Thiết kế bộ nghịch lưu từ 12 VDC đến 220 VAC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

TÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Thiết kế bộ nghịch lưu từ 12 VDC đến 220 VAC

Giảng viên hướng dẫn : TS. CAO HONG THAO
Lớp

:

DA17DCN

Ngành : Kỹ Thuật Điện – Điện Tử
Khoá

: 2017 - 2022

Trà Vinh, tháng 7 năm 2020


KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NA
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ……..
1. Họ và tên sinh viên: .................................................................Lớp: DA17DCN
2. Chuyên ngành: ......................................................................Khoá: 2017 - 2022
3. Địa điểm:............................................................................................................................................

4. Tên đề tài: Thiết kế bộ nghịch lưu từ 12 VDC đến 220 VAC
5. Tiêu chí đánh giá:
TT
NỘI DUNG
ĐIỂM ĐÁNH GIÁ
GHI CHÚ
Đúng cấu trúc yêu cầu, bao gồm:
Phần giới thiệu (trang tựa, lời cảm ơn, trang nhận xét,
1,0
1. mục lục, mục lục hình – bảng biểu, lời nói đầu hoặc
tóm tắt nội dung, …), Phần nội dung, Phần Kết luận
– Đề nghị và Tài liệu tham khảo
2.

Lời mở đầu – Kết luận

1,0

3.

Giá trị ứng dụng của đồ án/ tiểu luận (nội dung)

3,0

4.

Trích dẫn nội dung, hình ảnh, bảng biểu rõ ràng và có
ghi chú

1,0

5.

Có sử dụng cơng cụ, phần mềm, phần cứng, … để làm
đồ án/ tiểu luận (ngoài Microsoft Word)

1,0

6.

Báo cáo

3,0

6.1

- Tác phong chững chạc, tự tin, trình bày lưu lốt

0,5

6.2

- Kỹ thuật trình bày (bố cục, sử dụng các phương tiện,
dụng cụ, … giúp báo cáo rõ ràng, thuyết phục)

1,0

6.3

- Nội dung hỏi đáp

1,5
6. Kết luận của giáo viên:
Tổng số điểm: …………………..(bằng chữ: ……………………………………………..)
CHÚ Ý:
Trà Vinh, ngày
tháng
năm 20.....
- CÁC TRƯỜNG HỢP BỊ TRỪ ĐIỂM HOẶC BỊ
Giáo viên chấm
ĐIỂM 0:
(Ký & ghi rõ họ tên)
o Sao chép bài trái phép của người khác.
o Nhờ người khác làm bài hộ.
o Liệt kê khống hoặc khơng có tài liệu tham khảo.
o Nội dung q đơn giản (< 10 trang nội dung,
khơng kể hình ảnh)
o Vắng báo cáo khơng có lý do chính đáng.
- CÁC TRƯỜNG HỢP ĐƯỢC CỘNG ĐIỂM:
o Đồ án/ Tiểu luận có tính sáng tạo, tính mới.
o Độ khó của đồ án/ tiểu luận.
o Được cộng điểm trong quá trình học.


KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NA
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ……..

1. Họ và tên sinh viên: .................................................................Lớp: DA17DCN
2. Chuyên ngành: ......................................................................Khoá: 2017 - 2022
3. Địa điểm:............................................................................................................................................
4. Tên đề tài: Thiết kế bộ nghịch lưu từ 12 VDC đến 220 VAC
5. Tiêu chí đánh giá:
TT
NỘI DUNG
ĐIỂM ĐÁNH GIÁ
GHI CHÚ
Đúng cấu trúc yêu cầu, bao gồm:
Phần giới thiệu (trang tựa, lời cảm ơn, trang nhận xét,
1,0
7. mục lục, mục lục hình – bảng biểu, lời nói đầu hoặc
tóm tắt nội dung, …), Phần nội dung, Phần Kết luận
– Đề nghị và Tài liệu tham khảo
8.

Lời mở đầu – Kết luận

1,0

9.

Giá trị ứng dụng của đồ án/ tiểu luận (nội dung)

3,0

10.

Trích dẫn nội dung, hình ảnh, bảng biểu rõ ràng và có

ghi chú

1,0

11.

