Thiết kế bộ bung xăm một chiều để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ song song

Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

Lời nói đầu
Trong thực tế ngày nay, chúng ta có rất nhiều các loại động cơ như đông cơ điện đồng
bộ,động cơ không đồng bộ, động cơ điện một chiều…, trong đó động cơ điện một chiều có
những ưi điểm riêng và rất nhiều các ứng dụng trong thực tế;
Động cơ điện một chiều đã ra đời từ rất lâu và cùng với sự phát triển của trình độ khoa
học kỹ thuật, những ưu điểm của chúng ngày càng được tận dụng một cách triệt để, tinh vi và
sáng tạo . Để động cơ điện một chiều hoạt động đúng thao yều cầu công nghệ, ta cần rất nhiều
yếu tố như công nghệ chế tạo, người vận hành … trong đó , bộ điều chỉnh điện áp một chiều
( băm xung một chiều – BXMC) có vai trò đặc biệt quan trong, bộ BXMC càng tối ưu càng dễ
vận hành, tăng chất lượng làm việc và tăng tuổi thọ của động cơ. Ngày nay , sử dụng động cơ
điện một chiều luôn luôn gắn liện với , không thể thiếu một yếu tố rất quan trọng đó là bộ điều
chỉnh BXMC. Vậy thiết kế bộ BMXC như thế nào ?
Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, chúng em được giao đồ án môn học điện tử công suất với đề
tài : Thiết kế bộ băm xung môt chiều để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ song
song .
Với sự cố gắng của bản thân nói riêng và của nhóm nói chung cùng sự hướng dẫn của các thầy
cô giáo trong bộ môn và đặc biệt là Thầy giáo TRẦN NGỌC SƠN đã trực tiếp hướng dẫn giúp
đỡ chúng em hoàn thành đồ án này, Đồ án được bao gồm ba phần chính :
1. Chương I : Tổng Quan Động Cơ Một Chiều và Các Phương Pháp Điều Chỉnh Tốc Độ.
2. Chương II : Tính Chọn Mạch Lực.
3. Chương III : Tính Chọn Mach Điều Khiển.

Nội dung đồ án chắc chắn còn rất nhiều vấn đề cần bổ xung hoàn thiện. Em rất mong đươc
sự đóng góp ý kiến của các thầy cô trong bộ môn để đồ án của em được hoàn chỉnh. Em xin
chân thành cảm ơn!

Nhóm SVTH:

GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 1


Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

Chương I – Tổng quan động cơ một chiều và các phương pháp điều
chỉnh tốc độ
I.1) Cấu tạo máy điện một chiều
Máy điện một chiều cấu tạo gồm hai thành phần chính: gồm phần tĩnh và phần quay.
1) Phần cảm (stator):
Phần cảm là phần tạo ra từ trường tĩnh của động cơ gồm có các phần sau đây:
- Cực từ chính: Là bộ phận sinh ra từ trường, nó gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ
lồng ngoài lõi sắt.
+ Lõi sắt kích từ được làm bằng lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon ghép lại và tán chặt.
+ Dây quấn kích từ: được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được
bọc cách điện kỹ thành một khối và và tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ.
- Cực từ phụ: được đặt giữa các cực chính và dùng để cải thiện đổi chiều, lõi thép thường làm
bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn giống như cực từ chính.
- Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy.
- Chổi than : là các thanh Cacbon được tiếp xúc với cổ góp để đưa dòng điện từ nguồn một
chiều vào rôto . Chổi than được đặt ở trung tính hình học của động cơ.
2) Phần ứng (rotor):
Phần ứng là phần cho dòng điện một chiều chạy trong nó, tương tác giữa dòng điện I và từ
thông Φ sinh ra mômen quay. Nó gồm ba phần chính:
- Lõi thép : là các lá thép kĩ thuật điện (Fe - Si) mỏng ghép lại với nhau, trên có xẻ rãnh để

đặt các bối dây.
- Dây quấn phần ứng: là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua, nó được cấu
tạo gồm các dây đồng tròn được ghép thành các phần tử (bối dây), các bối dây được ghép theo
kiểu dây quấn xếp đơn hay dây quấn phức tạp tuỳ yêu cầu mômen lớn hay nhỏ.
- Cổ ghóp : gồm các phiến góp được cách điện với nhau, các phiến góp được nối với các đầu
mút của các bối dây để đưa dòng điện vào phần ứng.
Ngoài ra còn có các bộ phận khác gồm cánh quạt dùng để làm nguội máy, trục máy...
Tùy theo phương pháp kích từ người ta chia động cơ một chiều thành các dạng kích từ nối tiếp,
kích từ song song, kích từ hỗn hợp, kích từ độc lập.

GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 2


Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

Hình I- Sơ đồ nguyên lý của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp (a), kích từ song song(b),
kích từ hỗn hợp(c), và kích từ độc lập(d).
Khi nguồn một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi thì mạch kích từ thường
mắc song song với mạch phần ứng, lúc nay động cơ được gọi là động cơ kích từ song song.

I.2) Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ song song:
1) Định nghĩa: Phương trình đặc tính cơ là đồ thị miêu tả mối quan hệ giữa
mô men điện từ Mđt và tốc độ góc ω của động cơ.
2) Đặc tính cơ:
n
E 0 = U − I .Ru


n0
E = K .Φ.ω
Từ phương trình cân bằng điện áp :  0
nyc
U
I .Ru
U
M .Ru
ω=
−
=
−
n1
K .Φ K .Φ K .Φ K .Φ 2
⇒
Độ cứng đặc tính cơ:

∆Μ ( K .Φ ) 2
=
MC MC1
∆ω
Ru
β càng lớn đặc tính cơ càng cứng . Đồ thị:
U .K .Φ
U
ω0 =
k .Φ : tốc độ không tải lí tưởng.
Mmm= Ru : Mômen mở máy.

β =

GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 3

TN

M


Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

I.3) Mở máy và hãm động cơ điện một chiều:
1) Mở máy:
Từ phương trình điện áp phần ứng :
U − Eu
⇒ Iu =
Ru
U=E +R .I
u

u

u

U
p.N

.n.Φ
Khi mở máy n=0 ⇒ Eu= 60a
=0.Dòng điện phần ứng lúc mở máy là: Iumở = Ru

vì Ru nhỏ Iumở lớn khoảng (20 ÷ 30) Iđm làm hỏng chổi than và cổ góp. Để giảm dòng điện mở
máy ta dùng các biện pháp sau:
+ Dùng biến trở mở máy R mở:
Mắc biến trở này vào mạch phần ứng lúc có biến trở này :
Iưmở =U/(Rư+Rmở )
Lúc đầu để Rmở max, trong quá trình mở này tốc độ tăng lên Eư tăng lên và điện trở này giảm dần
đến 0, máy làm việc đúng điện áp định mức.
+ Giảm điện áp đặt vào phần ứng:
Phương pháp là phương pháp thường dùng hơn cả nó dòi hỏi có một nguồn điện có thể điều
chỉnh được điện áp như nguồn chỉnh lưu, hệ máy phát động cơ hay bộ băm xung một chiều.
Phương pháp này dùng kết hợp với việc điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp
phần ứng rất tiện lợi.
2) Các trạng thái hãm động cơ:
Hãm là trạng thái mà động cơ sinh ra mô men quay ngược chiều tốc độ quay .Trong tất cả
các trạng thái hãm động cơ đều làm việc ở chế độ máy phát. Tùy theo cách biến đổi năng lượng
cơ trong khi hãm người ta chia làm 3 trạng thái hãm:
a) Hãm tái sinh: Năng lượng động cơ trả vể nguồn xẩy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ
không tải lý tưởng . Khi hãm tái sinh Eu>Uu, động cơ làm việc như một máy phát điện song song với
lưới , so với chế độ động cơ dòng điện và mô men hãm đã đổi chiều . Đường đặc tính cơ trạng thái
hãm tái sinh nằm trong góc phần tư thứ II và thứ IV của mặt phẳng toạ độ.Trong trạng thái hãm tái
sinh dòng điện hãm đổi chiều và công suất đưa trả về lưới điện có giá trị P = (E –U) .I
b) Hãm ngược: Năng lượng của nguồn và động cơ bị tiêu tán dưới dạng nhiệt. Xẩy ra khi phần ứng
dưới tác dụng của động năng tích luỹ trong các bộ phận chuyển động do mômen thế năng quay ngược
chiều với mômen điện từ của động cơ. Mômen sinh ra bởi động cơ chống lại sự chuyển động của cơ

GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 4


Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

cấu sản suất có hai trường hợp hãm ngược : Đưa điện trở vào mạch phần ứng và đảo chiều điện áp
phần ứng.
c) Hãm động năng: Là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát mà năng lượng cơ học của động
cơ đã tích luỹ được trong quá trình làm việc trước đó biến thành điện năng tiêu tán trong mạch hãm
dưới dạng nhiệt.

