đồ án kỹ thuật điện điện tử tiểu luận Đồ án tốt nghiệp Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở.

Thiết kế mô phỏng bộ nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở dùng cho ti vi Trong hệ nguồn ổn áp dải rộng có rất nhiều loại mạch được thiết kế.. Do vậy để thấy rõ được nguyên lý hoạt độn

Thiết kế mô phỏng bộ nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung

ngắt mở dùng cho ti vi

Trong hệ nguồn ổn áp dải rộng có rất nhiều loại mạch được thiết kế Nhưng đều dùa trên

nguyên tắc ngắt mở hay nguồn xung Do vậy để thấy rõ được nguyên lý hoạt động của bộ

nguồn ngắt mở này xin được thiết kế một bộ nguồn ổn áp dải rộng bán dẫn dời

Chỉ tiêu của bộ nguồn dải rộng :

Điện áp vào 90266V AC

Tần sè 50/60 Hz

Công suất 50W

Điện áp ra 115V DC

Hiệu suất của bộ nguồn 8%

Ura = 1%

Lùa chọn sơ đồ để thiết kế mô phỏng theo hình 75.V

I Mạch lọc nhiễu và khử từ

1 Mạch chống nhiễu

Với tần số cao thì khả năng trở kháng của ZL : ZL = 2fL, trong đó thì

- L là số vòng dây quấn

- S là tiết diện của lõi Ferit (cm2)

-  là độ từ thẩm của Ferit và  = 500

- d là độ rộng trung bình của đường sức tính

Nếu chọn lõi Ferit có L=6mH=6.10-3, chiều cao h=1,5cm, độ rộng của tiết diện là 0,7cm, b=2 cm thì khi đó :

S=0,7.2=1,4cm2

d = 2h+a/2 = 2.1,5+3,14.0,7/2=3+1,099=4,099 cm

Khi đó ta có

9 (vòng) Điều chỉnh chính xác độ cảm ứng từ của cuộn dây bằng cách xê dịch các cuộn sao cho có tính đối xứng và tụ ký sinh nhỏ nhất Với các tụ đầu vào thường dùng tụ gốm trị số

cỡ 0,04 T  0,5  ; UC = 250  450 V AC

Trên các điốt chỉnh lưu, để bảo vệ điốt thông dòng đột ngột và chống điện áp ngược dánh thủng ta thường chọn C=5001000P UC bằng U ngược của chính điốt đó tuỳ theo bộ nẵn hoạt động theo phương thức nào

2 Bộ khử từ

Gồm điện trở và cuộn dây quấn quanh mặt phát sóng của đèn hình Số vòng dây ta có thể tính như sau :

và Với ý nghĩa của các tham số là như sau :

- d : đường sức trung bình

- U : Điện áp vào

-  : Độ từ thẩm của không khí

- I : Dòng điện đột biến

- S : Diện tính của màn hình

- F : Tần số 50/60

Ta thường chọn n=56 vòng

RT chọn QSP4021, điện trở 8 lóc bình thường

II Bé nắn lọc và phương thức điều khiển nắn lọc

- Công suất tiêu thụ bộ nguồn

- Chỉ số đỉnh của điện áp đầu vào

- Dòng điện trung bình sau khi chỉnh lưu

2 Bộ nắn điện

Xét bộ nắn lúc làm việc với điện áp vào 260V Bộ nắn theo cả hai nửa chu kỳ nh hình 76.2.V

Hình 76.2.V

Ung trên điốt :

Ung=1,5U0

Ing=3,5I0

R1

C4 C5

Io

347V

Giả thiết dòng trung bình sau khi chỉnh lưu là 0,44A

Ta chọn diốt K202C có tham sè nh sau

Imax thuận =9A ở 250C

Imax thuận =3A ở 1300C

Ung=600V

Sụt áp thuận 1V (Imax)

Tính R1, sao cho sụt áp trên R1 không ảnh hưởng tới nguồn Ta chọn R=26 Nếu chọn R1