Có sử dụng cơng cụ, phần mềm, phần cứng, … để làm
đồ án/ tiểu luận (ngoài Microsoft Word)

1,0

12. Báo cáo

3,0

6.1

- Tác phong chững chạc, tự tin, trình bày lưu lốt

0,5

6.2

- Kỹ thuật trình bày (bố cục, sử dụng các phương tiện,
dụng cụ, … giúp báo cáo rõ ràng, thuyết phục)

1,0

6.3

- Nội dung hỏi đáp
1,5
6. Kết luận của giáo viên:
Tổng số điểm: …………………..(bằng chữ: ……………………………………………..)
CHÚ Ý:
Trà Vinh, ngày
tháng
năm 20.....
- CÁC TRƯỜNG HỢP BỊ TRỪ ĐIỂM HOẶC BỊ
Giáo viên chấm
ĐIỂM 0:
(Ký & ghi rõ họ tên)
o Sao chép bài trái phép của người khác.
o Nhờ người khác làm bài hộ.
o Liệt kê khống hoặc khơng có tài liệu tham khảo.
o Nội dung q đơn giản (< 10 trang nội dung,
khơng kể hình ảnh)
o Vắng báo cáo khơng có lý do chính đáng.
- CÁC TRƯỜNG HỢP ĐƯỢC CỘNG ĐIỂM:
o Đồ án/ Tiểu luận có tính sáng tạo, tính mới.
o Độ khó của đồ án/ tiểu luận.
o Được cộng điểm trong quá trình học.


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................

...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
Trà Vinh, ngày…tháng 7 năm 2020
Giáo viên hướng dẫn

GVHT: Ts.Cao Phương Thảo

-i-


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên em xin cảm ơn quý Thầy, Cơ trường Đại học Trà Vinh nói chung và
các Thầy, Cơ trong bộ mơn Điện – Điện tử nói riêng. Sau một thời gian nghiên cứu
thực hiện đến nay đề tài: “Thiết kế bộ nghịch lưu từ 12 VDC đến 220 VAC” đã
được hoàn thành. Trong thời gian thực hiện đề tài với sự cố gắng tìm hiểu của bản
thân cùng với sự giúp đỡ của các các Thầy Cô từ phía bộ mơn Điện – Điện tử, đặc

biệt là Cơ Cao Phương Thảo đã giúp em hồn thành đề tài đúng thời hạn.
Em xin tỏ lòng biết ơn đến Cơ Cao Phương Thảo đã tận tình hướng dẫn để
em hồn thành tốt đề tài này.
Trong q trình thực hiện đề tài do khả năng và kiến thức thực tế có hạn nên
khơng tránh khỏi những sai sót, kính mong được sự đóng góp ý kiến của q Thầy,
Cơ để từ đó đúc kết lại kinh nghiệm cho bản thân và áp dụng vào thực tiễn tốt hơn.
Cuối lời em xin kính chúc q Thầy Cơ ln hồn thành tốt cơng việc của
mình, thành cơng hơn nữa trong thời gian tới.
Chân thành cảm ơn!

GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

-ii-


MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC.................................................................................................................. i
Danh mục các từ viết tắt...........................................................................................iii
Danh mục các hình...................................................................................................iv
Danh mục các bảng....................................................................................................v
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ..................................................................................1
1.1Đặt vấn đề ...........................................................................................................1
1.2Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu.........................................................................2
1.3Phương pháp nghiên cứu......................................................................................3
1.4Ý nghĩa và thực tiễn của đề tài.............................................................................5
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ......................................................................6
2.1.Nội dung 1 ..........................................................................................................6
2.2.Nội dung 2 ..........................................................................................................12
2.3.Nội dung 3 .........................................................................................................15

2.4.Nội dung 4 .........................................................................................................17
CHƯƠNG 3: TÊN CHƯƠNG 3 ............................................................................ 22
3.1 Nội dung 1 (tất cả Size 13, giãn dòng 1,5) .........................................................22
3.2 Nội dung 2 .........................................................................................................25
3.3 Nội dung 3 .........................................................................................................30
3.4 Nội dung 4 .........................................................................................................33
3.5 Nội dung 5 .........................................................................................................35
CHƯƠNG 4: TÊN CHƯƠNG 4 .............................................................................40
4.1 Nội dung 1 (tất cả Size 13, giãn dòng 1,5) .........................................................40
4.2 Nội dung 2 .........................................................................................................42
4.3 Nội dung 3 .........................................................................................................45
4.4 Nội dung 4 .........................................................................................................50
4.5 Nội dung 5 .........................................................................................................55
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI.........................62
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................68
PHỤ LỤC
GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