I.4) Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ song song:
Động cơ điện một chiều có đặc điểm là:
- Ưu điểm : điều chỉnh tốc độ dễ dàng, nhiều kênh điều khiển.
- Nhược điểm: sử dụng nguồn điện một chiều.
Với sự phát triển của công nghệ bán dẫn như hiện nay máy điện một chiều đã trở thành một
cơ cấu không thể thiếu trong truyền động điện.
Từ phương trình về vận tốc:
I .Ru
M .Ru
U
U
ω=
−
=
−
K .Φ K .Φ K .Φ K .Φ 2 . Ta có các phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ điện

một chiều như sau :
1) Thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp:

n

n0
ncb
n1

TN( Udm)

n2

U1
U2
U3

n3

Udm > U1 > U2 > U3
ncb > n1 > n2 > n3

M

MC
Đặc điểm :
- Đặc tính cơ là các đường song song với đặc tính cơ tự nhiên của động cơ, do đó độ cứng của
đặc tính cơ không thay đổi.
- Do U chỉ có thể giảm do đó chỉ có thể điều chỉnh giảm tốc độ của động cơ.
- Có thể thay đổi U băng các van bán dẫn.

GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 5


Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

2) Thay đổi điện trở phần ứng Ru:
n
n
ncb 0
n1

TN
Rf1

n2

Rf2

n3

0

0 < Rf1 < Rf2 < Rf3
ncb > n1 > n2 > n3

MC

M, I

Rf3

Đặc điểm :
- Khi thêm Ruf vào phần ứng động cơ thì độ cứng của đặc tính cơ giảm hay đặc tính cơ
của động cơ giảm đi có nghĩa là với một sự thay đổi rất nhỏ của tải sẽ dẫn đến một sự thay đổi
rất lớn của ω nên không ổn định do đó trên thực tế điều chỉnh tốc độ băng Ru ít được sử dụng.
- Ngoài ra khi thêm Ru vào phần ứng cũng có nghĩa là tăng tổn hao làm nóng động cơ.
Phương pháp này chỉ sử dụng để giảm dòng mở máy khi khởi động động cơ.
3) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông:
Đặc điểm :- Vì từ thông trong lõi thép rất dễ bão hoà nên người ta thường chỉ điều chỉnh giảm từ
thông trong động cơ.
- Khi từ thông Φdm giảm đến Φi thì có một Mik nào đó, khi Mc< Mik việc giảm Φ sẽ
làm tăng tốc độ động cơ, khi Mc >Mik việc giảm Φ sẽ làm tốc độ động cơ.

n

n1
n2
ncb

Φ1

φñm > φ1 > φ2
Φ2

Φ ñm

ncb < n1 < n2
M

0 MC M2 M1 Mn

Trên thực tế điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông là rất khó thực hiện vì quan hệ Φ(ω)
là phi tuyến.
GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 6


Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

I.5) Lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ:
Từ các phân tích trên, ta thấy trong các phương pháp điều chỉnh tốc độ trên thì phương
pháp điều chỉnh tốc độ nhờ thay đổi điện áp phần ứng là khả thi và tin cậy nhất, bởi vì dễ điều
chỉnh và có đặc tính cơ cứng. Với sự phát triển của kĩ thuật bán dẫn ngày nay thì phương pháp
điều chỉnh này hoàn toàn dễ dàng thực hiện được và đem lại hiệu quả cao. Trong khuôn khổ đồ
án này, ta sẽ thiết kế bộ băm xung một chiều không đảo chiều bằng cách thay đổi điện áp phần
ứng.

CHƯƠNG II - TÍNH CHỌN MẠCH LỰC

II.1) Giới thiệu chung về bộ băm xung một chiều:
1) Nguyên lý:
Bộ băm điện áp một chiều cho phép từ nguồn điện một chiều U s tạo ra điện áp tải U ra cũng là

Ura

BBĐ một

US

Ura

chiều

t1

t2

t

T
điện áp một chiều nhưng có thể điều chỉnh được. Ura là một dãy xung vuông (lý tưởng) có độ
rộng t1 và độ nghỉ t2. Điện áp ra bằng giá trị trung bình của điện áp xung: U ra = γ .Us (γ=t1/T).
Nguyên lý cơ bản của các bộ biến đổi này là dùng quy luật đóng mở các van bán dẫn công suất
một cách có chu kỳ để điều chỉnh hệ số γ đảm bảo thay đổi được giá trị điện áp trung bình trên
tải.

