ĐỒ Án thiết kế mạch nguồn 1 chiều 12V5A thầy Hà Xuân Hòa

ĐỒ ÁN 2
Thi
Thiếết kế mạch ngu
nguồồn một chi
chiềều 12V-5A


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

LỜI NÓI ĐẦ
U
ĐẦU
Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện
tử đang và sẽ được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong hầu hết trong các lĩnh
vực kinh tế- xã hội cũng như trong đời sống thông tin liên lạc của con người
và của xã hội . Trong hầu hết các thiết bị điện tử đó ,vấn đề nguồn cung cấp
là một trong những vấn đề quan trọng nhất quyết định đến sự làm việc ổn
định của hệ thống. Nhìn chung ,các thiết bị điện tử đều sử dụng các nguồn
điện một chiều được ổn áp với độ chính xác và ổn định cao. Các bộ nguồn
một chiều được chế tạo dưới dạng thiết bị sạc cho các thiết bị điện tử . Hiện
nay kỹ thuật chế tạo các nguồn điện ổn áp cũng đang là một khía cạnh đang
được nghiên cứu phát triển với mục đính tạo ra các khối nguồn có công suất
lớn, độ ổn định, chính xác cao, đồng thời kích thước nhỏ gọn để dễ dàng
mang đi và sử dụng một cách thuận tiện.
Nguồn một chiều có thể đáp ứng cho các tải một chiều sử dụng trực tiếp
điện áp được biến đổi từ bộ nguồn , hoặc sử dụng thêm biến áp để tăng điện
áp hoặc tăng dòng cho những tải hoặc động cơ công suất lớn .
Từ những ứng dụng quan trọng đó của nguồn một chiều và để củng cố kiến

thức đã học về điện tử công suất và điện tử tương tự áp dụng vào trong thực
tế đời sống . Vì vậy, em đã chọn đề tài " Thiết kế mạch nguồn ổn áp
12V-5A" để qua đó tìm hiểu thêm về nguyên lí hoạt động , cũng như các bộ
phận hợp thành mạch nguồn một chiều.
Trong quá trình thực hiện đề tài của mình , em xin cảm ơn thầy Hà Xuân
Hòa đã hướng dẫn em hoàn thành đề tài này .
Do còn nhiều thiếu xót trong kiến thức của bản thân , thiết kế chắc chắn sẽ
không tránh khỏi những sai sót . Em rất mong nhận được những ý kiến đóng
góp quý báu của thầy để thiết kế của em được trọn vẹn hơn .

2


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

ươ
ng 1 : Tổng quan về ngu
Ch
Chươ
ương
nguồồn một chi
chiềều
ái ni
ồn một chi
I. Kh
Khá
niệệm chung về ngu

nguồ
chiềều
Nguồn một chiều có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng điện xoay chiều
thành năng lượng điện một chiều có mức điện áp ổn định và công suất cần
thiết để cung cấp năng lượng một chiều cho các mạch và các thiết bị điện tử
hoạt động
Yêu cầu của nguồn một chiều trong trường hợp này là điện áp ra không phụ
thuộc vào điện áp mang của tải . Để có được yêu cầu đó thì ta cần dùng
mạch điều khiển để ổn định điện áp , hoặc sử dụng các IC chuyên dụng để
ổn áp

Hình 1 biểu diễn sơ đồ khối của một bộ nguồn hoàn chỉnh với các khối
chức năng như sau :
+ Biến áp : Biến đổi điện áp lưới xoay chiều của lưới 220V-50Hz thành
điện áp xoay chiều U1 có điện áp nhỏ hơn thích hợp để chuẩn bị đưa qua
chỉnh lưu .
+ Chỉnh lưu : Có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều U1 thành điện áp
một chiều không bằng phẳng có giá trị thay đổi nhấp nhô(Ut) . Sự thay đổi
này phụ thuộc vào dạng mạch chỉnh lưu mà ta sử dụng với yêu cầu điện áp
và dòng tải của các thiết bị điện tử .
+ Bộ lọc : Có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều sau chỉnh lưu từ nhấp
nhô (Ut) nhiều trở nên ít nhấp nhô và gần như bằng phẳng (U't) .
+ Ổn áp một chiều : làm nhiệm vụ ổn định điện áp ở đầu ra khi điện áp và
tần số lưới thay đổi .