-iii-


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Sơ đồ cuộn dây và điện áp stator của động cơ KĐB ba pha........................12
Hình 2.2 Sơ đồ cuộn dây và điện áp stator của động cơ KĐB ba pha........................17
Hình 3.1 Sơ đồ cuộn dây và điện áp stator của động cơ KĐB ba pha........................26
Hình 3.2 Sơ đồ cuộn dây và điện áp stator của động cơ KĐB ba pha........................30

GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

-iv-


Chương 1: Tổng quan

Chương 1
TỔNG QUAN
1.1 Đặt vấn đề :
Trong một thời đại phát triển của công nghệ, việc nâng cao và phát triển tối ưu
các ứng dụng điện tử phục vụ cho đời sông vật chất và tinh thần là một yêu cầu cơ bản
trong mọi ngành sản xuất. Vì vậy nhu cầu tiêu thụ điện năng được nâng cao dẫn đến
cung không đủ cầu nên việc cắt điện để giảm tải trở nên ngày càng trầm trọng. Để
phần nào giúp được nhu cầu sinh hoạt cơ bản của người dân trong những lúc mất điện,
nên chúng em đã nghĩ ra bộ kích điện dùng trong gia đình, thiết bị này dùng để chuyển
dòng điện một chiều DC ( acquy 12V) sang dòng điện xoay chiều AC (220). Với cơng
suất đủ cho một gia đình với nhu cầu xem TV, nghe nhạc, thấp sáng đèn, sạt điệt thoại,
quạt máy,...
1.2 Mục tiêu thực hiện
-

Tìm hiểu được cơ sỏ lý thuyết của đề tài bộ chuyển đổi điện áp 12VDC -

220VAC.
-

Mô phỏng được mạch điện, đưa ra được các giá trị đo của mạch.

-

Thi công mạch điện, và chạy thử nghiệm

1.3 Phương pháp nghiên cứu
-

Tìm hiểu mạch, linh kiện của đề tài.

-

Sử dụng chương trình proteus 8 professional để mơ phỏng mạch biến đổi điện

áp 12VDC - 220VAC
-

Tiến hành lấp mạch chuyển đổi điện áp 12VDC - 220VAC và chạy thử nghiệm

1.4 Ý nghĩa và thực tiễn của đề tài
Giúp người đân dễ dàng giải quyết nhu cầu sinh hoạt điện cơ bản khi mất điện.
Có thể để dàng lấp đặc mọi nhà dân với chi phí thấp.

GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

1


Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Khái quát về điện tử công suất.
Điện tử công suất là chuyên nghành kỹ thuật ddieeenj, điện tử nghiên cứu và ứng

dụng các phần tử bán dẫn công suất trong các sơ đồi biến đổi, nhằm biến đổi và khống
chế nguồn năng lương điện với các thông số không thay đổi thành nguồn năng lượng
với các thông số thay đổi được, để cung cấp cho các phụ tải điện. Như vậy các bộ biến
đổi bán dẫn công suất là đối tượng nghiên cứu cơ bản của điện tử công suất.
Điện tử cơng suất có chủ đích là kiê,r sốt, điều khiển và chuyeenr hóa năng lượng
điện với sự tham gia của các linh kiện điện tử bán dẫn. Kỹ thuật chuyển hóa cần đến
sự đóng ngắt của các linh kiện bán dẫn công suất lớn. Các mạch điện tử công suất nhỏ
cũng cần đến trong ván đề điều khiển công suất, các IC và các linh kiện rời nhày nay
được thay thế bằng các bộ xử ký.
Khác với các phần tử có tiếp điểm, các van bán dẫn thực hiện việc đóng ngắt dịng
điện mà khơng tạo ra tia lữa điện , khơng bị mài mịn theo thời gian, các tín hiệu điều
khiển có cơng suất nhỏ và phụ thuộc vào qui luật điều khển các van bán dẫn. Vì vậy
tổn hao nhỏ và đạt hiệu suất cao.
Một linh kiện điện tử cơng suất lý tưởng sẽ khơng có giới hạn thời gian về thời
gian đóng ngắt, dịng điện và điện áp. Ngày nay với sự phát triển vô cùng nhanhc ủa
các linh kiện bán dẫn , người tá có được những linh kiện điewẹn tử cơng suất có thời
gian đóng ngắt rất nhanh với các giới hạn dịng điện và điện áp tang rất cao. Các linh
kiện đóng ngắt công suất lớn như: BJT, MOSFET/ SCR/ TRIAC, GTO và các linh
kiện khác đang được ứng dụng khá nhiều và đa dạng trong nhiều sản phẩm tiêu dung .
Với sự tham gia hữu hiệu với các limh kiện dóng ngắt nhanh vavf bộ vi xử lý hiện đại,
người ta tổng hợp được mootj q trình điều khiển sự kích cho các linh kiện cơng
suất để vđạt đến các chuyển hóa chun điện, nhờ đó nghành điện tử cơng suất phát
huy rộng rãi vai trị của mình trong cơng nghiệp

GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

2


Chương 2: Cơ sở lý thuyết

2.2 Ứng dụng của điện tử công suất.
Xuất phát từ những yêu cầu về sự điều khiển điện năng cho các hệ htoongs thúc
motor và các q trình điều khiển trong cơng nghiệp đã có từ nhiều năm nay đưa đến
cần có diện áp DC biến đổi. Để đáp ứng điều này, nganh ĐTCS đã chun mơn hóa
khái niệm điều khiển và đưa đến việc thực hiện chuyển hóa năng lượng.

Mạch điện tử
cơng suất
Nguồn điện

Phụ tải
Bộ điều khiển

BỘ BIẾN ĐỔI

Hình 2.1 Sơ đồ khối thiết bị điện tử cơng suất
ĐTCS gồm 3 u cầu chính: Năng lượng, điện tử và điều khiển.
•

Năng lượng có chủ đích là để phát, truyền và phân phối điện năng với các
thiết bị tĩnh và quay.

• Điện tử bao gồm các linh kiện bán dẫn và mạch điện tử để xử lý tín hiệu nhằm
đạt tới đối tượng được điều khiển.
• Điều khiển có chủ đích là sự thực hiện u cầu cho hệ thống vịng kín một cách
tự động theo thứ tự định sẵn

Đối tượng nghiên cứu của Điện Tử Công Suất
GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

3


Chương 2: Cơ sở lý thuyết
 Các bộ biến đổi cơng suất
 Các bộ khóa điện tử cs lớn
Chỉnh lưu

Bộ biến đổi điện áp
một chiều DC

Bộ biến đổi điện áp
xoay chiều AC

 Nghịch lưu
Hình 2.2 Đối tượng nghiên cứu của điện tử công suất
2.3 Phân loại điện tử công suất
Ta có thể phân loại các hệ thống biến đổi điện tử cơng suất dựa vào tín hiệu vào và
ra là xoay chiều hay một chiều:
 AC sang DC: hay còn gọi là chỉnh lưu.
 DC sang AC: hay còn gọi la nghịch lưu.
 DC sang DC: hay còn gọi la mạch converter.
 AC sang AC: hay con gọi là biến áp.
Những biến đổi như trên, được thực hiện trên những nguyên lý và các linh kiện
bán đẫn của ngành điện tử công suất.
Cụ thể, nghành Điện Tử Công Suất (hay còn gọi la kỹ thuật biến đổi điện năng,
kỹ thuật dòng điện mạch) là chuyên nghành của kỹ thuật điện tử chuyên nghiên cứu và
ứng dụng các linh kiện điện tử để chuyển đổi và khống chế năng lượng điện.

