Đề tài nghiên cứu, chế tạo mạch nguồn đối xứng có điện áp ra (±5 ±12v) 2a dc

Hầu hết các thiết bị điện tử đều sử dụng các nguồn điện một chiều được ổn áp với độ chính xác và ổn định cao.. Từ tầm quan trọng trong ứng dụng thực tế của nguồn điện một chiều ổn áp và

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

-

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1NGÀNH: ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA CÔNG NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MẠCH NGUỒN ĐỐI XỨNG

Người hướng dẫn: NGUYỄN PHƯƠNG THẢO

Sinh viên: ĐỖ PHÚC HƯNG

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN

KHOA ĐIỆN ĐIỆ - N T Ử.

Cộng hoà xã h i chộ ủ nghĩa Việt Nam

“Nghiên cứu, chế tạo mạch nguồn đối xứng”

2 Thời gian thực hiện:

Ngày giao đề tài :

1 Một quyển thuyết minh đề tài

2 Các bản vẽ mô tả nội dung đề tài

3 Mạch đã hoạt động tốt

GVHD

Nguyễn Phương Thảo

MỤC LỤC

ĐẶT V ẤN ĐỀ 6

LƠI CAM ƠN 7

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG D N Ẫ 8

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9

1.1 Các khái niệm cơ bản về điện trở 9

1.1.1 Khái ni m ệ 9

1.1.2 Phân lo i ạ 9

1.1.3 Giá tr cị ủa điện tr ở 9

1.1.4 ng dỨ ụng 10

1.2 T ụ điệ 10 n 1.2.1 Khái ni m ệ 10

1.2.2 C u t o ấ ạ 10

1.2.3 Nguyên lý ho ạt động 10

1.2.4 Phân lo i t ạ ụ điệ 11 n 1.2.5 ng d ng c a tỨ ụ ủ ụ điệ n trong th c t ự ế 11

1.3 Diot 12

1.3.1 Khái ni m ệ 12

1.3.2 Phân lo ạ 12 i 1.3.3 C u t o ấ ạ 12

1.3.4 Nguyên lý ho ạt động 12

1.3.5 ng dỨ ụng 13

1.4 Led 13

1.4.1 Khái ni m ệ 13

1.4.2 C u t o ấ ạ 13

1.4.3 Nguyên lý làm vi c ệ 13

1.4.4 Phân lo i ạ 13

1.5 C u chì ầ 14

1.5.1 Khái ni m ệ 14

1.5.2 C u t o ấ ạ 14

1.5.3 Phân lo i ạ 15

1.5.4 Nguyên lí ho ạt động 15

1.5.5 Công d ụng 15

1.6 Bi n áp ế 16

1.6.1 Khái ni m ệ 16

1.6.2 C u t o ấ ạ 16

1.7 Các lo i IC n áp ạ ổ 17

1.7.1 H 78XX ọ 17

1.7.2 H 79XX ọ 17

1.7.3 Cách xác định chân của họ IC 78XX và 79XX 17

1.8 Khái ni m ngu n h áp mệ ồ ạ ột chi u ề 18

1.8.1 M ch chạ ỉnh lưu 18

1.8.2 L c các thành ph n xoay chi u ọ ầ ề 19

1.8.3 L c b ng tọ ằ ụ điệ 20 n 1.8.4 Ổn định điện áp 20

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ MẠCH 22

2.1 Sơ đồ khối 22

2.2 Phương án thiết kế 22

2.2.1 L a ch n các thi t b và linh ki n ự ọ ế ị ệ 22

2.2.1.1 Bi n áp ế 22

2.2.1.2 M ch chạ ỉnh lưu 23

2.2.1.3 B l c ngu n ộ ọ ồ 23

2.2.1.4 Kh ối ổ n áp 23

2.2.1.5 Kh i lố ọc điện áp 23

2.2.2 Tính toán thông s k ố ỹ thuậ 23 t 2.2.3 Ch t o mế ạ ạch 24

2.2.3.1 Sơ đồ nguyên lý m ạch 24

2.2.3.2 Sơ đồ mạch in 26

2.3 K t luế ận và hướng phát triển của đề tài 27

2.3.1 K t quế ả đạt đượ 27 c 2.3.2 Ưu và khuyết điểm 27

2.3.3 Hướng phát tri ển của đề tài 27

TÀI LI U THAM KH O Ệ Ả 28

