Đồ án môn học Điện tử ứng dụng: Ổn áp Buck

Nguồn DC chưa ổn định Phần tử điều chỉnh Lọc Tải Lấy mẫuSo sánh Nguồn xung Điều chế Điều chỉnh điện áp Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com PHẦN A : PHẦN LÝ THUYẾT 1. Tổng quan về ổn áp xung: 1.1 Khái niệm: Ổn áp xung còn gọi là ổn áp đóng ngắt, là ổn áp dựa trên nguyên lý hồi tiếp (nguyên lý bù), trong đó phần tử điều chỉnh làm việc ở chế độ xung. Ổn áp xung có những ưu điểm vượt trội so với ổn áp tuyến tính như sau: Ưu điểm: - Có tổn hao ít nên hiệu suất cao (thường trên 80%) - Độ ổn định cao do phần tử điều khiển làm việc ở chế độ xung - Thể tích và trọng lượng bộ nguồn nhỏ Nhược điểm chính của ổn áp xung: - Phân tích, thiết kế phức tạp - Bức xạ sóng, can nhiễu trong dải tần số rộng do đó cần có bộ lọc xung ở ngõ vào nguồn và bộ nguồn phải được bọc kim. 1.2 Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của ổn áp xung: 1.2.1. Sơ đồ khối: 1.2.2. Nguyên lý hoạt động: Nguồn DC chưa ổn định được đưa đến phần tử điều chỉnh làm việc như một khóa điện tử. Khi khóa dẫn thì nguồn nối đến ngõ ra. Khi khóa tắt thì cắt nguồn DC ra khỏi mạch. Như vậy tín hiệu ở ngõ ra của khóa là một dãy xung, do vậy muốn có tín hiệu DC ra tải phải dùng bộ lọc LC. Tuỳ thuộc vào tần số và độ rộng của xung ở ngõ ra của khóa mà trị số điện áp 1 chiều trên tải có thể lớn hay nhỏ. Để ổn định điện áp DC trên tải, người ta thường so sánh nó với mức điện áp chuẩn. Sự sai lệch sẽ được biến đổi thành tín hiệu xung để điều khiển khóa điện tử. Có 3 phương pháp thực hiện tín hiệu điều khiển: 1 1 CD 3 2 1 V OVS LQ Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com - Điều chế độ rộng xung: giữ tần số tín hiệu xung không đổi nhưng thay đổi độ rộng xung làm thay đổi điện áp ra. - Điều chế tần số xung: giữ độ rộng xung không thay đổi nhưng thay đổi chu kỳ tín hiệu xung làm thay đổi điện áp ra. - Điều chế xung: vừa thay đổi độ rông xung, vừa thay đổi độ rộng xung. 1.3 Phân loại ổn áp xung: có 4 loại ổn áp xung - Ổn áp Buck: là loại ổn áp có điện áp trung bình ngõ ra nhỏ hơn ngõ vào. - Ổn áp Boost: là loại ổn áp có điện áp trung bình ngõ ra lớn hơn ngõ vào. - Ổn áp Buck_Boost: là loại ổn áp có điện áp ngõ ra lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp ngõ vào. - Ổn áp Cuk: là ổn áp có điện áp ngõ ra có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp ngõ vào nhưng cực tính ngược với điện áp ngõ vào. 1.4 Ổn áp xung kiểu Buck: Ổn áp Buck là loại điện áp trung bình ngõ ra nhỏ hơn điện áp ngõ vào, hoạt động theo phương pháp điều chế độ rộng xung. 1.4.1. Sơ đồ mạch: 1.4.2. Nguyên lý hoạt động: Q làm việc như một khóa điện