Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG II : MỘT SỐ LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH

CHƯƠNG II : MỘT SỐ LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH

Tải bản đầy đủ - 0trang

Hình 2.1.1.b – Sơ đờ chân của IC 555

+ Chân số 2 (TRIGGER) : Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được dùng

như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở đây dùng các transitor PNP

với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc.

+ Chân số 3 (OUTPUT) : Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng thái của

tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1 . “1” ở đây là mức cao và nó tương ứng với gần

bằng Vcc nếu (PWM=100%), mức 0 tương đương với 0V nhưng mà trong thực tế mức 0

này ko được 0V mà nó trong khoảng từ 0.35 đến 0.75V .

+ Chân số 4 (RESET) : Dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối masse thì ngõ

ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nới vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp

trên chân 2 và 6 . Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường hay nối chân này

lên VCC.

+ Chân số 5 (CONTROL VOLTAGE) : Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555

theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngồi cho nới GND . Chân này có thể

khơng nới cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số 5 xuống

GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn

được ổn định .



Trang 26



+ Chân số 6 (THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác và

cũng được dùng như 1 chân chớt .

+ Chân số 7 (DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển

bỡi tầng logic của chân 3 . Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì nó

mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động .

+ Chân số 8 (Vcc) : Chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động . Nó được cấp điện áp từ

2V -->18V (Tùy từng loại 555 thấp nhất là con NE7555) .

2.1.2. Cầu tạo và nguyên lý hoạt động của IC 555



Hình 2.1.2.a – Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ tương đương của IC 555



Trang 27



Ta thấy cấu tạo IC 555 rất phức tạp, gồm : 25 van bán dẫn (transistor và diode) và 15 điện

trở . Tuy nhiên, về bản chất thì IC 555 là 1 bộ mạch kết hợp giữa 2 con Opamp, 3 điện trở ,

1 con transistor, và 1 bộ Fipflop (ở đây dùng FFRS ) :

- 2 OP-amp có tác dụng so sánh điện áp .

- Transistor để xả điện .

- Bên trong gồm 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành3 phần. Cấu tạo này tạo

nên điện áp chuẩn. Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương của Op-amp 1 và điện áp 2/3

VCC nối vào chân âm của Op-amp 2. Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3VCC, chân S = [1]

và FF được kích. Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3 VCC, chân R của FF = [1] và FF được

reset .

* Nguyên lý hoạt động của IC 555



Hình 2.1.2.b – Nguyên lý hoạt động của IC 555

Ký hiệu 0 là mức thấp (L) bằng 0V, 1 là mức cao (H) gần bằng V cc, Q- là Q đảo. Mạch FF

là loại RS Flip-flop .

Khi S = [1] thì Q = [1] và Q- = [0] .

Khi R = [1] thì Q- = [1] và Q = [0] .

Tóm lại : Khi S = [1] thì Q = [1] . Khi R = [1] thì Q = [0] vì Q- = [1], transisitor mở dẫn,

cực C nối đất . Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp ở chân 6 không vượt quá V2 .

Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF không reset .

Khi mới đóng mạch, tụ C nạp qua R .

* Tụ C nạp từ điện Áp 0V -> Vcc/3 :

- Lúc này V+1(V+ của Opamp1) > V-1 . Do đó O1 (ngõ ra của Opamp1) có mức logic 1

Trang 28



(H) .

- V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) . Do đó O2 = 0 (L).

- R = 0, S = 1 nên Q = 1, Q- = 0.

- Q = 1 nên ngõ ra = 1.

- Q- = 0 nên transistor hồi tiếp không dẫn.

* Tụ C tiếp tụ nạp từ điện áp Vcc/3 -> 2Vcc/3 :

- Lúc này, V+1 < V-1. Do đó O1 = 0.

- V+2 < V-2. Do đó O2 = 0.

- R = 0, S = 0 nên Q, Q- sẽ giứ trạng thái trước đó (Q=1, Q-=0) .

- Transistor vẫn ko dẫn .

* Tụ C nạp qua ngưỡng 2Vcc/3:

- Lúc này, V+1 < V-1. Do đó O1 = 0.