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử đang và sẽ được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong hầu hết trong các lĩnh vực kinh tế xã hội cũng - như trong đời sống Trong tất cả các thiết bị điện tử vấn đề nguồn cung cấp là một trong những vấn đề quan trọng nhất quyết định đến sự làm việc ổn định của hệ thống Hầu hết các thiết bị điện tử đều sử dụng các nguồn điện một chiều được ổn áp với độ chính xác và

ổn định cao Hiện nay kỹ thuật chế tạo các nguồn điện ổn áp cũng đang là một khía cạnh đang được nghiên cứu phát triển với mục đính tạo ra các khối nguồn có công suất lớn, độ

ổn định, chính xác cao, kích thước nhỏ Từ tầm quan trọng trong ứng dụng thực tế của nguồn điện một chiều ổn áp và củng cố lại những kiến thức được học và áp dụng thực hành trong thực tế, nên em đã chọn đề tài:” Thiết kế mạch nguồn đối xứng” để qua đó tìm hiểu

kĩ hơn về nguyên lí hoạt đọng của các mạch nguồn đòng thời củng cố thêm kĩ năng trong thiết kế các mạch điện tương tự Trong quá trình thực hiện đề tài em xin chân thành cảm

ơn cô Nguyễn Phương Thảo đã hướng dẫn em hoàn thành đề tài này Do khả năng kiến thức bản thân còn hạn chế, đề tài chắc chắn sẽ không tránh những thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến thầy cô để đề tài được hoàn thiện hơn

LƠI CAM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài mă c dù gă p phải r t nhiều nhưâ ng vân đề kho khăn song với sự hướng dân cua cô Nguyễn Phương Thảo cùng với sự chi bảo cua các thầy cô giáo Khoa Điện – Điện Tử và sự l lực không ngưô  ng cua cả nhom, đến nay chung em đa hoàn thành đề tài Tuy nhiên, do kiến thức cua chung em con hạn chế, nên không thê tránh khỏi nhưng thiếu sot Vì vậy chung em rât mong nhận được nhưng ý kiến đong gop chân thành tư phía cô Nguyễn Phương Thảo, cùng các thầy cô giáo Khoa Điện – Điện Tử và các bạn đọc đê đề tài này cua chung em ngày càng hoàn thiện và phát triên lên mức cao hơn trong thơi gian gần nhât

Sau 1 thời gian thực hiện đề tài tại khoa, chung em đa được học hỏi r t nhiều kinh nghiệm  â

và kiến thức Các thầy cô gioa trong khoa đa nhiệt tình chi bảo Đă  c biệt là sự hướng dân

rât nhiệt tình cua cô Nguyễn Phương Thảo đa giup chung em hoàn thành đề tài này

Chung em xin chân thành cảm ơn!

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Giáo viên hướng dẫn

Nguyễn Phương Thảo

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1 Các khái niệm cơ bản về điện trở

1.1.1 Khái niệm

- Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn Đơn vị điện trở : Ohm ( ôm)

- Nhiệt trở có hệ số nhiệt âm

- Nhiệt trở có hệ số nhiệt dương

- Điện trở quang

1.1.3 Giá trị của điện trở

- Giá trị của điện trở được vẽ trên thân điện trở Đối với điện trở 4 vạch màu, thì

