Đề tài mô phỏng sơ đồ mạch cầu h dùng IC điều khiển cầu IR2184

hiện tượng ngắn mạch dẫn tới hư hỏng các MOSFET thì IC này được thiết kế một cách đặc biệt với thời gian trễ trước khi xuất tín hiệu ra.. - Nhìn vào biểu đồ này ta thấy khi tín hiệu vào

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA XÍ NGHIỆP MỎ - DẦU KHÍ

BÀI TẬP LỚN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

PGS.TS KHỔNG CAO PHONG

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN NGUYỄN VIẾT MẠNH

NGUYỄN ĐỨC LAM NGUYỄN VĂN SANG TRẦN NGỌC CƯƠNG TRỊNH CAO MINH MẠNH

HÀ HÒA AN

I Mạch Băm xung áp một chiều:

1 Sơ đồ nguyên lý:

- Các phần tử của sơ đồ:

+ 2 IC điều khiển cầu IR2184

+ 6 Diode (D5,D6,D7,D8,D9,D10)

+ 6 tụ điện (C1,C2,C3,C4,C5,C6)

+ 10 điện trở (R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10) + xung H_A, H_B

+ nguồn 24VDC

+ 1 máy hiện sóng OSILLOSCOPE

2 Hoạt động :

VCC 1

SD 3

IN 2

COM 4

U1

IR2184

IN - Tín hiệu vào cao thấp để điều khiển ngõ ra

SD – Tín hiệu làm cho tắt máy

COM – Chân chung mức thấp

LO – Điều khiển ngõ ra mức thấp

HO – Điều khiển ngõ ra mức cao

VB – Tải nhận được mức cao

VS – Tải nhận được mức cao ngược lại

Vcc – Nguồn cấp cho IC

- Nguyên lý hoạt động của IC IR2184:

+ Nếu tín hiệu SD ở mức logic 1 thì hai tín hiệu ra LO và HO phụ thuộc hoàn toàn vào trạng thái của xung băm, nếu xung ở trạng thái 1 thì HO ở mức 1 còn LO ở mức 0, ngược lại, nếu xung ở mức 0 thì HO ở mức 0 và LO ở mức 1 Nói cách khác khi SD ở mức 1 thì HO lặp lại trạng thái của xung băm còn LO thì ngược lại trạng thái của xung băm

+ Ngược lại, nếu tín hiệu SD ở mức logic 0 thì tín hiệu LO và HO luôn ở mức logic 0

mà không phụ thuộc vào trạng thái của xung băm Tín hiệu này thường dùng để khóa

cả 2 MOSFET khi cần thiết

- Để đảm bảo an toàn cho các MOSFET tránh hiện tượng trùng dẫn hay còn gọi là

hiện tượng ngắn mạch dẫn tới hư hỏng các MOSFET thì IC này được thiết kế một cách đặc biệt với thời gian trễ trước khi xuất tín hiệu ra Cụ thể được thể hiện trên Biểu đồ trạng thái của hai tín hiệu ra

- Nhìn vào biểu đồ này ta thấy khi tín hiệu vào SD ở mức logic 1 và tín hiệu băm xung thay đổi trạng thái thì các tín hiệu ra không thay đổi ngay lập tức mà có trễ thời gian

để đảm bảo an toàn Cụ thể xét trên sơ đồ kết nối điển hình thì ta có:

- Khi tín hiệu IN đang ở mức 0 thì tín hiệu LO đang ở mức 1 tức là Mosfet ở phía dưới đang dẫn, còn tín hiệu HO đang ở mức 0 tức là Mosfet ở phía trên đang khóa Nếu Mosfet phía dưới chưa khóa mà Mosfet phía trên đã dẫn thì sẽ khiến cho nguồn được khép kín trực tiếp từ VCC qua 2 Mosfet tới GND, tức là bị ngắn mạch nguồn qua 2 Mosfet, điều này làm cho 2 Mosfet này bị hỏng ngay lập tức Để tránh hiện tượng này, khi tín hiệu IN chuyển từ mức 0 lên mức 1, thay vì tín hiệu HO chuyển lên mức 1 và tín hiệu LO chuyển xuống mức 0 ngay lập tức thì tín hiệu LO được chuyển xuống mức

0 trước khi tín hiệu HO chuyển lên mức 1 logic Khi mà LO chuyển hoàn toàn xuống mức 0 (tức là Mosfet phía dưới bị khóa hoàn toàn) thì tín hiệu trên chân HO mới bắt đầu được chuyển lên mức 1 (tức là Mosfet phía trên mới được dẫn)

- Tương tự như vậy, khi tín hiệu IN chuyển từ mức 1 xuống mức 0 thì tín hiệu HO sẽ chuyển từ 1 xuống 0 trước, sau khi tín hiệu HO đã chuyển hoàn toàn xuống mức 0 thì tín hiệu LO mới bắt đầu chuyển từ mức 0 lên mức 1

