27.10 .0,76
−
−
= =
- Số vòng dây thứ cấp :
2

2
W 63
W 21
3 3
= = =
- Tiết diện dây quấn thứ cấp
1
1
1
I
S
J
=

- Chọn mật độ dòng điện J
1
= 6 A/mm
2
2
1
0,3
0,05
6
S mm
= =
Đường kính dây quấn sơ cấp :
1
1
4 4.0,05
0,25

S
d mm
π π
= = =
Chọn dây dẫn có tiết diện tròn ( Bảng II.3 - ĐTCS - Nguyễn Bính). Tiết diện S
1

=0,04909(mm
2
), đường kính d
1
= 0,25(mm), trọng lượng 0,439gam/m, trở suất
0,366 ohm/m.
Tiết diện dây quấn thứ cấp:
2
2
2
2
0,9
0,18
5
I
S mm
J
= = =
Chọn mật độ dòng điện J
2
= 5 A/mm
2
- Đường kính dây quấn thứ cấp:

2
2
4 4.0,18
0,4787
S
d mm
π π
= =
Chọn dây dẫn có tiết diện tròn ( Bảng II.3 - ĐTCS – Nguyễn Bính). Tiết diện S
2

= 0,1886 (mm
2
), đường kính d
2
=0,49(mm), trọng lượng 1,68gam/m, trở suất
0,0914 ohm/m.
- Kiểm tra hệ số lấp đầy:
2 2 2 2
1 1 2 2 1 1 2 2
d
2
2 2
w w w w 0,25 .63 0,49 .21
0,06
12
4
l
S S d d
k

d
d
π
+ + +
= = = =

k
lđ
=0,06 < 1:như vậy cửa sổ đủ diện tích cần thiết.
Tính toán khâu KĐ cuối cùng
T
1
, T
2
: chọn transistor công suất loại 2SC911 làm việc ở chế độ xung có các
thông số:
+ Transistor loại npn, vật liệu bán dẫn là Si
+ Điện áp giữa collector và bazơ là khi hở mạch Emito : U
CB0
= 40 V
+ Điện áp giữa Emito và Bazơ khi hở mạch Colecto : U
EB0
= 4 V
+ Dòng điện lớn nhất ở Colecto có thể chịu đựng được : I
Cmax
= 500 mA
+ Công suất tiêu tán ở Colecto : P
C
= 1,7 W
+ Nhiệt độ lớn nhất ở mặt tiếp giáp T

1
=175
0
C.
+ Hệ số khuyếch đại β = 50.
+ Dòng điện làm việc của colecto I
C
=I
1
=50 mA.
+Dòng điện làm việc của Bazo I
B
=
)mA(
I
C
1
50
50
3
==
β
Ta thấy rằng loại thyristor đã chọn có :
+ điện áp điều khiển U
đk
=3V
+ dòng điều khiển I
đk
= 0.9A.
Ta có:

1
0,3
c
I I A
= =
Vậy thì:
3
0.3
6.10 ( ) 6( )
50
C
B
I
I A mA
β
−
= = = =
Ta chọn:
1
32 34
1
12 9
R R 10
0.3
E U
I
+ −
−
= = = = Ω
31 33

3
5
694.44
. 1,2.6.10
v
B
U
R R
k I
−
= = = = Ω
Trong đó : k: Là hệ số dự trữ, chọn k=1,2
U
v
: Là điện áp ra của 7415 chọn là 5V
Vậy để thuận tiện cho việc mua linh kiện ta chon R
31
và R
33
là 700Ω
Tất cả các điôt trong mạch điều khiển dùng loại 1N4009 có các tham số:
- Dòng điện định mức : I
đm
= 10 (mA)
- Điện áp ngược lớn nhất : U
ng
= 25 (V)
- Điện áp để cho Diot mở thông : U
m
=1(V)

3.4. Mạch điều khiển
-Xem hình đính kèm-
3.4.1.Dạng điện áp
U12
U11
U10
U9
U14
U13
U®k
0
2Π
Π 2Π 3Π
t
U
Uo
Urss
t
t
U2
U3
t
t
t
t
t
t
t
Hình 3.15: Dạng điện áp ra của mạc điều khiển.
3.4.2.Nguyên lý hoạt động của sơ đồ

Tín hiệu xoay chiều được chỉnh lưu bởi 2 diôt D
11
, D
12
, sẽ được so sánh
với điện áp U
0
để tạo ra tín hiệu đồng bộ U
2
trùng với thời điểm điện áp
lưới đi qua điểm 0. Tín hiệu đồng bộ này sẽ mở khoá điện tử bóng
thường Q
1
để giảm điện áp trên tụ về 0, tụ C
1
được nạp điện theo công
thức U
C
= E.t/R
7
và ở đầu ra của khuyếch đại thuật toán OA2 sẽ có tín
hiệu răng cưa. Sau đó tín hiệu này được so sánh với tín hiệu điều khiển
nhờ bộ so sánh bằng khuyếch đại thuật toán OA3.
Bộ OA11 là một đa hài dao động xung có tần số cao U
9
với mục đích
giảm kích thước của máy biến áp xung. Tín hiệu cao tần trộn lẫn với tín
hiệu điều khiển U
12
cùng các tín hiệu phân phối U