3


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu

nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

II.Ch
II.Chỉỉnh lưu , bộ lọc và ổn áp điện áp
1. Ch
Chỉỉnh lưu
Các phần tử tích cực dùng để chỉnh lưu là các phần tử có đặc tuyến V-A
không đối xứng sao cho chỉ cho dòng điện đi qua nó theo một chiều . Để
công suất ra nhỏ hoặc trung bình người ta có thể dùng điode . Để công suất
ra lớn và có thể điều chỉnh điện áp tùy ý thì người ta sử dụng thyristor để
chỉnh lưu .
Do yêu cầu của chúng ta cần thiết kế nguồn một chiều 12V-5A nên trong
trường hợp này ta sẽ xét đến 3 mạch chỉnh lưu không điều khiển sử dụng
diode là chỉnh lưu một pha một nửa chu kì , chỉnh lưu một pha hai nửa chu
kì có điểm giữa và chỉnh lưu cầu một pha .
a. Ch
Chỉỉnh lưu một pha một nửa chu kì

Hình 2 chỉnh lưu tia một pha ( chỉnh lưu một pha một nửa chu kì )

Mạch van chỉ có một van duy nhất là diode D1 .Trong nửa chu kì đầu khi
điện áp đặt vào mạch van U1 >0 với cực tính dương thì trên diode D1 dẫn. Ở
nửa chu kì sau điện áp U1 đảo dấu ( cực tính trong ngoặc sơ đồ ) nên diode
D1 khóa , vì thế Ud=0 .Ta có điện áp chỉnh lưu nhân được trên tải là
Ud=0.45 U1.
Mạch chỉnh lưu tia một pha cho điện áp ra không liên tục ( chỉ có điện áp
trong nửa chu kì đầu). Điện áp ngược trên van Ung = 2 U1 . Sba= 3.09Pd
Mạch chỉnh lưu một pha hình tia sử dụng số van là ít nhất tuy nhiên điện áp
ngược trên van tương đối cao , điện áp ra không liên tục nên là nhìn chung

chỉnh lưu tia một pha có chỉ tiêu kĩ thuật kém , chỉ thích hợp với tải nhỏ và
điện áp thấp không có yêu cầu cao hay cần ổn định điện áp .

4


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

ữa
b. Ch
Chỉỉnh lưu một pha hai nửa chu kì có điểm gi
giữ

Ur
Có C
Không có C

0

t

Hình 3 : Chỉnh lưu hình tia hai pha ( chỉnh lưu một pha có điểm giữa ) và đồ thị thời
gian của điện áp ra

Biến áp đã biến điện áp một pha ở sơ cấp thành hai điện áp ngược pha nhau
180" ở thứ cấp U1 và U1'.
Ở mạch van này diode D1 và D2 đấu theo kiểu catôt chung ,trong đó anôt

của diode D1 đấu với U1 còn anôt của diode D2 nối với điện áp U1'. Do mỗi
diode chỉ dẫn một nửa chu kì điện áp lưới ,vì vậy trong khoảng nửa chu kì
đầu diode D1 dẫn do U1>U1' , trong nửa chu kì sau diode D2 dẫn do
U1'>U1 .
Ta có điện áp sau chỉnh lưu Ud=0.9 U1 . Điện áp ngược cực đại trên van
Ung= 2 2 U1. Pba=1.48Pd.
Mạch chỉnh lưu hình tia hai pha này được sử dụng nhiều trong dải công suất
nhỏ , nó thích hợp với chỉnh lưu điện áp thấp vì sụt áp trên đường ra tải chỉ
là sụt áp trên một van . Nhược điểm của lại này là phải có biến áp biến đổi số
pha , điện áp ngược trên van và số van sử dụng nhiều gấp đôi so với chỉnh
lưu tia một pha.

5


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

c. Ch
Chỉỉnh lưu cầu một pha
Mạch chỉnh lưu có 4 van D1,D2,D3,D4 chia làm hai nhóm : D1,D3 nhóm
catôt chung , D2,D4 nhóm anôt chung . Nguồn xoay chiều đưa vào mạch van
được lấy trực tiếp từ lưới điện hoặc thông qua biến áp( như hình vẽ )

