BÁO cáo kỹ THUẬT điện THUẬT MẠCH INVERTER

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Điện tử được ứng dụng rộng rãi và phổ biến trong mọi lĩnh vực nênvới sinh viên học ngành kỹ thuật thì yêu cầu cần phải được trang bị kiếnthức điện, điện tử để có

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ

MINH

BÁO CÁO

KỸ THUẬT ĐIỆN THUẬT MẠCH INVERTERChuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ

Giảng viên hướng dẫn : Th.s Võ thị Bích NgọcSinh viên thực hiện : Trần Phan Mạnh CườngMSSV: 1511020081 Lớp: 15DDC02

TP Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm 2022

LỜI CẢM ƠN

ời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn tất cả quí thầy/cô giáo đã

hướng dẫn và chỉ bảo hết sức tận tình trong thời gian em làm

Đồ án môn học vừa qua, đặc biệt là Viện Kỹ Thuật Hutech đã

tạo điều kiện thuận lợi nhất cho em hoàn thành đồ án này Em

cũng vô cùng biết ơn Cô Võ Thị Bích Ngọc là

người trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo hết sức tận tình cho em hoàn

thành Đồ án Mạch INVERTER

Vì đây là lần đầu làm đồ án và thiết kế thi công mạch, với kiến

thức và thời gian hạn chế nên sẽ không tránh khỏi những thiếu sót

Với mong muốn học hỏi, em rất mong nhận được sự góp ý của

quý thầy, cô giáo chỉ bảo, hướng dẫn thêm để em rút kinh nghiệm

cho những đồ án tiếp theo được tốt hơn

Xin chân thành cảm ơn

Viện: KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI

ĐỒ ÁN: ………

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm……):

(1) MSSV: ……… Lớp:

(2) MSSV: ……… Lớp:

(3) MSSV: ……… Lớp:

2 Tên đề tài :

3 Các dữ liệu ban đầu :

4 Nội dung nhiệm vụ :

5 Kết quả tối thiểu phải có: 1)

2)

3)

4)

Ngày giao đề tài: ……./…… /……… Ngày nộp báo cáo: ……./…… /………

Sinh viên thực hiện (Ký và ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày … tháng … năm ……….

Giảng viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ tên sinh viên: Trần Phan Mạnh Cường Lớp: 15DDC02

Mã số sinh viên: 1511020081

Tên đề tài: Mạch Auto INVERTER

Ưu điểm:

Nhược điểm:

Điểm đánh giá:

Ngày….tháng….năm 2022

Giáo viên hướng dẫn

Th.S Võ Thị Bích Ngọc

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN……… ………5

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI……… ……….5

1.2 MỤC TIÊU CHỌN ĐỀ TÀI……… …… 5

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT……… ………….6

2.1 IC NE555……… ……… 6

2.2 ĐIỆN TRỞ 8

2.3 TRANSISTOR 2N222 10

2.4 ZENNER DIODE:“DIODE XUNG – 1N4148” 13

2.5 IRF840 15

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 18

3.1 Sơ đồ khối và chức năng của khối 18

3.1.1 Sơ đồ khối 18

3.1.2 Chức năng của từng khối 18

3.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH, NGUYÊN LÝ CHI TIẾT 19

3.2.1 Khối nguồn 19

3.2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH 19

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 23

4.1 KẾT LUẬN 23

4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 23

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Với sự tiến bộ của nhân loại, nhu cầu tiêu hao năng lượng ngày càng lớn,

chính vì vậy đã ra đời inverter Inverter được biết như là công nghệ biến tần, làmột công nghệ được áp dụng rộng rãi trên các thiết bị điện lạnh Công nghệinverter có thể biến dòng điện 1 chiều thành dòng điện xoay chiều, qua đó giúpthiết bị kiểm soát được công suất hoạt động, tránh tiêu hao nhiều năng lượng khihoạt động Chính vì thế nhiều loại inverter đã ra đời để phục vụ đời sống

Vì vậy, việc trang bị kiến thức inverter là một trong những lý do quan trọngtrong quá trình tìm hiểu công nghệ tự động hóa

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Điện tử được ứng dụng rộng rãi và phổ biến trong mọi lĩnh vực nênvới sinh viên học ngành kỹ thuật thì yêu cầu cần phải được trang bị kiếnthức điện, điện tử để có thể phân tích, thiết kế, thi công, lắp đặt và vậnhành, bảo trì, bảo dưỡng các thiết bị điện tử, dây chuyền sản xuất trongcông nghiệp

Nhằm mục đích áp dụng kiến thức đã học lý thuyết môn kỹ thuậtđiện tử vào trong thiết kế ứng dụng thực tế nên em quyết định chọn thực

hiện đề tài: “Thiết kế mạch Inverter”.

