Đang tải... (xem toàn văn)
Hầu hết các thiết bị điện tử ngày nay đều làm việc với dòng điện một chiều ở các mức điện áp khác nhau, nhưng mạng điện sinh hoạt hằng ngày lại là dòng điện xoay chiều, vì thế cần phải có bộ nguồn chuyển đổi từ dòng điện xoay chiều sang dòng điện một chiều để các thiết bị này hoạt động.
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÀI TẬP THỰC HÀNH MÔN: ĐIỆN TỬ THÔNG TIN ĐỀ TÀI : MẠCH NGUỒN ỔN ÁP DC SVTH: NHỮ THANH BÌNH MSSV: 0850020009 LỚP: ĐV2 - K2 Tp.Hồ Chí Minh, Ngày 2 tháng 6 năm 2011 Biến áp Mạch chỉnh lưu Bộ lọc ổn áp một chiều U1 ~ U2 ~ UT UO1 UO2 IT RT Thc hnh in t thụng tin I. GII THIU CHUNG I.1. M U Hu ht cỏc thit b in t ngy nay u lm vic vi dũng in mt chiu cỏc mc in ỏp khỏc nhau, nhng mng in sinh hot hng ngy li l dũng in xoay chiu, vỡ th cn phi cú b ngun chuyn i t dũng in xoay chiu sang dũng in mt chiu cỏc thit b ny hot ng. Yờu cu i vi loi ngun ny l in ỏp ra ớt ph thuc vo in ỏp mng, ca ti v nhit . I.2. S KHI CA B NGUN Chc nng ca cỏc khi: ư Bin ỏp bin i in ỏp xoay chiu U 1 thnh in ỏp xoay chiu U 2 cú giỏ tr thớch hp vi yờu cu. Trong mt s trng hp cú th dựng trc tip U 1 m khụng cn bin ỏp. ư Mch chnh lu cú nhim v chuyn in ỏp xoay chiu U 2 thnh in ỏp mt chiu U T (cú giỏ tr thay i nhp nhụ). S thay i ny ph thuc vo tng dng mch chnh lu. ư B lc cú nhim v lm gim nhp nhụ ca in ỏp mt chiu U T thnh in ỏp mt chiu U O1 . ư B n ỏp mt chiu cú nhim v n nh in ỏp u ra U O2 khi U O1 thay i theo s thay i ca U O1 . Trong nhiu trng hp nu khụng cú yờu cu cao thỡ khụng cn b n ỏp mt chiu. 1.2.1. Bin ỏp ngun Bin ỏp ngun lm nhim v bin i in ỏp xoay chiu ca mng in thnh in ỏp xoay chiu cú giỏ tr phự hp vi u vo mch chnh lu v ngn cỏch mch chnh lu vi mng in xoay chiu. SV: Nh Thanh Bỡnh Trang 2 2 Thực hành điện tử thông tin Gọi N p , N s lần lượt là số vòng dây quấn của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Ta có tỉ số: U p U s = N p N s 1.2.2. Khối chỉnh lưu Có các loại chỉnh lưu nửa chu kỳ, chỉnh lưu hai nửa chu kỳ, trong đó sơ đồ chỉnh lưu cầu (chỉnh lưu hai nửa chu kì) có nhiều ưu điểm hơn cả. Nguyên tắc hoạt động: Ở bán kì dương (+): dòng điện đi từ cực dương qua diode D1 điện trở R diode D3 trở về cực âm, lúc này diode D2, D4 bị khóa. Ở bán kì âm (): dòng điện đi từ cực dương qua diode D2 điện trở R diode D4 trở về cực âm, lúc này diode D1, D3 bị khóa. Điện áp ra trung bình trên tải: V DC =2 V m π =0,636 V m Với U V =U m sin (ωt +φ) SV: Nhữ Thanh Bình Trang 3 3 Thực hành điện tử thông tin 1.2.3. Lọc bằng tụ điện Nhờ có tụ nối song song với tải, điện áp ra tải ít nhấp nhô hơn. Do sự phóng và nạp tụ qua các 1/2 chu kỳ và do các sóng hài được rẽ qua mạch C xuống điểm chung, dòng điện ra tải chỉ còn thành phần một chiều và một lượng nhỏ sóng hài bậc thấp. Hệ số gợn sóng (Ripple factor) r hoặc K r được tính như sau: r= 1 4 √ 3 fRC f= 2f 0 Với f là tần số của tín hiệu. f 0 là tần của dòng điện xoay chiều. Nghĩa là tác dụng lọc càng rõ rệt khi C và R càng lớn (R tiêu thụ dòng điện nhỏ). Với bộ chỉnh lưu dòng điện công nghiệp (tần số 50Hz hay 60Hz), giá trị của tụ C thường có giá trị từ vài F µ đến vài nghìn F µ (tụ hóa). 1.2.4. Ổn áp SV: Nhữ Thanh Bình Trang 4 4 Thực hành điện tử thông tin Nguyên lý ổn áp: Thông qua điện trở R1 và Dz ghim cố định điện áp chân B của Transistor Q1, giả sử khi điện áp trên chân E giảm khi đó điện áp UBE tăng dòng qua Q1 tăng làm điện áp chân E tăng, và ngược lại … II. MÔ PHỎNG MẠCH ỔN ÁP DC Mạch ổn áp DC được mô phỏng bằng phần mềm Proteus 7.5 SP3. II.1. SƠ ĐỒ II.