tử, đóng hoặc mở với tần số không đổi. Xung điều khiển có tần số f do khối tạo xung nhịp tạo ra. Phần điều khiển thực hiện việc so sánh 2 2 Điều chế độ rộng xung K Lấy mẫu So sánh Tạo điện áp chuẩn Nguồn xung Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com điện áp ra với điện áp chuẩn, kết quả sự sai lệch đựơc khuếch đại lên. Mạch điều chế xung căn cứ vào sự sai lệch điện áp để điều chế độ rộng xung, tạo xung vuông có độ rộng thay đổi để đưa đến transistor điều khiển thời gian điều khiển của nó. Trong khoảng thời gian không tồn tại xung điều khiển, dòng ra được bảo đảm nhờ tụ C và cuộn cảm L. Gọi tx là thời gian mở của transistor chuyển mạch. Điện áp trung bình trên tải: ∫= x t sdtvT v 0 0 1 = sx VT t ⇒ T t V V x s =0 Vì: sx VVTt ≤≤⇒≤≤ 000 Vậy điện áp ra luôn nhỏ hơn điện áp vào. 1.4.3. Phương pháp tính toán ổn áp Buck: * Sơ đồ mạch: Hoạt động của mạch chia làm 2 mode: Mode 1: Ứng với thời gian BJT Q dẫn bão hòa ( 0≈CEsatV ) Bắt đầu khi Q dẫn ở tại thời điểm bằng t = 0, nếu bỏ qua CEsatV thì ⇒= sD VV D tắt. Dòng ngõ vào chạy qua L, tụ C và tải. Điện áp qua L: dt diLe LL = Trong thời gian 1t thì dòng cuộn dây tăng tuyến tính từ 21 II → : i L D Taûi V S i O IO Ñieàu khieån i C L I C C Q2 1 3 V O - Taûi i C i O V S C I C + L i S = i L 3 3 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com 0 1 11 12 0 VV ILt t IL t IILVVV s sL − ∆ =⇒ ∆ = − =−= (1.1) Mode 2: Trong khoảng thời gian t2. Bắt đầu khi Q tắt tại t = t1. Dòng qua L giảm đột ngột → xuất hiện suất điện động tự cảm có chiều như hình vẽ để chống lại sự giảm. Lúc này, D dẫn và L đóng vai trò là nguồn xả năng lượng từ trường qua L, C, D và tải. Dòng qua L giảm từ 21 II → cho đến khi Q dẫn trở lại trong chu kì kế tiếp. Điện áp ngang qua L: 0 2 22 12 0 V ILt t IL t IILVVL ∆ =⇒ ∆ = − == (1.2) Từ (1) và (2) ta có: )( .. 0000 21 VVV VIL V IL VV ILttT s s s − ∆ = ∆ + − ∆ =+= (1.3) Mà: kV VkV T TVV s sso =⇒== 00 Từ (3) suy ra: s s s s s V V VVV fLV VVV L TI )1( 1)(. 0 0 00 − = − =∆ fL kVkI s)1( −=∆ (1.4) I∆ : độ gợn dòng đỉnh - đỉnh của cuộn L I∆ càng bé thì dòng ra càng bằng phẳng Theo định luật Kirchoff’s: 0iii CL += 0iii CL ∆+∆=∆⇒ ; 0i∆ : dòng gợn sóng trên tải, rất nhỏ. 2 Iii CL ∆ =∆≈∆⇒ (1.5) V O - Taûi i C i O C I C D + L 4 4 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com Dòng trung bình trên tụ: 42 1 2 0 IdtI T I T C ∆ = ∆ = ∫ (1.6) (1.6) Điện áp trên tụ: ∫ =+= )0()(1)( tvdttiCtv CCC Điện áp gợn sóng đỉnh-đỉnh của tụ: fC IdtI C dtti C vtvVV TT CCCC 84 1)(1)0()( 2 0 2 0 0 ∆ = ∆ ==−=∆=∆ ∫∫ (1.7) Thay I∆ từ (4) vào (7), ta được: LCf kVkV sC 28 )1( − =∆ (1.8) Từ (4) và (8) ta có thể chọn