- V+2 > V-2. Do đó O2 = 1 .

- R = 1, S = 0 --> Q = 0, Q- = 1.

- Q- = 1 --> Transistor dẫn, điện áp trên chân 7 xuống 0V .

- Tụ C xả .

- Điện áp trên tụ C giảm xuống do tụ C xả, làm cho điện áp tụ C

nhảy xuống dưới 2Vcc/3 .

* Tụ C tiếp tục "xả" từ điện áp 2Vcc/3 --> Vcc/3:

- Lúc này, V+1 < V-1 nên O1 = 0 .

- V+2 < V-2 nên O2 = 0 .

- R = 0, S = 0 nên Q, Q- sẽ giứ trạng thái trước đó (Q = 0, Q- = 1) .

- Transistor vẫn dẫn .

* Tụ C xả qua ngưỡng Vcc/3 :

- Lúc này V+1 > V-1 . Do đó O1 = 1 .

- V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) . Do đó O2 = 0.

- R = 0, S = 1 nên Q = 1, Q- = 0.

- Q = 1 nên ngõ ra = 1.

- Q- = 0 --> Transistor không dẫn -> chân 7 không = 0V nữa và tụ C lại được nạp điện với

điện áp ban đầu là Vcc/3 .

Nói tóm lại là :

Trong quá trình hoạt động bình thường của 555, điện áp trên tụ C chỉ dao động quanh điện

áp từ Vcc/3 đến 2Vcc/3.

- Khi nạp điện, tụ C nạp điện với điện áp ban đầu là Vcc/3, và kết thúc nạp ở thời điểm

điện áp trên C bằng 2Vcc/3 .



Trang 29



- Khi xả điện, tụ C xả điện với điện áp ban đầu là 2Vcc/3, và kết thúc xả ở thời điểm điện

áp trên C bằng Vcc/3 .

- Thời gian mức 1 ở ngõ ra chính là thời gian nạp điện, mức 0 là xả điện .

* Quá trình lại lặp lại .

Kết quả : Ngõ ra OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vng, có chu kỳ ổn định .

2.1.3. Cơng thức tính tần số điều chế độ rộng xung của IC 555



Hình 2.1.3.a – Sơ đờ mạch tạo dao động cơ bản của IC 555

Nhìn vào sơ đờ mạch trên ta có cơng thức tính tần sớ , độ rộng xung.

+ Tần sớ của tín hiệu đầu ra là :

f = 1/(ln2.C.(R1 + 2R2))

+ Chu kì của tín hiệu đầu ra :

T = 1/f = ln2.C.(R1+2R2)

+ Thời gian xung ở mức H (1) trong một chu kì :

T1 = ln2.(R1 + R2).C

+ Thời gian xung ở mức L (0) trong 1 chu kì :

T2 = ln2.R2.C

2.1.4. Một số ứng dụng của IC 555

* Điều chế độ rộng xung đơn giản với IC timer 555.điều khiển tốc độ động cơ (hoặc

độ sáng đèn)



Trang 30



Hình 2.1.4.a – Sơ đồ điều khiển tốc độ động cơ bằng PWM tạo bởi IC 555

* Mạch chống dội cho nút nhấn của vi điều khiển hoặc mạch số, dùng mạch đơn ổn

IC 555



Hình 2.1.4.b – Sơ đờ mạch chớng dội cho nút nhấn của vi điều khiển hoặc mạch số, dùng

mạch đơn ổn IC 555



Trang 31



2.2. MOSFET IRF540

2.2.1. Sơ lược về MOSFET

Mosfet là Transistor hiệu ứng trường (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)

là một Transistor đặc biệt có cấu tạo và hoạt động khác với Transistor thông thường mà ta

đã biết . Mosfet thường có cơng suất lớn hơn rất nhiều so với BJT . Đới với tín hiệu 1

chiều thì nó coi như là 1 khóa đóng mở . Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiệu

ứng từ trường để tạo ra dòng điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợp cho

khuyếch đại các ng̀n tín hiệu yếu .