2.4. Nguyên lý mạch nghịch lưu:

Nguồn DC

GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

Khối công suất

Khối4tạo tần số
50Hz

Biến áp


Chương 2: Cơ sở lý thuyết

2.4.1 Khối nguồn:
Nguồn một chiều DC, có thể lấy từ ác quy hay các bộ chỉnh lưu. Thời gian sử
dụng phụ thuộc vào dung lượng lưu trữ của ac quy.
2.4.2 Khối dao động:
Nhiệm vụ của khối tạo sóng dao động đưa vào khối cơng suất với tần số điện
cơng nghiệp. Sóng ở đây thường là hai dạng chính: hình Sin hoặc xung vng.
Thường thì khối công suất trở kháng đầu vào rất nhỏ nên trên thực tế chúng ta cần
một khối khuếch đại đệm làm nhiệm vụ ổn định khối phát xung dao động, giảm trờ
kháng đầu vào cho tầng công suất.
2.4.3 Khối công suất
Từ dạng sóng nhận được từ khối phát, khối cơng suất sẽ khếch đại đưa đến
biến áp tạo điện áp xoay chiều. Thường thì khối này sử dụng các linh kiện cơng
suất như Thysistor, transistor chịu dịng lớn..., ở đây ta sử dụng transistor
2.4.4 Biến áp
Bộ phận này quyết định tới việc tạo ra tín hiệu xoay chiều, quyết định cơng
suất tồn mạch. Nó có tỷ số vịng dây cuộn thứ cấp lớn hơn cuộn sơ cấp

GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

5


Chương 3: Thiết kế và thi công mạch

Chương 3
THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MẠCH
3.1 Mơ phỏng:
3.1.1 Sơ đồ ngun lý
* Sử dụng chương trình proteus 8 professional để mơ phỏng mạch:

Hình 3.1: sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu DC-AC.
 Ngyuên lý hoạt động
- Khi cấp nguồn 12VDC vào mạch, thì IC CD4047 phát ra xung vng với hai nữa
chu kì. Với C=0,01uF ta điều chỉnh biến trỡ để tần số hoạt động là 50HZ. Tín hiệu
sóng vng được kích ra trên các chân 10,11 kích mở transistor TIP41, ở đây nó hoạt
động nhứ một khóa điện tử. Transistor TIP41 là tran cơng suất tầm trung nhiệm vụ
trong mạch kích mở tầng transistor cơng suất lớn. Cụ thể khi có tín hiệu từ IC CD4047
đưa vào transistor mở khi đó điện áp của tín hiệu được khuếch đại đủ để kích mở cặp
transistor 2N3055 cặp transistor cơng suất hoạt động như một khóa điện tử đóng ngắt
liên tục với tần số 50hz của bộ phát xung. Từ sự đóng ngắt này dịng điện qua biến áp
thay đổi theo dạng tín hiệu sóng vng. Ở chu kì dương cuộn L1 của phần sơ cấp được
cấp nguồn, điện áp ở đầu ra được khuếch đại theo tỉ số vòng dây của máy biến áp. Lúc
này đầu ra là chu kì dương. Ngược lại ở chu kì âm cuộn L2 của phần thứ cấp được cấp
điện, điện áp đầu ra là chu kì âm của tín hiệu. Do đó điện áp đầu ra của máy biến áp là
dòng điện xoay chiều tần số 50hz, dạng sóng vng.

GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

6


Chương 3: Thiết kế và thi công mạch
3.1.2 Mô phỏng trên 3D

Hình 3.2 : Sơ đồ mơ phỏng trên 3D.
3.1.3 Sơ đồ mạch in

Hình 3.3 : Sơ đồ mạch in
3.2 Linh kiện sử dụng trong mạch
GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

7


Chương 3: Thiết kế và thi cơng mạch
3.2.1 IC CD4047BE.

Hình 3.4: Sơ đồ chân IC CD4047BE
CD4047 là IC tạo xung vng họ CMOS, điện áp làm việc có thể lên đến
20VDC.
Đây là IC gồm 14 chân được đóng gói dạng dip 100T. Điện áp hoạt động trong
khoảng từ 0.5VDC – 20VDC.
Nhiệt độ làm việc từ -65oC đến +150oC và có thể chịu nhiệt độ +260oC trong
10s.
* Chức năng các chân:
Chân 1 : đầu vào tụ C

Chân 2 : đầu vào điện trở R
Chân 3 : đầu vào R-C tạo dao động với tần số định sẵn
Chân 4 : trạng thái bền
Chân 5 : trạng thái không bền
Chân 6 : chân kích khởi âm
Chân 7 : nguồn âm
Chân 8 : chân kích khởi dương
Chân 9 : reset
Chân 10 : đầu ra xung vuông bán kỳ dương
Chân 11 : đầu ra xung vng bán kỳ âm
Chân 12 : kích khởi lại
Chân 13 : đầu ra OSC
GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