L, C nếu biết độ gợn dòng đỉnh - đỉnh của cuộn và độ gợn áp đỉnh - đỉnh của tụ bằng công thức sau: If kVkL s ∆ − = )1( (1.9) 0 28 )1( VLf kVkC s ∆ − = (1.10) 5 5 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com * Dạng sóng: Vo sV t Li 1t 2t 2I 1I t si 2I 1I t Ci 02 II − t 01 II − 0vvC = 0v t 6 6 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com 0i 0I t 2 Các thành phần của mạch: 2.1 Vi mạch định thời IC 555: IC 555 gồm 2 mạch khuếch đại thuật toán SS1, SS2 thực hiện chức năng so sánh, một RS Flip Flop, 1 BJT Q1 và 3 điện trở R có giá trị 5K, 1 cổng NOT. Sơ đồ vi mạch định thời IC555: RSFF Q1 RE 4 + - 8 2 5 R 5K R 6 3 7 + - S Q R 5K 1 R 5K Chân 1: chân mass. Chân 2: chân kích khởi ( trigger ). Chân 3: chân ngõ ra. Chân 4: chân Reset: “0” cấm, “1” cho phép mạch làm việc. Chân 5: chân điều khiển bằng điện thế. Nếu không dùng thì nối qua tụ 0.01μF tới mass. Chân 6: chân ngưỡng (chân thềm). Chân 7: chân ngõ ra phụ. 7 7 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com Chân 8: nguồn Vcc, bộ Opamp SS2 có mức ngưỡng điện thế là 2/3Vcc, bộ SS1 có điện thế ngưỡng là 1/3Vcc. Bảng trạng thái: S R Q 0 0 Qo 0 1 0 1 0 1 1 1 x 2.2 Mạch dao động đa hài không trạng thái bền dùng IC555: a. Sơ đồ mạch và dạng sóng: Cv CCV3 2 CCV3 1 1t 2t 3t t outV 1log icV t b. Nguyên lý hoạt động: Đây là mạch dao động đa hài có 2 trạng thái nhưng cả 2 trạng thái đều không bền. Nhờ có sự thay đổi điện áp trên tụ C mà mạch luôn tự động chuyển đổi trạng thái và luôn tạo độ dài xung ra. * 0 ≤ t < t1: giả sử mạch ở trạng thái không bền ban đầu. Ngõ ra 0V = 1 0=⇒ RSFFQ , BJT Q1 tắt: không có dòng đổ qua BJT Q1 ⇒ tụ C được nạp điện từ nguồn Vcc qua điện 8 8 IC 555R2 C Vout U3 2 5 3 7 6 48 1 TR C V Q DIS THR R VC C G N D Vcc 0.01uF D R1 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com trở R1 qua Diode D với chiều như hình vẽ để hướng đến giá trị CCV . Tụ càng nạp thì điện áp trên tụ càng tăng ( Cv tăng ) cho đến khi áp trên tụ CCC Vvvv 3 2 ≥== )2()6( . Lúc đó: 01 1: 0: 0 2 1 =⇒=⇒ =→> =→> −+ +− vQ SvvSS RvvSS Mạch chấm dứt thời gian tồn tại trạng thái không bền ban đầu và chuyển sang trạng thái không bền thứ 2. * 1t ≤ t < 2t : Tại thời điểm t = t1: mạch tồn tại ở trạng thái không bền thứ 2. Q =1, 0v = 0. Vì Q = 1 nên BJT Q1 dẫn → tụ C xả điện tích qua R2 → chân số 7 → BJT Q1 → mass. Tụ càng xả thì điện áp trên tụ càng giảm → điện áp tại chân số 2 và chân số 6 cùng giảm xuống. Khi điện áp trên tụ C giảm đến giá trị CCCCC VvV 3 2 ≤ ≤ 3 1 thì ta có: 0: 0: 2 1 =⇒> =⇒> +− +− SvvSS RvvSS ⇒ Q vẫn giữ nguyên trạng thái cũ trước đó (Q = 1) ⇒ do đó tụ C tiếp tục xả cho đến khi CCC Vv 