Với việc thực hiện đồ án môn học này cũng nhằm giúp em hiểu đượcchức năng của các linh kiện dùng trong mạch, sự liên kết của chúngtrong việc thiết kế mạch điện tử và sử dụng các linh kiện điện tử

Ngoài ra, việc thực hiện đồ án cũng giúp em hiểu được: cách tínhtoán thiết kế mạch; biết sử dụng phần mềm Proteus để mô phỏng cũngnhư thiết kế PCB cho mạch điện tử; biết cách kiểm tra một số vấn đềlinh kiện trong mạch khi có hư hỏng,…

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 IC NE555

FF sẽ được reset

Thông số kỹ thuật

 Điện áp đầu vào: 4.5-16V

 Dòng điện cung cấp : 10mA - 15mA

 Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V

 Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V

 Công suất lớn nhất là : 600mW

 Nhiệt độ hoạt động: 0 – 70 o C

IC NE555 là một mạch tích hợp của hãng CMOS sản xuất, là một linh kiện khá

phổ biến để tạo được xung PWM và có thể thay đổi tần số tùy thích NE555 làm việc với sơ đồ mạch đơn giản, điều chế được độ rộng xung Vì vậy, NE555 được sử dụng trong một loạt các bộ đếm thời gian, thế hệ xung, dao động và các ứng dụng

NE555 có thể được sử dụng để cung cấp cho sự chậm trễ thời gian, như một dao động,

và như là một yếu tố flip-flop Các dẫn xuất cung cấp lên đến bốn mạch thời gian trong một gói.

Cấu trúc bên trong của NE555 nó tương đương với hơn 20 transitor, 15 điện

trở và 2 diode và còn phụ thuộc vào nhà sản xuất Trong mạch tương đương có: đầu

vào kích thích, khối so sánh, khối điều khiển chức năng hay công suất đầu ra Một số đặc tính nữa của 555 là: Điện áp cung cấp nằm giữa trong khoảng từ 4V đến 16V, dòng cung cấp từ 3 đến 6 mA.

Khi làm việc ở chế độ ổn định kép NE555 có thể hoạt động như một flip-flop,

nếu pin DIS không được kết nối và không sử dụng tụ điện.

Chế độ đơn ổn - ở chế độ này NE55 hoạt động như một nguồn phát xung Chế độ tự do – NE555 có thể hoạt động như một bộ tạo dao động.

Ứng dụng

 Mạch điều chỉnh độ sáng bóng đèn

 Mạch đèn led nhấp nháy

 Mạch báo động âm thanh dùng SCR

 Mạch báo nguồn điện

 Mạch khóa nghiêng

 Cảnh báo mắt điện

 Máy nhịp điệu âm thanh

 Máy nhịp điệu âm thanh

Bảng màu điện trở Tính giá trị điện trở

Đối với điện trở 4 vạch màu:

Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng

nhân với giá trị điện trở

Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số của điện trở

Ví dụ: Điện trở màu vàng, cam, đỏ, ứng với chữ số là: 4,3,2 Hai

chữ số đầu tiên tạo số 43 Chữ số thứ 3 (2) là lũy thừa của 10 Cách tính

như sau: 43×10^2=4300Ω

Đối với điện trở 5 vạch màu:

 Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điệntrở

 Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

 Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điệntrở

 Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của

10 dùng nhân với giá trị điện trở

 Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số của điện trở

Ví dụ: Một điện trở có các vạch màu xanh dương, vàng, đỏ,nâu, nâu, ứng với các chữ số là 6,4,2,1,1 Giá trị được tính như sau:642×10^1±1%=6420Ω±1%

âm thanh nhỏ Điện áp cực đại phát ra của transistor là 40V, do đó người dùng có thể

sử dụng nó trong bất kỳ mạch nào hoạt động dưới 40V DC.

