ĐỒ ÁN MẠCH NGHỊCH LƯU 1 PHA

Môn: Điện Tử Công Suất

BÁO CÁO ĐỒ ÁN
Môn: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Đề tài: MẠCH NGHỊCH LƯU 1 PHA
GV :
SINH VIÊN THỰC HIỆN :
CHU TUYÊN HOÀNG

I. GIỚI THIỆU VỀ NGHỊCH LƯU
Đề tài: Mạch Ngược lưu


Môn: Điện Tử Công Suất
Ngày nay, khi nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, sự quá tải của hệ thống điện
lưới làm chúng ta thường xuyên bị mất điện. Trong cuộc sống ngày nay chúng ta đã quá
phụ thuộc vào điện. Những lúc mất điện, chúng ta cần một nguồn điện dự trữ để mang ra
sử dụng. Ngày nay, hầu hết nguồn điện được lưu trữ ở nguồn điện một chiều 12V hoặc
16V hoặc 24V, trong khi hầu hết các thiết bị điện của chúng ta sử dụng nguồn điện 220V
xoay chiều. Để sử dụng được các thiết bị điện, ta cần một mạch biến đổi điện áp 12V
DC thành 220v AC. Thiết bị đó được gọi chung là nghịch lưu.
Nghịch lưu là thiết bị biến đổi nguồn điện 1 chiều thành nguồn điện xoay chiều
với tần số tùy ý.
Nguồn 1 chiều thông thường là điện áp chỉnh lưu,ăcquy,...
Phân loại:
+ Theo sơ đồ: nghịch lưu 1 pha, nghịch lưu 3 pha.
+ Theo quá trình điện từ xảy ra trong mạch: nghịch lưu áp,nghịch lưu
dòng,nghịch lưu cộng hưởng.
Nghịch lưu áp là thiết bị biến đổi nguồn điện áp 1 chiều thành nguồn điện áp
xoay chiều với tần số tùy ý.

II. GIỚI THIỆU MẠCH
1. Sơ đồ khối
Khối
khuyếch
Biến
áp
đại
xung

Nguồ
n
12v

Khối
tạo
xung

Khối
khuyếh
đại

Biến áp
Out
220v

Chức năng các khối.
+ Khối tạo xung: Sử dụng một IC chính, IC4047 để tạo ra hai dãy xung vuông góc
ngược pha nhau, để đưa vào hai transistor CMOS
+ Khối khuyếch đại: Gồm có các transistor CMOS công suất IRF540, đây là một
transistor CMOS công xuất. IDMAX của nó là 22A. Vậy, nếu đầu vào là 12V thì công suất

lớn nhất của mạch là 264W.
+ Biến áp là một biến áp thường, 12v/220v. Sau khi qua bộ nghịch lưu, đầu ra ta
thu được điện áp 220v ở đầu ra của biến áp.
2. Các linh kiện cần dùng khi làm mạch

2.1 Điện trở:
Đề tài: Mạch Ngược lưu

Kí hiệu:


Môn: Điện Tử Công Suất

2.2 Biến trở:

+2.3 Tụ điện:

Kí hiệu:

Kí hiệu:

2.4 Biến áp thường.
2.5 Transistor CMOS công xuất loại IRF540.

Sau đây là một số đặc điểm của transistor CMOS IRF540.

Đề tài: Mạch Ngược lưu


Môn: Điện Tử Công Suất

2.6 IC CD4047:

IC 4047 là một vi mạch đa hài họ CMOS ,dùng để phát ra một xung đơn(mạch đa hài
đơn ổn),hoặc một dãy xung vuông góc(mạch đa hài phiếm định).Nó gồm 14 chân đánh
số thứ tự theo chiều tăng dần ngược chiều kim đòng hồ từ 1 đến 14.
+ Các chân 1,2,3 được nối với các điên trở và điện dung định thời.
+ Chân 4 và 5 dùng để điều khiển mạch làm việc ở chế độ đa hài phiếm định.
+ Chân 8 và 6 lần lượt để kích sườn lên và sườn xuống của xung điều khiển khi làm
việc ở chế đọ đa hài đơn ổn.
+ Chân 9 là chân xóa(tích cực cao) hay Reset.
Đề tài: Mạch Ngược lưu