= 5 thì công suất K1 : PR1 = RI2 = 5 (0,44)2  1W

Chọn tô C4, C5 : Khi nắn lọc thì C4, C5 nối tiếp và bằng C0

(I (I0 tính =mA) Trong trường hợp này hai tụ mắc nối tiếp nên C0=C4/2=C5/2  C4=C5= 78,5F

Ta lấy bằng 100F

Chọn UC4 = UC5 ; UC0=1,2U0=1,2.347=416,4V

Vì hai tụ mắc nối tiếp nên 2UC4=2UC5=UC0

Từ đó UC4=UC5=UC0/2=208,2V, ta lấy chuẩn là 250V

Vậy C4=C5=100F/250

Xét khi U0AC vào (hình 77.2.V)

Giả sử R1 =5 nh cò thì :

C4

C5

D1

D2

268V

110V

VCC

Uo

H×nh 77.2.V Khi m¹ch chuyÓn ph ¬ng thøc AC vµo thÊp

Ri 0 và I0 (mA)

UC4=UC5=0,6U0=171,6V

Nh vậy để thoả mãn AC in 90260 V thì :

C4=C5=220F (chuẩn)

UC4=UC5=250V là đủ

2 Mạch điều chỉnh phương thức nắn lọc (hình 78.2.V)

Hình 78.2.V

- Giả thiết khi AC  160V thì bộ nắn lọc hoạt động theo phương thức bội áp

- Giả thiết khi AC 160V thì bộ nắn lọc hoạt động theo phương thức nhân áp

Tức là mạch làm việc khi AC  160V, đèn ở chế độ đóng, tức là D3 thông hẳn (T1 thông bão hoà) Ta tính được Ungược cho D1, D2 Khi U vào cực đại 260V, D1, D2 nắn lọc ở chu kỳ

và có :

D1 D2

D4

R2

R3

R6

R

C

C3

~ +

+B

178V

AC 160V

AC in

- U2 là điện áp vào : 160260V

- Ri nội trở UAC nên Ri  0

- RĐ là điện trở thuận điốt  2 nên (RĐ+Ri)/2  0

- U2 = 0,75U0 

Vì D1 và D2 mắc nối tiếp nên :

UD1=UD2=Ung/2 = 3U0/2 = 520V

ID1 = ID2= Imax=7I0

Trong mạch này I0 nhá, do vậy ta vẫn chọn D1 D2 là K202C với các tham sè sau là thừa đủ :

Imax =3A ở 1300

Ungược = 600V

C0=60I0/U0

Vì I0 nhá nên chọn C0 =C3 = 4,7/450V là đủ

Trở lại chế độ đèn bán dẫn I1 ; Dòng IP qua R2, R3, R4 tạo điện áp trên UR4 đủ mở D3 ; nếu nh bắt đầu tại 160V AC thì T1 thông, dòng

Nếu IP=1,5mA  R2+R3+R4=118K

Nếu UR4 =22,5V = Umở D3 thì R3  2,25/1,5 = 15k

Chọn 4R = 100k mắc nối tiếp và song song để tạo ra mẫu điện trở cỡ 100k

PR2 = PR3 =[1,5 / 2 10-3]2.100.103  0,056W

Chọn PR2 = PR3 = 0,056 W

PR4 = (1,5.10-3).15.103  0,033W, chọn PR4=1/2W

Như vậy sau khi bắt đầu ở 160V AC thì UR2 =22,5V, chọn D3 có Umở =20V cho chế độ nhạy

D3=RD20E, 2F20 có tham sè sau :

Uon=20V

I0=6,2

Pmax=0,5W

Khi D3 có Umở =22,5V thì điện áp 22,5V đặt trên D4 và R5 quá thừa để transto T1 : C1815 thông bão hoà UCE  0 Thirysto có U0=0 ngắt, bộ nắn làm việc bình thường

Khi U vào  160V không đủ áp để mở dòng qua T1  0, dòng điện sẽ thông qua R, R6 Trên R có điện áp máy đóng vai trò UG của Thirysto Tô C đóng vai trò ổn định dòng điện một chiều tránh xung để đảm bảo cho Thirysto làm việc ổn định

