đồ án kỹ thuật điện điện tử tiểu luận Đồ án tốt nghiệp Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở.

Thiết kế mô phỏng bộ nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung
ngắt mở dùng cho ti vi
Trong hệ nguồn ổn áp dải rộng có rất nhiều loại mạch được thiết kế. Nhưng đều dùa trên
nguyên tắc ngắt mở hay nguồn xung. Do vậy để thấy rõ được nguyên lý hoạt động của bộ
nguồn ngắt mở này xin được thiết kế một bộ nguồn ổn áp dải rộng bán dẫn dời .
Chỉ tiêu của bộ nguồn dải rộng :
Điện áp vào 90÷266V AC
Tần sè 50/60 Hz
Công suất 50W
Điện áp ra 115V DC
Hiệu suất của bộ nguồn 8%
∆U
ra
= 1%
Lùa chọn sơ đồ để thiết kế mô phỏng theo hình 75.V
I . Mạch lọc nhiễu và khử từ
1. Mạch chống nhiễu
Với tần số cao thì khả năng trở kháng của Z
L
: Z
L
= 2ΠfL, trong đó thì

- L là số vòng dây quấn
- S là tiết diện của lõi Ferit (cm
2
)
- µ là độ từ thẩm của Ferit và µ = 500
- d là độ rộng trung bình của đường sức tính
Nếu chọn lõi Ferit có L=6mH=6.10
-3

, chiều cao h=1,5cm, độ rộng của tiết diện là 0,7cm,
b=2 cm thì khi đó :
S=0,7.2=1,4cm
2
d = 2h+Πa/2 = 2.1,5+3,14.0,7/2=3+1,099=4,099 cm
Khi đó ta có
9 (vòng)
Điều chỉnh chính xác độ cảm ứng từ của cuộn dây bằng cách xê dịch các cuộn sao
cho có tính đối xứng và tụ ký sinh nhỏ nhất. Với các tụ đầu vào thường dùng tụ gốm trị số
cỡ 0,04 Tµ ÷ 0,5 µ ; U
C
= 250 ÷ 450 V AC
Trên các điốt chỉnh lưu, để bảo vệ điốt thông dòng đột ngột và chống điện áp ngược dánh
thủng ta thường chọn C=500÷1000P. U
C
bằng U ngược của chính điốt đó tuỳ theo bộ nẵn
hoạt động theo phương thức nào.
2. Bộ khử từ
Gồm điện trở và cuộn dây quấn quanh mặt phát sóng của đèn hình. Số vòng dây ta có
thể tính như sau :
và
Với ý nghĩa của các tham số là như sau :
- d : đường sức trung bình
- U : Điện áp vào
- µ : Độ từ thẩm của không khí
- I : Dòng điện đột biến
- S : Diện tính của màn hình
- F : Tần số 50/60
Ta thường chọn n=5÷6 vòng
R

T
chọn QSP4021, điện trở 8Ω lóc bình thường
II . Bé nắn lọc và phương thức điều khiển nắn lọc
- Công suất tiêu thụ bộ nguồn
- Chỉ số đỉnh của điện áp đầu vào
- Dòng điện trung bình sau khi chỉnh lưu
2. Bộ nắn điện
Xét bộ nắn lúc làm việc với điện áp vào 260V. Bộ nắn theo cả hai nửa chu kỳ nh
hình 76.2.V
Hình 76.2.V
U
ng
trên điốt :
U
ng
=1,5U
0
I
ng
=3,5I
0
R1
C4
C5
U2
Uo
Io
347V
U
ng

=1,5U
0
=520V
Giả thiết dòng trung bình sau khi chỉnh lưu là 0,44A
Ta chọn diốt K202C có tham sè nh sau
I
max
thuận =9A ở 25
0
C
I
max
thuận =3A ở 130
0
C
U
ng
=600V
Sụt áp thuận 1V (I
max
)
Tính R
1
, sao cho sụt áp trên R
1
không ảnh hưởng tới nguồn. Ta chọn R=2÷6Ω. Nếu chọn R
1
= 5Ω thì công suất K1 : P
R1
= RI

2
= 5. (0,44)
2
≈ 1W
Chọn tô C
4
, C
5
: Khi nắn lọc thì C
4
, C
5
nối tiếp và bằng C
0
(I (I
0
tính =mA)
Trong trường hợp này hai tụ mắc nối tiếp nên C
0
=C
4
/2=C
5
/2 ⇒ C
4
=C
5
= 78,5µF
Ta lấy bằng 100µF
Chọn U