3 vạch đầu tiên biểu thị giá trị của điện trở, vạch thứ 4 là sai số của điện trở

1.1.4 Ứng dụng

- Hiệu ứng này có ích trong một số ứng dụng như đèn điện dây tóc hay các thiết bị cung cấp nhiệt bằng điện, nhưng nó lại là không mong muốn trong việc truyền tải điện năng Các phương thức chung để giảm tổn thất điện năng là: sử dụng vật liệu dẫn điện tốt hơn, hay vật liệu có tiết diện lớn hơn hoặc sử dụng hiệu điện thế cao Các dây siêu dẫn được sử dụng trong một số ứng dụng đặc biệt, nhưng khó có thể

phổ biến vì giá thành cao và nền công nghệ vẫn chưa phát triển

1.2 Tụ điện

1.2.1 Khái niệm

- Tụ điện là một thiết bị điện tử không thể thiếu trong các mạch lọc mạch dao dộng và các loại mạch truyền dẫn tín hiệu xoay chiều Tụ điện tên tiếng anh là Capacitor, là một loại linh kiện điện tử thụ động tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được ngăn cách bởi điện môi Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt

sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu Về mặt lưu trữ năng lượng,

tụ điện có phần giống với ắc qui Mặc dù cách hoạt động của chúng thì hoàn toàn khác nhau, nhưng chúng đều cùng lưu trữ năng lượng điện Nói cách khác tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động rất phổ biến, được cấu tạo bới hai bản cực đặt song song, có tính chất cách điện 1 chiều nhưng cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lý phóng nạp

1.2.2 Cấu tạo

- Hiện nay, tự điện được biết là linh kiện có cấu tạo bởi hai bản cực kim loại đặt song song Tùy thuộc vào chất liệu cách điện ở giữa bản cực thì tụ điện có tên gọi tương ứng Ví dụ như nếu như lớp cách điện là không khí ta có tụ không khí, là giấy ta có tụ giấy, còn là gốm ta có tụ gốm và nếu là lớp hóa chất thì cho ta tụ hóa

Trên mỗi tụ điện thường được ghi các trị số điện áp Đây là giá trị điện áp cực đại

mà các tụ điện có thể chịu được Nếu sử dụng quá giá trị này tụ sẽ bị nổ

1.2.3 Nguyên lý hoạt động

- Tụ điện có khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng năng lượng điện trường bằng cách lưu trữ các electron, nó cũng có thể phóng ra các điện tích này để tạo thành dòng điện Đây chính là tính chất phóng nạp của tụ, nhờ có tính chất này mà tụ

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 là nguyên lý nạp xả của tụ điện khá phổ biến

1.2.4 Phân loại tụ điện

- Có nhiều cách phân loại tụ điện Nếu như xét theo tính chất lí hóa thì tụ điện có thể chia thành:

-Tụ điện phân cực: Đây là tụ điện có 2 đầu, chúng thường là tụ hóa học và tụ tantalium Loại tụ này thường có trị số lớn hơn và dùng trong các mạch có tần số thấp hoặc dùng để lọc nguồn

-Tụ điện không phân cực: Đây là loại tụ không có quy định cực tính Tụ này có điện dung nhỏ và dùng nhiều trong mạch điện có tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu

-Tụ điện hạ áp và cao áp

-Tụ lọc và tụ liên tầng

-Tụ điện tĩnh và tụ điện động

-Tụ xoay có khả năng thay đổi giá trị điện dung

Xét theo chất liệu ta có thể chia tụ điện như sau:

-Có hai loại tụ chính là tụ giấy, tụ gốm và tụ hóa hay một số những loại có thể gặp như tụ mica màng mỏng, tụ bạc mica, tụ siêu hóa,…

-Tụ gốm: loại tụ này được làm bằng ceramic, phía bên ngoài có bọc keo hoặc nhuộm màu

-Tụ giấy: có bản cực là lá nhôm và điện môi là giấy tẩm dầu cách điện

1.2.5 Ứng dụng của tụ điện trong thực tế

-Tụ điện được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật điện và điện tử