Mosfet được chia làm 2 loại là Mosfet kênh dẫn N (NMOS) hoặc Mosfet kênh dẫn P

(PMOS) . Hoặc dựa theo nguyên tắc hình thành kênh dẫn mà có Mosfet kênh đặt sẵn (kênh

giàu) hoặc Mosfet kênh không đặt sẵn (kênh nghèo) hay Mosfet kênh cảm ứng hoặc

Mosfet kênh tăng cường .



Hình 2.2.1.a – Cấu tạo, hính ảnh thực tế và ký hiệu trên sơ đồ mạch của Mosfet

* Nguyên lý hoạt động :

Mosfet hoạt động ở 2 chế độ đóng và mở . Do là một phần tử với các hạt mang điện cơ bản

nên Mosfet có thể đóng cắt với tần sớ rất cao. Nhưng mà để đảm bảo thời gian đóng cắt

ngắn thì vấn đề điều khiển lại là vẫn đề quan trọng .



Trang 32



Mạch điện tương đương của Mosfet . Nhìn vào đó ta thấy cơ chế đóng cắt phụ thuộc vào

các tụ điện ký sinh trên nó .

Ở đây em khơng trình bày chi tiết cấu trúc bán dẫn của nó để nó đóng hoặc mở. Có thể

hiểu đơn giản như sau :

+ Đối với kênh P : Điện áp điều khiển mở Mosfet là Ugs < 0 . Dòng điện sẽ đi từ S đến D .

+ Đối với kênh N : Điện áp điều khiển mở Mosfet là Ugs > 0 . Điện áp điều khiển đóng là

Ugs 0. Dòng điện sẽ đi từ D xuống S.

Do đảm bảo thời gian đóng cắt là ngắn nhất người ta thường : Đới với Mosfet Kênh N điện

áp khóa là Ugs = 0 V còn Kênh P thì Ugs 0.

Ưu và nhược điểm của Mosfet :

* Ưu điểm :

- Tốc độ chuyển mạch nhanh, tần số làm việc cao .

- Tổng trở vào lớn, tổn hao thấp .

- Tuổi thọ cao nếu được tính tốn tớt .

- Có ưu thế về giá so với IGBT nếu không yêu cầu công suất cao .

* Nhược điểm :

- Bị hạn chế về điện áp .

- Chịu quá tải kém, nhạy cảm với nhiệt độ .

Một số thông số quan trọng cần lưu ý khi sử dụng Mostfet :

Drain to Source breakdown voltage : điện áp một chiều lớn nhất cho phép trên cực Drain và

Source . Khi tính tốn thường lấy hệ sớ điện áp an tồn tới thiểu là 1.5 .

Countinuous Drain current : dòng một chiều liên tục lớn nhất chảy qua Mosfet, giới hạn bởi

tổn hao, thường cho ở 25oC và 100oC .

Pulsed drain current : dòng điện xung lớn nhất chảy qua Mosfet, phụ thuộc vào độ rộng xung,

giới hạn bởi diện tích an tồn (Safe Operating Area – SOA) .

Gate to Source voltage : điện áp điều khiển giữa cực Gate và Source, thường lớn nhất là 20V,

thực tế hay đặt khoảng 10V, khi Mosfet hoạt động xảy ra hiện tượng điện áp điều khiển tăng

cao cần mắc thêm diode zener để ghim điện áp .

Max Power Dissipation : công suất tiêu tán lớn nhất trong điều kiện làm mát tốt nhất, thường

chọn ở 25oC .



Trang 33



Linear Derating Factor : hệ số suy giảm công suất tỏa nhiệt theo nhiệt độ, thương khoảng 0.7

đến 2.5 W/oC .

Operating Junction and Storage Temperature Range : giới hạn nhiệt độ của lớp tiếp giáp,

thường từ -55oC đến 175oC .

Peak dioderecovery dv/dt : giới hạn tốc độ tăng điện áp trên diode mắc giữa cực Drain và

Source, thường nhơ hơn 5 V/ns .

Static Drain to Source on Resistance : điện trở biểu kiến ở trạng thái dẫn .