3 1 ≤ (điện thế ngưỡng của bộ SS1), mà )2()6( == vvvC nên suy ra: 0: 1: 2 1 =⇒> =⇒< +− +− SvvSS RvvSS 10 0 =⇒=⇒ vQ Mạch chấm dứt thời gian tồn tại ở trạng thái không bền thứ 2 và bắt đầu chuyển sang trạng thái không bền ban đầu. Vì Q = 0 ⇒ BJT Q1 tắt ⇒ không có dòng đổ qua BJT Q1 → tụ C được nạp điện bổ sung (vì nó vẫn còn giữ Vcc 3 1 do điện thế ở chân số 2 chặn trên) và quá trình cứ tiếp diễn như vậy để liên tục tạo độ dài xung ra. c.Tính độ dài xung ra: Gọi: 1T là thời gian ứng với ngõ ra ov = 1 2T là thời gian ứng với ngõ ra ov = 0 T là chu kì dao động của mạch : T = 1T + 2T * Tính 1T : Phương trình nạp của tụ C: [ ] )0(1)0()()( 1 C t CCC vevvtv +    −−∞= τ− 9 9 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com với vC (0) = 3 1 VCC , vC (∞) = VCC CC t CCC VeVtv 3 113 2)( 1 +    −=⇒ τ − Khi t = 1T : CCC VTv 3 2 =)( 1 CC T CCCC VeVV 3 113 2 3 2 1 1 +    −=⇒ τ − 2ln2ln 2 1 2 11 1111 1 1 1 CRTee TT =τ=⇒=⇒=−⇒ τ − τ − Vậy thời gian nạp của tụ là 11 7,0 CRT = (2.1) * Tính 2T : Phương trình xả của tụ C: [ ] )()()0()( 2 ∞+∞−= τ− C t CCC vevvtv với vC (0) = 3 2 VCC , vC (∞) = 0 2 3 2)( T t CCC eVtv − =⇒ Khi t = 2T thì CCC VTv 3 1)( 2 = 22 7,03 2 3 1 2 2 CRTeVV T CCCC =⇒=⇒ τ − Vậy thời gian xả của tụ C là 22 7,0 CRT = (2.2) T = 1T + 2T = 0,7C ( 21 RR + ) Vậy chu kỳ dao động là T = 0,7C ( 21 RR + ) (2.3) 2.3 Mạch dao động đa hài 1 trạng thái bền dùng IC555: a.Sơ đồ mạch và dạng sóng: iv CCV CCV3 1 t1 t Cv CCV3 2 10 10 Vcc R Vi U3 2 5 3 7 6 48 1 TR C V Q DIS THR R V C C G N D Vout C 0.01uF Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com 0v t 1log icV 0T t b. Nguyên lý hoạt động: * 0 ≤ t < 1t : Mạch ở trạng thái bền CCi RSFF Vv Q v = = = 1 00 1==⇒ RS . Transistor dẫn bão hoà. Vì tụ C mắc song song với transistor nên →≈=== VVvvv CEC 02,0S)7( tụ C không được nạp điện. Mạch luôn tồn tại trạng thái bền. * 1t ≤ t < 01 Tt + : Mạch ở trạng thái không bền. t = 1t : Mạch được kích khởi bằng tín hiệu kích khởi CCi Vv 3 1≤ đưa vào chân số 2 của IC555. Ở bộ so sánh 1 có 101 0 =⇒=⇒=⇒< +− vQRvv . Mạch chấm dứt thời gian tồn tại trạng thái bền và chuyển sang trạng thái không bền. Lúc này vì Q = 0 nên transistor T tắt ⇒ tụ C được nạp điện từ nguồn Vcc qua R. Tụ càng nạp thì áp trên tụ càng tăng mà )6(vvC = nên khi CCC Vv 3 2> thì ở bộ so sánh 2 có 1=⇒≤ +− Svv , lúc này R = 0 vì thời gian tồn tại xung kích khá nhỏ 01 0 =⇒=⇒ vQ . Mạch chấm dứt thời gian tồn tại trạng thái không bền và bắt đầu chuyển sang trạng thái phục hồi. * t 01 Tt +≥ : giai đoạn phục hồi Do Q = 1, 0v = 0 ⇒ T dẫn ⇒ tụ xả qua T cho đến khi 0≈Cv . Sau khi kết thúc giai đoạn phục hồi mạch trở về trạng thái