Hình 4 : Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha

Trong nửa chu kì đầu , điện áp U1 với cực tính không trong ngoặc U1>0 ,
ta thấy trong nhóm catôt chung D1, D3 thì anôt D1 dương hơn anôt D3 vì

vậy D1 sẽ dẫn . Còn ở trong nhóm D2,D4 thì catôt D2 âm hơn catôt D4 vì
vậy D2 dẫn .
Như vậy trong nửa chu kì đầu D1,D2 dẫn , tương tự trong nửa chu kì sau
(U1<0 ) lập luận tương tự D3,D4 dẫn , diode D1,D2 khóa.
Vì vậy , dạng điện áp ra tải Ud của chỉnh lưu cầu và của chỉnh lưu hình tia
hai pha hoàn toàn giống nhau do đó ta cũng có Ud=0.9U1. Điện áp ngược
trên van Ung= 2 U1. Pba=1.23Pd.
Chỉnh lưu cầu một pha được sử dụng khá rộng rãi trong thực tế nhất là với
điện áp trên 10V , dòng tải có thể lên đến một trăm ampe . Ưu điểm của
mạch này là có thể không dùng biến áp . Nhược điểm của nó là có hai diode
tham gia dẫn dòng , nhóm diode lẻ dẫn dòng ra tải , diode chẵn dẫn dòng từ
tải về nguồn , như vậy sẽ có sụt áp lớn do hai diode gây ra , chính vì vậy
mạch cầu không thích hợp với chỉnh lưu điện áp thấp dưới 10V khi dỏng tải
lớn .

2.B
2.Bộộ lọc
Như đã biết , bộ lọc có nhiệm vụ làm phẳng điện áp sau chỉnh lưu . Trong
thực tế có rất nhiều bộ lọc làm phẳng nhưng ta chỉ để cập đến 2 bộ lọc cơ
bản thường dùng sau :
a. Lọc điện cảm
Loại này chỉ dùng một điện cảm L mắc nối tiếp với tải . Điện áp sau chỉnh
6


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

lưu có thể coi bao gồm 2 loại nguồn điện áp : nguồn một chiều và nguồn
xoay chiều là các sóng hài . Nguồn một chiều không bị điên cảm cản trỏ .
Nguồn xoay chiều sẽ bị sụt áp trên L trước khi đưa đến tải theo quan hệ chia
điện áp XL càng lớn hơn Rt thì thành phần xoay chiều trên Rt càng nhỏ , điều
này cảng tốt bởi thành phần xoay chiều là nguyên nhân gây nên đập mạch .
Lọc bằng điện cảm rất phù hợp với tải công suất lớn vì tải công suất càng
lớn thì điện trở tải Rt sẽ càng nhỏ dễ dàng thực hiện điều kiện lọc tốt
XL>>Rt )
(X

Hình 5: Sơ đồ lọc điện cảm

b. Lọc điện dung
Điện dung C được đấu song song với tải . Với nguồn một chiều tụ điện
không ảnh hưởng . Với nguồn xoay chiều tụ dung C phản ứng theo tổng trở
Xc . Xc càng nhỏ hơn Rt thì dòng xoay chiều càng bị hút vào đường đi theo
tụ điện, càng ít dòng xoay chiều qua tải thì hiệu qủa lọc càng cao .
Lọc điện dung rất khó thực hiện với tải công suất lớn vì khi Rt càng nhỏ thì
càng khó thực hiện điều kiện lọc tốt , lúc đó tụ C sẽ phải rất lớn do đó lọc tụ
chỉ dùng cho tải công suất nhỏ .

Hình 6: Sơ đồ lọc điện dung

7


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

Ổn đị
nh điện áp
3.
3.Ổ
định
ái ni
a. Kh
Khá
niệệm
Là ổn định điện áp đầu ra không thay đổi khi điện áp đầu vào thay đổi .
Dùng bộ ổn áp một chiều bằng phương pháp điện tử được sử dụng phổ biến
hơn khi công suất đầu ra yêu cầu không cao và tải tiêu thụ trực tiếp điện một
chiều . Ta có thể sử dụng ổn áp tham số ( sử dụng diode zenner ) hoặc sử
dụng các IC ổn áp tuyến tính để ổn định điện áp .
ân lo
ại
b. Ph
Phâ
loạ
+ Ổn áp tuyến tính :Ổn áp tham số ( ổn áp dùng điode zenner).
+ Ổn áp xung:là ổn áp dựa trên nguyên lý hồi tiếp (nguyên lý bù), trong đó
phần tử diều chỉnh làm việc ở chế độ xung.
Ta xét mạch ổn áp có hồi tiếp với nguyên tắc thực hiện sơ đồ ổn áp có hồi
tiếp. Nguyên tắc làm việc của sơ đồ ổn định có hồi tiếp được biểu diễn như
sau :

