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

ĐẶT VẤN ĐỀNgày 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 n

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

CÓ ĐIỆN ÁP RA (±5-±12V) 2A-DC

Người hướng dẫn: NGUYỄN PHƯƠNG THẢO

PHAN THỊ HIỀN

Mã số sinh viên: 12221509

12221334

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ.

1 Tên đề tài:

“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 VẤN ĐỀ 6

LƠI CAM ƠN 7

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 8

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9

1.1 Các khái niệm cơ bản về điện trở 9

1.1.1 Khái niệm 9

1.1.2 Phân loại 9

1.1.3 Giá trị của điện trở 9

1.1.4 Ứng dụng 10

1.2 Tụ điện 10

1.2.1 Khái niệm 10

1.2.2 Cấu tạo 10

1.2.3 Nguyên lý hoạt động 10

1.2.4 Phân loại tụ điện 11

1.2.5 Ứng dụng của tụ điện trong thực tế 11

1.3 Diot 12

1.3.1 Khái niệm 12

1.3.2 Phân loại 12

1.3.3 Cấu tạo 12

1.3.4 Nguyên lý hoạt động 12

1.3.5 Ứng dụng 13

1.4 Led 13

1.4.1 Khái niệm 13

1.4.2 Cấu tạo 13

1.4.3 Nguyên lý làm việc 13

1.4.4 Phân loại 13

1.5 Cầu chì 14

1.5.1 Khái niệm 14

1.5.2 Cấu tạo 14

1.5.3 Phân loại 15

1.5.4 Nguyên lí hoạt động 15

1.5.5 Công dụng 15

1.6 Biến áp 16

1.6.1 Khái niệm 16

1.6.2 Cấu tạo 16

1.7 Các loại IC ổn áp 17

1.7.1 Họ 78XX 17

1.7.2 Họ 79XX 17

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

1.8 Khái niệm nguồn hạ áp một chiều 18

1.8.1 Mạch chỉnh lưu 18

1.8.2 Lọc các thành phần xoay chiều 19

1.8.3 Lọc bằng tụ điện 20

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 Lựa chọn các thiết bị và linh kiện 22

2.2.1.1 Biến áp 22

2.2.1.2 Mạch chỉnh lưu 23

2.2.1.3 Bộ lọc nguồn 23

2.2.1.4 Khối ổn áp 23

2.2.1.5 Khối lọc điện áp 23

2.2.2 Tính toán thông số kỹ thuật 23

2.2.3 Chế tạo mạch 24

2.2.3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch 24

2.2.3.2 Sơ đồ mạch in 26

2.3 Kết luận và hướng phát triển của đề tài 27

2.3.1 Kết quả đạt được 27

2.3.2 Ưu và khuyết điểm 27

2.3.3 Hướng phát triển của đề tài 27

TÀI LIỆU THAM KHẢO 28

ĐẶT VẤN ĐỀNgày 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.

LƠI CAM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài măc dù găp phải rât nhiều nhưng vân đề kho khăn songvới sự hướng dân cua cô Nguyễn Phương Thảo cùng với sự chi bảo cua các thầy côgiáo Khoa Điện – Điện Tử và sự lô lực không ngưng cua cả nhom, đến nay chung em

đa hoàn thành đề tài Tuy nhiên, do kiến thức cua chung em con hạn chế, nên khôngthê tránh khỏi nhưng thiếu sot Vì vậy chung em rât mong nhận được nhưng ý kiếnđong gop chân thành tư phía cô Nguyễn Phương Thảo, cùng các thầy cô giáo KhoaĐiện – Điện Tử và các bạn đọc đê đề tài này cua chung em ngày càng hoàn thiện vàphát triên lên mức cao hơn trong thơi gian gần nhât

Sau 1 thời gian thực hiện đề tài tại khoa, chung em đa được học hỏi rât nhiều kinhnghiệm và kiến thức Các thầy cô gioa trong khoa đa nhiệt tình chi bảo Đăc biệt là

sự hướng dân rât nhiệt tình cua cô Nguyễn Phương Thảo đa giup chung em hoànthành đề tài này Chung em xin chân thành cảm ơn!

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hưng Yên, Ngày Tháng Năm 2023 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 tốtthì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vôcùng 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

điện là một linh kiện điện tử thụ động rất phổ biến, được cấu tạo bới haibản cực đặt song song, có tính chất cách điện 1 chiều nhưng cho dòngđiện 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 đặtsong song Tùy thuộc vào chất liệu cách điện ở giữa bản cực thì tụ điện có tên gọitương 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 trườngbằng cách lưu trữ các electron, nó cũng có thể phóng ra các điện tích này để tạothành 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 đổiđột ngột mà biến thiên theo thời gian mà ta cắm nạp hoặc xả tụ rất dễ gây ra hiệntượng nổ có tia lửa điện do dòng điện tăng vọt Đây là nguyên lý nạp xả của tụ điệnkhá phổ biến

10

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 tụtantalium Loại tụ này thường có trị số lớn hơn và dùng trong các mạch có tần sốthấp 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 nguồncung 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,…