C4
= U
C5
; U
C0
=1,2U
0
=1,2.347=416,4V
Vì hai tụ mắc nối tiếp nên 2U
C4
=2U
C5
=U
C0
Từ đó U
C4
=U
C5
=U
C0
/2=208,2V, ta lấy chuẩn là 250V
Vậy C
4
=C
5
=100µF/250
Xét khi U
0
AC vào (hình 77.2.V)
Giả sử R

1
=5Ω nh cò thì :
R
i
→ 0 và I
0
(mA)
U
C4
=U
C5
=0,6U
0
=171,6V
Nh vậy để thoả mãn AC in 90÷260 V thì :
C
4
=C
5
=220µF (chuẩn)
U
C4
=U
C5
=250V là đủ
2. Mạch điều chỉnh phương thức nắn lọc (hình 78.2.V)
Hình 78.2.V
- Giả thiết khi AC ≥ 160V thì bộ nắn lọc hoạt động theo phương thức bội áp
- Giả thiết khi AC ≤160V thì bộ nắn lọc hoạt động theo phương thức nhân áp
D1 D2

D4
R2
R3
R4 R5
R6
R
D3
T1
C
C3
~
+
- ~
+B
178VAC 160V
AC in
C4
C5
D1
D2
268V
110V
VCC
Uo
H×nh 77.2.V
Khi m¹ch chuyÓn ph¬ng thøc AC vµo thÊp
Tức là mạch làm việc khi AC ≥ 160V, đèn ở chế độ đóng, tức là D
3
thông hẳn (T
1

thông bão
hoà). Ta tính được U
ngược
cho D
1
, D
2
. Khi U vào cực đại 260V, D
1
, D
2
nắn lọc ở chu kỳ và có
:
- U
2
là điện áp vào : 160÷260V
- R
i
nội trở U
AC
nên R
i
≈ 0
- R
Đ
là điện trở thuận điốt ≈ 2Ω nên (R
Đ
+R
i
)/2 ≈ 0.

- U
2
= 0,75U
0
⇒
Vì D
1
và D
2
mắc nối tiếp nên :
U
D1
=U
D2
=U
ng
/2 = 3U
0
/2 = 520V
I
D1
= I
D2
= I
max
=7I
0
Trong mạch này I
0
nhá, do vậy ta vẫn chọn D

1
D
2
là K202C với các tham sè sau là thừa đủ :
I
max
=3A ở 130
0
U
ngược
= 600V
C
0
=60I
0
/U
0
Vì I
0
nhá nên chọn C
0
=C
3
= 4,7µ/450V là đủ.
Trở lại chế độ đèn bán dẫn I
1
; Dòng I
P
qua R
2

, R
3
, R
4
tạo điện áp trên U
R4
đủ mở D
3
; nếu nh
bắt đầu tại 160V AC thì T
1
thông, dòng
Nếu I
P
=1,5mA ⇒ R
2
+R
3
+R
4
=118K
Nếu U
R4
=22,5V = U
mở
D
3
thì R
3
≈ 2,25/1,5 = 15kΩ

Chọn 4R = 100kΩ mắc nối tiếp và song song để tạo ra mẫu điện trở cỡ 100kΩ
P
R2
= P
R3
=[1,5 / 2. 10
-3
]
2
.100.10
3
≈ 0,056W
Chọn P
R2
= P
R3
= 0,056 W
P
R4
= (1,5.10
-3
).15.10
3
≈ 0,033W, chọn P
R4
=1/2W
Như vậy sau khi bắt đầu ở 160V AC thì U
R2
=22,5V, chọn D
3

có U
mở
=20V cho chế độ nhạy
D
3
=RD20E, 2F20 có tham sè sau :
U
on
=20V
I
0
=6,2
P
max
=0,5W
Khi D
3
có U
mở
=22,5V thì điện áp 22,5V đặt trên D
4
và R
5
quá thừa để transto T
1
: C1815
thông bão hoà. U
CE
≈ 0 Thirysto có U
0

