Đề tài Thiết kế mạch linh kiện điện tử công suât bằng Orcad và mô phỏng băng proteus

thiết kế mạch linh kiện điện tử cụng suõt bằng Orcad và mụ phỏng băng proteus Lời Núi Đầu Ngμy nay cùng với việc phát triển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa học kỹ thuật trong công nghiệp, đặc biệt lμ trong công nghiệp điện tử thì các thiết bị linh kiện điện tử có công suất lớn cũng đ−ợc chế tạo ngμy cμng nhiều. Vμ đặc biệt các ứng dụng của nó vμo các ngμnh kinh tế quốc dân vμ đời sống hμng ngμy đã vμ đang đ−ợc phát triển hết sức mạnh mẽ. Tuy nhiên để đáp ứng đ−ợc nhu cầu ngμy cμng nhiều vμ phức tạp của công nghiệp thì ngμnh điện tử công suất luôn phải nghiên cứu để tìm ra giải pháp tối −u nhất. Đặc biệt với chủ tr−ơng công nghiệp hoá - hiện đại hoá của Nhμ n−ớc, các nhμ máy, xí nghiệp cần phải thay đổi, nâng cao để đ−a công nghệ tự động điều khiển vμo trong sản xuất. Do đó đòi hỏi phải có thiết bị vμ ph−ơng pháp điều khiển an toμn, chính xác. Đó lμ nhiệm vụ của ngμnh điện tử công suất cần phải giải quyết. Để giải quyết đ−ợc vấn đề nμy thì Nhμ n−ớc ta cần phải có đội ngũ thiết kế đông đảo vμ tμi năng. Sinh viên ngμnh TĐH t−ơng lai không xa sẽ đứng trong độ ngũ nμy, do đó mμ cần phải tự trang bị cho mình có một trình độ vμ tầm hiểu biết sâu rộng. Chính vì vậy môn học điện tử công suất lμ một yêu cầu cấp thiết cho mỗi sinh viên TĐH. Nó lμ bμi kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp của mỗi sinh viên, vμ cũng lμ điều kiện để cho sinh viên ngμnh TĐH tự tìm hiểu vμ nghiên cứu kiến thức về điện tử công suất. Qua đây cho em đ−ợc gửi lời cảm ơn tới thầy Nguyễn Ánh Dương đã tận tình chỉ dẫn, giúp chúng em hoμn thμnh tốt đề tài tốt nghiệp nμy. Đề tài nμy hoμn thμnh không những giúp em có đ−ợc thêm nhiều kiến thức hơn về môn học mμ còn giúp em d−ợc tiép xúc với một ph−ơng pháp lμm việc mới chủ động hơn,linh hoạt hơn vμ đặc biệt lμ sự quan trọng của ph−ơng pháp lμm việc theo nhóm.Quá trình thực hiện đề tài lμ một thời gian thực sự bổ ích cho bản thân em về nhiều mặt. Phú Thọ, ngμy 25 tháng 03 năm 2009 Sinh viên Nhóm 5 Mục Lục PHẦN 1 : SỬ DỤNG PHẦN MỀM ORCAD THIẾT KẾ MẠCH IN. CHƯƠNG 1 : Vẽ mạch nguyờn lý bằng OrCad………………………………….…….. CHƯƠNG 2 : Thiết kế mạch in…………………………………………………….……. PHẦN 2: Mễ PHỎNG MẠCH BẰNG PROTEUS. PHẦN 3: THIẾT KẾ MODULE THỰC HÀNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CễNG SUẤT. Khối mạch Tranzitor cụng suất (BJT) …………………………………………….. Khối mạch MOSFET cụng suất………………………………………….…………. Khối mạch Dalington…………...…………………………………………………… Khối mạch Triac……………...……………………………………………………... Khối mạch Diac………………...……………………………………………………. Khối mạch IGBT…………………...……………………………………………….. Khối mạch Thyrirtor………………..………………………………………………. Khối phỏt xung UJT…………………………………..…………………………….. Khối mạch phỏt xung PWM………………………….……………………………. Khối mạch nguồn…………………………………………..……………………….. Khối mạch phỏt xung sử dụng CTA 785………………...