kl le ngu binh 811090d

Việc ghi giá trị vào thanh ghi Port B sẽ thay đổi trạng thái ngõ ra của các chân Port B.. Việc ghi giá trị vào thanh ghi Port C sẽ thay đổi trạng thái ngõ ra của các chân Port C.. Một số

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG

Bộ nghịch lưu có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng từ nguồn điện một

chiều không đổi sang dạng năng lượng điện xoay chiều để cung cấp cho tải

xoay chiều

Đại lượng được điều khiển ở ngõ ra thường là điện áp hạy dòng điện

Trong trường hợp đầu, bộ nghịch lưu được coi là bộ nghịch lưu áp và trường

hợp sau là bộ nghịch lưu dòng

Nguồn một chiều cung cấp cho bộ nghịc lưu áp có tính chất nguồn điện

áp và nguồn cho bộ nghịch lưu dòng có tính nguồn dòng điện, các bộ nghịch

lưu tương ứng được gọi là bộ nghịch lưu áp nguồn áp hoặc bộ nghịch lưu dòng

nguồn dòng và được gọi tắt là bộ nghịch lưu áp và bộ nghịch lưu dòng

Trong trường hợp nguồn điện ở đầu vào và đại lượng ở ngõ ra không

giống nhau, ví dụ bộ nghịch lưu cung cấp dòng điẹn xoay chiều từ nguồn điện

áp 1 chiều, ta gọi chung là bộ nghịch lưu điều khiển dòng điện từ nguồn điện

áp hoặc bộ nghịch lưu dòng nguồn áp

Các bộ nghịch lưu tạo thành bộ phận chủ yếu trong cấu tạo của bộ biến

tần Ứng dụng quan trọng và tương đối rộng rãi của chúng nhằm vào lĩnh vực

truyền động điên và động cơ xoay chiều với độ chính xác cao Trong lĩnh vực

tần số cao, bộ nghịch lưu được sử dụng trong các thiết bị lò cảm ứng trung tần,

thiết bị hàn trung tần Bộ nghịch lưu còn được dùng làm nguồn điện xoay chiều

cho nhu cầu gia đình, làm nguồn điện liên tục UPS, điều khiển chiếu sáng, bộ

nghịch lưu còn ứng dụng vào lĩnh vực bù nhuyễn công suất phản kháng

Các tải xoay chiều thường mang tính càm kháng (ví dụ : động cơ không

đồng bộ, lò cảm ứng), dòng điện qua các linh kiện không thể đóng ngắt bằng

quá trình chuyển mạch tự nhiên Do đó, mạch nghịch lưu thường chứa các linh

kiện tự kích ngắt để điều khiển quá trình ngắt dòng điện

Trong các trường hợp đặt biệt như mạch tải cộng hưởng, tải mang tính

chất dung kháng (động cơ đồng bộ kích từ dư), dòng điện qua các linh kiện qua

các linh kiện có thể bị ngắt do quá trình chuyển mạch tự nhiên phụ thuộc vào

điện áp nguồn hoặc phụ thuộc vào điện áp mạch tải khi đó linh kiện bán dẫn

có thể chọn là SCR

CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU THIẾT BỊ

 Pic 16f877a

Sử dụng vi điều khiển PIC dòng 16F877A của Microchip

1 Giới thiệu chung:

PIC là tên viết tắt của “máy tính thông minh khả trình” (Programmable

Intelligent Computer) do hãng General Instrucment đặt tên cho con vi điều

khiển đầu tiên của họ: PIC1650 Hãng microchip (http://www.microchip.com)

tiếp tục phát triển sản phẩm này Cho đến nay, các sản phẩm vi điều khiển PIC

của microchip đã gần 100 sản phẩm từ họ 10Fxxx đến các họ 12Cxxx, 12Fxxx,

16Cxx, 17Cxx, 16Fxx, 16Fxxx, 16LFxxxA, 18Fxxx, 18LFxxx, 18Fxxxx,

18LFxxxx…

Cách phân lọai PIC theo chữ cái:

Các họ PIC xxCxxx được đưa vào một nhóm, gọi là nhóm OTP (One Time

Programmable): chúng chỉ được nạp chương trình một lần duy nhất

Nhóm thứ hai có chữ cái F hoặc LF: nhóm này là nhóm Flash, nhóm này

cho phép ghi xóa nhiều lần bằng các mạch điện tử thông thường

Cách phân loại theo hai con số đầu tiên của sản phẩm:

Loại thứ nhất là dòng PIC cơ bản (Base-Line), gồm có: 12Cxxx, có độ dài

lệnh là 12 bit

Loại thứ hai là các dòng PIC 10F, 12F và 16F gọi là dòng phổ thông

(Mid-Range) có độ dài lệnh là 14 bit

Loại thứ ba là dòng PIC 18 (High-End) có độ dài lệnh là 16 bit

2 Thông tin về PIC 16F877:

Program Memory Type Flash

Chế độ tiết kiệm năng lượng (Sleep Mode)