8


Chương 3: Thiết kế và thi công mạch
Chân 14 : nguồn dương

Hình 3.5: Sơ đồ khối bên trong IC4047
Hoạt động của IC như sau:
+

Hoạt động của chân astable được phép khi đạt đầu vào chân 5 ở mức cao

hoặc mức thấp của chân 4 hoặc của 2 chân.
+

Độ rộng của xung vuông của Q và ̅Q là hàm của đầu vào phụ thuộc vào

R C Chân 5 astable cho phép mạch làm bộ tạo dao động đa hài qua cổng 5. Độ
rộng xung ở chân 13 bằng 1/2 đầu ra Q trong chế độ astable. Trong chế độ ổn định
đơn khi có sườn dương ở đầu vào +trigger(8) khi chân -trigger(6) ở mức thấp các
xung đầu vào có thể thuộc bất kỳ thời điểm nào tương ứng với xung đầu ra.
+

Chân 12 cho phép kích mở trở lại khi nó là xung dương.

Đặc điểm của vi mạch như sau:
+ Công suất tiêu thụ thấp
+ Hoạt động ở trạng thái đơn là chế độ không ổn định
+ Các đầu ra ổn định ở mức các thể bù bổ xung chỉ yêu cầu một tín hiệu duy nhất
ngồi R hoặc C các đầu vào có điệm kiểm tra tĩnh ở điện áp 20V được chuẩn hố đặc
tính, đặc tính ở đầu ra chuẩn và đối xứng.

3.2.2

Transistor 2N3055

GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

9


Chương 3: Thiết kế và thi cơng mạch

Transistor 2N3055:

Hình 3.6: Sơ đồ chân transistor 2N3055

Thơng số kỹ thuật :
•

Transistor phân cực: NPN

•

Điện áp, Vceo: 60V

•

Điện tản, Pd: 115W

•

Collector DC hiện tại:? 15A

•

DC hiện tại được hFE: 70

•

Loại gói: TO-3

•

Pins: 2

•

SVHC (SVHC): Khơng có SVHC (20-Jun-2011)

•

Cơng suất tiêu thụ: 115W

•

Tổng cơng suất, Ptot: 115W

•

Ic: 15A

•

Gain Bandwidth tối thiểu ft: 3MHz

•

Đầy đủ sức mạnh nhiệt độ: 25 ° C

•

Điện áp, Vcbo: 100V

•

Ic hFE: 10A

•

Ic Max: 15A

•

DC hiện tại tăng hfe, Min: 5

GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

10


Chương 3: Thiết kế và thi cơng mạch
• Surface Mount Devices: thơng qua các lỗ lắp
•

Điện áp bão hịa, VCE ngồi tối đa: 1V

3.2.3 TRANSISTOR TIP41.

Hình 3.7: Sơ đồ chân transistor TIP41
Thông số kỹ thuật:
Điện áp cực đại: UC = 100V
Dòng cực đại: 6A
Hệ số khuếch đại: 15 ~ 75
Nhiệt độ làm việc: -65oC ~ 150oC
Transistor TIP41C là một transistor lưỡng cực – BJT, TIP41C gồm 3 lớp bán dẫn
loại P và loại N ghép lại với nhau tạo thành transistor phân cực ngược NPN.

Transistor TIP41C được đóng gói theo chuẩn TO-220, thứ tự chân từ trái qua
phải là B C E. TIP41C là transistor cơng suất có hệ số khuếch đại trong khoảng từ 15
đến 75, công suất lên đến 65W.
TIP41C được ứng dụng rộng rãi trong các mạch điện tổng quát, mạch khuếch đại
âm thanh, mạch khuếch đại cơng suất tuyến tính.
3.2.4 Máy biến áp đối xứng 12V 1A
GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