2) Các phương pháp điều chỉnh điện áp ra:
GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 7

Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

a) Phương pháp thay đổi độ rộng xung:
Nội dung của phương pháp này là thay đổi t1, giữ nguyên T ⇒ Giá trị trung bình của điện áp
ra khi thay đổi độ rộng là:
U tai =

t1 .U S
= ε .U S
T

trong đó:

ε=

t1
T là hệ số lấp đầy, còn gọi là tỉ số chu kỳ.

Như vậy theo phương pháp này thì dải điều chỉnh của Ura là rộng (0 < ε ≤ 1)
b) Phương pháp xung - tần:
Nội dung của phương pháp này là thay đổi T, còn t1 =const. Khi đó:
U tai =

1
t1
f =
.U S = t1 . f .U S
t1 và U khi f=0.

T
Vậy Ura=US khi
ra=0

Ngoài ra có thể phối hợp cả hai phương pháp trên. Thực tế phương pháp biến đổi độ rộng xung
được dùng phổ biến hơn vì đơn giản hơn, không cần thiết bị biến tần đi kèm.
II.2) Chọn Mạch Lực
Do yêu cầu của đồ án là thiết kế bộ băm xung một chiều để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một
chiều kích từ song song.

GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 8


Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

II.2.1) Nguyên lí hoạt động

Nếu Ut > EĐ, ( U = E.γ) năng lượng từ nguồn luôn được cấp cho động cơ. Động cơ sẽ luôn làm
việc ở góc phần tư thứ nhất .
Trong khoảng từ 0 ÷ t1 dòng điện sẽ đi từ nguồn qua Tr và qua động cơ : iTr = it = i1.
Trong khoảng từ t1 ÷ t2 dòng điện sẽ đi từ nguồn qua diot D và: iD = it .
t1
(γ = )
Giá trị trị trung bình điện áp trên tải : Utb = γUs
T

Giản đồ điện áp như sau :

GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 9


Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

II.3)Tính toán mạch lực:

Sơ đồ nguyên lý mạch lực dùng MOSFET IRFP460

II.3.2) Chọn van lực.
Để đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của van V1, V2 trên sơ đồ thì các thiết bị bán dẫn
công suất sau có thể đáp ứng được: GTO, BJT, MOSFET, IGBT.
Đối với bộ băm xung một chiều dùng cho động cơ có điện áp định mức 220V dòng điện 1A thì
sử dụng van MOSFET làm khóa đóng cắt là hợp lí.
- Để chọn van MOSFET, ta cần tính toán IC MAX (dòng trung bình lớn nhất qua van) và
điện áp ngược lớn nhất UCES của van IRFP460.
- Vì van MOSFET đều có một diode nối ngược chiều nên nó không phải chịu điện áp
ngược. Các giá trị dòng áp lớn nhất sẽ đạt được khi mạch hoạt động ở các chế độ khắc nghiệt
nhất đối với từng van.
- Ta có dòng điện lớn nhất qua van là dòng định mức qua tải:
Imax = Itải =1 (A).
- Vậy Ichọn = ki.Imax = 4.1 =4 (A) ,ở đây ta chọn ki = 4 (với điều kiện làm mát tự nhiên).
- Chọn MOSFET là loại IRFP460 so nhà sản xuất IR có thông số sau:
Loại

Ucemax/(v)
Icmax /(A)
Uce(sat) /(V)
Pdmax /(W)
IRFP460
500
19
30
220

GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 10


Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

CHƯƠNG III: TÍNH CHỌN MẠCH ĐIỀU KHIỂN

III.1) Chọn Các Khâu Trong Mạch Điều Khiển :
III.1.1) Mạch phát xung chủ đạo:
Mạch này là mạch phát xung dao động dùng IC555 .
Mạch nguyên lý như hình vẽ :

Đồ thị điện áp xung :
GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 11

Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

Cấu tạo của IC 555:

GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 12


Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

Các khối và chức năng bên trong của IC 555 như sau:
-Bộ phân áp gồm có 3 điện trở 5k mắc nối tiếp với sai số cực nhỏ tạo thành.
nối nguồn +Vcc xuống mass cho ra 2 điện thế chuẩn 1/3 Vcc và 2/3 Vcc.