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Dòng điện xoay chiều 220V, 50Hz đi qua biến áp sẽ được hạ áp xuống thành dòng xoay chiều 9V, 50Hz. Dòng điện này qua cầu diode sẽ chuyển thành dòng một chiều, tuy nhiên dòng điện này độ nhấp nhô cao, vì thế dòng sẽ được làm giảm độ nhấp nhô nhờ tụ điện C. R 1 có tác dụng làm phân dòng làm việc cho transistor, diodezener cố định điện áp tại chân B của transistor Q1. Transistor Q1 dùng để khuyết đại dòng ra của mạch. Nguyên tắc ổn áp đã được nêu ở phần trước. II.3. TÍNH TOÁN CÁC GIÁ TRỊ Ta thiết kế một mạch nguồn ổn áp DC có đầu vào 220V, 50Hz và đầu ra 5V DC, dòng điện ra 0,2A. SV: Nhữ Thanh Bình Trang 5 5 Thực hành điện tử thông tin Dạng sóng điện áp đầu vào Tính toán tỷ số số vòng dây giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của biến áp Ta có: điện áp ngõ vào cuộn sơ cấp U p = 220V Đầu ra của bộ nguồn là 5V nên ta chọn điện áp ngõ ra cuộn thức cấp U s = 10V Gọi N p , N s lần lượt là số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp Tỷ số: N p N s = U p U s = 220 10 =22 Vì điện áp ra của mạch nguồn I out = 0,2A nên chọn cầu diode có ≥ ÷= )(10 )(2)(1 VV AAI SV: Nhữ Thanh Bình Trang 6 6 Thực hành điện tử thông tin Dạng sóng điện áp sau khi qua cầu diode Chọn giá trị tụ C I out ≤ 0,2 (A) Do đó: R t ≥ 25 (Ω) Chọn tụ điện sao cho hệ số gợn sóng r ≤ 10% r= 1 4 √ 3 f R t C Suy ra r max khi R t min Tần số của dòng điện xoay chiều f 0 = 50Hz Do đó: f = 2f 0 = 2 . 50 = 100 (Hz) ứng với ❑ ⇒ C= 1 4 √ 3f R t min r max = 1 4 √ 3 .100.25.0,1 =577,35.10 −6 ( F ) Vì thực tế không có tụ điện C có giá trị 577,35µF nên ta chọn ≥ = )(10 1000 VWV FC C µ ⇒ r max = 5,8% Dạng sóng điện áp sau khi qua tụ điện Chọn điện trở R 1 = 1kΩ Chọn diode zener Transistor có điện áp mở khoảng 0,6 V – 0,7 V nên để ra được điện áp 5V ở đầu ra của mạch nguồn, ta chọn zener có U z = 5,6V. Điện áp cực đại trên tụ C là U c max = 10V Suy ra dòng điện cực đại qua zener Dz là: I Z max = U c max −U Z R 1 = 10−5,6 1000 =4,4 . 10 −3 ( A ) =4,4mA SV: Nhữ Thanh Bình Trang 7 7 Thực hành điện tử thông tin Dạng sóng điện áp tại cực B của transistor Dạng sóng dòng điện vào chân B của transistor SV: Nhữ Thanh Bình Trang 8 8 Thực hành điện tử thông tin Dạng sóng dòng điện qua zener Dạng sóng điện áp tại ngõ ra SV: Nhữ Thanh Bình Trang 9 9 Thực hành điện tử thông tin Dạng sóng dòng điện ngõ ra Tiến hành đo ta thấy điện áp U BC = 0,7V, U z = 5,5V Suy ra : U ra = U z – U BC = 5,55 – 0,71 = 4,84(V) II.4. NHẬN XÉT Các hình trên được thực hiện mô phỏng với tải R tải = 500Ω. Điện áp sau khi qua tụ lọc có độ nhấp nhô thấp hơn so với điện áp mới được chỉnh lưu. Tuy nhiên độ nhấp nhô, thay đổi mức điện áp này làm dòng điện chạy qua điện trở R 1 không được bằng phẳng. Lúc này điện áp U c > U z nên độ nhấp nhô này theo dòng điện chạy qua zener xuống mát, dòng điện đi vào cực B của transistor là gần như phẳng, độ nhấp nhô rất nhỏ dẫn đến điện áp ra có độ ổn định cao. Tải càng lớn thì độ nhấp nhô của điện áp chỉnh lưu càng thấp, khi vặn biến trở thay đổi giá trị của tải thì điện áp ra thay đổi không nhiều. SV: Nhữ Thanh Bình Trang 10 10 . điện áp trên chân E giảm khi đó điện áp UBE tăng dòng qua Q1 tăng làm điện áp chân E tăng, và ngược lại … II. MÔ PHỎNG MẠCH ỔN ÁP DC Mạch ổn áp DC. TIN ĐỀ TÀI : MẠCH NGUỒN ỔN ÁP DC SVTH: NHỮ THANH BÌNH MSSV: 0850020009 LỚP: ĐV2 - K2 Tp.Hồ Chí Minh, Ngày 2 tháng 6 năm 2011 Biến áp Mạch chỉnh