Cấu tạo

Transistor 2N2222 có cấu tạo gồm 3 lớp bán dẫn ghép với nhau thành 2

mối nối P-N, thuộc loại transistor nghịch NPN Transistor 2N2222 được sản xuất

theo chuẩn TO92, thứ tự các chân từ trái qua phải: E B C.

Sơ đồ chân

Transistor 2N2222 có điện áp giới hạn lên tới Uce = 30V, dòng điện giới hạn

của Transistor 2N2222 Ic = 800mA Hệ số khuếch đại hFE của Transistor 2N2222

 Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E Trong đó (+)

là nguồn vào cực C, (-) là nguồn vào cực E.

 Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E, trong đó cực (+) vào chân B và cực (-) vào chân E.

 Khi công tắc mở, ta thấy rằng mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua, lúc này dòng IC = 0.

 Khi công tắc đóng, mối P – N được phân cực thuận khi đó có dòng điện chạy từ nguồn (+) UBE qua công tắc tới R hạn dòng và qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB.

 Ngay khi dòng IB xuất hiện, lập tức dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, khi đó dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB.

 Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB, khi đó

có công thức

IC = β.IB

Trong đó:

 IC là là dòng chạy qua mối CE

 IP là dòng chạy qua mối BE

 βLà hệ số khuếch đại của transistor

Khi có điện UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE do lớp bán dẫn P tại cực rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự do từ lớp bán dẫn nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB Còn lại phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE tạo thành dòng ICE chạy qua transistor.

Đối với hoạt động của PNP:

Transistor PNP có hoạt động tương tự transistor NPN nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại Dòng IC từ E sang C còn dòng IB đi từ E sang B.

Ứng dụng

 Bộ tiền khuếch đại âm thanh

 Các giai đoạn khuếch đại âm thanh

 Chuyển đổi nhiều tải cùng lúc (Nhờ đầu ra 600mA trong mộtgói TO-92 nhỏ)

Thông số kỹ thuật

Điện áp ngược : 75VThời gian phục hồi : 4nsDòng điện thuận : 300mA Công suất tiêu tán : 500mW

có thể được sử dụng để chặn xung điện áp để bảo vệ các linh kiện điện tử không

bị cháy bên trong hoặc hư hỏng Nó cũng có thể được sử dụng trong mạch logic

kỹ thuật số Hơn nữa nó còn hoạt động tốt trong các mạch sạc pin, mạch cấpnguồn và mạch nhân đôi điện áp

Cách chạy lâu dài an toàn trong mạch

Để có được hiệu suất lâu dài với diode 1N4148 trong mạch, bạn nên kiểmtra dấu cực âm trên diode và trong sơ đồ để đặt nó vào đúng cực trong mạchđiện tử Không cấp dòng điện và điện áp nhiều hơn giá trị ghi trong thông số kỹthuật và luôn lưu trữ và hoạt động ở nhiệt độ trên -65 độ C và dưới +175 độ C

Các ứng dụng

Chuyển mạch tốc độ cao

Chuyển mạch chung

Chỉnh lưu

Bảo vệ linh kiện

Chặn điện áp đến khi không cần thiết

Lọc tín hiệu

Công suất tiêu tán tối đa là 125W do đó nó cũng có thể được sử dụngtrong các mạch khuếch đại âm thanh.

Thông số kỹ thuật

Loại gói: TO-220

Loại transistor: Kênh N

Điện áp tối đa từ cực máng đến cực nguồn: 500V

Điện áp tối đa từ cực cổng đến cực nguồn phải là: ± 20V

Dòng cực máng liên tục tối đalà: 8A

Dòng cực máng xung tối đa là: 32A

Công suất tiêu tán tối đa là: 125W

Điện áp tối thiểu cần thiết để dẫn: 2V đến 4V

Nhiệt độ lưu trữ và hoạt động phải là: -55 đến +150 độ C

Sơ đồ chân

Nơi sử dụng và cách sử dụng

IRF640 có thể được sử dụng trong mạch mà bạn muốn điều khiển tải điện

áp cao lên đến 500V với dòng tải lên tới 8A Nó cũng có thể được sử dụng trongcác mạch cần chuyển mạch tốc độ cao Ngoài ra, bạn có thể sử dụng nó trực tiếp