bền ban đầu. c.Tính độ dài xung ra: 0T là thời gian cần thiết để tụ C tăng từ 0 CCV3 2→ Phương trình nạp của tụ : [ ] )0(1)0()()( 1 C t CCC vevvtv +    −−∞= τ − mà CCC C Vv v =∞ = )( 0)0(     −=⇒ τ − 11)( t CCC eVtv 11 11 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com Khi t = 0T CCC VTv 3 2)( 0 =⇒ )1(3 2 1 0 τ − −=⇒ T CCCC eVV 3ln0 RCT =⇒ (2.a) * Tính thời gian phục hồi: Phương trình xả của tụ: [ ] )()()0()( 2 ∞+∞−= τ− C t CCC vevvtv với 0)(,3 2)0( =∞= CCCC vVv khi t = phT 0)( 0log ≈=⇒ icphC VTv 0log 2 3 2 ic T CC VeV ph =⇒ τ − CC ic T V V e ph 0log 2 32 =⇒ τ − 0log 3 2ln ic CC ph V V RCT =⇒ 2.4 Mạch so sánh và khuếch đại: FR 1R N 1v 0v 2v 2R PR Phương trình dòng điện tại nút N: 00 1 1 = − + − F NN R Uv R Uv FF N R v R v RR U 0 1 1 1 11 +=    + 1 1 1 0 11 R v RR U R v F N F −    +=⇒ 12 12 r c d k d relay r c scrk d relay Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com 1 11 0 1 vR R R RUv FFN −    +=⇒ Mà F F P P PN RRR vR RR vUU + = + == 1 2 2 2 ( chọn 21, RRRR PF == ) ( ) ( )12 1 120 vvkR Rvvv F −=−=⇒ 2.5 Mạch vi phân: iv CCV t 0v 1t 2t 3t CCV iv 0v t Mạch xén dung để tạo điện áp kích cho IC555 Monostable. * CCi Vvtt =<≤ :0 1 , tụ không được nạp Điện áp ra: CCi Vvv ==0 * ivttt :21 <≤ =0, tụ được nạp từ nguồn CCV qua R hướng đến giá trị CCV , áp ra tăng từ 0 → gần CCV * CCi Vvttt =<≤ :32 , tụ C xả điện qua D và R cho đến khi VvC 0= và điện áp ra CCi Vvv ≈≈0 2.6 Mạch bảo vệ: a.Bảo vệ ngắn mạch: Khi bị ngắn mạch ở tải dòng qua gR tăng ⇒>⇒ gSCRR VV g SCR dẫn có dòng qua Relay làm Cho Relay ngắn mạch phía sau Khóa K làm tiếp điểm thường đóng. Khi SCR dẫn, Relay làm hở mạch, muốn mạch làm việc trở lại thì phải ấn nút K để SCR mất nguồn cung cấp suy ra SCR tắt suy ra Relay mất tác động. Do khóa K thường đóng nên khi vừa nhả khóa K thì mạch tiếp tục làm việc. RC : chống lại sự tăng dt du C : vài chục nF đến 1μF 13 13 qc d + Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com R : vài chục Ω đến 100Ω b. Mạch bảo vệ dưới áp và quá áp: Khi điện áp vào nằm trong phạm cho phép thì 21,QQ tắt. Relay không có dòng điện, tiếp điểm Relay đóng. Mạch hoạt động bình thường. Nếu áp vào tăng làm cho ZaD aQ ZaD đến ngưỡng dẫn aQ→ dẫn 1Q→ dẫn → Relay tác động ngắt mạch. Nếu áp vào giảm xuống, làm cho ZbD xuống mức ngưỡng dẫn bQ→ tắt ZbD bQ 2Q→ dẫn → Relay tác động ngắt 2Q mạch. 2.7 Mạch cấp nguồn: Sv Khi áp vào tăng thì: =beQV const =⇒ 0V const ZZ DbeQD VVVVV ≈++= γ0 Tụ C để ổn định điện áp và chống nhiễu ZD 2.8 Tính công suất tiêu tán của Transistor chuyển mạch: maxCI CesV t RT satT FT 0T 14 14 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com Trong quá