TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 1/21 ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ @ & ? TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG HỌC KÌ 2 – NĂM 2010-2011 HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG • Một số qui định: Quá trình tổ chức buổi học như sau: Đầu tiên sinh viên được giáo viên hướng dẫn các thao tác, qui trình thiết kế và thi công. Tiếp theo sinh viên sẽ thực hành thiết kế và thi công một mạch điện để củng cố kiến thức. Cuối buổi sinh viên sẽ được giao nội dung báo cáo về một phần kiến thức và kỹ năng đã thu nhận được trong buổi học. Báo cáo phải được nộp vào đầu buổi học của tuần tiếp theo. Phần đánh giá buổi học thông qua hoạt động của sinh viên trong quá trình thí nghiệm và thông qua bài báo cáo. Sinh viên phải tuân thủ nội qui học đường của nhà trường và nội qui thí nghiệm của phòng thí nghiệm Điện tử Công suất. Mọi hình thức gian lận như sao chép báo cáo, đạo văn, chế số liệu thực nghiệm v.v… đều bị nghiêm cấm và sinh viên liên quan sẽ nhận điểm 0 (không điểm) cho môn học này kèm theo các xử lý học vụ khác của Khoa/Trường. TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 2/21 BUỔI 1 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ĐIỆN TỬ 1. GIỚI THIỆU Buổi học này hướng dẫn người học vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện tử dùng phần mềm ORCAD CAPTURE, vẽ mạch in bằng phần mềm ORCAD LAYOUT PLUS, và qui trình thi công mạch điện tử thủ công. 2. MỘT SỐ LƯU Ý 2.1. Những nội dung cần nắm vững khi vẽ mạch nguyên lý bằng ORCAD CAPTURE • Cách tạo một project (tập tin) mới • Cách sử dụng thư viện linh kiện (thêm, tìm, lấy linh kiện từ thư viện vào bản thiết kế …) • Cách tạo (vẽ) một linh kiện mới • Cách đặt tên và sắp xếp linh kiện hợp lý • Cách nối mạch (cách nối dây, đặt nhãn tên linh kiện, sử dụng bus…) • Cách hiệu chỉnh khung bản vẽ (trang trí, thêm hình, thay đổi cỡ giấy …) • Cách xuất bản vẽ nguyên lý sang các dạng khác (layout, PSpice…) 2.2. Những nội dung cần nắm khi vẽ mạch in bằng ORCAD Layout plus • Cách tạo tập tin mới • Cách sử dụng thư viện linh kiện (thêm, tìm, lấy linh kiện từ thư viện vào bản thiết kế …) • Cách tạo (vẽ) một linh kiện mới • Cách đặt linh kiện hợp lý • Cách quản lý các lớp và đường mạch • Cách nối mạch thủ công và tự động • Chỉnh sửa bản vẽ (đặt jump, phủ mass, sửa chân linh kiện …) và in ấn 3. NỘI DUNG THỰC HÀNH 3.1. Thực hành vẽ mạch nguyên lý, mạch in và thi công mạch sau TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 3/21 3.2. Đo đạc kết quả thực nghiệm • Dạng sóng điện áp điểm ngõ ra diode cầu • Dạng sóng điện áp ngõ ra 78XX 3.3. Trả lời câu hỏi 1. Trong mạch nguồn LM78XX, điện áp AC cấp cho Diode cầu là bao nhiêu ? Giải thích ? 2. Khi tăng hoặc giảm điện áp AC cấp cho Diode cầu trong mạch nguồn 78XX thì nhiệt độ linh kiện 78XX tăng giảm như thế nào ? Giải thích ? Dẫn giải ra các đồ thị mô phỏng/thực nghiệm để chứng minh. 3. Tụ điện phía ngõ ra của 78XX có tác dụng gì, giá trị bao nhiêu ? Dẫn giải ra các đồ thị mô phỏng/thực nghiệm để chứng minh. 4. Vẽ 02 mạch giúp nâng dòng cho 78XX và giải thích tại sao mạch đó có thể nâng dòng ? Dẫn giải ra các đồ thị mô phỏng/thực nghiệm để chứng minh. 5. Vẽ mạch giúp nâng áp cho 78XX và giải thích tại sao mạch đó có thể nâng áp ? Dẫn giải ra các đồ thị mô phỏng/thực nghiệm để chứng minh. TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 4/21 4. Viết báo cáo buổi học: 4.1. Ứng dụng ORCAD Capture vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện tử 1. Tóm tắt (tối đa 100 từ) - Nêu ngắn gọn những vấn đề sẽ trình bày trong bài báo cáo 2. Giới thiệu (tối đa 200 từ) - Tổng quan các phần mềm vẽ mạch nguyên lý - Lịch sử và ưu nhược điểm, khả năng của ORCAD Capture 3. Các bước vẽ mạch nguyên lý bằng ORCAD Capture - Tạo và quản lý mạch điện mới - Sử dụng thư viện linh kiện - Các thao tác vẽ mạch - Hiệu chỉnh và trang trí bản vẽ 4. Ví dụ vẽ mạch nguồn ổn áp sử dụng LM78XX - Giới thiệu chức năng mạch LM78XX - Hướng dẫn từng bước thao tác vẽ mạch 5. Kết luận - Tóm tắt lại chức năng của ORCAD Capture - Tóm tắt lại qui trình vẽ mạch bằng ORCAD Capture Tài liệu tham khảo (nếu có) 4.2. Ứng dụng ORCAD Layout Plus vẽ mạch in mạch điện tử 1. Tóm tắt (tối đa 100 từ) - Nêu ngắn gọn những vấn đề sẽ trình bày trong bài báo cáo 2. Giới thiệu (tối đa 200 từ) - Tổng quan các phần mềm vẽ mạch in - Lịch sử và ưu nhược điểm, khả năng của ORCAD Layout Plus 3. Các bước vẽ mạch nguyên lý bằng ORCAD Layout Plus - Tạo và quản lý mạch in mới - Sử dụng thư viện linh kiện - Các thao tác vẽ mạch in - Hiệu chỉnh và trang trí bản vẽ 4. Ví dụ vẽ mạch in mạch nguồn ổn áp sử dụng LM78XX - Giới thiệu chức năng mạch LM78XX - Hướng dẫn từng bước thao tác vẽ mạch 5. Kết luận - Tóm tắt, đánh giá chức năng của ORCAD Layout plus - Tóm tắt lại qui trình vẽ mạch in bằng ORCAD Layout Plus Tài liệu tham khảo (nếu có) TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 5/21 4.3. Hướng dẫn thi công mạch in thủ công 1. Tóm tắt – giới thiệu (tối đa 200 từ) - Nêu ngắn gọn những vấn đề sẽ trình bày trong bài báo cáo 2. Những lưu ý chung về qui trình làm mạch in - In mạch - Ủi mạch và rửa mạch - Hàn mạch và kiểm tra 3. Ví dụ thi công mạch nguồn ổn áp sử dụng LM78XX - Giới thiệu mạch nguyên lý và chức năng mạch LM78XX - Dụng cụ cần thiết - Tường thuật chi tiết qui trình làm - Sản phẩm hoàn tất 4. Kết luận Tài liệu tham khảo (nếu có) 4.4. Thiết kế mạch nguồn ổn áp sử dụng LM78XX 1. Tóm tắt (tối đa 100 từ) - Nêu ngắn gọn những vấn đề sẽ trình bày trong bài báo cáo 2. Giới thiệu (tối đa 100 từ) - Giới thiệu chức năng, vai trò mạch nguồn, các loại mạch nguồn - Giới thiệu một số IC mạch nguồn, đặc điểm của LM78XX 3. Thiết kế mạch nguồn với LM78XX - Mạch nguồn cơ bản (hoạt động, cách chọn giá trị các linh kiện) - Mạch nâng dòng - Mạch nâng áp - Một số lưu ý thiết kế (nếu có) 4. Kết luận Tài liệu tham khảo (nếu có) TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 6/21 BUỔI 2 THÍ NGHIỆM ĐẶC TÍNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 1. GIỚI THIỆU Buổi học này giúp người học nắm vững đặc tính hoạt động của một số linh kiện điện tử công suất như Diode, BJT, MOSFET và TRIAC. Quá trình tổ chức buổi học như sau: Sinh viên sẽ lần lượt lắp mạch thí nghiệm và đo đạc (theo tài hướng dẫn) các mạch thí nghiệm, từ đó xây dựng lại một số đồ thị đặc tuyến hoạt động quan trọng của từng linh kiện. Cuối buổi sinh viên sẽ được giao nội dung báo cáo về một phần kiến thức và kỹ năng đã thu nhận được trong buổi học. Báo cáo phải được nộp vào đầu buổi học của tuần tiếp theo. Phần đánh giá buổi học thông qua hoạt động của sinh viên trong quá trình thí nghiệm và thông qua bài báo cáo. Sinh viên phải tuân thủ nội qui học đường của nhà trường và nội qui thí nghiệm của phòng thí nghiệm Điện tử Công suất. Mọi hình thức gian lận như sao chép báo cáo, đạo văn, chế số liệu thực nghiệm v.v… đều bị nghiêm cấm và sinh viên liên quan sẽ nhận điểm 0 (không điểm) cho môn học này kèm theo các xử lý học vụ khác của Khoa/Trường. 