ở đầu ra của IC, vi điều khiển và các nền tảng điện tử khác như Arduino vàRaspberry Pi để điều khiển tải

Ngoài ra, nó cũng có thể được sử dụng để xây dựng bộ khuếch đại âmthanh công suất lớn

Các ứng dụng

Mạch sạc pin

Ứng dụng năng lượng mặt trời

Các ứng dụng yêu cầu chuyển mạch nhanh

Trình điều khiển / Bộ điều khiển động cơ AC

Trình điều khiển / Bộ điều khiển động cơ DC

Nguồn cung cấp điện liên tục

Cách chạy an toàn trong mạch

Để có được hiệu suất lâu dài, tốt hơn hết là sử dụng linh kiện ở mức độvừa đủ hoặc trong giới hạn tối đa của nó Do đó, Điện Tử Tương Lai khuyên bạnnên luôn sử dụng linh kiện ở mức 80% khả năng của nó hoặc thấp hơn 20% so

với định mức tối đa của nó Điện áp tải tối đa mà IRF840 có thể xử lý là 500V

do đó không tải quá 400V Dòng cực máng tối đa là 8A do đó không điều khiểntải quá 6.4A và luôn vận hành transistor ở nhiệt độ trên -55 độ C và dưới +150

độ C

Chức năng cung cấp nguồn cho hệ thống mạch hoạt động.

Nếu ta cung cấp không đủ nguồn hoặc quá điện áp với các linh

kiện thì mạch có thể không hoạt động và bị hư hỏng

một cách vô cấp, không cần dùng đến các hộp số cơ khí Biến tần

sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự dòng điện đặt

vào các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm

3.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH, NGUYÊN LÝ CHI TIẾT

Sơ đồ nguyên lý của mạch 3.2.1 Khối nguồn

3.2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH

Inverter hoạt động dựa trên việc kiểm soát từng tần số dao động Tùy theothiết kế của các bo mạch bên trong vì vậy nguyên lí hoạt động của nó cũng diễn

ra khá đơn giản

Dòng điện xoay chiều được biến đổi thành nguồn điện 1 chiều Quá trìnhchuyển đổi này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu và tụ điện Lúc này, hệ sốcông suất cosφ không phụ thuộc vào tải và có giá trị ≥ 0.96

3.4 SƠ ĐỒ MẠCH THI CÔNG

Sơ đồ mạch thi công

Sơ đồ mạch PCB

Sơ đồ mạch 3D

Sơ đồ thực tế

là một công nghệ được áp dụng rộng rãi trên các thiết bị điện lạnh, giúp thiết

bị kiểm soát được công suất hoạt động, tránh tiêu hao nhiều năng lượng khi hoạtđộng, mạch vẫn còn quá cồng cành, nhiều chổ trống, về thẩm mỹ vẫn còn chưa bắt mắt

4.2 Hướng dẫn phát triển

Nếu như được sử dụng rộng rãi mạch có thể sử dụng để điều khiển các thiết bịlàm mát trong nhà, xí nghiệp, các thiết bị điện tử,… có thể giảm đến tiêu hao rất nhiều năng lượng, giúp tiết kiệm được nhiều năng lượng hơn

Tài liệu tham khảo

1 Ths Võ Thị Bích Ngọc / Ths Nguyễn Thị Ngọc Anh – Giáo trình

kỹ thuật điện tử – Đại học công nghệ HUTECH- 2016

2 Ths Bùi Hữu Hiên – Giáo trình thực tập công nhân điện

tử - Đại học công nghệ HUTECH – 2016

Website

2 https://machdienlythu.vn/tim - hieu - nguyen - tac - hoat - dong - ic -

khuech dai - thuat - toan - 741/

3 https://automation.net.vn/The - gioi - cam - bien/Cam - bien - nhiet - do - la - gi

Chi - tiet - ve - khai - niem - nguyen - ly - hoat - dong - va - huong - dan - cach - ung dung - cua - tung - loai - cam - bien - nhiet.html

4 https://www.christianlouboutinoutlets.org/cau - tao - cua - relay - 5 -

chan - va ung - dung/