Nạp chương trình bằng cổng nối tiếp (In Circuit Serial Programming):

nguồn dao động lập trình

PWM: 2 chế độ, 10bit

Chế tạo bằng công nghệ CMOS

35 tập lệnh có độ dài 14 bit

Tần số hoạt động tối đa 20MHz

3 Sơ lược về các chân của 16F877:

PIC 16F877 là họ vi điều khiển có 40 chân, mỗi chân có 1 chức năng khác

nhau Trong đó có một số chân đa công dụng (đa hợp): mỗi chân có thể hoạt

động như một đường xuất nhập (I/O) hoặc là một chân chức năng đặc biệt

dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi

 Chân nguồn/mass (11, 32 / 12, 31) :

Vận hành với nguồn từ 2V đến 5.5V (tốt nhất là 5V)

Chân nguồn (VDD): 2 chân 11 và 32 nối với nhau lên nguồn

Chân mass (VSS): 2 chân 12 và 31 nối với nhau xuống mass

Lưu ý: cả 4 chân này phải được nối với nguồn và mass thì PIC mới hoạt

động

 Chân MCLR (1) Master Clear:

VCC

RESET

R9 10k

C8 10UF

Ngõ vào MCLR (RESET) trên chân số 1 Khi đưa MCLR xuống thấp, các

thanh ghi bên trong VĐK sẽ được tải những giá trị thích hợp để khởi động lại

hệ thống

 Cặp chân dao động OSC1&OSC2:

Y 1 20MHZ C3

15p

C1

15p

Là 2 chân cung cấp dao động cho VĐK Có 4 chế độ dao động khác nhau:

LP: Low Power Crystal

XT: Crystal/Resonator

HS: High Speed Crystal/ Resonator

RC: Resistor/Capacitor

Modes Frequency OSC1/C1 OSC2/C2

200 kHz

68-100pF 15-33pF

68-100pF 15-33pF

2 MHz

4 MHz

150pF 15-33pF 15-33pF

150pF 15-33pF 15-33pF

20 MHz

15-33pF 15-33pF

15-33pF 15-33pF Đối với một số ứng dụng mà độ chính xác của thời gian không quan trọng

thì dao động RC đưa lựa chọn như một giải pháp tiết kiệm Tần số dao động

đuộc xác đọnh bởi giá trị của điện trở R và tụ C

 Các Port và thanh ghi TRIS tương ứng:

Mỗi chân trong Port có một chức năng khác nhau, trong đó có một số chân

đa công dụng Mỗi chân có thể hoạt động như một đường xuất nhập (I/O) hoặc

là chân có chức năng đặc biệt dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi

Port A và thanh ghi TRIS_A:

Gồm 6 chân (2 đến 7) từ RA0 - RA5 Việc ghi các giá trị vào thanh ghi

TRIS_A sẽ quy định các chân của Port A là input hay output Nếu là 0 là

output, 1 là input

Ví dụ:

Set_tris_a (0x00) // cho Port A là output

Set_tris_a (0xFF) // cho Port A là input

Việc đọc thanh ghi Port A sẽ đọc trạng thái các chân của Port A Việc ghi

giá trị vào thanh ghi Port A sẽ thay đổi trạng thái của các chân Port A Riêng

chân RA4 được tích hợp thêm chức năng là chân cung cấp xung clock ngoài

cho Timer 0 (T0CKI) Những chân khác của PortA được đa hợp với các chân

ngõ vào Analog của ADC và chân ngõ vào điện thế so sánh của bộ so sánh

(comparator) Hoạt động của những chân này được quy định bằng những bit

tương ứng trong thanh ghi ADCCON1 và CMCON1 Khi các chân của PortA

được sử dụng là ngõ vào Analog thì các bit của thanh ghi TRIS_A phải luôn

bằng 1

Port B và thanh ghi TRIS_B:

Port B gồm 8 chân (33 đến 40) từ RB0 - RB7 Việc ghi các giá trị vào

thanh ghi TRIS_B sẽ quy định các chân của Port B là input hay output Nếu là

0 là output, 1 là input

Việc đọc thanh ghi Port B sẽ đọc trạng thái các chân của Port B Việc ghi

giá trị vào thanh ghi Port B sẽ thay đổi trạng thái ngõ ra của các chân Port B

Ba chân của Port B được đa hợp với chức năng In-Circuit Debugger và

Low VoltagecProgramming: RB5/KBI1/PGM, RB6/KBI2/PGC,

RB7/KBI3/PGD Trong đó 2 chân RB6, RB7 còn dùng để nạp chương trình

RESET

RB6

CARD NAP

Mỗi chân của Port B có một transistor kéo lên nguồn, chức năng này hoạt

động khi bit RBPU (OPTION<7>) được xóa Chức năng này sẽ tự động tắt

khi chân Port được quy định là input

Bốn chân RB7-RB4 còn có chức năng ngắt (interrupt) khi trạng thái chân

Port thay đổi (khi chân Port được quy định là output thì chức năng ngắt không

hoạt động) Giá trị chân Port được so sánh với giá trị được lưu lại trước đó Khi

có trạng thái sai lệch giữa hai giá trị này, ngắt sẽ xảy ra với cờ ngắt RBIF

INTCON<0>được bật lên Ngắt có thể làm cho VĐK thoát khỏi trạng thái

“SLEEP”