-Ứng dụng trong hệ thống âm thanh xe hơi bởi tụ điện lưu trữ năng lượng cho bộ khuếch đại được sử dụng

-Tụ điện có thể để xây dựng các bộ nhớ kỹ thuật số động cho các máy tính nhị phân sử dụng các ống điện tử

-Trong các chế tạo đặc biệt về vấn đề quân sự, ứng dụng của tụ điện dùng trong các máy phát điện, thí nghiệm vật lý, radar, vũ khí hạt nhân,…

-Ứng dụng của tụ điện trong thực tế lớn nhất là việc áp dụng thành công nguồn cung cấp năng lượng, tích trữ năng lượng

-Và nhiều hơn nữa những tác dụng của tụ điện như xử lý tín hiệu, khởi động động cơ, mạch điều chỉnh,…

- Đi ốt bán dẫn thường đều có nguyên lý cấu tạo chung là một khối bán dẫn loại

P ghép với một khối bán dẫn loại N và được nối với 2 chân ra là anode và cathode

1.3.4 Nguyên lý hoạt động

- Khi cấp nguồn cho diode theo mạch: Chân dương cấp vào chân dương anode của diode, chân âm nguồn cấp vào chân Cathode của diode Khi nguồn cấp lớn hơn 0.7V với chất bán dẫn loại Si hay 0.2V với chất bán dẫn loại Ge, thì diode dẫn hay còn gọi là phân cực thuận Lúc này dòng điện được đi qua diode

- Ngược lại, khi chân dương nguồn cấp vào chân Cathode của diode và chân âm nguồn cấp vào chân Anode thì điốt không dẫn tức là không cho dòng điện chạy qua Người ta gọi trường hợp này là phân cực ngược

Diode có cực tính, điốt chỉ dẫn theo chiều thuận cực

1.3.5 Ứng dụng

- Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng, mạch ghim áp phân cực cho transistor hoạt động

1.4 Led

1.4.1 Khái niệm

- LED là từ viết tắt của Light Emitting Diode - Diode phát quang LED là thiết bị bán dẫn tạo ra ánh sáng Lúc đầu nó được sử dụng làm đèn báo nhưng sau này được dùng rộng rãi làm đèn chiếu sáng trong nhà, ngoài trời, trang trí

- Do thiết kế cấu tạo của đèn LED bao gồm 1 cực âm và 1 cực dương được tách

ra khỏi 1 bán dẫn trung tâm Và khối bán dẫn này sẽ được nối bởi 2 tiếp giáp là P-N Nên một khi có dòng điện tác động lên biên giới của 2 bên mặt tiếp giáp thì một số điện tử bị lỗ trống thu hút, sát lại gần nhau hơn

- Sau đó, chúng sẽ có xu hướng kết hợp với nhau để tạo thành nguyên tử trung hòa Sau khi quá trình đó diễn ra sẽ tạo nên hiện tượng giải phóng năng lượng dưới ánh sáng thông qua các lớp bảo vệ Nó sẽ định hướng bề mặt của đèn mà ánh sáng chiếu ra ngoài theo hướng đã được định sẵn

1.4.4 Phân loại

- Led xuyên lỗ loại này có nhiều hình dạng và kích cỡ phổ biến nhất là led 3mm,5mm,8mm với nhiều màu sắc khác nhau

- Led smd LED SMD có thể gắn dễ dàng trên PCB Loại này thường được

phân biệt bằng kích thước Ví dụ LED SMD phổ biến nhất là 3528 và 5050

- - LED 2 màu Như tên gọi của nó loại LED này có thể phát ra 2 màu

- LED công suất cao LED có công suất hơn 1W được gọi là LED công suất cao, bởi

vì led thông thường có công suất vài mW

Đèn LED công suất cao rất sáng và thường được sử dụng trong Đèn pin, Đèn pha ô

hệ thống điện khi dòng điện ở mức quá tải có thể gây ra cháy nổ

- Thành phần không thể thiếu trong một cầu chì là một dây chì mắc nối tiếp với hai đầu dây dẫn trong mạch điện Vị trí lắp đặt cầu chì là ở sau nguồn điện tổng

và trước các bộ phận của mạch điện, mạng điện cần được bảo vệ như các thiết bị điện,