Bộ phân áp này

-OP-AMP (1) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ so sánh V-(l) nhận điện áp chuần 2/3 Vcc, còn
ngõ v+(l) thì nối ra ngoài chân 6. Tuỳ thuộc điện áp chân số 6 so với điện áp chuẩn 2/3 Vcc mà
Op- Amp(l) có điện áp mức cao hay thấp đế làm tín hiệu R (Reset) điều khiển Fip-Flop(F/F).
-OP-AMP (2) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ V+(2) nhận điện áp chuấn 1/3 Vcc còn ngõ v.
(2) thì nối ra ngoài chân 2. Tuỳ thuộc điện áp chân 2 so với điện áp chuẩn 1/3 Vcc mà OpAmp(2) có điện áp mức cao hay thấp đế làm tín hiệu s (Sct) điều khiến Fip-Flop(F/F).
- Mạch Flip-Flop (F/F) là bộ phận chính của mạch điện gốc chuẩn thời gian 555, là loại mạch
lưỡng ổn kích một bcn. Khi chân Set (S) có điện áp cao thì điện áp này kích đối trạng thái của

F/F là ngõ Q lên mức cao và ngõ QD xuống mức thấp. Khi ngõ Set đang ở mức cao xuống thấp
thì mạch F/F không đồi trạng thái. Khi chân Reset (R) có điện áp cao thì điện áp này kích đổi
trạng thái của F/F làm ngõ QD lên mức cao và ngõ Q xuống mức thấp. Khi ngõ Reset đang ớ
mức cao xuống mức thấp thì mạch F/F không đổi trạng thái.
-Mạch Output là mạch khuếch đại ngõ ra để tăng độ khuếch đại dòng cấp cho tải. Đây là mạch
khuếch đại đảo, có ngõ vào là chân QD của F/F, nên khi QD ở mức cao thì ngõ ra chân 3 của IC
sẽ có điện áp thấp (=0V) và ngược lại, khi QD ở mức thấp thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp
cao (=Vcc).
-Transistor T, có chân E nối vào một điện áp chuẩn khoáng 1.4V, là loại Transistor PNP. Khi cực
B nối ra ngoài bởi chân 4, có điện áp cao hơn 1,4V, thì T1 ngưng dẫn, nên T1 không ảnh hường
đến hoạt động của mạch. Khi chân 4 có điện trở trị số nhỏ thích hợp nối mass thì T1 dẫn bão hòa,
đồng thời cũng làm mạch OUTPUT dẫn bão hòa, và ngõ ra xuống thấp. Chân 4 được gọi là chân
Reset có nghĩa là nó Reset IC 555 bất chấp tình trạng ở các ngõ vào khác. Do đó, chân Rcsct
dùng đế kết thúc xung ra sớm khi cần. Nếu không dùng chức năng Reset thì nối chân 4 lên Vcc
để tránh mạch bị Reset do nhiễu.
-Transistor T2 là Transistor có cực c đế hớ, nối ra chân 7 (Discharge = xả), là loại Transistor
NPN. Do cực B được phân cực bởi mức điện áp ra Q của F/F, ncn khi Q ở mức cao thì T2 bão
hòa và cực c của T2 coi như nôi mass. Lúc đó, ngõ ra chân 3 cũng ở mức thâp. Khi Q ở mức thâp
thì T2 ngưng dẫn, cực c của T2 bị hở, lúc đó, ngõ ra chân 3 có điện áp cao. Theo nguycn lý trên,
cực C cứa T2 ra chân 7 có thể làm ngõ ra phụ có mức điện áp giống mức điện áp của ngõ ra chân
3. Và transistor T2 được đặc biệt thiết kế trong mạch tích họp gốc chuẩn thời gian đố làm một
nhiệm vụ khá quan trọng là chuyến mạch phóng điện.