………………………… PHẦN 4: TỔNG KẾT LINH KIỆN HOÀN THÀNH MODUL THỰC HÀNH PHẦN 1: SỬ DỤNG PHẦN MỀM ORCAD THIẾT KẾ MẠCH IN Giới thiệu Cựng với sự phỏt triển nhanh chúng của mỏy tớnh, CAD( computer- Aideddegin) được xõy dựng ngày càng hoàn thiện và ứng dụng trong hầu hết cỏc lĩnh vực khoa học kỹ thuật. Đối với chuyờn ngành điện tử, nhiều phần mềm CAD cho phộp thiết kế mạch,mụ phỏng và vẽ mạch in một cỏch nhanh chúngvà hiệu quả như OrCAD/ Pspice, Multisim( Elẻctonics WorkBench), Mỉcisim, ExpeditionPCB,… ORCAD là một phần mềm thiết kế mạch điện tư đơn giản và phổ biến.Cũng cú rất nhiều phần mềm thiết kế điện tử khỏc, tuy nhiờn, chỳng tụi chọn sử dụng phần mềm này, vỡ bộ cụng cụ này được đỏnh giỏ là khỏ mạnh. Nhược điểm lớn nhất là phần mềm Orcad khụng cung cấp miễn phớ, nhược điểm thứ 2 là bộ phần mềm Orcad hộ trợ quỏ nhiều vỡ vậy nú khỏ nặng. Tuy vậy cỏc thư viện linh kiện của Orcad cú thể coi là mạnh nhất cho đến nay, và hầu hết cỏc nhà sản xuất linh kiện điện tử đều cung cấp cỏc Add-in thư viện linh kiện cho Orcad. Phần mềm Orcad cho phộp chỳng ta sử dụng để thiết kế nguyờn lý mạch điện từ đú chuyển sang mạch in và được sử dụng trong mạch điện thực dụng. Cỏc thao tỏc với phần mềm Orcad: Phần thứ nhất: Một số thao tỏc để vẽ một mạch nguyờn lý với Orcad dựng Capture. Phần thứ hai: Cỏc thao tỏc để chuyển từ mạch nguyờn lý sang mạch in dựng Layout Plus. Phần thứ ba: Một số phương phỏp điều chỉnh mạch in, và tạo cỏc file cần thiết để gia cụng mạch in cụng nghiệp,và xuất ra file *.pdf của mạch in. Phần thứ tư: dựng file .pdf để thiết kế mạch in hoàn chỉnh. Chương 1 : Vẽ mạch nguyờn lý với OrCad Trước tiờn chỳng ta khởi động OrCad với chương trỡnh CAPTURE hoặc CAPTURE CIS đều như nhau.Như hỡnh trờn. Màn hỡnh Capture sẽ hiện ra như trờn. Việc cỏc bạn cần làm tiếp theo là tạo ra một project để làm việc. Cỏc bạn bấm vào biểu tượng tờ giấy trắng (Creat document) để tạo ra một dự ỏn làm việc với Capture. Chỳng ta sẽ thấy xuất hiện một cửa sổ,cho phộp chọn vị trớ đặt thư mục làm việc (Location), v à cho phộp đặt tờn (Name). Ta bấm vào nỳt Browse để chọn vị trớ đặt bài của chỳng ta. Cửa sổ tiếp theo xuất hiện cho phộp ta chọn thư mục làm việc.N ếu ta muốn tạo ra một thư mục con đẻ chứa bài tập ta bấm vào nỳt Create Dir… để tạo ra thư mục con. Ta đỏnh tờn thư mục con muốn tạo và ấn nỳt OK. Màn hỡnh Capture sẽ hiện ra như trờn.Việc ta cần làm tiếp theo là tạo một project để làm việc.Ta bấm vào biểu tượng tờ giấy trắng (Creat document) đ ể tạo ra phần làm việc với Capture. Ta sẽ thấy xuất hiện một cửa sổ cho phộp chọn vị trớ đặt thư mục làm việc (Location),và cho phộp đặt tờn bài. Ta bấm vào nỳt Brown để chọn vị trớ đặt bài tập. Cửa sổ tiếp theo hiện ra cho phộp chọn thư mục làm việc.Nếu ta muốn tạo ra một thư mục con để chứa bài tập ta ấn vào nỳt Create Dir… để tạo ra thư mục con. Ta đỏnh tờn thư mục con muốn tạo và ấn nỳt OK. Ta xem lại một lần nữa cửa sổ làm việc, và cỏc con số chớnh là thứ tự cụng việc cần làm. Sau khi tạo thư mục con và tạo thư mục con ta cú thể đặt tờn cho bài tập.Tốt nhất mỗi bài t ập