Bất cứ một hoạt động truy xuất nào trên Port B sẽ xóa trạng thái sai lệch,

kết thúc ngắt và cho phép xóa cờ RBIF

Chức năng các chân của Port B

Bảng tóm tắt các thanh ghi liên quan đến PortB

Port C và thanh ghi TRIS_C:

Port C gồm 8 chân (15-18 và 23-26)từ RC0 - RC7 Việc ghi các giá trị vào

thanh ghi TRIS_C sẽ quy định các chân của Port C là input hay output Nếu là

0 là output, 1 là input

Việc đọc thanh ghi Port C sẽ đọc trạng thái các chân của Port C Việc ghi

giá trị vào thanh ghi Port C sẽ thay đổi trạng thái ngõ ra của các chân Port C

Các chân Port C được đa hợp với các chức năng ngoại vi

Khi các hàm chức năng ngoại vi được cho phép, ta cần quan tâm chặt chẽ

tới các giá trị bit của thanh ghi TRIS_C Một số chức năng ngoại vi sẽ ghi các

giá trị 0 đè lên các bit của thanh ghi TRIS_C và mặc định các chân này là

output, ngoài ra một số chức năng ngoại vi khác sẽ tự động mặc định các chân

là ngõ vào Do đó ta phải xem xét kỹ các tính năng của các hàm ngoại vi để

thiết lập giá trị cho thanh ghi TRIS_C được chính xác

Chức năng các chân của PortC

Bảng tóm tắt các thanh ghi liên quan đến PortC

Port D và thanh ghi TRIS_D:

Port D gồm 8 chân (19-22 và 27-30)từ RD0 - RD7 Việc ghi các giá trị vào

thanh ghi TRIS_D sẽ quy định các chân của Port D là input hay output Nếu là

0 là output, 1 là input

Ngoài việc Port D được cấu trúc là một Port vừa xuất vừa nhập nó còn có

thể hoạt động như một cổng song song bằng cách xét bit PSPMODE

(TRISE<4>), trong chế độ này buffer ngõ vào là linh kiện TTL

Chức năng các chân của PortD

Bảng tóm tắt các thanh ghi liên quan đến PortD

Port E và thanh ghi TRIS_E:

Port E gồm 3 chân (8-10) RE0 – RE2 có thể được cấu hình là các chân

xuất nhập

Các chân của Port E có thể trở thành các chân điều khiển cho các cổng của

vi xử lý khi bit PSPMODE (TRISE<4>) được xét là 1 Trong chế độ này người

sử dụng phải đảm bảo rằng các bit từ 0-2 của thanh ghi TRIS_E phải được set

bằng 1 để các chân này được cấu hình như là chân ngõ vào

Ngoài ra các chân của Port E còn được cấu hình như các ngõ vào Analog,

tại chế độ này khi đọc trạng thái các chân của Port E sẽ cho ra giá trị 0

Thanh ghi TRIS_E quy định chức năng xuất nhập của các chân Port E ngay

cả khi nó được sử dụng là các ngõ vào Analog Người sử dụng phải đảm bảo

rằng các chân này là ngõ vào trong chế độ Analog

Chức năng các chân của PortE

Bảng tóm tắt các thanh ghi liên quan đến PortE

Thanh ghi TRIS_E (89h):

R/W-1

R/W-1 IB

Bit2 Bit1 Bit0

Các bit điều khiển/trạng thái của cổng song song:

IBF (Input Buffer Full): bit trạng thái báo Buffer ngõ vào đầy

=1: Một Word (16 bit) được nhận vào và đang được đọc bởi CPU

=0: Không Word nào được nhận

OBF (Output Buffer Full): bit trạng thái báo Buffer ngõ ra đầy

=1: Buffer ngõ ra vẫn còn giữ 1 word đã được ghi trước đó

=0: Buffer ngõ ra đã được đọc

IBOV (Input Buffer Overflow): Bit báo trạng thái ngõ vào tràn (trong chế độ

vi xử lý)

=1: Một chu kỳ ghi mới bắt đầu nhưng giá trị cũ vẫn còn trong buffer (phải

được xóa đi bằng phần mềm)

=0: không có tràn

PSPMODE: Bit chọn chế độ cổng song song cho Port D

=1: PortD được cấu hình hoạt động trong chế độ cổng song song

=0: PortD hoạt động trong chế độ I/O thông thường

Các bit định chiều xuất nhập của PortE:

Bit2: bit định chiều xuất nhập của chân RE2/CS/AN7

Dòng PIC 16Fxxx có bộ đếm chương trình (Program Counter) dài 13 bit có

thể định địa chỉ cho 8K không gian bộ nhớ 8K không gian bộ nhớ được chia

làm 8 trang bộ nhớ Mọi sựtruy nhập ngoài vùng không gian này sẽ không có

tác dụng

Bộ nhớ chương trình còn bao gồm một ngăn xếp (Stack) 8 mức

Vector Reset được đặt ở địa chỉ 0000h và vector ngắt ngoại vi được đặt ở

địa chỉ 0004h

Bản đồ cấu trúc bộ nhớ dữ liệu7 PIC 16F877A

Bộ nhớ dữ liệu bao gồm 4 bank: Bank0-Bank3 Mỗi Bank có dung lượng

128 byte, bao gồm 4 vùng RAM đa mục đích và vùng các thanh ghi chức năng

đặt biệt SFRs (Special Function Registers)

Các bank này được lựa chọn bằng bit RP0 và bit RP1 ở thanh ghi Status

5.Các thanh ghi chức năng đặc biệt:

Thanh ghi trạng thái (STATUS Register):

Thanh ghi trạng thái chứa các trạng thái số học của bộ ALU, trạng thái

RESET và Bit chọn Bank của bộ nhớ dữ liệu

(xem chức năng của từng bit trong cuốn VĐK PIC 16F877 trang 20)

Thanh ghi tùy chọn (OPTION Register):

Thanh ghi này chứa các bit điều khiển để cấu hình cho các chức năng như:

ngắt ngoài, Timer0, chức năng kéo lên nguồn của các chân trong PortB, thời

PSP2:PSP0: Dùng để lựa chọn tốc độ đếm của Timer0 hay của WDT trước

khi Reset thiết bị

Bit value

rate

WDT time

PSA (Prescaler Assignment): dùng để quyết định lưa chọn tốc độ đếm

PS2:PS0 sẽ tác động lên Timer0 hay WDT

=1: WDT được chọn

=0: Timer0 được chọn

Bit chọn cạnh tác động:

T0SE (TMR0 Source Edge Select): quy định cạnh lên hay cạnh xuống của

xung clock sẽ tác động lên Timer0

=1: cạnh xuống

=0: cạnh lên

T0CS: bit này quy định nguồn xung clock cung cấp cho Timer0 là nguồn

nội hay ngoại

=1: nguồn ngoại qua chân RA4/T0CKI

=0: nguồn nội

Bit chọn cạnh tác động ngắt:

INTEDG (Interrupt Edge Select bit): quy định ngắt sẽ tác động bởi cạnh

lên hay cạnh xuống của xung thông qua chân RB0/INT

Sự cần thiết phải ngắt CPU:

Trong thực tế người ta rất muốn tận dụng khả năng của CPU để làm thêm

nhiều việc khác nữa, chỉ khi nào có cần trao đổi dữ liệu thì mới yêu cầu CPU

tạm ngừng công việc hiện tại để phục vụ cho việc trao đổi dữ liệu Sau khi

hoàn thành xong việc trao đổi dữ liệu thì CPU lại quay về thực hiện tiếp công

việc bị gián đoạn Cách làm việc như vậy gọi là ngắt CPU Một hệ thống sử

dụng ngắt có thể đáp ứng rất nhanh các yêu cầu trao đổi dữ liệu trong khi vẫn

có thể làm được các công việc khác

- Ngắt chuyển đổi A/D

- Ngắt màn hình LCD

- Ngắt hoàn tất ghi EEPROM

- Ngắt module CCP

- Ngắt module SSP

Thời gian ngắt được thực thi:

Là thời gian được tính từ khi sự kiện ngắt xuất hiện cho đến khi lệnh tại địa

chỉ 0004h được thực thi

Đối với ngắt đồng bộ thời gian này vào khoảng: 3 Tcy (chu kỳ lệnh)

Đối với ngắt không đồng bộ (ngắt ngoài) thời gian này vào khoảng: 3-3.75

Tcy

Các thanh ghi chức năng của ngắt:

INTCON (0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): Thanh ghi điều khiển ngắt

PIE1(8Ch): Thanh ghi cho phép ngắt ngoại vi 1

PIE2 (8Dh): Thanh ghi cho phép ngắt ngoại vi 2

PIR1 (0Ch): Thanh ghi cờ của các ngắt ngoại vi 1

PIR2 (0Dh): Thanh ghi cờ của các ngắt ngoại vi 2

Trong luận văn này em sử dụng ngắt PortB và ngắt USART, sử dụng 3

chân của PortB xử lý ngắt để đếm sản phẩm và truyền lên máy tính

Thanh ghi điều khiển ngắt INTCON (0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh):

R/W

-0

R/W-0

R/W-0

R/W-0

R/W-0

R/W-0

R/W-0

R/W-x

GIE (Global Interrupt Enable): bit cho phép ngắt toàn cục Là bit cho phép

ngắt tổng quát đối với tất cả các nguồn ngắt (tuy nhiên cần hiểu rằng nếu cho

phép ngắt toàn cục mà các ngắt cục bộ không được cho phép thì ngắt vẫn

không có tác dụng)