=0 ngắt, bộ nắn làm việc bình thường.
Khi U vào ≤ 160V không đủ áp để mở dòng qua T
1
≈ 0, dòng điện sẽ thông qua R, R
6
.
Trên R có điện áp máy đóng vai trò U
G
của Thirysto. Tô C đóng vai trò ổn định dòng điện
một chiều tránh xung để đảm bảo cho Thirysto làm việc ổn định.
Giả sử điện áp lúc này đưa vào là 140V < 160V AC
U
ra
=140/0,75=186V trên tụ C
3
Trên tô C
4
, U
C4
≈ U
C3
≈ 186V ⇒ dòng qua R
C
, R
U
G
phô thuộc vào tỉ số R
6
/R
Nhưng R

6
lại là R
C
của T
1
nên chắc chắn R
6
>> R để R
6
bảo vệ T
1
tránh điện áp ngược đánh
thủng. Giải pháp đề ra :
- Nếu chọn T trước thì phải chọn Thirysto sau (I
G
R = U
6
)
- Nếu chọn Thirysto trước thì chọn R sau (U
G
= I
G
.R)
Ta chọn Thirysto trước SF5J42, C15E, C11E có tham sè sau.
Tham sè cho Thirysto SF5J42, C15E, C11E :
U
N
xung ngược cực đại 500V
I
G

dòng một chiều điều khiển 1,2mA
U
G
điện áp mở 14V
Điện trở thuận 8Ω
Sụt áp giữa A và K 1,3 V
Nhiệt độ max 100
0
C
I
AK
max 100A
Tính R
6
và R :
Yêu cầu U
R
≥ 14V, R ≥ 14/1,2 =11,6K
Trong sơ đồ chọn R=12K
R
6
=(186-14)/1,2=143,4K (sơ đồ 150K)
3.Tính toán các giá trị linh kiện trong phần chống nhiễu và phương thức nắn lọc
C
1
= C
2
=0,047÷0,1 µF / 250÷450V
C
12

= C
13
=C
14
=500 PF/250V
C
3
= 4,7µF/450V
C
4
= C
5
= 200µF/250V
C=220µF/6,3V
R
1
= 5Ω / 10W
R
2
= R
3
=50K/ 0,5W
R
4
= 15kΩ/0,5W
R
6
= 150KΩ/0,5W
R=12kΩ/0,5W
T

1
: C1815
U
CB0
: 6W
V
EB0
: 5V
I
Cmax
=150mS
P
max
=400mW
H
FF
=70 ÷ 700
F
C
=80MHz
Cầu D và D
/
có U
ng
= 600V
I
thuận
ở 130
0
3A

D
1
D
2
U
ngược
600V
I
thuận
ở 130
0
= 3A
D
3
: U
mở
=20V
I
on
6,2A
T
2
thirysto : SF5J42, C15E, C11E :
U
ng
= 500V
I
G
= 1,2mA
U

G
=14V
I
Akmax
= 100A
Cuộn khử từ 5÷6 vòng
Cuộn lọc nhiễu 53 vòng
III - Tính toán tần số dao động - công suất
1. Chế độ tĩnh cho Transito công suất (hình 79.2.V)

Hình 78.2.V
Nếu chọn dòng I
C0
ban đầu là 10mA với U
BE0
= 0,5, B
N
=100Ω, R
e
==0,68Ω thì
U
BE0
= I
p
.R
CE
.T
4
= U
CC

– R
1
(I
p
+I
B0
)
Chọn I
P
≈ 8I
B0
(Vì I
P
>> I
B0
) ⇒ I
P
≈ 0,8 mA
T3
T4
R1
Re
350V
175V
Ube
R
1
được chọn =
U
E

= I
C0E
=10. 10
-3
.0,68 = 0,0068V
Phương trình tải tĩnh nếu chọn U
C
= ẵ U
n
để công suất ra là max U
CC
= I
C
R
ba
+ U
CE
(hình
80.2.V)
Hình 80.2.V
2. Chế độ động
Trong mạch dao động ghép biến áp để dao động điều kiện cân bằng là fa là :
Điện áp đặt vào C : U
C
Điện áp đặt vào B : U
B
U
C
= -SZ
C

U
B
Điện áp này tạo ra trong cuôn cảm dòng I
C
mét dòng I
L
Dòng điện cảm ứng sang cuộn hồi tiếp một điện áp
S, Z
C
, L >0 nên để U
ht
và U
B
đồng pha thì M<0
Tức vòng dây trong biến áp ghép ngược chiều nhau.
Điều kiện để cân bằng biên độ : K≈SZ
C

K.K
ht
≥ 1 (n là hệ số ghép biến áp)
U
B
<<U
C
, do vậy n<1
K là hệ số của mạch mắc E chung, K>> độ lớn phụ thuộc vào S của đèn bán dẫn ta chọn do
vậy K=S.Z
C
>>