nờn đặt vào một thư mục riờng. Sau khi đặt tờn ta sẽ thấy một cửa sổ cú cỏc ụ chấm xuất hiện.Bõy giờ ta cần ước lượng xem mạch nguyờn lý mỡnh làm cú lớn khụng?Ta nờn chọn khổ giấy để vẽ mạch trước tiờn.Tất nhiờn khi vẽ mạch nếu khổ giấy vẽ khụng đủ ta cú thể thay đổi sau.Nhưng chỳng ta nờn chọn một thúi quen chọn khổ giấy trước và cố gắng sắp xếp sao cho mạch vừa với khổ giấy. Ta chọn Option => Schematic Page Properties. M ột khung cửa sổ mới sẽ hiện ra cho phộp ta chọn khổ giấy. Ta cú thể chọn kớch thước theo Inches hoặc Millimeters.Ta cú thể chọn khổ giấy mặc định theo kớch thước A,B,C,D,E, hoặc cú thể chọn Custom để cài đặt khổ giấy tuỳ thớch. Sau khi đặt khổ giấy xong ta cần đặt cỏc linh kiện lờn khung giấy đú.Nhấn Shift + P để mở khung màn hỡnh Place Part như hỡnh trờn. Khi lần đầu chạy OrCad,c ỏc thư viện linh kiện chưa được Add vào.Ta chọn Add Library để đưa cỏc thư viện vào. Màn hỡnh cho phộp Add cỏc thư viện sẽ hiện ra, ta chọn tất cả cỏc file.olb và nhấn Open. Bờn tay trỏi phớa trờn cú một nỳt được đỏnh dấu trũn, thay vỡ nhấn Shift +P ta cú thể nhấn vào nỳt đú, nú cũng mở lờn cửa sổ Place Part. Cửa sổ Place Part hiện ra,ta để ý đến ụ Libraries nằm bờn tay trỏi phớa duới,chỉ chuột vào 1 trong cỏc thư viện vừa add vào ta sẽ thấy danh sỏch cỏc linh kiện ở ụ cửa sổ trờn thay đổi.Ta cú th ể chọn linh kiện phự h ợp để thiết kế mạch. Nhấn OK để lấy linh kiện ra.Linh kiện dự được lấy ra nhưng vẫn tiếp tục dớnh vào chuột,nếu ta nhấn chuột trỏi một lần nữa thỡ một linh kiện giống linh kiện trước sẽ đặt vào giấy, vỡ vậy ta phải nhấn ESC để kết thỳc việc lấy linh kiện. Ta đặt đầy đủ cỏc linh kiện cần dựng vào giấy trước,sau đú sắp xếp và nối mạch lại với nhau. Để nối cỏc đ ường mạch ta bấm vào nỳt cú hỡnh dõy dẫn như ch ữ Z ngược ở gúc phải phớa trờn,Ta bấm chuột trỏi vào chõn linh kiện này và nối với chõn linh kiện khỏc. Để trụng dễ coi hơn ta cần phải xoay cỏc linh kiện hoặc di chuyển đến vị trớ thớch hợp.Sau khi sửa ta nhấn ESC để trở lại trạng thỏi làm việc hoặc nhấn vào hỡnh mũi tờn ở phớa trờn cựng gúc trỏi. Muốn di chuyển linh kiện ta nhấn chuột vào linh kiện và kộo nú đi. Muốn xoay, lật linh kiện ta nhấn chuột v ào linh kiện và nhấn nỳt V,R hoặc H.Mỗi nỳt ứng với một trạng thỏi xay lật khỏc nhau.Như hỡnh dưới. Từ một hỡnh linh kiện gốc ta cú thể xoay Rotate,lật theo trục dọc Vertical, lật theo trục ngang Horizontal. Như vậy ta cú thể chọn linh kiện, đặt linh kiện theo y muốn và nối mạch giữa cỏc linh kiện để cú được mạch nguyờn lý hoàn thiện. Bước cuối cựng đú là chõn linh kiện nào ta khụng nối dõy mạch thỡ ta phải đỏnh dấu X vào chõn linh kiện đú. đối với cỏc chõn linh kiện nào nối đất hoặc nối nguồn thỡ ta phải gắn nguồn và đất cho chỳng. Chương 2: Thiết kế mạch in 1.Cỏc thành phần chớnh trờn giao diện của chương trỡnh Layuot Thanh cụng cụ. Mở, lưu trang vẽ. Library Maneger : Quản lý thư viện cỏc kiểu chõn hàn. Delete : Xoỏ thành phần đó chọn. Find : Tỡm kiếm thành phần trờn bản vẽ. Edit : Hiển thị