2. THÍ NGHIỆM ĐẶC TÍNH DIODE 2.1. Mạch thí nghiệm và dụng cụ thí nghiệm D1 1N4007 Vin R1 1k D1 1N4007 Vin R1 100 50% RV15 1k (a) Mạch thí nghiệm với nguồn thay đổi (b) Mạch thí nghiệm với nguồn cố định Hình 1: Mạch đo đặc tuyến diode 2.2. Các bước thí nghiệm - Lắp mạch thí nghiệm như trên sơ đồ nguyên lý hình 1 - Thay đổi Vin (từ bộ nguồn) trong mạch (a) hoặc chỉnh biến trở (nguồn cố định) trong mạch (b) và tiến hành đo áp Vf của Diode, từ đó tính ra dòng điện qua Diode - Vẽ đồ thị Vf, If của diode. - Lưu ý không để dòng qua diode vượt quá ngưỡng cho phép (xem datasheet để biết dòng tối đa) TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 7/21 2.3. Kết quả thí nghiệm Bảng 2.1: Đồ thị 2.1: Đặc tuyến V-A của diode 2.4. Kết luận / Nhận xét TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 8/21 III. THÍ NGHIỆM ĐẶC TÍNH BJT Đối với BJT, có rất nhiều đặc tính quan trọng cần phải nắm. Bài thí nghiệm này chỉ đo đường đặc tính V-A của BJT (đặc tính hoạt động quan trọng nhất của BJT – xem hình bên dưới) và đặc tính ảnh hưởng của I C đến độ khuếch đại H FE của transistor BJT. (a) Một số đặc tuyến của 2SC1815 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 9/21 (b) Một số đặc tuyến của 2SA1015 3.1. Mạch thí nghiệm và dụng cụ thí nghiệm Q1 2SC1815 50% RV5 10k Vin R2 1k R2(1) VALUE=5V R3 330 Hình 2: Mạch đo đặc tuyến transistor BJT 3.2. Các bước thí nghiệm - Lắp mạch thí nghiệm như trên sơ đồ nguyên lý hình 2 - Để đo đặc tuyến V-A của BJT: • Điều chỉnh RV5 để cố định I B (0.2mA ; 0.5mA ; 1 mA ; 2 mA ; 3 mA) • Ứng với mỗi giá trị cố định của I B , điều chỉnh V in để thay đổi V CE , tính ra giá trị I C • Thay đổi RV5 để thay đổi I B (0.2mA ; 0.5mA ; 1 mA ; 2 mA ; 3 mA) • Lặp lại quá trình thay đổi Vin để đo V CE và tính ra I C R VV I CEIN C − = - Để đo đặc tuyến H FE – I C của BJT • H FE = I C /I B • Cố định V CE , thay đổi I C đo dòng I B để tính H FE TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 10/21 • Lặp lại thí nghiệm cho 2 giá trị V CE khác nhau * Lưu ý: - Không để xảy ra ngắn mạch dẫn đến hư hỏng BJT và biến trở. - Trong bài báo cáo cần có phần đối chiếu kết quả đo thực tế và dữ liệu từ datasheet (hoặc mô phỏng) 3.3. Kết quả thí nghiệm Bảng 3.1: Đồ thị 3.1: Đặc tuyến V-A của BJT Bảng 3.2: Đồ thị 3.2: Đặc tuyến h FE - I C của BJT 3.4. Kết luận / Nhận xét [...]... RV11 50% RV13 RV14 10k 50% IRF540 Hình 4: Mạch đo đặc tuyến MOSFET 4.2 Các bước thí nghiệm - Lắp mạch thí nghiệm như trên sơ đồ nguyên lý hình 4 - Để đo đặc tuyến ngõ ra của MOSFET: • Điều chỉnh RV10/RV11 (hoặc RV12/RV13) để cố định VGS TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 11/21 • Ứng với mỗi giá trị cố định của VGS, điều chỉnh RV9 (hoặc RV14) để thay đổi VDS... Lặp lại thí nghiệm cho 2 giá trị VDS khác nhau * Lưu ý: - Không để xảy ra ngắn mạch dẫn đến hư hỏng MOSFET và biến trở - Trong bài báo cáo cần có phần đối chiếu kết quả đo thực tế và dữ liệu từ datasheet (hoặc mô phỏng) 4.3 Kết quả thí nghiệm Bảng 4.1: Đồ thị 4.1: Đặc tuyến ngõ ra của MOSFET Bảng 4.2: Đồ thị 4.2: Đặc tuyến truyền của MOSFET TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG –... KÍCH TRIAC SỬ DỤNG MOC30XX 1 Tóm tắt (tối đa 100 từ) - Nêu ngắn gọn những vấn đề sẽ trình bày trong bài báo cáo 2 Giới thiệu (tối đa 200 từ) - Tổng quan về TRIAC - Tổng quan về MOC30XX TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 20/21 3 Mạch nguyên lý - Hình vẽ mạch nguyên lý - Giải thích hoạt động mạch - Tính toán các giá trị trong mạch 4 Kết quả thí nghiệm - Đưa... bày nguyên lý hoạt động mạch cầu H ? Liệt kê một số dạng mạch cầu H thông dụng ? 