trình chuyển mạch, do có tính trễ nên BJT không dẫn ngay mà phải trải qua 1 thời gian tạo sườn lên và khi tắt phải trải qua thời gian tao sườn xuống. Đối với transistor làm việc ở chế độ xung, công suất tiêu tán chủ yếu ở giai đoạn chuyển đổi trạng thái, còn trong giai đoạn dẫn bão hòa công suất tiêu tán rất nhỏ. Ta có : fsatr PPPP ++= * rTt ≤≤0 r CC T tItI max)( = s r r s r sces ce VT tTVt T VVtV −≈+−=)( *Trong giai đoạn bão hoà: bsesccessat IVIVP += max *Trong giai đoạn fT : max)( c f f c IT tT tI − = tT VVt T VVtV f s ces f cess ce ≈+ − =)( Công suất trong thời gian 0T là: P = ( ) ∫∫ +++ fr T cecbsbescces sat T cec dttVtIT IVIV T T dttVtI T 00 max 000 )()(1)()(1 Ta có : * ( )∫ ∫ −=r r T r r s T ccec dtT tTtVI T dttVtI T 0 20 max 00 1)()(1 ∫     −= rT rr sc dt T t T t T VI 0 2 2 0 max rT rr sc T t T t T VI 0 2 32 0 max 32     −=    −= 320 max rrsc TT T VI 0 max 6T TVI rsc = (*) 15 15 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com * ( )∫ ∫ −=f f T T f f sccec dtT tTt VI T dttVtI T 0 0 2 max 00 1)()(1 0 max 6T TVI fsc = (**) Thay (*) và (**) vào P: P = 0 max 0 max 0 max 66 T IVIV T T TVI T TVI bsbescces sat fscrsc +++ ( ) ( )bsbesccessatfrsc IVIVT T TT T VI +++= max 00 max 6 (2.5) 2.9 Tính cuộn dây L: Hệ số tự cảm L được tính theo công thức: L = µpi − l SN 2710.4 (2.6) Trong đó N: số vòng dây S: tiết diện ống dây μ: độ từ thẩm chất liệu làm lõi l: chiều dài ống dây L: hệ số từ cảm ( H: Henry ) ⇒ số vòng dây N = µpi − S lL 710.4 . (2.7) 16 16 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com PHẦN B : PHẦN TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Yêu cầu : 17 17 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com * Điện áp vào: DCV = 25v ± 30% * Điện áp ra: 0V = 12v * Độ gợn dòng đỉnh_đỉnh: ΔI = 0,01A * Độ gợn áp đỉnh_đỉnh: ΔV = 0,01v * Dòng trung bình: 0I = 10A * Tần số làm việc: f = 12 kHz * Dùng IC555 để điều chế độ rộng xung TÁC DỤNG CỦA CÁC LINH KIỆN * asa VRR , : phân áp, chọn điện áp ngưỡng. * zaD : làm cho mạch chuyển đổi trạng thái nhanh. * 1,QQa : bảo vệ quá áp. * K: công tắc Reset. * 2,QQb : bảo vệ dưới áp. * 3, RRa : điện trở tăng tốc độ chuyển đổi trạng thái. * bzbbsb VRRRDRR ,,,,, ' 32 : tương tự như mạch bảo vệ quá áp. * Relay : Đóng ngắt mạch điện . * 4R : điện trở hạn dòng cho SCR. * gR : lấy áp kích cho SCR khi ngắn mạch. * 15 ,CR : mạch có tác dụng hạn chế kích dẫn cho SCR. * 3126 ,,, QDDR z : cấp nguồn cho các mạch hoạt động. * 2D : bù nhiệt cho 1zD . * 6R : định thiên dòng cho diode 1zD . * 8C : tụ lọc nguồn, tránh nhiễu, ổn định điện áp. 18 18 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com * 1D : bảo vệ cho SCR. * 2287 ,,, CVRRR : xác định thời hằng cho mạch Astable. * 3D : tách đường nạp và xả thành hai đường. * IC555(1): mạch dao động không trạng thái bền . * 49 ,CR : mạch vi phân, tạo xung kích cho Monostable. * ,,, 5310 CVRR IC555(2): mạch điều chế độ rộng xung. * 1211, RR : điện trở phân cực cho 4Q . * 4Q : transistor chuyển mạch , đóng hoặc mở sẻ làm cho 5Q , 6Q dẫn hay tắt. * 7C : làm cho 4Q chuyển đổi trạng thái nhanh hơn. * 13R : điện trở tải của 4Q . * 11R : ổn định, tăng tốc độ chuyển đổi. * 5Q : ghép Darlington bổ phụ với 6Q . * 6Q : transistor chuyển mạch. * 5D : đảm bảo cho 6Q dẫn bão hoà. * 15R : tăng tốc độ chuyển đổi. * 6,CL : mạch lọc, tích luỹ năng lượng trong thời gian 5Q , 6Q dẫn để cung cấp năng lưọng cho mạch khi 5Q , 6Q tắt. * 2616 ,, zDDR : tạo điện áp chuẩn để đưa đến mạch so sánh. * 22321 ,, RVRR : lấy mẫu tín hiệu ra để đưa đến mạch so sánh. * 3VR : thay đổi điện áp chuẩn. * )1(741,,,, 20191817 ARRRR µ : mạch so sánh. * )2(741Aµ : OP_AMP đệm. * 4VR : hiệu chỉnh để thoả mãn độ gợn áp ra. 19 19 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com 1. Tính chọn mạch Astable: Chọn IC555 là HA17555 có các thông số sau: • Nguồn cung cấp: Vcc = 15 v • Dòng tiêu thụ trung bình: Itb = 10 mA • Công suất tiêu tán: 600 mW Thời gian tồn tại xung chính là thời gian nạp xả tụ C2 Theo (2.1) thời gian nạp tụ C2 là: )(7.0 7121 RVRCT += Chọn 1T = T/2 fRVRC 2 1)(7.0 712 =+⇒ =+⇒ 71 RVR 24,1 1 fC Chọn C2 = 22nF Suy ra ==+ − 9371 10.22.10.12.4,1 1RVR 2,7kΩ Chọn 7R = 2kΩ → 1VR =0,7kΩ Chọn 7R = 2kΩ , 1VR =1kΩ. Theo (2.3) chu kỳ dao động của mạch là: 20 20 Vcc C4 D4R9 Đồ án môn học ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG chinhsua: nguyenvanbientbd47@gmail.com fVRRRCT 1)(7,0 1872 =++= 2 187 7,0 1 fCVRRR =++⇒ 93 10.22.10.12.7,0 1 − = =5,411kΩ 8R⇒ = 5,411- 2,7 = 2,711kΩ Chọn 8R là điện trở 2kΩ và 0,8kΩ Dòng nạp tối đa cho tụ C2 là: 7,3 7,2 103 2 17 R7 == + = VRR V I CC mA Công suất tiêu tán trên 7R là: === 327 2 10.2.)7,3( 77 RIP RR 27,37 mW Công suất tiêu tán trên 1VR là: === 800.)7,3( 21 2 71 VRIP RVR 10,952 mW Dòng tối đa qua 8R là: 711,2 103 2 8 R8 == R V I CC = 3,689 mA Công suất tiêu tán trên 8R là: === 328 2 10.711,2.)689,3( 88 RIP RR 36,89 mW Chọn 10 1/27 Ω= kR W 10 1/711,28 Ω= kR W 10 1/11 Ω= kVR W Chọn D3 là loại 1N4001 với DV = 0,6V , =DI 10mA Chọn tụ =3C 0,01μF để chống nhiễu. 2. Tính mạch xén: Khi điện áp ngõ ra của mạch Astable ở mức logic 0. Tụ C4 được nạp từ Vcc qua R9 đến ngõ ra của mạch Astable. Để mạch Monotable hoạt động tốt thì độ dài xung kích đưa vào chân số (2) của mạch Monotable phải nhỏ hơn thời gian tồn t