- Các thành phần còn lại bao gồm: hộp giữ cầu chì, các chấu mắc, nắp cầu chì, được thay đổi tùy thuộc vào loại cầu chì cũng như mục đích thẩm mỹ

1.5.3 Phân loại

- Có rất nhiều cách có thể được sử dụng để phân loại cầu chì

- Theo môi trường hoạt động: cầu chì cao áp, hạ áp, cầu chì nhiệt

- Theo cấu tạo: cầu chì loại hở, loại vặn, loại hộp và cầu chì ống Theo đặc điểm: cầu chì sứ, cầu chì ống, cầu chì hộp, cầu chỉ nổ, cầu chì tự rơi,…

- Theo số lần sử dụng: cầu chì sử dụng một lần, cầu chì có thể thay dây, cầu chì

- Quan hệ giữa thời gian cắt mạch của cầu chì và dòng qua nó gọi là đặc tính bảo

vệ của cầu chì Nếu chỉ xét thời gian chảy của dậy chảy thì có đặc tính chảy của cầu chì chênh lệch thời gian giữ đặc tính chảy và đặc tính bảo vệ của cầu chì chính là thời gian dập tắt hồ quang

1.5.5 Công dụng

- Cầu chì thường dùng để bảo vệ cho đường dây dẫn, máy biến á động cơ điện, p, thiết bị điện, mạch điện điều khiển, mạch điện thắp sáng Đặc điểm của nó là đơn giản, kích thước bé, khả năng cắt lớn và giá thành hạ nên được ứng dụng rộng rãi

- Cầu chì sử dụng nhiều lần được ứng dụng rộng rãi trong các mạch điện gia dụng, các đường dây tải điện Các cầu chì dùng một lần thì thường được lắp trong các thiết bị điện gia dụng như: máy sấy, máy pha cà phê,…

- Hiện nay, trong các công trình hiện đại, cầu chì được thay thế bằng aptomat với nhiều đặc điểm ưu việt hơn

Hình 1.6.1

1.6.2 Cấu tạo

- Cấu Tạo của máy biến áp

- Gồm hai bộ phận chính: Lõi Thép (tôn silic) + Dây quấn (dây đồng hoặc dây nhôm)

- Lõi thép của máy biến áp được xếp từ các lá tôn định hướng:

Dùng để dẫn từ thông chính của Máy, được chế tạo từ vật liệu dẫn từ tốt, thường

là thép kỹ thuật điện hay lá tôn định hướng Mỏng ghép lại

- Để giảm dòng điện xoáy trong lõi thép, người ta dùng lá thép kỹ thuật điện,

hai Mặt có sơn cách điện ghép lại với nhau thành lõi thép Dây quấn

Dây quấn máy biến áp, quấn xung quanh lõi thép, được làm từ dây đồng hoặc dây nhôm, có loại dây tròn, có loại dây dẹt, bên ngoài dây bọc một hay nhiều lớp giấy cách điện

- Được chế tạo bằng dây đồng hoặc nhôm có tiết diện tròn hoặc chữ nhật, bên ngoài dây dẫn có bọc cách điện

Máy Biến áp thường làm mát bằng không khí, khe thoáng, tấm tản nhiệt Có những biến áp công suất lớn làm mát bằng dầu, bằng cách đổ dầu vào ngâm lõi

biến áp Khi dầu để lâu, đóng cặn thì có thể lọc bỏ cặn, hoặc thay dầu mới