và sửa đổi thuộc tớnh của cỏc thành phần đó chọn. Speadsheet : Quản lý cỏc thành phần trờn trang vẽ. Cụng cụ Zoom. Query : Hiển thị cỏc điểm nghi vấn trờn trang vẽ. Component : cụng cụ để chọn và xử lý cỏc thành phần. Pin : Cụng cụ để chọn và xử lý chõn hàn. Obstacle : Cụng cụ để chọn và xử lý cỏc đường ngăn cỏch. Text : cụng cụ xử lý văn bản. Connection : Cụng cụ xử lý cỏc đường kết nối mạch. Error : Dũ tỡm cỏc lỗi trờn trang vẽ. Color : Định màu sắc. Online DRC : Tắt mở chức năng kiểm cỏc quy tắc định trước. Reconnect : Tắt mở việc hiển thị cỏc đường mạch in đó vẽ. Auto path round : cụng cụ vẽ đường mạch in tự động cho từng kết nối. Shove track : Cụng cụ để xờ dịch cỏc đường mạch in. Edit segment : Dịch chuyển đoạn nối mạch in. Add/Edit route : Vẽ mới hoặc sửa đổi cỏc đường mạch in. Refreesh all : làm tươi trang vẽ. Design rule Check : Kiểm tra cỏc quy tắc đó định trước. Thanh trạng thỏi. Hiển thị toạ độ hiện tại của con trỏ. Hiển thị và cho phộp chọn lớp mạch in. 2.Thực hành vẽ một mạch in Sử dụng chương trỡnh OrCad Capture tạo một Project cú tờn LAYOUT trong thư mục Layuot. Vẽ một mạch nguyờn lý như sau: Ứng với mỗi linh kiện cần cú một chõn hàn nhất định. Để xỏc định kiểu chõn hàn cho linh kiện : nhấn đỳp vào linh kiện, nhập kiểu chõn của linh kiện vào mục PCB Footprint, nhấn vào nỳt để trở về trang vẽ mạch nguyờn lý. Nhấn vào nỳt để đúng trang vẽ: Chọn PAGE 1 nhấn vào nỳt Create Netlist: Mở chương trỡnh Orcad Layout. Tạo một trang vẽ board mạch in mới :File->New Chọn file _Default.tch, nhấn Open Chọn thư mục Layuot đó lưu Project, chọn tập tin netlist LAYUOT.MNL: Xỏc định thư mục lưu bản vẽ board mạch in, xỏc định tờn tập tin lưu board mạch in. Một trang để vẽ mạch in được mở ra với tất cả cỏc chõn hàn của cỏc linh kiện đó được xỏc định trước và cỏc đường nối theo sơ đồ nguyờn lý: Nhấn nỳt để chọn và di chuyển linh kiện đến vị trớ mong muốn.Việc xoay linh kiện cú thể được thực hiện bằng cỏch chọn linh kiện và nhấn phớm R.Nhấn để tắt chức năng kiểm tra cỏc quy tắc trước. Nhấn nỳt để vẽ cỏc đường mạch in nối mạch, chọn lớp thứ 2(BOT) để thực hiện vẽ đường mạch in. Chọn đường nối cần vẽ nhấn chuột và thực hiện từng đường nối giữa 2 điểm. Muốn xoỏ đường nối chọn đường nối nhấn phớm Delete trờn bàn phớm. Muốn thay đổi độ rộng của đường nối chọn đường nối nhấn phớm W chỉnh lại giỏ trị độ rộng của đường nối, nhấn OK. Thường xuyờn nhấn nỳt để làm tươi trang vẽ. Để vẽ đường biờn thể hiện phạm vi của board mạch nhấn nỳt chọn lớp Global Layout (lớp 0) vẽ một khung khộp kớn bằng cỏch nhấn chuột tại một gúc của board mạch,di chuyển đến cỏc gúc kế tiếp nhấn chuột. Để kết thỳc vẽ đường biờn nhấn phớm ESC. Nhấn nỳt để lưu bản vẽ. PHẦN 2 : Mễ PHỎNG MẠCH BẰNG PROTEUS 1.Khởi động chương trỡnh. Sauk hi cài đặt Proteus,vào Start menu,khởi động isis của Proteus: 2.Giao diện chớnh. 