Nguyên lý mạch tạo xung dao động dùng IC 555 .
GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 13


Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

Khi nối thông nguồn điện, điện áp nguồn Vcc thông qua điện trở R1, D1,RV1 nạp điện cho tụ
C2, chân số 6 được nối với chân số 2 nên hai chân này có chung điện áp là điện áp trên tụ C để
so sánh với điện áp chuẩn 2/3 Vcc và 1/3 Vcc bời Op-Amp (1) và Op-Amp (2). Chân 5 nối tụ
nhỏ (tụ 103 (10nF)). Chân 4 nối nguồn +Vcc nên không dùng chức năng Reset, chân 7 xả điện
được nối vào giữa hai điện trở R1 và RV1 tạo đường xả điện cho tụ ( nghĩa là tụ C phóng điện sẽ
thông qua RV1 và chân 7 để hoàn thành).

Tính toán :
T = C1.(R1+2R2).ln2 ;
U
U RC = CC T1 .
RC

T1 = C1.(R1+R2).ln2 ; T2 = C1.R2.ln2 ;

III.1.3) Khâu đảo trạng thái.
Khâu đảo trạng thái dùng để đảo lại trạng thái của điện áp ra của IC 555 U 3 ngoài ra còn dùng để
bảo vệ mạch điều khiển.
Dùng IC họ CMOS CM4049 để đảo trạng thái đầu vào U 3 . Như vậy ta thấy qua 4 cổng NOT
dạng xung đầu ra trở lại trạng thái ban đầu.

Sơ đồ khâu đảo trạng thái đầu vào dùng CM4049.
GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 14

Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

Sơ đồ nguyên lý toàn mạch điều khiển động cơ một chiều
GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 15


Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

Giản đồ dạng sóng của toàn mạch
a. Điện áp U2 tại chân 2 của IC555

b. Điện áp U3 tại chân 3 của IC 555

c. Điện áp Ug vào chân G của IRFP460.

GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 16


Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

III.2. Tính chọn thiết bị.
II.2.1) Mạch tạo điện áp răng cưa :
Từ trên ta có :
T = C1.(R1+2R2).ln2 chu kỳ chuyển mạch ;
T1 = C1.(R1+R2).ln2 thời gian nạp của tụ C3;
T2 = C1.R2.ln2 thời gian xả của tụ C3;
U
T=T1+T2 = C1.(R1+2R2).ln2; U RC = CC T1
RC
Để phù hợp với yêu cầu của tải là động cơ thì cần có dãy xung vuông có tần số f = 500hz ;
1
1
1
= 0,002 s = 2ms .
f = => T = =
f 500
T
T
Theo đề tài thì dải điều chỉnh của động cơ là 10/1 => γ = 1/10 ÷ 1 ; γ = 1 .
T
Mặt khác

α < γ min =

1
= 0,1 .
10

Vậy chọn α = 0,04 =>

T2 = αT = 0,04.2 = 0,08ms

Chọn IC 555 là loại NA555, có các thông số :
Loại
NA555

UCC(V)
4,5÷16

UI (V)
UCC

IO(mA)
±200

T2
0,08
=
.10 3 = 1,15KΩ ;
C1 ln 2 0,1.0,693
T1
(2 − 0,08)
R1 =
− R2 =
.10 3 − 1,15.10 3 = 26,55 KΩ
C1 ln 2
0,1.0,0693

Chọn C1 = 0,1µF => R2 =

Chọn C2 = 0,1µF, Ucc = 15V => R4 =

GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 17

T1
(2 − 0,08).10 −3
=
= 27,7 KΩ
ln 2.C 1
ln 2.0,1.10 −6


Đồ án: Điện Tử Công Suất

Thiết kế Bộ Băm Xung Một Chiều

II.2.3) Khâu đảo tín hiệu đầu vào.
Dùng IC CM4049 để đảo trạng thái đầu vào U 3 , qua 4 cổng NOT dạng xung đầu ra trở lại trạng
thái ban đầu.

Tài liệu tham khảo
1. Điện tử công suất

Nguyễn Bính – NXB KHKT

2. Điện tử công suất

TS. Võ Minh Chính - NXB KHKT

Phạm Quốc Hải
Trần Trọng Minh

3. Phân tích và giải mạch điện tử công suất

Phạm Quốc Hải
Dương Văn Nghi

4. Bài giảng điện tử công suất của thầy

Võ Minh Chính

5. Truyền Động Điện

Bùi Quốc Khánh
Nguyễn Văn Liễn
Nguyễn Thị Hiền

GVHD: Th.S Trần Ngọc Sơn

Page 18