BÁO CÁO THỰC TẬP điện tử : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU ÁP MỘT CHIỀU VÀ XOAY CHIỀU

THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA : ĐIỆN TỬ
----------------o0o---------------BÁO CÁO MÔN :THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI :THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU ÁP MỘT CHIỀU VÀ XOAY
CHIỀU

Giáo viên hướng dẫn thực tập :TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN
Nhóm sinh vên thực hiện:
LƯU ĐỨC THUẬN
Mã SV:1231050642
NGUYỄN DUY HÙNG Mã SV:1231050643
DƯƠNG TIẾN DŨNG
Mã SV:1231050632
NGUYỄN TRỌNG MINH
Mã SV: 1231050651
TRẦN VĂN PHONG
Mã SV: 1231050653
SINH VIÊN LỚP :CĐĐT7 - K12

HÀ NỘI : 2013

LỜI MỞ ĐẦU
SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page1

THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Các mạch điện tử cơ bản vốn được coi là một trong những kiến thức cơ sở,vì
vậy để học tốt kiến thức chuyên ngành thì việc nắm vững đặc điểm và nguyên
lý ,cách thiết kế và làm mạch thực tế là rất quan trọng .bài thực tập với những
kiến thức nền tảng sẽ giúp các bạn hiểu hơn về cách thiết kế mạch điện tử cơ
bản ,nội dung của bài thực tập này là thiết kế mạch điều chỉnh điện áp một
chiều và xoay chiều…
mạch này đã được chúng em thiết kế dựa trên cơ sở sự hướng dẩn của một số
giáo trình như: linh kiện điện tử,kỹ thuật xung số,điện tử công suất……..
Chung em rất mong nhận được sự góp ý kiến nhiệt tình từ phía cô giáo trong
thời gian thực tập tốt nghiệp này.

Giới thiệu các linh kiện chính trong mạch :
SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page2


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

NEC 5P4M P73

BT 137 600E

MOC 3020 038Q

SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page3


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KA 7812

IC TCA 785

VR

SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page4


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

(tụ,điện trở,điode,triac,thyristor….)
PHỤ LỤC

Lời mở đầu ………………………………………………………….. 2
Giới thiệu các linh kiện chính trong mạch …………………………………...3

Nhiệm vụ đồ án thực tập……………………………………………..6
1 : Mạch điều áp một pha dùng thyristor …………………………………….7
2 :Mạch điều áp một pha dùng triac…………………………………………11
3 :Mạch điều áp ba pha dùng triac ………………………………………….13
4 :Khối phát xung điều khiển dùng TCA 785……………………………….17

Kết luận……………………………………………………………….26

SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page5


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THỰC TẬP:
Thiết kế : Mạch điều áp một pha dùng thyristor

Mạch điều áp một pha dùng triac
Mạch điều áp ba pha dùng triac
Mạch phát xung điều khiển dùng IC TCA 785

SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page6


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

1 : Mạch điều áp một pha dùng thyristor
Cấu tạo của thyristor :
Thyristor còn được gọi là SCR (Silicon controlled Rectifier) bộ nắn điện được
điều khiển bằng chất silicium
Thyristor là linh kiện bán dẫn gồm 4 lớp P – N – P – N ghép nối tiếp tạo nên
ba cực anode ký hiệu A dương cực. Catode ký hiệu K âm cực và cực gate ký
hiệu G là cực khiển hay cửa J1, J2, J3 là các mặt ghép
Nguyên lý làm việc của thyristor :
Để nghiên cứu sự làm việc của thyristor ta xét trường hợp
Thyristor phân cực ngược
Trong trường hợp này dưới tác dụng Ec mặt ghép J1, J3 được phân cực thuận
điện trường Ec này ngăn cản sự chuyển dời của lỗ trống khi chưa có điện áp
UGK thì nồng độ các điện tử tự do trong lớp P2 rất bé. Khio có UGK> 0 thì vì
UGK là điện áp thuận đối với J3 vì nồng độ điện tử tự do rất lớn ở lớp catot N3
cho nên số lượng lớn điện tử chuyển dịch từ N2 sang P2