10
, U
11
thành tín hiệu
U
14
, U
13
. Những tín hiệu này được khuyếch đại thông qua máy biến áp
xung đưa trực tiếp cực điều khiển của Tiristo.
3.5.Khối nguồn nuôi mạch điều khiển
Biến áp nguồn nuôi và biến áp đồng pha dùng chung cuộn sơ cấp. Do
đó ta sử dụng một máy biến áp với một cuộn sơ cấp và nhiều cuộn thứ
cấp, mỗi cuộn thực hiện một chức năng riêng. Cuộn 0V-12V-24V sử
dụng làm cuộm đồng pha với tín hiệu nguồn, cuộn 0V-18V-36V sử
dụng làm nguồn nuôi mạch điều khiển.
D1
7812
7912
D1
D1 D1
C2
C1 C3
C4
+12V
-12V
Hình 3.16: Khối nguồn nuôi mạch điều khiển.
- Các linh kiện sử dụng trong mạch:
+ Chỉnh lưu cầu 5A.
+ Tụ lọc nguồn trước và sau ổn áp C

1
= C
2
= C
3
= C
4
=220ỡF/50V.
+ Vi mạch ổn áp 78L12, 79L12 là loại vi mạch ổn áp có công suất nhỏ.
Dòng điện tải không vượt quá 100mA. Chúng được bao gói dưới 2
dạng: vỏ sắt lý hiệu bằng chữ H, vỏ bằng chất dẻo ký hiệu bằng chữ Z.
Tính toán máy biến áp nguồn:
Ung
U22
U21
U23
U24
0V
12V
24V
0V
18V
36V
- Khối nguồn ±12 cấp cho khuyếch đại thuật toán, I
1
= 500mA.
⇒
Công suất của nguồn nuôi là:
P
1

=U
1
.I
1
= 36.0,5 = 18W
- Khối nguồn đồng pha 0V – 12V – 24V, I
2
= 500mA.
⇒
Công suất của nguồn đồng pha là:
P
2
=U
2
.I
2
= 24.0,5 = 12W
- Công suất của máy biến áp là:
P = P
1
+ P
2
=18 +12 = 30W
- Dòng điện sơ cấp máy biến áp là:
A
U
P
I 136,0
220
30

1
1
===
78L
V
CC
R
79L
V
CC
R
Hình 3.17:Sơ đồ bố trí chân.
- Tiết diện lõi thép mạch từ:
2
22,0
30
2,1
cm
P
k
S ===
Ta chọn lõi thép có tiết diện S = 0,92cm
2
, làm bằng thép kỹ thuật điện
dày 0,2mm, gồm các lá thép hình chữ ỉ và chữ I ghép lại với nhau:
Theo công thức kinh nghiêm chúng ta tính số vòng/vôn:
S
k
n =
0

(với
k = 40÷60 là hệ số của máy biến áp, lấy k = 50)
54
92,0
50
0
==⇒ n
vòng/vôn.
- Số vòng dây cuộn sơ cấp là:
W
1
= n
0
.U
1
= 54.220 = 11880 vòng.
- Số vòng dây cuộn thứ cấp là:
Cuộn 12V: W
21
= W
22
= n
0
.U = 54.12 = 648 vòng.
Cuộn 18V: W
23
= W
24
= n
0

.U = 54.18 = 972 vòng.
- Dòng điện trong các cuộn thứ cấp:
AI
W
W
I
W
W
II 5,2136,0.
648
11880

1
22
1
1
21
1
2221
=====
AI
W
W
I
W
W
II 66,1136,0.
972
11880

1
24
1
1
23
1
2423
=====
- Tiết diện dây quấn:
+ Cuộn sơ cấp:
2
1
1
272,0
5
36,1
mm
J
I
S ===
(chọn J = 5A/mm
2
)
+ Cuộn 12V:
2
2221
2221
5,0
5
5,2

mm
J
I
J
I
SS =====
(chọn J = 5A/mm
2
)
+ Cuộn 18V:
2
24
23
2423
33,0
5
66,1
m
J
I
J
I
SS =====
(chọn J = 5A/mm
2
)
- Đường kính dây thứ cấp là:
+ Cuộn sơ cấp:
mm
S

d 59,0
272,0.4
.4
1
1
===
ππ
+ Cuộn 12V:
mm
SS
dd 8,0
5,0.4
.4.4
2221
2221
=====
πππ
.
+ Cuộn 18V:
mm
S
S
dd 65,0
33,0.4
.4
.4
24
23
2423
=====

πππ
.
- Tra sổ tay“|Thông số dây dẫn tiết diện tròn” (sách “Điện tử công suất”
– NXB Khoa học kỹ thuật – 1996, Nguyễn Bính), ta chọn được dây:
+ Dây sơ cấp: d
1
= 0,59mm, S
1
= 0,2734mm
2
, R=0,21 Ω/m.
+ Dây sơ cấp: d
21
= d
22
= 0,8mm, S
1
= 0,5027mm
2
, R= 0,0342 Ω/m.
+ Dây sơ cấp: d
23
= d
24
= 0,67mm, S
1
= 0,3526mm
2
, R=0,0488 Ω/m.
Tóm tắt thông số trên mạch điều khiển:

Tụ: C
3
, C
4
= 0,1µF
C
1
, C
2
= 0,22µF
Điện trở: Các điện trở mạch điều khiển sao cho phù hợp với dòng vào của
các IC, nhưng do các thông số này rất khó tra nên ta thường chọn R =10÷50kΩ
Riêng : R
1
, R
2
= 50Ω
R
7
= 50kΩ
R
4
= 4,7kΩ, R
5
= 33kΩ
Chọn các biến trở VR
1
÷ VR
4
= 2kΩ, VR

5
= 3kΩ , R
s
=R
f
=R
f1
=3kΩ
Transitor loại: 2SC911
Điốt: D
11
,D
12
chọn loại IN4004
Các điôt còn lại chọn loại 1N4009