11


Chương 3: Thiết kế và thi cơng mạch

Hình 3.8: Máy biến áp 1A đối xứng
a) Khái niệm:
- Máy biến áp là thiết bị điện thực hiện truyền đưa năng lượng hoặc tín hiệu điện
xoay chiều giữa các mạch điện thơng qua cảm ứng điện từ.
- Dùng biến đổi điện áp thành điện áp chuẩn 220V ra tải sử dụng.
b) Cấu tạo.
- Lõi thép của máy biến áp bao gồm các lá thép kỹ thuật điện có chức năng dẫn từ
thơng đồng thời làm khung để đặt dây cuốn. Dây quấn của máy biến áp có nhiệm vụ
truyền dẫn năng lượng, được làm bằng dây đồng hoặc dây nhôm. Với biến áp quấn
bằng dây đồng sẽ dẫn điện tốt hơn, tránh bị oxi hoá, giúp biến áp được bền hơn. Vỏ
máy biến áp thường được làm bằng nhựa hoặc sắt, thép,…tuỳ vào từng mục đích khác
nhau người ta thiết kế các loại vỏ khác nhau
c) Nguyên lý hoạt động chung của máy biến áp:
- Dây quấn 1 có N1 vịng dây và dây quấn 2 có N2 vịng dây được quấn trên lõi
thép của máy biến áp. Khi đặt một điện áp xoay chiều U1 vào dây qun 1 (cuộn sơ cấp),
sẽ có dịng điện i1 chạy trong dây quấn 1.
Trong lõi sinh ra từ thơng Φ móc vịng với cả hai dây quấn 1 và 2, cảm ứng ra các sức

điện động e1 và e2.
Dây quấn 2 (cuộn thứ cấp) có sức điện động e2, sẽ sinh ra dịng điện i2 đưa ra tải với
điện áp xoay chiều u2.
d) Thông số kỹ thuật .
Điện áp vào: 220VAC hoặc 110VAC
Điện áp ra: 15VAC.
Dòng max: I= 1A
3.2.5 Tụ điện.
GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

12


Chương 3: Thiết kế và thi cơng mạch

Hình 3.9: Tụ điện không phân cực
a) Khái niệm.
Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động cấu tạo bởi hai bản cực đặt song song được
ngăn cách bởi lớp điện môi, tụ điện có tính chất cách điện 1 chiều nhưng cho dịng
điện xoay chiều đi qua nhờ ngun lý phóng nạp.
Ký hiệu: Tụ điện có ký hiệu là

b) Cấu tạo của tụ điện
Cấu tạo của tụ điện gồm ít nhất hai dây dẫn điện thường ở dạng tấm kim loại. Hai bề
mặt này được đặt song song với nhau và được ngăn cách bởi một lớp điện môi.

Dây dẫn của tụ điện có thể sử dụng là giấy bạc, màng mỏng,…
Điện môi sử dụng cho tụ điện là các chất khơng dẫn điện như thủy tinh, giấy, giấy tẩm
hố chất, gốm, mica, màng nhựa hoặc khơng khí. Các điện mơi này không dẫn điện
GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

13


Chương 3: Thiết kế và thi công mạch
nhằm tăng khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện. Tùy theo lớp cách điện ở
giữa hai bản cực là gì thì tụ có tên gọi tương ứng.
c) Ngun lý hoạt động.
-Nguyên lý phóng nạp của tụ điện được hiểu là khả năng tích trữ năng lượng điện
như một ắc qui nhỏ dưới dạng năng lượng điện trường. Nó lưu trữ hiệu quả các
electron và phóng ra các điện tích này để tạo ra dòng điện. Nhưng điểm khác biệt lớn
của tụ điện với ắc qui là tụ điện khơng có khả năng sinh ra các điện tích electron
Nguyên lý nạp xả của tụ điện là tính chất đặc trưng và cũng là nguyên lý cơ bản trong
hoạt động của tụ điện. Nhờ tính chất này mà tụ điện có khả năng dẫn điện xoay chiều.
Nếu điện áp của hai bản mạch không thay đổi đột ngột mà biến thiên theo thời gian mà
ta cắm nạp hoặc xả tụ rất dễ gây ra hiện tượng nổ có tia lửa điện do dòng điện tăng vọt.
Đây cũng là nguyên lý nạp xả của tụ điện khá phổ biến.
d) Công dụng của tụ điện
•

Tác dụng của tụ điện được biết đến nhiều nhất là khả năng lưu trữ năng lượng
điện, lưu trữ điện tích hiệu quả. Nó được so sánh với khả năng lưu trữ như ắc-qui.
Tuy nhiên, ưu điểm lớn của tụ điện là lưu trữ mà không làm tiêu hao năng lượng
điện..

•

Tụ điện cịn có vai trị lọc điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều bằng phẳng
bằng cách loại bỏ pha âm.
3.2.6 Điện trỡ.