Giải phương trình KK
ht
≥ 1 ta có nghiệm để dao động
n
2
≤ n≤ n
1
Chọn n=20
3. Tính biến áp (hình 81.2.V)
Hình 81.2.V
Công suất yêu cầu cho tải là 40W-115V nên công suất biến áp tối thiểu là
Gọi U
2
=115V, P
2
= 40W là phần cung cấp cho tải và có n
2
vòng dây
U
1
là điện áp do bé dao động nghẹt tạo ra và có n
1
vòng dây
U
b
là điện áp hồi tiếp dương cho dao động và có n
b
vòng dây
Khi U
2

=115V thì P
2
=40W ⇒I
2
= P
2
/T
2
=40/115=0,247A
Khi U
2
=115V biến áp đạt η=80% ⇒ U
1
=U
2
/η=115/0,8 = 143,75V
U2
n2
U1
n1
350V
Ub
nb
Coi biến áp là lý tưởng :
0,8P
1
= P
2
⇒
Cuộn hồi tiếp ghép với cuộn dao động có hệ số ghép tối ưu để dao động thì

Dòng I
B
do dòng I
C
quyết định
Công suất tạo ra trên cuộn hồi tiếp dương này
P
ht
= I
B
.U
b
=0,00347.3,6=0,0124W
Tổng công suất yêu cầu P
t
P
t
= P
1
+P
ht
= 40 + 0,0124W
P
biến áp thực
= P
t
/0,8 = 50,0156 W
Nếu chọn lõi biến áp K 34.24.17 có kích thước như sau
Đường kính ngoài D=3,8cm
Đường kính trong d=2,4cm

Chiều cao h=0,7 cm
B=0,25J thì
Tiết diện lõi từ
Tiết diện của cửa sổ
Công suất giới hạn của biến áp
P
gh
> P
t
thoả mãn về công suất
Số vòng trên cuộn dao động
Đường kính của cuộn dây n
1
: (với mật độ dòng điện 3A/mm
2
)
Chọn đường kính dây =0,4mm
Số vòng cuộn hồi tiếp :
Chọn n
b
=5 vòng
Đường kính n
b
:
Chọn dây có cỡ 0,05mm
Đường kính cuộn dây cho tải :
Chọn cỡ dây φ = 0,4mm
Số vòng cuộn tải n
2
Chọn n

2
=150 vòng
Nh vậy nếu bỏ qua dòng I
C0
mét chiều trên biến áp thì điện áp trên cực C sẽ thay đổi : 350V-
143,75V=206,26V
Có nghĩa là U
C
=350V là thời gian tắt
U
C
=206,25V là thời gian đóng xác lập đỉnh xung
Công suất tĩnh của Transito công suất P
0
= I
C0
.U
C
=10.350=3,5W
Công suất độngcủa Transito công suất P
d
= I
1
.206,25V = 0,347.206,5=71,5W
transito trong mạch điều khiển từ xa (bảng 1)
Tên Transito V
CB0
V
E
B

0
I
C
(A) P
max
(W) h
FE
f
C
τ
0
T
5
: SD1274
T
6
: SA 1013
T
7
: SC2291
150
-160
100
6
-6
3
5
-1
100
40

900m
200k
100-10
3
60 – 320 >15M
100M
150
150
123
Bảng 1
Điốt nắn điện là điốt chịu tần số cao điện áp ngược rất lớn RU – 48. Mạch lọc gồm 2R=33K
đấu song song = 33kΩ/2
Tụ lọc 100µ/160V (Tần số cao tụ nhỏ)
- Khi T
7
có cực B mức thấp (0V) hình vẽ 82.2.V : Lệnh OFF
Hình 82.2.V
T
7
ngắt U
C
= U
n
=115V qua R=4,7kΩ, 27kΩ.
T
7
phân áp R
b
=56kΩ làm việc ở chế độ ngắt I
C

= 0 ; U
B
=0.
I
C
= 0 sụt áp trên R=4,7kΩ bằng 0, đến T
6
không có U
BE
, T
6
ngắt, T
7
được phân áp âm và
U
BE T7
= U
CE T6
: T
2
ngắt, điện áp 115V không dẫn tới đèn công suất dòng. Máy ngõng
hoạt động.
- Khi mở lệnh ON (cực BT
7
có U
cao
≈ 5V)
T
7
thông bão hoà, cực B của T