Hình 7 : Sơ đồ ổn định có hồi tiếp

Trong mạch này, một phần điện áp ra được đưa về so sánh với một giá trị

chuẩn. Kết quả so sánh được khuếch đại lên và đưa đến phần tử điều khiển.
Phần tử điều khiển thay đổi tham số làm cho điện áp ra trên nó thay đổi theo
xu hướng tiệm cận đến giá trị chuẩn.
Tùy theo phương pháp cấu trúc, các sơ đồ ổn định có hồi tiếp được chia
thành hai loại cơ bản: ổn định song song và ổn định nối tiếp. Do sơ đồ nối

8


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

tiếp có tổn hao ít hơn sơ đồ song song nên hiệu suất cao hơn và nó được
dùng phổ biến hơn.
Ưu điểm của sơ đồ song song là không gây nguy hiểm khi quá tải vì nó
ngắn mạch đầu ra. Sơ đồ nối tiếp yêu cầu phải có thiết bị bảo vệ vì khi quá
tải ,dòng qua phần tử điều chỉnh và qua bộ điều chỉnh sẽ quá lớn gây nên
hỏng phần từ điều chỉnh hoặc biến áp.
Để thu nhỏ kích thước cũng như chuẩn hóa các tham số của các bộ ổn áp
một chiều kiểu bù tuyến tính người ta chế tạo chúng dưới dạng vi mạch, nhờ
đó việc sử dụng cũng dễ dàng hơn. Các bộ IC ổn áp trên thực tế cũng bao
gồm các thành phần tử chính là bộ tạo điện áp chuẩn, bộ khuếch đại tín hiệu
sau lệch, transistor điều chỉnh, bộ hạn dòng.
Các IC ổn áp tuyến tính thường đảm bảo dòng ra từ 100mA-1.5A, điện áp
tới 50V. Các IC ổn áp thường dùng trong thực tế là 78xx( điện áp dương ) ,
79xx( điện áp âm), LM323,LM317, lM723 ......

9

Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

ươ
ng 2 : Lựa ch
Ch
Chươ
ương
chọọn sơ đồ và linh ki
kiệện thi
thiếết kế
ọn ph
ươ
ng án thi
I. Lựa ch
chọ
phươ
ương
thiếết kế
Các yêu cầu kĩ thuật của khối nguồn :
+ Điện áp nguồn cấp 220V, tần số nguồn cấp 50Hz.
+ Điện áp ra tải 12VDC.
+ Dòng điện ra tải 5A.
Dựa vào các yêu cầu kĩ thuật của khối nguồn ta sẽ đưa ra phương án thiết
kế cho từng khối của bộ nguồn , sau đó đưa ra sơ đồ nguyên lí của bộ nguồn
một chiều 12V-5A.

1. Bi
Biếến áp
Do nguồn ổn áp được sử dụng ở điện áp lưới 220V-50Hz và điện áp (dòng
điện ) ra tải là 12V-5A có công suất cực đại là 60W nên ta sẽ sử dụng biến áp
có điện áp vào là 220V, điện áp ra là 25V - dòng ra 5A.
2.M
2.Mạạch ch
chỉỉnh lưu và bộ lọc ngu
nguồồn
Do điện áp ra là 12V, dòng ra là 5A,công suất nguồn cực đại nhỏ (60W)
nên ta sẽ chọn bộ chỉnh lưu cầu một pha . Ưu điểm của loại chỉnh lưu này là
điện áp ít nhấp nháy , điện áp ngược trên van nhỏ hơn so với chỉnh lưu tia
hai pha , tuy nhiên do có 2 van cùng dẫn trong mỗi nửa chu kì nên sụt áp sẽ
lớn hơn so với chỉnh lưu tia hai pha nhưng nhìn chung chỉ tiêu kĩ thuật của
chỉnh lưu cầu một pha này là tốt hơn.
Bộ lọc có nhiệm vụ san phẳng điện áp một chiều sau chỉnh lưu vốn nhấp
nhô nhiều trở nên ít nhấp nhô hơn ( hoặc cũng có thể tương đối bằng phẳng)
để sử dụng cho tải .
Bộ lọc được sử dụng trong trường hợp này là lọc điện dụng do công suất tải
là nhỏ , phương pháp khá đơn giản nhưng hiệu quả khá cao .
nh điện áp
3. Bộ ổn đị
định
Theo yêu cầu thiết kế mạch ổn áp 12V-5A nên ta sẽ sử dụng một IC ổn áp
thông dụng là LM723 vói cách mắc thích hợp và tranzitor công suất 2N3305
để nâng dòng điện thích hợp.