Giả sử điện áp lúc này đưa vào là 140V < 160V AC

Ura =140/0,75=186V trên tụ C3

Trên tô C4, UC4  UC3  186V  dòng qua RC, R

UG phô thuộc vào tỉ số R6/R

Nhưng R6 lại là RC của T1 nên chắc chắn R6 >> R để R6 bảo vệ T1 tránh điện áp ngược đánh thủng Giải pháp đề ra :

- Nếu chọn T trước thì phải chọn Thirysto sau (IGR = U6)

- Nếu chọn Thirysto trước thì chọn R sau (UG = IG.R)

Ta chọn Thirysto trước SF5J42, C15E, C11E có tham sè sau

Tham sè cho Thirysto SF5J42, C15E, C11E :

UN xung ngược cực đại 500V

IG dòng một chiều điều khiển 1,2mA

UG điện áp mở 14V

Điện trở thuận 8

Sụt áp giữa A và K 1,3 V

Nhiệt độ max 1000C

IAK max 100A

Tính R6 và R :

Yêu cầu UR  14V, R  14/1,2 =11,6K

Trong sơ đồ chọn R=12K

R6 =(186-14)/1,2=143,4K (sơ đồ 150K)

3.Tính toán các giá trị linh kiện trong phần chống nhiễu và phương thức nắn lọc

C1 = C2 =0,0470,1 F / 250450V

C12 = C13 =C14=500 PF/250V

C3 = 4,7F/450V

C4 = C5 = 200F/250V

C=220F/6,3V

R1 = 5 / 10W

R2 = R3 =50K/ 0,5W

R4 = 15k/0,5W

R6 = 150K/0,5W

R=12k/0,5W

T1 : C1815

UCB0 : 6W

VEB0 : 5V

ICmax =150mS

Pmax =400mW

HFF =70  700

FC =80MHz

Cầu D và D/ có Ung = 600V

Ithuận ở 1300 3A

D1D2 Ungược 600V

Ithuận ở 1300 = 3A

D3 : Umở =20V

Ion 6,2A

T2 thirysto : SF5J42, C15E, C11E :

Ung = 500V

IG = 1,2mA

UG =14V

IAkmax = 100A

Cuộn khử từ 56 vòng

Cuộn lọc nhiễu 53 vòng

III - Tính toán tần số dao động - công suất

1 Chế độ tĩnh cho Transito công suất (hình 79.2.V)

Hình 78.2.V

Nếu chọn dòng IC0 ban đầu là 10mA với UBE0 = 0,5, BN =100, Re==0,68 thì

UBE0 = Ip.RCE.T4 = UCC – R1 (Ip +IB0)

Chọn IP  8IB0 (Vì IP >> IB0)  IP  0,8 mA

R1 được chọn =

UE = IC0E =10 10-3.0,68 = 0,0068V

Phương trình tải tĩnh nếu chọn UC = ẵ Un để công suất ra là max UCC = ICRba + UCE (hình 80.2.V)

T3

T4 R1

Re

350V

175V

Ube

Hình 80.2.V

2 Chế độ động

Trong mạch dao động ghép biến áp để dao động điều kiện cân bằng là fa là :

Điện áp đặt vào C : UC

Điện áp đặt vào B : UB

UC = -SZCUB

Điện áp này tạo ra trong cuôn cảm dòng IC mét dòng IL

Dòng điện cảm ứng sang cuộn hồi tiếp một điện áp

S, ZC, L >0 nên để Uht và UB đồng pha thì M<0

Tức vòng dây trong biến áp ghép ngược chiều nhau

Điều kiện để cân bằng biên độ : KSZC

K.K ht  1 (n là hệ số ghép biến áp)

U B <<U C , do vậy n<1

K là hệ số của mạch mắc E chung, K>> độ lớn phụ thuộc vào S của đèn bán dẫn ta chọn do vậy K=S.ZC >>