- Ngược lại, khi chân dương nguồn cấp vào chân Cathode của diode và chân âmnguồn 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 cácmạch 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 dẫntạo ra ánh sáng Lúc đầu nó được sử dụng làm đèn báo nhưng sau này được dùng rộngrãi 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 tiếpgiáp là P-N Nên một khi có dòng điện tác động lên biên giới của 2 bênmặt 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 sángthông qua các lớp bảo vệ Nó sẽ định hướng bề mặt của đèn mà ánh sáng chiếu ra ngoàitheo hướng đã được định sẵn

- 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 tô, Đèn pha, v.v

- Vì có công suất lớn nên loại này bắt buộc phải có bộ phận làm mát và tản nhiệt Ngoài ra nguồn điện cấp cho loại LED này phải cao

1.5 Cầu chì

1.5.1 Khái niệm

- Cầu chì là một phần tử hay thiết bị bảo vệ mạch điện bằng cách làm đứt mạchđiện Cầu chì được sử dụng nhằm phòng tránh các hiện tượng quá tải trên đườngdây gây cháy, nổ

- Thành phần không thể thiếu trong một cầu chì là một dây chì mắc nối tiếp với haiđầu dây dẫn trong mạch điện Vị trí lắp đặt cầu chì là ở sau nguồn điện tổng và trướccác 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 cầuchì chênh lệch thời gian giữ đặc tính chảy và đặc tính bảo vệ của cầu chì chính làthời gian dập tắt hồ quang

1.5.5 Công dụng

- Cầu chì thường dùng để bảo vệ cho đường dây dẫn, máy biến áp, động cơ điện,thiết bị điện, mạch điện điều khiển, mạch điện thắp sáng Đặc điểm của nó là đơngiản, 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, cácđường dây tải điện Các cầu chì dùng một lần thì thường được lắp trong các thiết bị điệngia 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

1.6 Biến áp

1.6.1 Khái niệm

- Máy biến áp có thể hiểu là loại máy dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều Cóloại máy biến áp biến đổi dòng điện từ cao xuống thấp hoặc từ thấp lên cao tùy theonhu cầu của người sử dụng

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 đồnghoặc dây nhôm, có loại dây tròn, có loại dây dẹt, bên ngoài dây bọc mộthay nhiều lớp giấy cách điện

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

Máy Biến áp thường làm mát bằng không khí, khe thoáng, tấm tản nhiệt Cónhững biến áp công suất lớn làm mát bằng dầu, bằng cách đổ dầu vào ngâmlõi biến áp Khi dầu để lâu, đóng cặn thì có thể lọc bỏ cặn, hoặc thay dầu mới

1.7 Các loại IC ổn áp

+3 : Vo - chân nguồn đầu ra

Chú ý: điện áp đặt trước IC78xx phải lớn hơn điện áp cần ổn áp từ 2V đến 3V.

- Những dạng seri của 78XX: + LA7805 IC ổn áp 5V

1.8 Khái niệm nguồn hạ áp một chiều

- Nguồn một chiều có nhiệm vụ cung cấp nguồn điện một chiều cho các thiết bị điện tửhoạt động Nguồn một chiều được lấy từ nguồn xoay chiều dân dụng, qua biến đổi hạ ápbằng biến áp, và xử lý qua mạch ổn áp và cố định đầu ra đến giá trị cần thiết

- Yêu cầu của loại nguồn này là : Đầu ra phải ít phụ thuộc vào điện áp xoay chiều,các tác nhân khác như nhiệt độ, độ bất ổn dòng xoay chiều, để đạt được điều đó thìngười ta thường sử dụng biến áp để hạ áp nguồn xoay chiều 220V và sau đó ổnđịnh dòng điện cũng như đưa dòng về các mức một chiều cần thiết bằng hệ thốngmạch gồm các linh kiện ổn áp, chỉnh lưu, lọc, …

- Chức năng của các khối:

- Biến áp: để biến đổi dòng xoay chiều 220V thành dòng xoay chiều có điện áp phù hợp

- Mạch chỉnh lưu: Chuyển điệp áp U2 thành dòng một chiều có điện áp ổn định, ít nhấp nhô

- Bộ lọc san phẳng: San bằng điện áp một chiều UT thành dòng một chiều ổn định

và ít nhấp nhô hơn nữa

- Bộ ổn áp: Ổn định điện áp ra ở một giá trị cụ thể, hoặc nếu là mạch thay đổi thì

bộ này có nhiệm vụ cho điện áp ra thay đổi theo yêu cầu

1.8.1 Mạch chỉnh lưu

- Trong mạch điện này sử dụng mạch chỉnh lưu cầu Diode hai nữa chu kì cộng trừ

- Sơ đồ cầu thường được dùng trong trường hợp điện áp xoay chiều tương đối lớn Tuycùng là sơ đồ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ nhưng nó ưu việt hơn sơ đồ cân bằng ở chỗ cuộnthứ cấp được sử dụng toàn bộ trong hai nửa chu kỳ của điện áp vào và điện áp ngược đặtlên Diode trong trường hợp này chỉ bằng một nửa điện áp ngược đặt lên trong sơ đồ cânbằng Điện áp ra cực đại khi không tải: nghĩa là nhỏ hơn chút ít so với điện áp ra trong sơ

đồ cân bằng, vì ở đây luôn luôn có hai Diode mắc nối tiếp