10

Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

a). IC ổn áp LM723

Hình 8 : Sơ đồ cấu tạo của IC LM723

Sơ đồ nối chân của IC ổn áp LM723 cho thấy :
+ Chân 7 nối masse (V- ) và chân 12 nối nguồn (V+)
+ Chân 6 là ngõ ra của mức áp chuẩn ( Vref =7.15V)

11


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

+ Chân 4 và 5 là hai đầu vào của tầng khuếch đại so áp, chân
4 là ngõ vào đảo và chân 5 là ngõ vào không đảo.
+ Chân 11 là đầu ra lấy trên chân C của transistor.
+ Chân 10 là đầu ra lấy trên chân E của transistor.
+ Chân 13 là ngõ ra của tầng so áp và cũng là chân B của
transistor, nó có tác dụng hồi tiếp cho tầng so áp, và cũng được dùng làm
mạch ngắt áp của mạch bảo vệ dòng.
+ Chân 3 và chân 2 là chân B và chân E của transistor, dùng
làm mạch bảo vệ tránh hiện tượng quá dòng.

+ Chân 9( VZ) tạo chức năng ổn áp cho chân E của
transistor đầu ra.
+ Chân 1 và chân 8 bỏ trống.
Mạch nguồn dùng IC ổn áp LM723 có dải điều chỉnh từ 2 đến 37 V
Vì chỉ để nguồn ra ổn định là 12V nên dùng sơ đồ sau :

Hình 9 : Mạch nguyên lí nguồn sử dụng IC LM723

Vout = Vref *

R1 + R 2
R2

ươ
ng ph
áp nâng dòng
b) Ph
Phươ
ương
phá
Sử dụng tranzitor công suất gắn vào chân số 10 để kéo dòng từ nguồn cung
cấp qua. Ở đây ta sẽ sử dụng 3 tranzitor công suất là 2N3055 ( 15A-115W)
để khuếch đại dòng lên 5A. Khi LM723 hoạt động thì chân số 10 sẽ tạo đầu
ra để kích cho cac tranzitor công suất kéo dòng từ nguồn qua tải . Thực tế
trong quá trình làm việc các tranzitor công suất sẽ rất nóng vì vậy ta sẽ sử
dụng các cánh tản nhiệt cho chúng

12

Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

ất 2N3055
c) tranzitor công su
suấ
Đây là bóng dẫn silicon loại NPN. Nó được giới thiệu vào năm 1960 bởi
RCA.
Hình ảnh về 2N3055:

Hình 10: Hình ảnh của tranzitor công suất 2N3055

Sơ đồ nguyên lí chân của 2N3055:

Hình 11 : Cấu tạo của tranzitor công suất 2N3055

2N3055 có cấu tạo 3 chân B-C-E tương tự như các tranzitor thông thường.
Trong thực tế chân C của 2N3055 là vỏ của nó .

13


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

ươ

ng 3 : Tính to
Ch
Chươ
ương
toáán th
thôông số các thi
thiếết bị, mạch
ng lực
độ
động
I. Bi
Biếến áp
Sử dụng biến áp 220/25V-5A để cấp nguồn cho mạch

Hình 12: Máy biến áp 220/25V-5A

Theo đặc tính kĩ thuật của LM7812 thì điện áp vào IC cần thỏa mãn yêu
cầu điện áp vào (Vin ): 14.5 < Vin < 27 (V) . Mặt khác , ta sử dụng biến áp
220/25-5A do đó điện áp trên cuộn thứ cấp là U2=25V, ta cũng cần phải tính
điện áp rơi trên hai diode nên điện áp sau chỉnh lưu ( cũng là điện áp vào IC)
là :
Vin = 25- 2*0.7= 23.6V
Xét khi điện áp lưới có giá trị cực tiểu
cuộn thứ cấp máy biến áp là 25V ta có
n1 U 1 Uluoi
= =
n2 U 2 U 2