Giải phương trình KKht  1 ta có nghiệm để dao động

n 2 n n 1

Chọn n=20

3 Tính biến áp (hình 81.2.V)

Hình 81.2.V

Công suất yêu cầu cho tải là 40W-115V nên công suất biến áp tối thiểu là

Gọi U2=115V, P2 = 40W là phần cung cấp cho tải và có n2 vòng dây

U1 là điện áp do bé dao động nghẹt tạo ra và có n1 vòng dây

Ub là điện áp hồi tiếp dương cho dao động và có nb vòng dây

Khi U2 =115V thì P2 =40W I2 = P2/T2=40/115=0,247A

Khi U2 =115V biến áp đạt =80%  U1 =U2/=115/0,8 = 143,75V

Coi biến áp là lý tưởng :

0,8P1 = P2 

Cuộn hồi tiếp ghép với cuộn dao động có hệ số ghép tối ưu để dao động thì

U2 n2 U1 n1

350V

Ub nb

Dòng IB do dòng IC quyết định

Công suất tạo ra trên cuộn hồi tiếp dương này

Pht = IB.Ub =0,00347.3,6=0,0124W

Tổng công suất yêu cầu Pt

Pt = P1+Pht= 40 + 0,0124W

Pbiến áp thực = Pt /0,8 = 50,0156 W

Nếu chọn lõi biến áp K 34.24.17 có kích thước như sau

Đường kính ngoài D=3,8cm

Đường kính trong d=2,4cm

Chiều cao h=0,7 cm

B=0,25J thì

Tiết diện lõi từ

Tiết diện của cửa sổ

Công suất giới hạn của biến áp

Pgh > Pt thoả mãn về công suất

Số vòng trên cuộn dao động

Đường kính của cuộn dây n1 : (với mật độ dòng điện 3A/mm2)

Chọn đường kính dây =0,4mm

Số vòng cuộn hồi tiếp :

Chọn n b =5 vòng

Đường kính n b :

Chọn dây có cỡ 0,05mm

Đường kính cuộn dây cho tải :

Chọn cỡ dây  = 0,4mmmm

Số vòng cuộn tải n 2

Chọn n2 =150 vòng

Nh vậy nếu bỏ qua dòng IC0 mét chiều trên biến áp thì điện áp trên cực C sẽ thay đổi : 350V-143,75V=206,26V

Có nghĩa là UC =350V là thời gian tắt

UC =206,25V là thời gian đóng xác lập đỉnh xung

Công suất tĩnh của Transito công suất P0 = IC0.UC =10.350=3,5W

Công suất độngcủa Transito công suất Pd = I1.206,25V = 0,347.206,5=71,5W

transito trong mạch điều khiển từ xa (bảng 1)

T5 : SD1274

T6 : SA 1013

T7 : SC2291

150 -160 100

6 -6 3

5 -1 100

40 900m 200k

100-103

60 – 320 >15M

100M

150 150 123 Bảng 1

Điốt nắn điện là điốt chịu tần số cao điện áp ngược rất lớn RU – 48 Mạch lọc gồm 2R=33K đấu song song = 33k/2

Tụ lọc 100/160V (Tần số cao tụ nhỏ)

- Khi T7 có cực B mức thấp (0V) hình vẽ 82.2.V : Lệnh OFF

T7

T5

T6 33k

4,7k 27k

56k 39k

H out

ON/OFF [H/L]

110mA /115V

Hình 82.2.V

T7 ngắt UC = Un =115V qua R=4,7k, 27k

T7 phân áp Rb =56k làm việc ở chế độ ngắt IC = 0 ; UB =0

IC = 0 sụt áp trên R=4,7k bằng 0, đến T6 không có UBE, T6 ngắt, T7 được phân áp âm và

UBE T7 = UCE T6 : T2 ngắt, điện áp 115V không dẫn tới đèn công suất dòng Máy ngõng

hoạt động

- Khi mở lệnh ON (cực BT7 có Ucao 5V)