Mô phỏng:

- Dạng sóng:

- Nhận xét: Kết quả mô phỏng nhận được đúng với lý thuyết đã trình bày

II Mạch cầu H sử dụng transistor:

1 Sơ đồ nguyên lý :

Để đảo chiều được cả dòng và áp trên tải (ví dụ : ứng dụng trong hệ truyền động

có đảo chiều dùng động cơ điện một chiều kích từ đọc lập), khi không sử dụng các thiết bị chuyển đổi cách đấu nối đầu ra BBD với tải, bắt buộc phải sử dụng các BBD

có đảo chiều Sơ đồ nguyên lý mạch lực BBD một chiều – một chiều có đảo chiều dùng transistor có hai dạng H và T

B1 B2

BAT1

220V

B C D B2

+88.8

Volts

D1

DIODE

D2

DIODE

D3

DIODE

D4

DIODE

L1

100mH

R1

50

C1

100nF

D2(K)

Q1

NPN

Q2

NPN

Q3

NPN

Q4

NPN

Q1(B)

TD=0 TR=1u TF=1u PW=10m V1=0 PER=0.02

Q2(B)

TD=10m TR=1u TF=1u PW=10m PER=0.02 V1=0

Q3(B)

TD=10m TR=1u TF=1u PW=10m PER=0.02 V1=0

Q4(B)

TD=0 TR=1u TF=1u PW=10m V1=0 PER=0.02

-Các phần tử của sơ đồ nguyên lý :

+ 4 Diode ngược (D1,D2,D3,D4)

+ 4 Tranzitor loại NPN (Q1,Q2,Q3,Q4)

+ 4 xung điều khiển (B1,B2,B3,B4)

+ nguồn DC 220V

+ tải (R1-L1-C1) ( động cơ )

+ 2 Vôn kế

+1 máy hiện sóng OSIILOSCOPE

2 Hoạt động:

- 4 Tranzitor được chia thành 2 nhóm:

+ (V1,V2) làm việc đồng thời

+ (V3,V4) làm việc đồng thời

- Lân cận trước thời điểm t=T1:

(V1,V2) mở và dẫn dòng khép kín từ dương nguồn U đến V1 qua tải đến V2 khép kín về âm nguồn U

- t=T1:

(V1,V2) khóa, (V3,V4) nhận được tín hiệu điều khiển mở nhưng chúng chưa mở, lúc này điện cảm L giải phóng năng lượng tích lũy và duy trì dòng tải theo chiều dương cho đến thời điểm t=t2 < T, dòng tải giai đoạn này đi từ âm nguồn U đến D4, qua tải rồi đến D3 khép kín tại dương nguồn U

- t=t2 < T:

Do năng lượng tích lũy trong L nhỏ nên năng lượng tong L được giải phóng hết, dòng tải giảm dần về 0 Mặt khác ,tải có s.đ.đ E nên dòng tải đổi chiều và khép kín qua (V3,V4) theo đường đi từ dương nguồn U đến V3 qua tải đến V4 và khép kín tại âm nguồn U

Dòng tải lúc này âm và có giá trị tăng dần

- t=T:

(V1,V2) nhận được tín hiệu mở nhưng chưa mở còn (V3,V4) nhận được tín hiệu khóa và khóa lại, năng lượng tích lũy trong L ở giai đoạn (V3,V4) làm việc được giải phóng và tiếp tục duy trì dòng tải âm đến thời điểm t=t3 Trong khoảng thời gian này ,dòng tải khép kín mạch từ âm nguồn U đến D2 qua tải đến D1 rồi khép kín mạch tại dương nguồn U

-t=t3:

Năng lượng tích lũy trong L đã giải phóng hết , (V1,V2) mở và dòng tải đổi chiều khép kín mạch từ dương nguồn U đến V1 qua tải đến V2 khép kín về âm nguồn U

3 Biểu thức tinh toán:

-Theo sơ đồ trên ta có :

+Dòng hai cặp (V1,V2)(V3,V4) ngược chiều nhau

+Điện áp ra biến thiên giữa U và -U

+Giá trị điện áp trung bình:

UdTB=¿ – 1)Ud =γUd

trong đó : γ = 2T 1

T – 1

4 Kết quả mô phỏng:

- Điện áp tải: Ut=0.45V

- Dòng điện tải: It=0.000110466A

- Điện áp Van: Uv=0.0179281V

- Tín hiệu điều khiển: B1,B2 ngược pha nhau

- Nhận xét: Tín hiệu đo được trên 2 đầu tải bị nhiễu

Sản phẩm mô phỏng:

Mạch in mô phỏng:

NhomBTL:02 Lớp DCCDTD62B.