Chúng ta đang sống ở thế kỷ 21, thế kỷ của cách mạng khoa học kỹ thuật.
Quanh chúng ta rất nhiều thiết bị điện, trong đó nguồn điện đóng vai trò hết
sức quan trọng để cung cấp năng lượng cho hầu hết các thiết bị quanh chúng
ta. Mỗi loại thiết bị điện lại có một bộ nguồn phù hợp. vấn đề đặt ra là làm sao
cho có được một bộ nguồn ổn đinh và bảo vệ thiết bị khi xảy ra sự cố. Phương tiện tốt nhất
Sau đây em xin giới thiệu về một bộ nguồn cơ bản.
---------------------------------------------------------------------
Với yêu cầu đặt ra:
- Mạch chạy ra là nguồn12 v -3A.
- Bảo vệ quá tải, ngắn mạch ngỏ ra.
- Bảo vệ quá điện áp ngỏ ra.
- Bảo vệ thấp áp ngỏ ra.
Nội dung đồ án được trình bày như sau:
Chương 1: lý thuyết cơ bản
1.1 Máy biến thế.
1.2 Mạch chỉnh lưu.
1.3 Diode zenner
1.4 Cơ bản về op-amp
1.5 Relay điện từ.
Chƣơng 2: Mô phỏng và thiết kế mạch nguồn 12V 3A có bảo vệ.
2.1 Nhiệm vụ các khối của mach nguồn.
2.2 phân tích thiết kế mạch.
---------------------------------------------------------------------
Chƣơng 1: lý thuyết cơ bản
1.1 Máy biến thế
Máy biến thế hoạt động tuân theo 2 hiện tượng vật lí:
Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường (từ trường)
Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng (cảm ứng điện)
Dòng điện được tạo ra trong cuộn dây sơ cấp khi nối với hiệu điện thế sơ cấp,
và 1 từ trường biến thiên trong lõi sắt. Từ trường biến thiên này tạo ra trong
mạch điện thứ cấp 1 hiệu điện thế thứ cấp. Như vậy hiệu điện thế sơ cấp có thể
thay đổi được hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường. Sự biến đổi này có thể
được điều chỉnh qua số vòng quấn trên lõi sắt.
Khi NP, UP, IP, ΦP và NS, US, IS, ΦS là số vòng quấn, hiệu điện thế, dòng điện
và từ thông trong mạch điện sơ cấp và thứ cấp (primary và secondary) thì
theo Định luật Faraday ta có:
( Mô hình máy biến thế)
( Từ thông cảm ứng trong lõi thép máy biến thế)
và
Nếu ΦS = ΦP thì , ngoài ra
Như vậy (máy biến thế lí tưởng).
1.2 Mạch chỉnh lưu (Rectification).
Chỉnh lưu là quá trình chuyển đổi từ tín hiệu xoay chiều (ac) thành tín
hiệu một chiều (dc).
1.2.1 Chỉnh lưu bán sóng (Half-wave rectification)
Trong mạch này ta dùng kiểu mẫu lý tưởng hay gần đúng của diode
trong việc phân tích mạch.
Diode chỉ dẫn điện khi bán kỳ dương của v
Ðiện thế đỉnh phân cực nghịch của diode là:
Ta cũng có thể chỉnh lưu lấy bán kỳ âm bằng cách đổi đầu diode.
1.2.2 Chỉnh lưu toàn sóng dùng cầu diode
Trong đồ án chỉ dung mạch cầu diode lên chúng ta chỉ đi sâu vào mạch
này. Khi chọn linh kiện cần quan tâm đến một vài tham số giới hạn:
- Điện áp ngược cực đại cho phép Vng.max (để không bị đánh thủng).
- Công suất tiêu hao cưc đại cho phép Pmax .
- Dòng điện thuận cực đại cho phép Imax.
- Tần số cực đại cho phép của tín hiệu xoay chiều fmax.
Hoạt động và điện áp ra trên tải vL (Chỉnh lưu toàn sóng)
- Ở bán kỳ âm của nguồn điện, D
phân cực thuận và dẫn điện trong
lúc phân cực nghịch xem như hở mạch.
- Ở bán kỳ dương của nguồn 12v 3a, D phân cực thuận và dẫn điện
trong lúc D và D phân cực nghịch xem như hở mạch.
Phân tích tín hiệu chỉnh lƣu toàn sóng
Điện thế đỉnh: VLm= Vi-2VD= Vi-1.4V
Giá trị trung bình:
Dòng điện trung bình hai đầu tải:
Điện thế đỉnh phân cực nghịch VRM ở mỗi diode là: VRM = Vi- 0.7V
1.2.3 Chỉnh lưu toàn sóng dùng cầu diode có tụ
Điện áp hay dòng điện sau chỉnh lưu tuy có cực tính không đổi nhưng
dạng sóng của nó vẫn còn thay đổi một cách có chu kỳ.
Nhiệm vụ của mach lọc là cách lọc các sóng có hài bậc cao để điện áp ra
bằng phẳng hơn.
Nguyên lý hoạt động:
Ban đầu khi cung cấp nguồn trong nửa chu kỳ đầu tụ C được lạp tới một
giá trị là Vmax khi điện áp vào giảm tụ C bắt đầu phóng điện khi tới giá trị
Vmin tới nửa chu kỳ tiếp theo có điên áp cao hơn và tụ C bắt đầu nạp điện tới
giá trị Vmax hoạt động tiếp tục diễn ra như vậy.
Chú ý: trong thiết kế mạch khi tụ điện có điện dung càng lớn áp ra càng ít
thay đổi sự nhấp nhô của sóng xẽ ít hơn.
1.3 Diode zenner
Diode Zener: Hoạt động chủ yếu trong vùng phân cực nghịch
Ký hiệu và Đặc tuyến VA
- Phân cực thuận: Như Diode thông thường
- Phân cực nghịch: IZ max iZ IZ min , vZ = VZ = constant
VZ: Điện áp Zener
IZmax: Dòng phân cực nghịch tối đa của Diode Zener.
IZmin: Dòng phân cực nghịch tối thiểu để vZ = VZ,
thường IZmin = 0.1 IZmax.
PZmax = VZIZmax: Công suất tối đa tiêu tán trên Diode Zener
Ứng dụng trong thiết kế mach :chúng ta chủ yếu thường dùng để
tạo điện áp chuẩn (reference voltage)
1.3.1 Mạch ổn áp dùng Diode Zener (Zener regulator)
(Sau đây là sơ đồ minh họa và đi sâu vào phân tích.)
Mục đích: Thiết kế mạch sao cho Diode Zener hoạt động trong vùng ổn
áp (vùng gãy – breakdown region): IZmax iZ IZmin , vZ = VZ.
Để IZmax iZ IZmin với mọi giá trị của vS và iL: min(iZ) IZmin và
max(iZ) IZmax.
Ở đây giả sử vS và iL: Không ổn định
<đây la công thúc để giúp ta chọn điện trở hạn chế dòng qua diode sao cho diode hoạt động bình hường.>
Với yêu cầu về nguồn (vS) và tải (iL) cho trước, để chọn được Ri cần phải có max max min min max
min max , thường chọn IZmin=0.1IZmax
Chọn Diode Zener sao cho:
Và: IZmax ILmax , IZmin = 0.1IZmax ILmin => IZmax 10ILmin
Thiết kế làm theo thứ tự ngược lại để xác định IZmax của Diode zener và Ri 1.4 op-amp
Xem thêm tại: lamdenled.com hoặc blog: đèn led dây ngoài trời
0 comments:
Post a Comment