3.Cỏc toolbar chớnh: Thanh số 1: -Cụm 1: tạo nhanh một trang thiết kế, mở trang thiết kế đó tạo,lưu trang thiết kế -Cụm 2: In cả trang,chọn vựng ib tựy ý -Cụm 3: Chia lưới điểm trang thiết kế. -Cụm 4: Zoom linh kiện về giữa trang,phúng to,thu nhỏ, fix trang,zoom vựng tuỳ chọn. -Cụm 5: Cắt, coppy, paste trang. -Cụm 6: Copy, move, quay, xoỏ linh kiện trờn trang. -Cụm 7: Chỉ vựng biểu tượng đầu,chọn linh kiện. Thanh số 2: 1.Cho phộp chọn linh kiện sau khi nhấn nỳt P ở hộp thoại DEVICES. 2.Chấm điểm trờn trang. 3.Tạo nhón:nhấn trỏi chuột lờn dõy dẫn và đặt tờn. 4.Text:nhấn trỏi chuột và vẽ. 5.Tạo Bus 6.I don’t use. 7.nhấn trỏi lờn linh kiện để xem edit component. 8.Nguồn, đất, bus… 9.Chõn linh kiện. 10.Simulation Graph. 11.Tape recorder. 12.Generator: DC, xung, sin,….. 13.Voltage Probe:giống vụn kế thường nhưng chỉ cú một đầu dõy,hiện số trực tiếp. 14.Current Probe: giống ampe kế nhưng chỉ cú một đầu. 15.Dụng cụ ảo: oscilloscope.vụn kế AC,DC,ampe kế AC,DC…….. 16.vẽ đường 2D. 17.Vẽ hộp 2D. 18.Vẽ đường trũn 2D 19.Vẽ cung trũn 2D 20.Vẽ đa giỏc 2D 21.Text 2D:nhấn trỏi vào trang va type. Thanh số 3: Quay trỏi,phải, đối xứng chõn ngang dọc linh kiện trờn hộp hiển thị linh kiện. Thanh số 4. điều khiển Start, step by step, pause,stop quỏ trỡnh mụ phỏng. 4.Thiết kế mạch mụ phỏng. Thiết kế mạch mụ phỏng chương trỡnh hiển thị số từ 0 đến 9 dựng LED 7 thanh. Mạch mụ phỏng như sau: Đầu tiờn ta lấy tất cả cỏc linh kiện cần dựng ra hộp thoại DEVICES bằng cỏch nhấn vào chữ P ở hộp thoại DEVICES, ta sẽ cú hộp thoại Pick Devices hiện ra như sau: Gừ tờn linh kiện cần lấy vào ụ Keywords. Hỡnh linh kiện và sơ đồ chõn mạch in sẽ hiện ra bờn cạch khi ta nhấn vào chõn linh kiện. Để chọn ta nhấn OK lỳc này trờn hộp thoại DEVICES sẽ xuất hiện tờn linh kiện đó chọn. Để lấy linh kiện rat rang thiết kế ta nhấn vào tờn linh kiện trong hộp thoại DEVICES, dựng thanh cụng cụ thay đổi cho phự hợp sau đú sang nhấn trỏi vào trang thiết kế để đặt linh kiện. Ta lần lượt đưa cỏc linh kiện cần dựng ra trang thiết kế.Nguồn và đất lấy ra bằng cỏch nhấn vào biểu tượng trờn thanh cụng cụ số 2.ta sắp xếp cỏc linh kiện theo mạch nguyờn lý. Để đi dõy ta nhấn vào chõn linh kiện thứ nhất, di chuyển chuột và nhấn vào chõn linh kiện thứ 2. Để sửa một linh kiện ta nhấn đỳp chuột lờn linh kiện đú.Sau khi đi dõy ta được mạch hoàn chỉnh như sau: Như vậy ta đó mụ phỏng xong mạch hoàn chỉnh. Để chạy mạch ta nhấn vào nỳt Start trờn thanh cụng cụ số 4. PHẦN 3 : THIẾT KẾ MODULE THỰC HÀNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CễNG SUẤT 1.Mạch điều khiển nguồn cấp xung sử dụng TCA785 Sơ đồ nguyờn lý khối mạch phỏt xung sử dụng TCA785 Giới thiệu sơ đồ : Mạch bao gồm: MBA(T1) 220AC/24AC; MBA xung T2. Một IC TCA785. Bảy điện trở : R1(4,7kΩ) ; R2 (10kΩ) ; R3 (220kΩ) ; R4 (4,7kΩ) ; R5(220Ω); R6(2.2kΩ); R7(22kΩ). Biến trở R9,R10. 