Ulưới = 200V và điện áp ra trên

2 = 200
25

2 =11.3

Khi điện áp lưới có giá trị lớn nhất Ulưới = 240V điện áp ra lớn nhất trên
cuộn thứ cấp là :
U2= U 1 2

n2
1
= 240
n1
11.3

2 =30V

Ta có dòng điện ra trên khối cũng là dòng điện ra trên cuộn thứ cấp của

14


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

máy biến áp Ira = I2=5A . Do đó công suất lớn nhất mà máy biến áp cung cấp
là :
P2=U2.I2= 30*5=150W

+ Giả sử tổn hao công suất trên diode là 10% thì công suất thực của máy
biến áp là :
P2thực =

P 2 150
=
=167W
0.9 0.9

Dòng điện chạy trên cuộn sơ cấp là:
I1= I 2

n2
1
=5
=0.44(A)
n1
11.3

+ Để tính diện tích tiết diện của lõi biến áp ta dựa vào công thức:
0.8 P2thuc < S < 1.3 P2thuc
Suy ra 10.3< S < 16.8 cm2
Do đó lựa chọn diện tích tiết diện của lõi biến thế là 15cm2 và dùng thép kĩ
thuật tôn -Silic.
+Tính đường kính dây cuốn máy biến áp theo chỉ tiêu mật độ dòng
J=3A/mm²
Cuộn sơ cấp I1=0.44A:
S1=

I1 0.44

=
=0.15(mm2)
J
3

Đường kính dây cuốn biến áp trên cuộn sơ cấp
d1=2

S1
0.15
=2
=0.44(mm)
π
π

Cuộn thứ cấp I2=5A:
S2=

I2 5
= =1.67(mm2)
J 3

Đường kính dây cuốn biến áp trên cuộn thứ cấp
d2=2

S2
1.67
=2
=1.458(mm)
π

π

+ Tỉ số vòng dây của máy biến áp
n1=U1

45
( vòng )
S

Xét với điện áp lưới giá trị lớn nhất Ulưới = 240V thì số vòng dây trên cuộn
sơ cấp là :
n1=240

45
= 720(vòng)
15

15


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

Số vòng trên cuộn thứ cấp là:
n2=n1/11.3=720:11.3=63 (vòng)

Vậy ta lựa chọn máy biến áp có đặc tính sau :
Diện tích tiết diện lõi biến áp 15cm2

Đường kính dây cuốn biến áp :
+ Sơ cấp : d1=0.44mm
+thứ cấp d2 = 1.458mm
Số vòng dây cuốn biến áp
+ Sơ cấp : n1= 720vòng
+ thứ cấp n2= 63vòng
II.Kh
II.Khốối ch
chỉỉnh lưu và lọc ngu
nguồồn
1. Ch
Chỉỉnh lưu
Khi điện áp lưới có giá trị lớn nhất Ulưới = 240V dòng điện lớn nhất qua
diode là 5A do đó ta lựa chọn cầu 8A. Điện áp trên cuộn thứ cấp là 25V nên
ta chọn điện áp cầu là 50V. Do đó ta chọn cầu GBPC800 ( 50V-8A).
ối lọc ngu
ồn
2. Kh
Khố
nguồ

Hình 13 : Khối chỉnh lưu và lọc nguồn

16


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

Sau khi qua khối chỉnh lưu cầu , tụ lọc phải đảm bảo chịu được điện áp lớn
nhất là 30V nên ta chọn tụ lọc có U=35V
Để xác định điện dung của tụ ta dựa vào công thức sau :
1
1
(F)
m 2πf * R * K

C1= *

Trong đó : m : số lần đập mạch
R: Điện trở tải tương đương với dòng cực đại qua chỉnh lưu
K: hệ số đập mạch của điện áp chỉnh lưu
Do đó ta có : với mạch chỉnh lưu cầu một pha : m=2 ; K=0.67
Điện trở tải tương đương R=

U 12
= =2.4(Ω)
I
5

Tần số lưới điện f=50Hz
Suy ra điện dung của tụ
1
1
1
1
= *
=9.89.10-4F

m 2πf * R * K 2 2π 50 * 2.4 * 0.67

C1= *

Vậy ta chọn tụ lọc 4700uF/35V ( tụ hóa ) Kí hiệu là PCELECT 4700U 35V
Ngoài ra ta sử dụng thêm một tụ điện thường C2= 104pF để hiệu quả lọc
đạt được cao hơn.
ối lấy điện áp ra
III.Kh
III.Khố