Môn: Điện Tử Công Suất
+ Chân 10 là đầu ra đảo.
+ Chân 11 là đầu ra không đảo.Chúng phát ra 2 xung đơn ngược nhau khi làm việc ở
chế độ đơn ổn.
+ Chân 12 dùng để kích trở lại.
+ Chân 13 để phát ra dãy xung vuông góc khi làm việc ở chế độ IC làm việc ở chế độ
đa hài phiếm định.
+ Chân 14 là chân cấp nguồn +3V đến +18V.
Ở đây chúng ta dung IC4047 coi như là một mạch đa hài phiếm định (là mạch mà điện
áp đầu ra liên tục chuyển qua lại giữa 2 mức cao và thấp).
Cách nối chân IC4047 để nó hoạt động như 1 mạch đa hài phiếm định được mô tả như
hình dưới.
(+ 3 V = > * 1 8 V )

AST

6
-T

4

AST

5

U 2

VD D
Q

9

Q
O SC

11
13

R C C
R ST

8

4047

R ET

G N D

3

C X
R X

10

12

7

R 5
R

1
2

+T

C 4
C AP N P

14

Khi đó đầu ra 13 cho ta dãy xung vuông góc đố xứng có tần số
F= 1/2.2RC
Đầu ra 10 ,11 cho ta hai dãy xung vuông góc ngược pha nhau với tần số:

1

F= 4,4 R.C
Trong đó R= 1KΩ ÷ 1MΩ và C ≥ 100pF là các điện trở, điện dung định thời.
Trong mạch ta sử dụng ở tần số 50 Hz nên các giá tri R, C trong mạch là:
C = 1uF, R= 4,545KΩ.

2.7 Máy Biến Áp.

Đề tài: Mạch Ngược lưu


Môn: Điện Tử Công Suất
- Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều) và không làm thay đổi tần
số của nó.

2.7.1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
a. Cấu tạo:
- Gồm có hai cuộn dây : cuộn sơ cấp có N1 vòng và cuộn thứ cấp có N2 vòng. Lõi biến
áp gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau để tránh dòng Fu-cô và tăng cường
từ thông qua mạch.
- Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ của máy mà có thể N1 >
N2 hoặc ngược lại.
- Cuộn sơ cấp nối với mạch điện xoay chiều còn cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ điện.
- Trong thực thế thì máy biến áp có dạng như hình 2, còn trong việc biểu diễn sơ đồ máy
biến áp thì có dạng như hình 1

Hình1

Hình2

b. Nguyên tắc hoạt động:
- Đặt điện áp xoay chiều tần số f ở hai đầu cuộn sơ cấp. Nó gây ra sự biến thiên từ thông
trong hai cuộn. Gọi từ thông này là: φ = φ0cosωt
- Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là : φ1 = N1φ0cosωt và φ2 = N2φ0cosωt
- Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e2 có biểu
thức
Từ đó ta thấy nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện
từ.
Đề tài: Mạch Ngược lưu


Môn: Điện Tử Công Suất

c. Khảo sát máy biến áp
Gọi N1. N2 là số vòng của cuộn sơ cấp và thứ cấp.
Gọi U1, U2 là hiệu điện thế 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp.
Gọi I1, I2 là cường độ hiệu dụng của dòng điện 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp.
Trong khoảng thời gian Δt vô cùng nhỏ từ thông biến thiên gây ra trong mỗi vòng dây
của cả hai cuộn suất điện động bằng:
Suất điện động trên một cuộn sơ cấp là:
Suất điện động trên cuộn thứ cấp:
=> Tỉ số điện áp 2 đầu cuộn thứ cấp bằng tỉ số vòng dây của 2 cuộn tương ứng
Tỉ số

không đổi theo thời gian nên ta có thể thay bằng giá trị hiệu dụng ta

được
, (1)
Điện trở thuần của cuộn sơ cấp rất nhỏ nên
, (2)

, khi mạch thứ cấp hở nên

Từ (1) và (2) ta được
, (*)
• Nếu N2 > N1 => U2 > U1 : gọi là máy tăng áp.
• Nếu N2 < N1 => U2 < U1 : gọi là máy hạ áp.
Vì hao phí ở máy biến áp rất nhỏ, coi như công suất ở 2 đầu cuộn thứ cấp và sơ cấp như
nhau.
, (**)
Từ (*) và (**) ta có
Kết luận: Dùng máy biến áp tăng điện áp bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện
giảm bấy nhiêu lần và ngược lại.
Chú ý : Công thức (*) luôn được áp dụng cho máy biến áp còn công thức (**) chỉ được
áp dụng khi hao phí không đáng kể hoặc hai đầu cuộn thứ cấp để hở.