5 Diode (D1-D5) và 1 diode zenner D8. Tụ điện C1(0,47uF); C2(1000uF); C3(2,2uF); C4; C5(4,7nF); C6(150pF). Nguyờn lý: MBA T1 cú nhiệm vụ biến đổi điện ỏp xoay chiều 220v hoặc 110v xuống 24v. thụng qua bộ chỉnh lưu cầu Diode điện ỏp Ac chuyển thành điện ỏp Dc cung cấp cho mạch điều khiển. sơ sử dụng cỏc tụ lọc C2,C3,C4,C5,C6. và tụ kớch C1. TCA 785 cú nhiệm vụ điều biến xung ra làm xung cú tớnh ổn định cao MBA xung T2 giỳp biến đổi xung ra khụng giao động Sơ đồ mạch in khối mạch phỏt xung sử dụng TCA78 Mụ phỏng khối khuyếch đại tạo xung sử dụng TCA 785 2.Khối mạch khuyếch đại cụng suất kết hợp Tranzitor và Mosfet Sơ đồ nguyờn lý khối mạch khuyếch đại cụng suất sử dụng Mosfet và Tranzitor cụng suất Giới thiệu sơ đồ. Sơ đồ mạch gồm: 15 điện trở : R1,R2,R12(51kΩ); R3(13kΩ); R4,R5(47kΩ); R6(1kΩ); R7(2,7kΩ); R8,R9; R11(510Ω); R13(100Ω); R14(10Ω); R15(8Ω). Biến trở R10,R16. 8 Tụ điện : C1(220uF); C2(47uF); C3; C4(100uF); C5(47uF); C6,C7(2200uF); C8(0.68 uF). 4 Tranzitor : 2 phõn cực thuận(2N3904), 2 phõn cực ngược(2N3906). 1 Diode D1. 2Mosfet Q5,Q6 Sơ đồ mạch in khối mạch khuyếch đại cụng suất dựng Mosfet và Tranzitor cụng suất Mạch mụ phỏng khối khuyếch đại cụng suất dựng MOFED và TRAZITOR 3.Khối mạch Dalington Sơ đồ nguyờn lý khối mạch Dalington Mạch nguyờn lý tầng khuyếch đại Dalington mắc Colector chung ghộp một cặp Tranzitor T1 và T2 liờn tiếp. Ưu điểm cơ bản của mạch là cú trở khỏng vào rất lớn, trở khỏng ra nhỏ và hệ số khuyếch đại rất lớn . tổng = 1 x 2 = 200 x 200 = 40000 Sự cú mặt của tụ điện C1 (gọi là tụ ghộp mạch vào) nhằm chống sự ảnh hưởng của nội trở. Sự cú mặt của C2 nhằm nối ngắn mạch điện trở R4 đảm bảo trở khỏng cực E của Tr2 là thấp nhất . Áp dụng cỏc kết quả đó cú về phõn cực một chiều ta nhận dược: UB1 = .Ucc = = 13,75 V UB2 = UB1 – 2UBE = 13,75V – 1,4 V = 12,35 V Dũng Emitor của T2: IE2 = = = 12,35 mA IE1 = = = 61,75A Sơ đồ mạch gồm: 5 điện trở : R1(1kΩ); R2(1MΩ); R3(2,2MΩ); R4,R5(1kΩ). Tụ C1. 2 Tranzitor 2N1069, 2N1070. Sơ đồ mạch in khối mạch Dalington Mụ phỏng khối mạch DALINHTON 4.Khối mạch phỏt xung PWM sử dụng IGBT Sơ đồ nguyờn lý khối mạch phỏt xung PWM sử dụng IGBT Sơ đồ mạch gồm: Một MBA 220/24VAC. Chỉnh lưu cầu Diode. Điện trở R1. Tụ C1. 3 IC. 6 IGBT Q1-Q6. 12 Diode D2-D13. Nguyờn lý hoạt động Phương phỏp thực hiện dựa vào kỹ thuật analog.giản đồ kớch đúng cụng tắc bộ nghịch lưu trờn cơ sở so sỏnh hai tớn hiệu cơ bản: súng mang Up tần số cao súng điều khiển Ur dạng sin.vớ dụ: cụng tắc lẻ được kớch đúng khi súng điều khiển lớn hơn súng mang(Ur>Up).trong trường hợp ngược lại cụng tắc đúng chẵn được kớch đúng. Súng mang Up cú thể ở dạng tam giỏc. tần số súng mang càng cao,lượng súng hài bậc cao bị khử càng nhiều.tuy nhiờn , tần số đúng cắt cao làm cho tổn hao phỏt sinh do quỏ trỡnh đúng ngắt cỏc cụng tắc tăng theo .ngoài ra, cỏc linh kiện đỏi hỏi cú thời gian đúng Ton và ngắt Toff nhất định.cỏc yếu tố này làm hạn chế việc chọn tần số súng mang. Súng điều khiển Ur mang thụng tin về độ lớn trị hiệu dụng và tần số súng hài cơ bản của điện ỏp ở ngừ ra. Trong trường hợp bộ nghịch lưu ỏp 3 pha, 3 súng điều khiển của 3 pha phải được tạo lệch nhau về pha 1/3 chu kỳ của nú. Trong trường hợp bộ nghịch lưu ỏp 1 pha, tương ứng với 2 pha tải cú điện trở và điện cảm ta cần