Khi UGK và IG càng lớn thì số điện tự do đi qua J2 càng nhiều hàng rào điện
thế trên J2 càng giảm và điện áp E cần thiết để gây ra hiện tượng dẫn điện ào
ạt ở mặt ghép J2 càng bé.
Khi Ia lớn hơn trị số IL nào đó (tương ứng với số điện tử tự do đủ để hiện
tượng dẫn điện ào ạt lan rộng ra khắp mặt J2). Thì nếu tắt dòng điện điều
khiển IG hoặc điện áp uGK thyristor vẫn tiếp tục mở trị số IL được gọi là
dòng điện anot khởi động
Thông thường IL = 10-3Iđm
Trong đó Iđm : là dòng điện định mức của thyristor
Thyristor chỉ khóa lại khi Ia nhỏ hơn trị số IH
IH : là dòng điện duy trị hoặc UGK< 0
Các thông số chủ yếu của Thyristor
Trị số hiện dụng định mức của dòng điện anot Iahd đó là trị số hiện dụng của
dòng điện cực đại cho phép đi qua thyristor trong một thời gian dài khi
thyristor mở khi khi thyristor dẫn điện thì VAK = 0,7v nên dùng điện thuận
qua SCR có thể tính theo công thức
SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page7


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

RL : tải thuần trở
VCC : điện áp qua thyristor
Dòng điện điều khiển kích mở IGT là dòng điện điều khiển IG gây mở thyristor

Điện áp ngược cực đại ungmax là điện áp giữa 2 cực A và K cho phép đặt của
thyristor
Điện áp rơi định mức (UA là điện áp giữa cực A và K khi thyristor mở và dòng
điện bằng dòng điện định mức
Thời gian phục hồi tính khóa là thời gian tối thiểu cần thiết để thyristor phục
khóa hồi tính .

Kí hiệu của thyristor

Đặc tuyến của thyristor

SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

hình1

hình2

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page8


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

miền khóa ngược

hình3

miền khóa thuận

Đặc tuyến lí tưởng của thyristor

Cấu trúc SCR
bhình4

Kí hiệu của thyristor
hình5
SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page9


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Mạch tương đương của thyristor

hình6

Hình dạng thực tế của mạch điều áp một pha dùng thyristo:

hình7
SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page10


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Cách nối N1 nối với dương nguồn,N2 và N4 nối với tải,N5 nối với âm nguồn

2 :Mạch điều áp một pha dùng triac
Triac là phần tử bán dẫn gồm năm lớp bán dẫn, tạo nên cấu trúc p-n-p-n như
ở thyristor theo cả hai chiều giữa các cực T1 và T2, do đó có thể dẫn dòng theo
cả hai chiều giữa T1 và T2. Triac có thể coi tương đương với hai thyristor đấu
song song song ngược.để điều khiển Triac ta chỉ cần cấp xung cho chân G của
Triac.

Kí hiệu của triac

SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

hình8

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page11


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Đặc tính Volt-Amper

hình9

Đặc tính Volt-Ampere của Triac bao gồm hai đoạn đặc tính ở góc phần tư thứ
nhất và thứ ba (hệ trục Descartes), mỗi đoạn đều giống như đặc tính thuận của
một thyristor.
Triac có thể điều khiển cho mở dẫn dòng bằng cả xung dương (dòng đi vào
cực điều khiển) lẫn xung âm (dòng đi ra khỏi cực điều khiển).Tuy nhiên xung
dòng điều khiển âm có độ nhạy kém hơn, nghĩa là để mở được Triac sẽ cần
một dòng điều khiển âm lớn hơn so với dòng điều khiển dương.
Hình dạng mạch điều áp một pha dùng triac :

SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page12


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

hình10
Cách nối N6 nối với dương nguồn,N8 và N9 nối với tải,N10 nối với âm nguồn

3 :Mạch điều áp ba pha dùng triac

Về nguyên lý : mạch điều áp xoay chiều có van bán dẫn được mắc vào lưới
điện xoay chiều , nên mạch điều khiển hoàn toàn giống như chỉnh lưu.
trường hợp mạch động lực được chọn là 2 triristor mắc song song ngược
nhau , cần có 2 xung điều khiển trong mỗi chu kỳ . mạch điều khiển có thể sử
dụng sơ đồ hoàn toàn giống điều khiển chỉnh lưu 1 pha cả chu kỳ, với mỗi chu
kỳ thyristor một mạch điều khiển độc lập.
SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page13


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Đối với những tải cần điều khiển đối xứng , đòi hỏi 2 thyristor mở đối xứng,
lúc này cần các kênh điều khiển thyristor có góc mở càng it khác nhau thì
càng tốt . Mong muốn là chúng hoàn toàn giống nhau .những sự giống nhau
này chỉ có thể đạt đến một chừng mực nào đó.