T0IF: cờ báo ngắt Timer0

=1: báo hiệu Timer0 tràn

=0: chưa tràn

INTF: cờ báo ngắt ngoài

=1: báo hiệu có ngắt ngoài trên chân RB0/INT

=0: chưa có ngắt ngoài trên chân RB0/INT

RBIF: cờ báo ngắt khi trạng thái PortB thay đổi

=1: báo hiệu ngắt thay đổi trạng thái trên chân RB7:RB4 xuất hiện

=0: ngắt thay đổi trạng thái trên chân RB7:RB4 chưa xuât hiện

Thanh ghi cho phép ngắt ngoại vi PIE1(8Ch):

Thanh ghi PIE1 chứa các bit cho phép riêng rẽ của các ngắt ngoại vi Chú ý bit

PEIE (INTCON<6>) phải =1 để cho phép ngắt ngoại vi

TMR1IE

RCIE: bit cho phép ngắt nhận USART

(xem thêm chức năng của các bit còn lại trong tài liệu tham khảo)

Thanh ghi cờ của các ngắt ngoại vi PIR1(0Ch):

Thanh ghi PIR1 chứa các bit cờ riêng rẽ của các ngắt ngoại vi Chú ý các

bit cờ báo ngắt sẽ được bật lên khi điều kiện ngắt xảy ra mà không quan tâm

đến trạng thái của các bit cho phép ngắt như: ngắt tương ứng hay ngắt toàn cục

(GIE) Người lập trình phải đảm bảo rằng các bit ngắt tương ứng phải được bật

hoặc xóa để ưu tiên cho các ngắt

RCIF: cờ báo ngắt nhận USART

=1: buffer nhận USART đầy

=0: buffer nhận USART rỗng

TXIF: cờ báo ngắt truyền USART

=1: buffer truyền USART rỗng

=0: buffer truyền USART đầy

(xem thêm chức năng của các bit còn lại và 2 thanh ghi còn lại trong tài liệu

SG3525 là mạch điều khiển, điều chế độ rộng xung (PWM_

pulse-with-modulation) với tần số cố định Độ rộng xung ngõ ra được điều chế bằng sự so

sánh sóng răng cưa tại (CT) tạo bởi mạch dao động bên trong với1 hoặc 2 tín

hiệu điều khiển Khi điện áp tín hiệu điều khiển tăng, khoảng thời gian mà áp

răng cưa lớn hơn sẽ giảm , do đó, Khoảng xung ngõ ra giảm Một mạch

flip-flop sẽ điều khiển lần lượt xung điều chế tới ngõ ra Trạng thái 2 ngõ ra sẽ

luôn luôn ngược pha với nhau

- Hai chân IN1 và In2 là 2 chân input 2 chân này được so sánh nhờ bộ

amp, pwm đầu ra sẽ thay đổi tương ứng với sự so sánh giưa 2 chân này

- Chân Vref (16) sẽ cung cấp 1 điện áp chuẩn 5v

- Chân output A (11) và chân output B (14) là 2 đầu ra PWM và luôn

ngược pha với nhau

- Chân CT(5), chân RT (6) hai chân này quyết định tần số dao động của

mạch

- Chân shutdown (10) sẽ tích cực nếu điện áp đặt vô nó lớn hơn 0.6v

Chân này tích cực thì sẽ ngắt dao động ở 2 đầu ra A,B

-Mạch lắp ráp cơ bản để SG3525 có thể hoạt động được

C 3 104

C 10 103

C 1 104

R 11 47k

R 8 10R

R 10 3k6

C 8 472

12V

 74HC14

Sơ đồ chân:

Ic này là tổ hợp nhiều cổng not, có chức năng tạo đầu ra đảo so với đầu vào,

ngoài ra còn có chức năng sửa dạng sóng đầu vào

+ Chức năng các chân:

Vdd : nguồn logic

HIN : ngõ vào logic mức cao

SD : chân này nếu cấp logic mức 1 thì sẽ ngắt dao dộng o ngõ ra

LIN : ngõ vào logic mức thấp

Vss : chân nối mass

Vb,Vs : cấp cho tụ c_boot

HO : ngõ ra logic mức cao (cùng pha với đầu vào)

Vcc : chân nối nguồn

LO : ngõ ra logic mức thấp (cùng pha với đầu vào)

COM : ngõ vào điện áp thấp

+ Mối quan hệ giữa đầu vào vào và đầu ra:

+ mạch kết nối với cầu fet:

V_POWER

C3 1000uF

14 1

2

4 5

6 7

8 VDD

HIN

LIN VSS

14 LO COM

4 VS

VB HO

M1 IRF540

R13 15k

NET_G6

0

C5 22uF

NET_G5

0

R_SHUN1 0.1-2W

14

1 2

4 5

6 7 8

VDD

HIN

LIN VSS

14 LO COM

4 VS

VB HO

0

PWM_B_L

R6 15k

R-SHUN1 0.1-2W

1 2

VCC

NET_G8

C_BOOT2 22u

M4 IRF540 RG3

NET_G10

M2 IRF540

M+

R7 15k C7

100uf

0

R12 15k

C8 100uF

C4 22uF

C_BOOT1

22u

PWM_A_L

+ nguyên lý hoạt động:

Gồm 4 con MOSFET, có tác dụng đóng cắt để điều khiển chiều động cơ và

mạch kích cho 4 con FET này dùng tụ Boottrap Ta dùng 2 tín hiệu PWM vào

để điều khiển là PWM A và B PWM AH và AL là invert của nhau A điều

khiển M1 và M3 B là M2 và M4, tức là M1 và M3 kích đối nghịch, M2 và M4

kích đối nghịch

Boottrap là gì và tại sao phải dùng nó? Muốn kích FET dẫn thì Vgs >0 Đối

với M3 và M4 thì đơn giản vì chân S đã nối xuống GND, muốn kích ta chỉ cần

cấp xung kích vào chân G là được Nhưng với M1 và M2, chân S có thế không

cố định Ví dụ; khi M3 dẫn thì S1 là 0V, nhưng khi M1 dẫn thì S1 là V_power

Vì vậy muốn kích phải cấp nguồn kích độc lập vào 2 chân G và S Vậy ta phải

sử dụng 4 nguồn độc lập để kích 4 FET, và nếu là động cơ 3 pha thì phải là 12

nguồn là quá rườm rà Kỹ thuật Boottrap giúp ta chỉ cần sử dụng 1 nguồn để

kích 4 FET Và sử dụng IC2110, 2 tụ C_boot1 và C_boot2 đóng vai trò làm 2

nguồn kích cho M1 và M2 Khi M3 được kích đóng thì tụ C_boot1 sẽ được

nạp Khi M3 kích ngắt thì 2 đầu tụ này sẽ được nối vào G1 và S1 để kích M1

đóng

Tính toán giá trị các tụ này và các trở Rg có trên mạng, các bạn tự tìm

Khi sử dụng ta chỉ cần dùng 1 xung PWM, xung còn lại cho bằng 0 Ví dụ

như PWM A được sử dụng , B tắt, khi đó M4 luôn tắt và M2 luôn đóng và ta

chỉ cần kích 2 con M1 và M3 Dòng tải qua M2, qua động cơ rồi qua M3 về

mass Lúc này nếu FET ko tốt thì con M2 sẽ bị nóng do dòng qua nó liên tục

Muốn đổi chiều động cơ ta tắt PWM A và cấp xung PWM B

Khi kích FET (bằng áp) phải có 1 dòng tối thiểu để có thể nạp cho tụ Cgs,

các trở Rg là để hạn dòng, và diod ngược mắc song song( diod xung) là để giúp

Cgs xả điện tích nhanh khi FET được kích ngắt

Hai trở R_shunt để hạn dòng cho FET khi xảy ra hiện tượng trùng dẫn (sẽ

nói sau)

Các D_boot là để tránh tụ boottrap xả ngược lại, và phải đáp ứng nhanh kịp

với xung kích(nên xài tụ tanta, nếu ko có xài tụ hóa cũng được)

Các FET sẽ được kích đối nghịch, tức là con này đóng thì con kia ngắt và

vice versa Vì vậy sẽ có hiện tượng trùng dẫn, tức là con này chưa kip ngắt thì

con kia đã được kích đóng, làm cho có 1 dòng rất lớn chạy qua 2 con FET M1

và M3 chẳng hạn làm hư FET… Để tránh hiện tượng này ta sử dụng mạch tạo

deadtime, tức là khoản thời gian cả 2 con đều ngắt Cụ thể, ta sử dụng tụ để tạo

1 khoản thời gian trễ, FET này ngắt 1 lúc thì FET kia mới đóng Các tụ C1,

C6,C10,C11 lúc đầu được nạp qua diod cho nhanh, khi đầu + của diod là mức

0(GND) thì tụ xả qua trở tạo khoản thời gian trễ

-Chọn FET kênh N có các thông số: Ids>=10A, Vdss>=50V, Rds<=80mΩ

Rds lớn sẽ gây sụt áp và mất công suất cũng như làm FET nóng Nếu Rds đủ

nhỏ thì khi động cơ chạy, dạng xung đo được trên 2 đầu ĐCơ sẽ không thay

đổi nhiều so với xung đưa vào

-Mạch Deadtime tạo thời gian trễ cỡ 5 micro giây (đối với FET Nhật Tảo) Nếu

FET tốt thì cỡ 4 micro giây

-Kỹ thuật boottrap có 1 nhược điểm là duty cycle của động cơ ko thể điều xung

lên 100% được vì con M3 phải có 1 thời gian đóng để nạp cho C_boot1

-Các tụ kí sinh Cgs vàCgd xuất hiện ở tầng số cao cũng có thể gây ảnh hưởng

đến dạng tín hiệu: làm tín hiệu bị trễ và ko vuông vì phải mất thời gian để nạp

cho tụ

-Diod ngược trong FET cũng có thể gây nhiễu làm dạng tín hiệu có nhiều gai,

mạch có thể chạy sai Như khi chúng tôi làm thì khi xem dạng Vgs(xung kích)

và Vds(khi được kích thì xuống mức 0) của con M1 thì thấy chưa có xung kích

mà Vds đã xuống 0 trước(1 đoạn nhỏ) , đó có thể là do dòng tải chạy qua diod

ngược của con M3 tạo 1 gai kích âm làm Vds1 =0

 LM358

+ sơ đồ chân:

+ chức năng các chân

Output A : đầu ra bộ so sánh A Inverting input A : đầu vào đảo A Non-inverting input A: đầu vào không đảo A Output B : đầu ra bộ so sánh B

Inverting B : đầu vào đảo B Non-inverting B : đầu vào không đảo b Gnd : chân nối mass

Vcc : chân nối nguồn

 lm 7805

+ sơ đồ khối:

+ chức năng các chân:

Input : điện áp đâug vào

GND : chân nối mass

Output : điện áp đầu ra

+ mạch kết nối:

 MOSFET

Loại transistor có khả năng đóng cắt nhanh và tổn hao đóng ngắt thấp Mosfet được sử dụng trong nhiều ứng dụng công suất nhỏ (và KW)

tuy nhiên, linh kiên mosfet khi kết hợp với linh kiện GTO lài phát huy hiệu

quả cao và chúng kết hợp với nhau tạo thành linh kiện MTO có ứng dụng

cho các tải công suất lớn

Linh kiện mostfet có cấu trúc pnp và npn

Mosfet đòi hỏi công suất tiêu thụ ở mạch cổng kích thấpl tốc độ kích đóng nhanh và tổn hao dòng ngắt thấp Tuy nhiên, mosfet có điện trở khi

dẫn điện lớn Do đó, công suất tổn hao khi dẫn điện lớn làm nó không thể

phát triển thành linh kiện có công suất lớn

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH NGHỊCH LƯU SINE

220V, THAY DỔI ĐƯỢC TẦN SỐ

1 Sơ đồ khối của hệ thống:

3 Mạch 12 vdc - 310 vdc:

a.Tìm hiểu các loại mạch nâng áp DC

1.Kiểu Buck:

Một trong những bộ biến đổi kiểu switching hay được dùng nhất là kiểu

Buck converter.Dùng để biến đổi điện áp một chiều sang một điện áp thấp

hơn có cùng cực tính(giảm áp).Đây là điều cần thiết với các hệ thống sử

dụng các cấp điện áp cỡ 24-40V cần phải chuyển xuống thấp hơn

(15,12,5V ) với tổn hao công suất rất thấp

Các bộ biến đổi dạng này dùng transitor đóng cắt mạch điện có các cuộn

cảm

Khi công tắc đóng nối Vin với cuộn cảm,dòng điện tăng lên trong cuộn

cảm.Tụ điện đang trong quá trình nạp

Khi công tắc ngắt,dòng điện giảm từ từ,Điện áp sẽ sinh ra trong cuộn cảm

sẽ có xu hướng giữ cho dòng điện không đổi.Tụ điện trong quá trình phóng

điện

Trong thời gian công tắc đóng (ON) dòng điện qua cuộn cảm tăng,

Trong thời gian công tắc ngắt (OFF)dòng điện qua cuộn cảm giảm

Giá trị dòng điện ra tải là giá trị trung bình của dòng qua cuộn cảm

12vdc

Chỉnh lưu và Lọc

Bộ tạo dao dộng + driver fet

Biến áp xung

2.Kiểu Boost (tăng áp):

Kiểu boost có đặc điểm là điện áp DC đầu ra lớn hơn điện áp DC đầu vào

-Khi công tắc đóng (ON) ,điện áp vào sẽ làm cho dòng qua cuộn cảm tăng

lên.Chiều của dòng điện như hình(chạy qua switch).Dòng tải được cấp bởi tụ

điện

-Khi công tắc ngắt (OFF) , dòng qua cuộn cảm giảm gây nên ở cuối của cuộn

dây một điện áp cùng với điện áp Vin làm cho áp ra của tải lớn hơn điện áp

vào Vin(Chính là điện áp trên tụ).Dòng tải được cấp bởi điện áp Vin

Dòng ra và công suất ra tải:

Một điểm cần chú ý trong thiết kế là với kiểu Boost:

Dòng ra tải và dòng qua phần tử đóng cắt (switch,cụ thể là các transitor)

không bằng nhau và giá trị dòng ra của tải bao giờ cũng nhỏ hơn dòng qua

các transitor đóng ngắt

Công suất đầu vào bao giờ cũng lớn hơn đầu ra Do đó,nếu điện áp đầu ra lớn

hơn điện áp vào thì cũng đồng nghĩa với dòng điện đầu ra nhỏ hơn dòng vào

3.Kiểu Buck-Boost :

Hay còn gọi là bộ biến đổi switching đảo, lấy điện áp một chiều đầu vào và

đưa ra đầu ra điện áp một chiều có cực tính ngược lại so với đầu vào.Độ lớn

điện áp đầu ra có thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn điện áp đầu vào

Khi công tắc đóng (ON), Điện áp Vin sinh dòng điện tăng dần trong cuộn

cảm.Lúc này, dòng ra tải là dòng điện phóng ra của tụ

Khi công tắc ngắt(OFF),dòng điện giảm dần trong cuộn cảm sinh ra điện áp

trên cuộn(như hình).Diode dẫn cho phép dòng nạp cho tụ và cung cấp cho tải

Chú ý:

Dòng tải được cung cấp bởi cuộn cảm khi công tắc đóng và bởi tụ điện khi

công tắc ngắt

4.Kiểu Flyback:

Trong các mô hình nguồn switching,mô hình kiểu Flyback là linh hoạt nhất

Cho phép người thiết kế tạo ra một hoặc nhiều cấp điện áp ra (kể cả đảo

chiều cực tính)

Các bộ biến đổi kiểu Flyback được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống sử

dụng nguồn pin hoặc acqui, có một nguồn điện áp vào duy nhất để cung cấp

cho hệ thống cần nhiều cấp điện áp(+5V,+12V,-12V) với hiệu suất chuyển

đổi cao

Đặc điểm quan trọng của bộ biến đổi Flyback là pha(cực tính) của biến áp

xung được biểu diễn bởi các dấu chấm trên các cuộn sơ cấp và thứ cấp

Khi công tắc đóng (ON),điện áp vào làm dòng điện qua cuộn sơ cấp tăng

dần.Chú ý cực tính của điện áp trong cuộn sơ cấp là chiều âm ở nơi có điểm

chấm và sinh ra điện áp cùng cực tính ở cuộn thứ cấp.(Độ lớn được quyết

định bởi tỉ lệ số vòng dây sơ cấp – thứ cấp)

Điện áp ở cuộn thứ cấp khoá diode chặn dòng qua cuộn thứ cấp trong thời

gian công tắc đóng Trong khoảng thời gian này,dòng tải được cấp bởi tụ

điện phóng theo chiều như hình

Khi công tắc ngắt, dòng điện giảm dần trong cuộn thứ cấp là đảo chiều điện

áp trên cuộn thứ cấp, mở diode cấp dòng qua tải và nạp cho tụ điện

Bộ biến đổi Flyback hoạt động cả ở hai chế độ liên tục (dòng qua cuộn thứ

cấp luôn >0) hoặc chế độ gián đoạn (dòng thứ cấp trở về 0 ở mỗi chu kì)

Tạo nhiều cấp điện áp ra:

Một ưu điểm lớn của kiểu Flyback là khả năng cung cấp nhiều cấp điện áp ra

5.Kiểu Push-Pull:

Dùng hai transitor để biến đổi DC-DC

Mỗi transitor lần lượt dẫn trong mỗi nửa chu kì và không bao giờ cùng dẫn

Khi transitor A dẫn thì cuộn sơ cấp phía trên được cấp điện áp Vin.Lúc

đó,bên cuộn thứ cấp xuất hiện điện áp có chiều mở diode phía dưới cho dòng

qua cuộn cảm và cấp cho tụ điện và tải

Tương tụ,khi transitor B dẫn cuộn sơ cấp phía dưới có dòng làm mở diode

phía trên cấp nguồn cho tải

b.Biến áp xung:

a) nguyên lý hoạt động:

- Máy biến áp là thiết bị có hai hay nhiều cuộn dây Lõi từ có nhiều dạng

và làm bằng nhiều chất liệu khác nhau Biến áp dùng trong nguồn xung chủ

yếu là làm bằng lõi ferit (gọi là biến áp xung), chịu được sự biến đổi ở tầng số

cao

- Tổng quan biến áp xung:

Biến áp xung là một loại biến áp dùng để chuyển đổi năng lượng có hiệu suất

cao, nguyên tắt hoạt động giống như loại biến áp thường Đối với các loại

nguồn có tần số cao thì ta dùng biến áp xung, cấu tạo bằng lõi ferit

Ferit có hai nghĩa:

- là sắt (fe) gần như nguyên chất

- là bột oxit sắt cộng với bột oxit một số kim loại khác ép lại hình thành,\

loại 2 dùng cho lõi biến áp

Lõi ferit có mắt từ rất hẹp tức là ở tần số cao, tổn hao từ trể thấp nên nó chịu

đươch tần số cao, các lá nhôn kỹ thuật bình thường không dùng lõi ferit được

Lõi ferit được làm bằng các vật liệu đẫn từ kém thiêu kết lại (một số oxit kim

loại) nên nó có điện trở xuất rất lớn chính vì thế mà tổn hao dòng xoáy là

không đáng kể Đây là nguyên nhân chính làm cho lõi ferit chịu đựng được tần

số cao

+ phân loại biến áp xung:

Biến áp xung được chia làm nhiều loại lõi được dùng cho công suất và ứng

dụng khác nhau Các loại lõi biến áp thông dụng là EE, EC, ETD, EFD, EER,

EI, PQ

b) tính toán biến áp xung :

 yêu cầu thiết kế:

 công suất ngõ ra: Pout=150w

 điện áp ngõ ra : Vout=310v

 tần số do sg3525 tao ra : f=40khz

 chọn Bmax=1200

 giả sử hiệu suất đạt 70%

 nguồn accu có điện áp từ 10.5-13.5v

công suất ngõ vào:

150 214

in tb

in tbm