Rise time and Fall time : thời gian chuyển mạch của van từ trạng thái khóa sang trạng thái

dẫn và ngược lại .

Total Gate Charge : Điện tích tổng cộng của các tự điện ký sinh trên cực Gate tại một giá trị

Uđk nhất định, thường cho ở 10V .



2.2. OPTO PC817

Opto là loại linh kiện tích hợp có cấu tạo gờm một led và một photo diode hay một photo

transitor. Được sử dụng để cách ly giữa các khối chênh lệch nhau về điện hay cơng suất như

khới cơng suất nhỏ (dòng nhỏ, điện áp 5V) với khới điện áp lớn dòng lớn và áp lớn .



Hình 2.2.a - Hình ảnh opto trong các bản vẽ và hình ảnh thực tế

Nguyên lý hoạt động của opto là: Khi đặt điện áp 5v vào chân 1,2 của opto làm cho led

sáng xảy ra hiệu ứng quang điện làm cho 2 chân 3 và 4 thông nhau. Dòng điện chân 4 sẽ

qua chân 3 của opto.Nhờ vậy tín hiệu 2 mạch là mạch lực và mạch điều khiển liên lạc

được với nhau mà vẫn đảm bảo cách ly về mặt dòng điện điện áp giữa 2 khối



Trang 34



Chương III – THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH

3.1. Sơ đồ khối



Khới tạo

PWM



Khới

cách ly



Bộ biến

đổi



Khới đảo

chiều



Khới

ng̀n I



Ng̀n

220 VAC



Khới

ng̀n II



Động





Hình 3.1.a – Sơ đờ khới tồn mạch

Khới ng̀n I



: cấp ng̀n 5VDC ổn địnhcung cấp cho mạch tạo PWM .



Khối nguồn II



: cấp nguồn 12VDC cho mạch động lực .



Khối tạo PWM



: tạo xung PWM để băm điện áp .



Khối cách ly



: cách ly mạch tạo PWM và mạch công suất .



Bộ biến đổi



: bộ xung áp nối tiếp để cấp điện áp cho động cơ .



Khối đảo chiều



: quyết định chiều điện áp cấp cho động cơ .



3.2. Khối nguồn

3.2.1.Khối nguồn I

Khối nguồn I dùng mạng điện lưới 220 V AC, tần số 50 Hz ổn áp thành nguồn một chiều 12

VDC ổn định .

Ng̀n

220VAC



Biến áp

220V/12

V



Chỉnh

lưu



San phẳng và

lọc nhiễu



Ởn

áp



Hình 3.2.1.a – Sơ đờ khới khới ng̀n I



Trang 35



Hình 3.2.1.b – Sơ đồ nguyên lý khối nguồn I

Điện áp được giảm áp từ 220 VAC xuống 9 VAC thông qua một biến áp cách li . Nhờ

Diode chỉnh lưu cầu tín hiệu xoay chiều sẽ nắn thành dạng một chiều. Điện một chiều này

sẽ dưới dạng sóng nhấp nhơ .



Hình 3.2.1.c – Dạng sóng điện áp trước và sau chình lưu cầu



Điện áp hiệu dụng sau biến áp : 9 (V)

Điên áp lưới có giá trị lớn nhất : (V)

Dòng điện lớn nhất qua Diode chỉnh lưu cầu : 0.2 (A)

Trong đề tài này em sử dụng Diode chỉnh lưu cầu : KBP307, chịu được dòng tới đa 3 (A),

điện áp ngược tối đa 700 (V) .

Điện áp lớn nhất sau chỉnh lưu (cũng là điện áp lớn nhất đặt lên tụ lọc) : (V)

Chọn hệ số gợn :

Điện trở biểu kiến của mạch điều khiển trước ổn áp : . Suy ra :

Trong đề tài này em dùng tụ lọc chính C1 có giá trị : 2200(uF), chịu được điện áp : 35V; tụ lọc

phụ C3 có giá trị : 470(uF), chịu được điện áp : 25V .



Trang 36



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG II : MỘT SỐ LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×