tạo 2 súng điều khiển lệch pha nhau 1/2chu kỳ(tức chỳng ngược pha nhau). để đơn giản mạch kớch hơn ta co thể sử dụng 1 súng điều khiển duy nhất để kớch đúng vớ dụ: cặp cụng tắc(S1 S4) được kớch đúng theo quan hệ giữa súng điều khiển và súng mang, cũn cặp (S3 S2) được kớch đúng ngược lại với chỳng.Lỳc đú,hỡnh thành trạng thỏi kớch đúng (S1 S2) hoặc (S3 S4). Sơ đồ mạch in khối mạch phỏt xung PWM sử dụng IGBT Mạch mụ phỏng khối phỏt xung PWM sử dụng IGBT 5.Khối mạch Diode cụng suất Sơ đồ nguyờn lý khối mạch Diode cụng suất Đõy là mạch chỉnh lưu cầu 1 pha toàn súng. Trong khoảng 00, D1 và D2 cựng dẫn,cũn D3 và D4 bị khoỏ. Nửa chu kỳ sau <t<2, điện ỏp nguồn phõn cực ngược lại nờn D3 và D4 dẫn cũn D1 và D2 bị khoỏ. Dạng súng điện ỏp và dũng điện chỉnh lưu qua tải hoàn toàn giống súng dũng điện và điện ỏp trong sơ đồ chỉnh lưu 1 pha mỏy biến ỏp thứ cấp điểm giữa. Điểm khỏc biệt cần lưu ý trong sơ đồ là vỡ cú 2 Diode cũng bị khoỏ nờn điện ỏp ngược cực đại đặt trờn mỗi diode giảm một nửa. Sơ đồ mạch in khối mạch Diode cụng suất Mụ phỏng khối mạch Diode cụng suất 6.Khối phỏt xung UJT kết hợp sử dụng Thyristor Sơ đồ nguyờn lý khối mạch phỏt xung UJT kết hợp Thyristor Mạch điện là sự kết hợp sử dụng UJT để tạo xung nhọn đầu khởi động cho SCR, xung điều khiển nhận được trên điện trở R=56 ôm có góc pha đầu thay đổi được nhờ điện trở biến đổi Rt. Mạch hoạt động như sau: - điện áp chỉnh lưu có dạng sóng nửa hình sin được cấp cho mạch, 1 phần đặt tới tảI lúc SCR dẫn điện, 1 phần qua mạch ổn định Rs D5 tạo điện áp một chiều cung cấp cho mạch tự dao động dùng UJT. Tần số dao động suất hiện trên Emitơ của UJT và trên bazơ 1 dạng xung nhọn đầu có thể thay đổi nhờ điênk trở Rt (có giá trị cực đại là 500k.ôm) và nhờ đó thay đổi đưộcgcs dẫn điện của SCR bằng cách chọn thời điểm xuât hiện các xung nhọn điều khiển SCR. Kết quả là khi tăng giá trị Rt, SCR được khởi động mở sớm hơn và dòng điện qua tảI tăng lên. chú ý UJT được cung cấp sóng 1 chiều lấy trên D5 có dạng bằng đầu và tần số đồng bộ với sóng ra của khối mạch phát xung điều khiển( chu kì là 8,33ms và tại lúc này sóng ra chỉnh lưu bằng 0, chu kì dao động lại được khởi động bằng việc nạp cho tụ C1). Tải có thể sử dụng ở đây là các phần tử công suất có dòng tải điều tiết được theo góc mở dẫn điện của SCR, đây là dòng một chiêu đập mạnh hướng từ trên xuống dưới theo mạch do tính chất dẫn điện của SCR. Sơ đồ mạch in khối mạch phỏt xung UJT mở Thyristor Mạch mụ phỏng khối phỏt xung UJT kết hợp dựng thyristor 7.Khối mạch Triac Nguyờn lý khối mạch Triac Điện ỏp chỉnh lưu Ua được so sỏnh với điện ỏp U1 lấy trờn biến trở VR1.tại thời điểm Ua=U1 thỡ đổi dấu điện ỏp ra của khuyếch đại thuật toỏn A1 kết quả là ta cú chuỗi xung chữ nhật khụng đối xứng Ub. Ở đõy cú độ rộng xung õm của Ub,phần dương Ub tớch phõn qua A2 thành điện ỏp tựa. Kết quả tiếp theo ta cú chuỗi xung Uc. Xung điều khiển được đưa vào kết hợp phần dương Uc được tớch phõn qua A3 tạo điện ỏp tựa điện ỏp này được khuyếch