hình11
Mạch điều khiển triac đơn giản và dạng xung

SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page14

THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Nguyên lí điều khiển mạch điều áp xoay chiều

hình12

Sơ đồ nguyên lí tạo điện áp liên tiếp 2 nửa chu kì

hình13

SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page15


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Nguyên lí tạo điện áp tựa trong điều áp xoay chiều

hình14

SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page16


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Sơ đồ thực tế mạch điều áp 3 pha dùng triac

hình15

SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page17


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

4 :Khối phát xung điều khiển dùng TCA 785
Nguyên lý điều chế pha xung TCA 785
Mạch điều chế pha xung :
Nguyên lý hoạt động của mạch như sau:Điện áp vào là điện áp 1 chiều biến
thiên được so sánh với điện áp chuẩn là xung răng cưa.Đầu ra của mạch so

sánh là xung vuông có độ rộng tương ứng với gía trị điện áp vào.Qua mạch vi
phân ta sẽ nhận được xung nhọn.Vị trí xung nhọn (pha xung) trong chu kỳ so
sánh chính là tỷ lệ giữa giá trị biên độ điện áp vào và biên độ đỉnh xung răng
cưa.
Mạch điều khiển thyistor thực hiện ổn dòng :
Mạch được xây dựng trên cơ sở IC điều chế pha xung TCA785
Châ
n

Ký hiệu

Chức năng

chân

Ký
hiệu

Chức năng

1

OS

Chân nối
đất

9

R9

Điện trở
tạo mạch
rang cưa

2

Q2**

Đầu ra 2
đảo

10

C10

Tụ tạo
mạch răng
cưa

3

QU

Đầu ra U

11

V11

Điện áp
điều khiển

4

Q1 *

Đầu ra 1
đảo

12

C12

Tụ tạo độ
rộng xung

5

VSYN
C

Điện áp
đồng bộ

13

L

Tín hiệu

điều khiển
xung
ngắn ,xung

SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page18


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
rộng

6

I

Tín hiệu
cấm

14

Q1

Đầu ra 1

7

QZ

Đầu ra z

15

Q2

Đầu ra 2

8

VREF

Điện áp
chuẩn

16

Vs

Điện áp
nguồn nuôi

Vi mạch TCA 785
Vi mạch TCA 785 là một vi mạch phức hợp thực hiện bốn chức năng của một
mạch điều khiển : Tề đầu điện áp đồng bộ , tạo điện áp răng cưa đồng bộ , so
sánh và tạo xung ra .
Đặc trưng và sơ đồ chân

Đặc trưng
Xác định chính xác về điểm trôi 0
Phạm vi ứng dụng lớn
Có thể sử dụng như là khóa điểm 0
Thích hợp với công nghệ LSL
Có thể điều khiển với mạng 3 pha nếu ta sử dụng 3 IC
Dòng đầu ra là 250mA
Dải dòng điện rất lớn
Dải nhiệt độ lớn
IC 785 là IC điều khiển pha để diều khiển thysitor, triac, transitor. Xungtriger
có thể thay đổi được độ rộng xung nhờ sự thay đổi góc mở từ
0o – 180o
Các loại ứng dụng của IC này là thay đổi dòng điện , điều khiển dòng xoay
chiều, và diều khiển dòng điện 3 pha.
IC này đã ra đời cải tiến IC TCA 780 và TCA 780 D
Sơ đồ dạng song chức năng chân:

SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page19


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Dạng sóng và chức năng của các chân TCA 785

hình16

Sơ đồ mô tả chức năng chân
SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page20


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Dạng sóng và chức năng của các chân TCA 785

hình17

Chân Ký hiệu Chức năng 1 GND Đất 2 Q2 Đầu ra 2 đảo 3 Qu Đầu ra U 4 Q1
Đầu ra 1 đảo 5 VSYNC Điện áp đồng bộ 6 I Đầu ngăn cản 7 Qz Đầu ra Z 8
VREF Điện áp ổn định 9 R9 Điện trở 10 C10 Tụ điện 11 V11 Điện áp điều
khiển 12 C12 Xung dư 13 L xung dài 14 Q1 Đầu ra 1 15 Q2 Đầu ra 2 16 vs
Điện áp nguồn
Mô tả chức năng:
Tín hiệu đồng bộ đặt được đi qua con điện trở cao từ chân V5. Sự nhận dạng
điện áp 0 xác định qua sự trôi 0 và sự dịch chuyển chúng về máy dò tín hiệu
đồng bộ.
Máy dò tín hiệu đồng bộ này điều khiển bộ phát, tụ diện C10 được nạp từ
chân R9. Nếu tín hiệu điện áp chân V10 mà được so sánh với tín hiệu điện áp
chân điều khiểnV11 thì sẽ được đưa về khối logic. Thay đổi V11 để thay đổi