Hình 14 : khối lấy điện áp ra

17


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

Dòng điện đầu ra của LM723 chỉ đạt lớn nhất là 150mA nên để đạt được
dòng điện lên đến 5A thì ta phải sử dụng các tranzitor công suất mác song
song để kéo dòng lên . Để bảo vệ chống quá dòng cho mạch, ta sử dụng chân
số 2 và chân số 3 của LM723 và các trở công suất R4 và R5 0.15Ω-5W nhỏ
để tại ra mức điện áp là 0.7V , khi dòng đạt 5A thì sẽ kích mở 1 tranzitor
trong LM723 ( cực B của tranzitor là chân số 2 ). Khi đó tranzitor dẫn và kéo
đầu ra về mass là cho đầu ra về 0V
Dựa vào tính chất của điện áp ra sau nguồn ổn áp LM723 ta có
R1 + R 2

R 2 * 1 .3
7.15
Vmax =
*( R1+ R2)
R2

Vmin =

(1)
(2)

Ta có từ (1) và (2) suy ra R1= 0.68R2
Dựa theo bảng tra điện trở của IC LM723( phần phụ lục ) ta có với Vout =
12V thì R1 = 4.87 kΩ và R2 = 7.15 kΩ
Theo Hình 9 ta lại có R3=

R1* R 2
7.15 * 4.87
=
=2.89 kΩ
R1 + R 2
7.15 + 4.87

Mắc thêm tụ C3=100pF vào chân 13 để mạch so áp không bị phát sinh dao
động tự kích. Chân 11 ta cho nối với nguồn dương
Trên chân số 10 , ta mắc tổ hợp các tranzitor theo kiểu phức hợp sẽ làm
kích mở đồng loạt cả 3 tranzitor 2N3055 có khả năng cấp dòng lớn cho tải .
Điện trở R7=200Ω để hạn chế dòng trên chân B của các tranzitor công suất
tránh gây hỏng mạch nguồn.
Để tăng độ ổn định cũng như lọc nhiễu cho nguồn đầu ra thì ta sử dụng

thêm 1 tụ điện C4=100uF kí hiệu là PCELECT100u 63V.

18


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

Sau khi tính toán và ghép nối các khối với nhau ta có sơ đồ mạch nguồn
hoàn chỉnh :

Hình 15 : Sơ đồ mạch mô phỏng nguồn một chiều 12V-5A trên proteus

Hình 16 : Mạch mô phỏng 3D

19


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

ẬN
KẾT LU
LUẬ
Ngày nay, việc sử dụng nguồn một chiều trong thực tế ngày càng nhiều và
phổ biến , nguồn một chiều cung cấp điện áp cho các thiết bị điện tử hoạt

động một cách linh hoạt và hiệu quả , đảm bảo cho công việc , cũng như thời
gian xử lí khối công việc trở nên nhanh hơn, đạt hiệu quả hơn . Chúng ta có
thể bắt gặp nguồn một chiều trong các thiết bị điện tử dân dụng hoặc trong
các thiết bị máy móc điện tử công nghiệp . Nguồn một chiều giữ vị trí vai trò
rất quan trọng trong cuộc sống của chúng ta . Việc thiết kế nguồn một chiều
có sự ổn định cao , hoạt động chính xác và có cấu tạo gọn nhẹ là những yêu
cầu cấp thiết cho sự phát triển kinh tế , đời sống xã hội . Đề tài " thiết kế
nguồn một chiều 12V-5A " giúp em nắm được những kiến thức cơ bản nhất
về nguồn một chiều, các linh kiện để tạo nên một nguồn một chiều ổn áp đơn
giản .

20


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

ỆU THAM KH
ẢO
TÀI LI
LIỆ
KHẢ
1. Điện tử công suất -Võ Minh Chính (chủ biên) , Phạm Quốc Hải , Trần
Trọng Minh - NXB Khoa học và Kĩ thuật Hà Nội.
2. Tính toán thiết kế thiết bị điện tử công suất- Trần Văn Thịnh -NXB Giáo
dục Việt Nam.
3. Giáo trình điện tử công suất - Trần Trọng Minh - NXB Giáo Dục.
4. />5. />

21


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

Ụ LỤC
PH
PHỤ
Bảng tra giá trị điện trở của LM723:

Giá trị ngưỡng hoạt động của 2N3055:

22


Đồ án 2 - Thi
Thiếết kế ngu
nguồồn một chi
chiềều ổn áp 12V-5A

23