6
dẫn đất, dòng I
CE T7
tạo sụt áp trên R
27
:
U = I
CET7
. 4,7K làm cho T
6
mở ⇒ T
7
mở đưa điện áp tới cấp cho máy (đèn công suất
dòng), máy làm việc.
T7
T5
T6
33k
4,7k
27k
56k
39k
H out
ON/OFF [H/L]
110mA /115V
Tài liệu tham khảo
1. Bải giảng Tivi màu - Giáo sư Đoàn Nhân Lé - ĐHBK Hà nội
2. Kỹ thuật xung - Vương Cộng - ĐHBK Hà nội
3. Kỹ thuật Mạch điện tử - Phạm Minh Hà - NXB Giáo dục
4. Monotor vi tính - Phạm Đình Bảo - NXB KHKT thành phố Hồ Chí Minh

5. Tivi màu - Nguyễn Văn Hồng - NXB KHKT thành phố Hồ Chí Minh
6. Tra cứu VTD - Nguyễn Văn Thô - NXB KHKT
7. Thiết kế biến áp - Hoàng Sước - NXB KHKT
8. Công suất nhá - Lưu Văn Tích - NXB KHKT
9. Sơ đồ Tivi màu - Tùng Lâm - NXB KHKT
Hỡnh 1.1.I
Mạch khuếch đại
tần số riêng
Mạch phân biệt
tần số tiếng
Khuếch đại công
suất âm tần
LOA
Bộ chọn kênh
kênh tần
KÊnh
Bộ điều hởng điện tử
Mạch khuếch
đại trung tần
tần hình
Bộ lọc
và ghim
sóng
Bộ lọc
và ghim
sóng
Bộ lọc dải
thông 4.43M
Mạch xử lý tín hiệu m àu

Bộ khôi phục sóng
mang phụ màu
Dao động
Mạch đèn
hình
Đèn hình CRT
Bộ ghim
4,43Mz
Mạch phân ly
đồng bộ
Mạch xử lý
tín hiệu độ sáng
Mạch quét m ành
Mạch dao
động m ành
Mạch phân ly
đồng bộ
Biến áp
quét về
Biến đổi điện áp
SW băng sống
Khối
Vi xử lý
Bộ nguồn ổn áp
dải rộng
Chuyển đổi
băng tần
Điều hởng
kênh tần
Q?

Âm lợng
Độ sáng
xung mành
xung dòng
điều khiển
tơng phản
điều khiển
sáng
điều khiển
màu
điều khiển
âm tần
Vt
Điện áp AGC
V, U, L
30V Vt
105V-115V Hout
5V cho VXL
12V, kênh, IF, dao động
24V
ON/OFF
90 - 260v
Điều khiển
AC in
bàn phím
Điều khiển
từ xa
VHF (48,5-233MHz)
UHF (470-870 MHz)
Đồng bộ dòng

IF
Độ màu
Âm sắc
Đồng bộ
Các mức
mành
Biên độ
mành
điện áp
(Hv, HH, )
Cuộn lái mành
Cuộn lái dòng
điện áp ABL
Điều khiển
Hình 59.5.IV
F
T5
105v
T6
R20
R16
C9
R21
R22
R23
D11
D12
D7
C8
C10

T7
24V
R15
D8
R17
R19
R18
H.out
ON/OFF
D2D1
R2
R3
C14
R1
C2
C1
K
AC 90-260V
Lk
R4
D3
R5
R6
R
T1
C
C3
T2
R6
R7

R9
R8
C4
C5
C7
D5
C6
R10
R11
T4
T3
R12
R14
R13
D6
L3
R23
C11
Xung ®ång bé dßng
D9
L4
L2
L1
Rt
- + ~~
~
+
-
~
C13

C14 D4
P'
P
Hình 75.V
D2D1
R2
R3
C14
R1
C2
C1
K
AC 90-260V
Lk
R4
D3
R5
R6
R
T1
C
C3
T2
R6
R7
R9
R8
C4
C5
C7

D5
C6
R10
R11
T4
T3
R12
R14
R13
D6
L3
F
T5
105v
T6
R20
R16
C9
R21
R22
R23
D11
D12
D7
C8
C10
T7
24V
R15
D8

R17
R19
R18
R23C11
Xung ®ång bé dßng
D9
H.out
ON/OFF
L4
L2
L1
Rt
- + ~~
~
+
-
~
C13
C14 D4
P'
P