góc mở pha của trigger từ 0o - 180o .
Ở nửa chu kỳ,1 xung dương đạt xấp xỉ 30us trong suốt quá trình ra tại đầu
SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page21


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

raQ1 và Q2.Xung có thể được đảo ngược 1800 thông qua tụ C12.Nếu chân 12
được nối xuống đất xung ra sẽ nằm giữa góc φ và 1800.
Đầu ra Q1 đảo và Q2 đảo cung cấp tín hiệu ngược cho Q1 và Q2
Một tín hiệu(φ+1800) có thể được sử dụng để điều khiển mức logic có giá trị
tại chân 3.Một tín hiệu phản hồi từ cổng NOR nối với Q1 và Q2 có giá trị ra
QZ(chân 7).
Tín hiệu đặt vào có thể được sử dụng để triệt tiêu tín hiệu ra Q1,Q2 và Q1
đảo,Q2 đảo.
Chân 13 có thể được sử dụng để làm phẳng tín hiệu ra Q1 đảo và Q2 đảo với
độ lớn của xung (1800 – φ).
Sơ đồ xung IC TCA 785
Tham số tới hạn:
Giá trị đo Ký hiệu Giá trị tới hạn Đơn vị Nhỏ nhất Lớn nhất Điện áp nguồn Vs
-0.5 18 V Dòng đầu ra tại chân 14,15 IQ -10 400 mA Điện áp chặn
Điện áp điều khiển
Điện áp ngắn mạch xung V6
V11

V13 -0.5
-0.5
-0.5 Vs
Vs
Vs V
V
V Dòng điện vào đồng bộ V5 -200 ±200 μA Điện áp ra tại chân 14,15 VQ Vs V
Dòng ra tại các chân 2,3,4,7 IQ 10 mA Điện áp ra tại các chân 2.3.4.7 VQ Vs V
Nhiệt độ mặt ghép
Nhiệt độ lưu Tj
Tstg
-55 150
125 0C
0C Hệ thống nhiệt điện trở,không khí Rth SA 80 K/W
Dải hoạt động:
Điện áp nguồn Vs 8 18 V Tần số hoạt động f 10 500 Hz Nhiệt độ TA -25 85 oC
Đặc điểm:
8 ≤ Vs ≤ 18V ;
SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page22


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-25 oC ≤ TA ≤ 85 oC

f = 50 Hz
3. Sơ đồ nguyên lý của mạch biểu diễn
Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý của mạch biểu diễn thyistor trên TCA785
-Tín hiệu từ dòng điện 220v qua biến áp ,qua điot thành dòng 1 chiều qua MC
782ACT được điện áp 12V.
-Điot D1,D11 chỉnh lưu biến đổi nguồn xoay chiều thành 1 chiều
-Điot D2 và D3 mắc ngược nhau nối đất tạo ra điện áp hạn chế đưa vào chân 5
-Điot D7 và D5 đảm bảo đưa tín hiệu dòng vào chân G
-Triết áp R15 điều chỉnh điện áp xung răng cưa
-ULN 2803 có vai trò cách li và khuyếch đại 1 phần tín hiệu
-Điểm số 1 đấu với cực G
Các linh kiện trong phần mạch nguồn
-2 điot D1 và D2
-3 tụ hóa 35V 220µF có tác dụng để lọc nhiễu
-2 tụ thường 104
-IC7812
-1 điện trở 10k
-1 đèn LED

Sơ đồ thực tế mạch phát xung điều khiển dùng IC TCA 785

SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page23


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

hinh18
Nối N24 vsync với dương nguồn,N24 mass với âm nguồn.

Công tắc to điện tử 1 pha

hình19

SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page24


THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Công tắc to điện tử 3 pha

hình20

SVTH: THUẬN- HÙNG -DŨNG - MINH - PHONG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIÊN

Page25