Đề tài: Mạch Ngược lưu


Môn: Điện Tử Công Suất

II. SƠ ĐỒ MẠCH VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
1. Sơ đồ nguyên lý.

2. Nguyên Lý Hoạt Động.
Để biến áp hoạt động được, ta cần phải cung cấp cho điến áp một đòng điện biến
thiên, dòng điện biến thiên sinh ra từ trường biến thiên, từ trường này lại sinh ra dòng
điện. để có hiện tượng cảm ứng điện từ trên biến áp, cần phải có điện từ biến. Biến áp
thường chỉ hoạt động ở tần số thấp (âm tần).
Đầu tiên, ta dùng IC 4047 để tạo ra hai dãy xung vuông góc với nhau và lệch pha

nhau 1800, Hai xung này được đưa tới 2 Transistor CMOS để khuếch đại điện áp. Dòng
điện cực đại qua transistor CMOS mà Transistor có thể chịu được là 22A. Transistor
hoạt động ở chế độ bảo hòa. Tran dẫn hoàn toàn, hoặc tắt hoàn toàn.
Đề tài: Mạch Ngược lưu


Môn: Điện Tử Công Suất
Sau đó xung được đưa thẳng tới biến áp để thực hiện biến đổi điện áp. Điện áp
đưa vào là 12v, điện áp đầu ra là 220v. Máy biến áp hoạt động ở chế độ tăng áp. Máy
biến áp sử dụng là loại biến áp 220v/24v có điểm giữa.
Vì khi xung kích vào biến áp là dãy xung vuông nên có hiện tượng tự cảm sinh ra
sức điện động phản kháng, có thể là hỏng ic 4047 nên trong mạch cần phải có thành
phần hạn chế và triệt tiêu thành phần này.
Trong mạch, diode D4, tụ C4 làm nhiệm vụ này. Diode D4 chỉ cho dòng điện
chảy theo một chiều từ dương nguồn vào ic và ngăn lại không cho chảy theoc chiều
ngược lại. tụ C4 triệt tiêu hết thành phần xoay chiều trên đầu vào của mạch.
Khi Q3 thông, thì Q4 tắt. Dòng điện chảy theo chiều: dương nguồn  biến áp 
Q3  mát.
Khi Q4 thông, Q3 tắt. Dòng điện chảy theo chiều: dương nguôn  biến áp  Q4
 mát.
Dòng điện chảy theo hai chiêu khác nhau trên 2 cuôn dây. Nữa chu kỳ đầu tiên,
dòng điện chảy trên cuộn dây thứ nhất của biến áp, nữa chu kỳ tiếp theo, dòng điện chảy
theo chiều ngược lại trong cuôn dây sơ cấp thứ 2 của biến áp. Xét trong một chu kỳ ta có
thể xem như dòng điện chảy theo hai chiều khác nhau trong một chu kỳ trên một cuộn
dây.

III. Kết Luận
Mạch có ứng dụng rất cao trong cuộc sông ngày nay khi mà chúng ta đã
quá phụ thuộc vào nguồn điện. trong tình trạng thiếu trầm trọng điện năng
như hiện nay thì mạch ngược lưu là một giải pháp tạp thời khác phục tình

trạng mất điện thường xuyên.
Xung đưa vào đầu vào của mạch là xung vuông nên dạng sóng đầu ra của
mạch chưa thật sự là dạng Sin. Ta có thể dùng để thắp sáng, tuy nhiên, chưa
thể sử dụng cho các thiết bị yêu cầu đầy vào là dạng sin như quạt.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình nghiên cứu và làm mạch,nhưng do làm
lần đầu nên chúng em khó có thể tránh khỏi những sai xót.
Chúng em rất mong nhận được những lời đóng góp chỉ bảo của thầy. Chúng em xin chân
thành cảm ơn.
Ý KIẾN NHẬN XÉT CỦA THẦY GIÁO
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
Đề tài: Mạch Ngược lưu


Môn: Điện Tử Công Suất
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................

Đề tài: Mạch Ngược lưu