4 Trình bày mạch cầu H sử dụng IC tích hợp LM278 LM279, nêu một số điểm chính về hoạt động và thiết kế mạch 5 Trình bày mạch cầu H sử dụng IC LM18200, nếu một số điểm chính về hoạt động và thiết kế TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 16/21 4 Viết báo cáo buổi học: 4.1 MẠCH CẦU... IRF540N/TO Q6 R13 10K Hình 6: Mạch cầu H sử dụng IRF540 và IRF9540 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 15/21 3.2 Đo đạc kết quả thực nghiệm 3.2.1 Đo đặc tính hoạt động tĩnh của mạch cầu H: Cấp tín hiệu điều khiển cho động cơ quay (thuận hoặc nghịch) sau đó đo đạc các giá trị sau: - Rơi áp quá các BJT - Dòng điện DC qua động cơ khi không tải / có tải 3.2.2... tuần tiếp theo Phần đánh giá buổi học thông qua hoạt động của sinh viên trong quá trình thí nghiệm và thông qua bài báo cáo Sinh viên phải tuân thủ nội qui học đường của nhà trường và nội qui thí nghiệm của phòng thí nghiệm Điện tử Công suất Mọi hình thức gian lận như sao chép báo cáo, đạo văn, chế số liệu thực nghiệm v.v… đều bị nghiêm cấm và sinh viên liên quan sẽ nhận điểm 0 (không điểm) cho môn... điểm 0 (không điểm) cho môn học này kèm theo các xử lý học vụ khác của Khoa/Trường 2 MỘT SỐ LƯU Ý 3 NỘI DUNG THỰC HÀNH 3.1 Thực hành vẽ mạch nguyên lý, mạch in và thi công mạch sau TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 13/21 12V R10 1M R12 FWD R3 10K TIP127 Q4 U2 4N35 1 6 5 4 1K R11 R2 6 U1 5 1 1K R4 2 R9 1M R1 10K 4 2 R_E REV 330 330 Q3 TIP127 R11 1k ToQ1... tuần tiếp theo Phần đánh giá buổi học thông qua hoạt động của sinh viên trong quá trình thí nghiệm và thông qua bài báo cáo Sinh viên phải tuân thủ nội qui học đường của nhà trường và nội qui thí nghiệm của phòng thí nghiệm Điện tử Công suất Mọi hình thức gian lận như sao chép báo cáo, đạo văn, chế số liệu thực nghiệm v.v… đều bị nghiêm cấm và sinh viên liên quan sẽ nhận điểm 0 (không điểm) cho môn... TIP122 Q1 R_E ToQ2 F_E PC817 REV 2 R11 1k 2 Q3 TIP127 3 1K F_E Control TIP122 Q2 R5 ToQ2 1K 1K MOTOR CONN MOD 4-2_J R8 10K R6 10K C1 0.47uF Hình 5: Mạch cầu H sử dụng TIP 122 và TIP 127 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 14/21 12V R10 1M R16 R15 10K R9 1M R12 10K R17 U2 4N35 FWD 1 6 5 6 U1 5 IRF9540N/TO 1 4 IRF9540N/TO 2 R_E REV 330 330 Q7 ToQ2 Q8 ToQ1... THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 17/21 4.3 TỔNG HỢP MẠCH CẦU H DÙNG BJT 1 Tóm tắt (tối đa 100 từ) - Nêu ngắn gọn những vấn đề sẽ trình bày trong bài báo cáo 2 Giới thiệu (tối đa 200 từ) - Tổng quan về mạch cầu H điều khiển động cơ - Transistor BJT trong điều khiển tải công suất 3 Các dạng mạch cầu H dùng BJT * Mỗi dạng phải bao gồm: - Hình vẽ mạch nguyên lý - Giải thích . ĐIỆN TỬ @ & ? TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG HỌC KÌ 2 – NĂM 2010-2011 HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG • Một số qui định: Quá trình. tham khảo (nếu có) TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 6/21 BUỔI 2 THÍ NGHIỆM ĐẶC TÍNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 1. GIỚI THIỆU Buổi học. 2SC1815 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG – tháng 05 năm 2011 Trang 9/21 (b) Một số đặc tuyến của 2SA1015 3.1. Mạch thí nghiệm và dụng cụ thí nghiệm Q1 2SC1815 50% RV5 10k Vin R2 1k R2(1) VALUE=5V R3 330