T7 thông bão hoà, cực B của T6 dẫn đất, dòng ICE T7 tạo sụt áp trên R27 :

U = ICET7 4,7K làm cho T6 mở  T7 mở đưa điện áp tới cấp cho máy (đèn công suất dòng), máy làm việc

Tài liệu tham khảo

1 Bải giảng Tivi màu - Giáo sư Đoàn Nhân Lé - ĐHBK Hà nội

2 Kỹ thuật xung - Vương Cộng - ĐHBK Hà nội

3 Kỹ thuật Mạch điện tử - Phạm Minh Hà - NXB Giáo dục

4 Monotor vi tính - Phạm Đình Bảo - NXB KHKT thành phố Hồ Chí Minh

5 Tivi màu - Nguyễn Văn Hồng - NXB KHKT thành phố Hồ Chí Minh

6 Tra cứu VTD - Nguyễn Văn Thô - NXB KHKT

7 Thiết kế biến áp - Hoàng Sước - NXB KHKT

8 Công suất nhá - Lưu Văn Tích - NXB KHKT

9 Sơ đồ Tivi màu - Tùng Lâm - NXB KHKT

Hỡnh 1.1.I

Mạch khuếch đại tần số riêng

Mạch phân biệt tần số tiếng

Khuếch đại công suất âm tần

LOA

Mạch khuếch

đại trung tần tần hình

Bộ lọc

và ghim sóng

Bộ lọc

và ghim sóng

Bộ lọc dải thông 4.43M

Mạch xử lý tín hiệu màu

Bộ khôi phục sóng mang phụ màu Dao động

Mạch đèn hình

Đèn hình CRT

Bộ ghim 4,43Mz

Mạch phân ly

đồng bộ

Mạch xử lý tín hiệu độ sáng

Mạch quét mành Mạch dao

động mành

Mạch phân ly

đồng bộ

Biến áp quét về

Biến đổi điện áp

SW băng sống

Khối

Vi xử lý

Bộ nguồn ổn áp dải rộng

Chuyển đổi

băng tần

Điều h ởng

kênh tần

Q?

Âm l ợng

Độ sáng

xung mành xung dòng

điều khiển

t ơng phản

điều khiển sáng

điều khiển màu

điều khiển

âm tần Vt

Điện áp AGC

V, U, L

30V Vt 105V-115V Hout

5V cho VXL 12V, kênh, IF, dao động

24V

ON/OFF

90 - 260v

Điều khiển

AC in

bàn phím

Điều khiển

từ xa

VHF (48,5-233MHz)

UHF (470-870 MHz)

Đồng bộ dòng

IF

Độ màu

Âm sắc

Đồng bộ

Các mức

mành

Biên độ mành

điện áp (Hv, HH, )

điện áp ABL

Điều khiển

Hỡnh 59.5.IV

F

T5 105v

T6

R20 R16

C9

R21 R22

R23 D11

D12

D7 C8

C10

T7 24V

R15 D8

R17

R19 R18

H.out

ON/OFF

D2 D1

R2

R3

C14

R1

C2

C1

K

AC 90-260V

Lk

R4 D3

R5

R6

R T1

C C3

T2

R6

R7 R9 R8

C4 C5

C7

D5 C6 R10 R11 T4

T3 R12

R14

R13

D6

L3

R23 C11

Xung đồng bộ dòng

D9

L4

L2 L1

Rt

- + ~

~

~ +

-~

C13

P' P

Hỡnh 75.V

D2 D1

R2

R3

C14

R1

C2

C1

K

AC 90-260V

Lk

R4 D3

R5

R6

R T1

C C3

T2

R6

R7 R9

R8

C4

C5

C7

D5 C6 R10 R11 T4

T3

R12

R14

R13

D6

L3

F

T5 105v

T6

R20 R16 C9

R21 R22

R23 D11

D12

D7

C8

C10

T7 24V

R15 D8

R17

R19

R18 R23

C11

Xung đồng bộ dòng

ON/OFF

L4

L2 L1

Rt

- + ~

~

~ +

-~

C13

P' P