Hình 3.10: điện trỡ

a) Khái niệm
-Điện trở ( Resistor ) là một linh kiện điện tử thụ động với 2 tiếp điểm kết nối,
GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

14


Chương 3: Thiết kế và thi công mạch
chức năng dùng để điều chỉnh mức độ tín hiệu, hạn chế cường độ dòng điện chảy trong
mạch, dùng để chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor,
tiếp điểm cuối trong đường truyền điện và có trong rất nhiều ứng dụng khác.
Điện trở công suất giúp tiêu tán một lượng lớn điện năng chuyển sang nhiệt năng trong
các hệ thống phân phối điện, trong các bộ điều khiển động cơ. Các điện trở thường có
trở kháng cố định, ít bị thay đổi bởi nhiệt độ và điện áp hoạt động.
b) Kí hiệu

c) Nguyên lý hoạt động
Theo định luật Ohm: điện áp (V) đi qua điện trở tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện (I)
và tỉ lệ này là một hằng số điện trở (R).
Công thức định luật Ohm: V=I*R
- Điện trở 330Ω : hạn dòng vào các chân 4 5 6 14 của IC CD4047
- 2 Điện trở 220Ω : hạn dòng
-Tụ 2200μF :lọc nhiễu nguồn 1 chiều vào nghịch lưu.
-Tụ 4,7μ : cùng điện trở và biến trở xác định tần số cho IC CD4047

3.2.7 Biến trỡ 500k.

Hình 3.11 Biến trỡ 500k
a) Khái niệm.
Biến trở là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn. Chúng có
GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

15


Chương 3: Thiết kế và thi công mạch
thể được sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện.
Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài của dây dẫn
điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt độ thay đổi, ánh sáng hoặc
bức xạ điện từ,...

Hình 3.12 Kí hiệu biến trỡ
b. Cấu tạo của biến trở

Nhìn từ bên ngồi, chúng ta dễ dàng nhận thấy biến trở có cấu tạo gồm 3 bộ phận
-

Cuộn

dây

được

làm

bằng

hợp

kim

có điện

trở suất

lớn

- Con chạy/chân chạy. Cho khả năng chạy dọc cuộn dây để làm thay đổi giá trị trở
kháng.
- Chân ngõ ra gồm có 3 chân (3 cực). Trong số ba cực này, có hai cực được cố định ở
đầu của điện trở. Các cực này được làm bằng kim loại. Cực còn lại là một cực di
chuyển và thường được gọi là cần gạt. Vị trí của cần gạt này trên dải điện trở sẽ quyết
định giá trị của biến trở.
c. Nguyên lý hoạt động của biến trở
Đúng như tên gọi của nó là làm thay đổi điện trở, nguyên lý hoạt động chủ yếu
của biến trở là các dây dẫn được tách rời dài ngắn khác nhau. Trên các thiết bị sẽ có vi
mạch điều khiển hay các núm vặn. Khi thực hiện điều khiển các núm vặn các mạch kín
GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

16


Chương 3: Thiết kế và thi công mạch
sẽ thay đổi chiều dài dây dẫn khiến điện trở trong mạch thay đổi.
Thực tế việc thiết kế mạch điện tử ln có một khoảng sai số, nên khi thực hiện điều
chỉnh mạch điện người ta phải dùng biến trở, lúc này biến trở có vai trị phân áp, phân
dịng trong mạch. Ví dụ: Biến trở được sử dụng trong máy tăng âm để thay đổi âm

lượng hoặc trong chiếu sáng biến trở dùng để thay đổi độ sáng của đèn.
3.3 THI CÔNG MẠCH
3.3.1 Lắp linh kiện vào mạch

Hình 3.14: Lắp linh kiện vào mạch in
3.3.2 Thiết kế mạch hồn chỉnh

Hình : lắp mạch hồn chỉnh
3.3.3 Mạch hoạt động ở chế độ khơng tải

GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

17


Chương 3: Thiết kế và thi cơng mạch

Hình : Đo ở dạng không tải
Khi cấp nguồn 12VDC cho mạch ở chế độ khơng tải, thì điện áp ngõ ra của máy biến
áp có điện áp là 220VAC.
3.3.4 Mạch hoạt động ở chế độ có tải

Khi cấp nguồn 12VDC cho mạch ở chế độ khơng tải, thì điện áp ngõ ra của máy biến
áp có điện áp là 220VAC. Khi có tải thì có hiện tượng sụt áp giảm xuống cịn khoảng
150VAC.

GVHD: Ts.Cao Phương Thảo

18