đại qua tầng khuyếch đại Dalington. Xung đưa ra được đưa đến mỏy biến ỏp xung để diều khiển Triac. Trong vựng làm mất xung điều khiển,do khụng cú điện ỏp tựa.theo nguyờn tắc này càng giảm nhỏ gúc càng tốt, mà gúc do U1 quyết định.Vỡ vậy cú thể giảm U1 để cú gúc một vài độ, sai số một vài độ là hoàn toàn cho phộp. Mạch điều khiển là bộ điều ỏp xoay chiều một pha với mạch điều khiển là Triac điều khiển sợi đốt. Sơ đồ mạch in khối mạch Triac Phần 4: TỔNG KẾT LINH KIỆN HOÀN THÀNH MODUL THỰC HÀNH 1.Khối mạch phỏt xung sử dụng TCA 785: BA xung 1 Chỉnh lưu cầu 1 1 MBA 220v ( 110v)/ 24Vac 1 M IC TCA 785 điện trở: R= 4.7 kΩ( 2 con) R= 220kΩ ( 2 con) R= 10kΩ ( 1 con) R= 2.2kΩ ( 2 con) R= 22kΩ (1 con) Biến trở R= 100kΩ ( 1 con) R= 10kΩ ( 1 con) Tụ điện: C= 1000àF ( 1 con) C= 0.47àF ( 1 con) C= 2.2àF ( 1 con) C= 0.1àF ( 1con) C= 47àF ( 1 con) C= 150pF( 1 con) Diode : 1N4005 ( 6 con) Zennor 15v ( 1 con) BBAY 61 ( 3 con) 2. khối mạch khuyếch đại cụng suất dựng MOFED: Tranzitor: 2N2905 ( 2 con); 2N3417 (2 con) Mosfed : 2SK413 (2 con) Động cơ Dc 12v ( 1 chiếc) Tụ điện: C= 47àF ( 1 con) C= 220pF ( 6 con) - Điện trở: R= 13Ω ( 1 con) R= 470Ω (13 con) Biến trở: 2 con 3. Khối mạch khuyếch đại Dalinhton - Điện trở: R= 1MΩ ( 1 con) R= 2.2MΩ ( 1 con) R=1kΩ ( 2 con) - Tranzitor: 2N1070 ( 2 con) 4. Khối mạch phỏt xung PWM Tụ điện: C= 220àF ( 1con) C= 1.5 àF ( 3 con) Diot: 2N5400 (6 con) IGBT: STGT40NC60DC (6 con) IC: 4227G ( 3 con) Động cơ: 12v 3 pha ( 1 chiếc) 5. Khối mạch phỏt xung UJT - Điện trở: R= 10kΩ ( 1 con) R= 100Ω ( 1 con) R= 56Ω ( 1 con) Biến trở: R= 500kΩ ( 1 con) Diot zenner: 1N4744A ( 1 con) UJT: 2N6027 ( 1con) Thyristor: EC 113M3 ( 1con) ; Động cơ 1 chiều 12v ( 1 chiếc) Lời Kết Trong thời gian vừa qua với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Nguyễn Ánh Dương em đã cố gắng hoàn thành đề tài môn học điện tử công suất với đề tài “thiết kế module thực hành linh kiện điện tử công suất” .Mặc dù lúc đầu còn bỡ ngỡ ,nhưng được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo Nguyễn Ánh Dương, em đã hoàn thành đề tài,có thêm được nhiều kinh nghiệm quý báu trong thực tế , kiến thức về điện tử công suât và các môn học khác để sau này có đủ tự tin làm các đề tài khác ,giúp em: -Hiểu được cấu tạo , nguyên lý hoạt động của các linh kiện điện tử công suất. -Biết cách thiết kế và tính toán mạch. -Biết cách thiết kế và chạy mạch in. -Biết sử dụng phần mềm thiết kế mạch điện tử OrCad Kết quả mô phỏng cho thấy mạch hoạt động tốt đáp ứng được những yêu cầu đặt ra. Điều đó chứng tỏ tính đúng đắn của mạch đã thiết kế. Kết quả này có thể là cơ sở cho việc ứng dụng để thiết kế mạch trong thực tế. Tuy nhiên, do thời gian có hạn và kiến thức của em còn hạn chế nên đề tài này không tránh khỏi những thiếu sót. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Ánh Dương đã tận tình hướng dẫn , giúp đỡ em trong suốt thời gian làm đề tài để em hoàn thành đề tài này. Phú Thọ Ngày 25 tháng 04 năm 2009 Sinh viên thực hiện Nhóm 5