Trường Đại học Trà Vinh SVTH: Ngô Văn Nhân GVHD: MÃ HỌC NHÂN Trang 1 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án môn học này, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trường Đại học Trà Vinh. Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến quí thầy cô trường Đại học Trà Vinh, đặc biệt là những thầy cô đã tận tình dạy bảo cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường. Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Thầy Mã Học Nhân đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu giúp tôi hoàn thành đồ án môn học. Bên cạnh đó, tôi nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn bè đã có những nhận xét, đánh giá, trao đổi và cung cấp cho tôi nhiều tài liệu tham khảo bổ ích giúp tôi hoàn thành tốt đồ án. Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng để hoàn thiện đồ án bằng tất cả sự nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp quí báu của quí thầy cô và các bạn. Trà Vinh, ngày 31 tháng 12 năm 2013 Sinh viên Ngô Văn Nhân Trường Đại học Trà Vinh SVTH: Ngô Văn Nhân MỤC LỤC CHƯƠNG I: PHẦN MỞ ĐẦU 3 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 3 2. MỤC TIÊU CHỌN ĐỀ TÀI 3 3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3 CHƯƠNG II: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NGUỒN XUNG 4 2.1. KHÁI NIỆM NGUỒN XUNG 4 2.2. PHÂN LOẠI NGUỒN XUNG 4 2.2.1 Nguồn xung kiểu : Buck 4 2.2.2 Nguồn xung kiểu : Boot 6 2.2.3 Nguồn xung kiểu : Flyback 9 2.2.4 Nguồn xung kiểu : Push-Pull 11 CHƯƠNG III: KHỐI NGUỒN XUNG TIVI CRT 13 3.1 TỔNG QUÁT VỀ KHỐI NGUỒN TIVI MẦU 14 3.1.1 Chức năng của khối nguồn tivi màu 14 3.1.2 chỉ tiêu kỹ thuật của nguồn tivi mầu 14 3.1.3 Nguyên tắc của các bộ nguồn công suất lớn nói chung và tivi màu nói riêng 15 3.1.4 Sơ đồ tổng quát của khối nguồn tivi mầu 15 3.2 KHỐI NGUỒN XUNG 17 3.2.1 Mạch đầu vào của nguồn xung 17 3.2.2 Nguồn xung(nguồn Switching) 19 3.2.2.1 Mạch tạo nguồn xung 19 3.2.2.2 Mạch hồi tiếp để giữ điện áp ra 21 3.2.2.3 Các mạch bảo vệ 24 CHƯƠNG III: PHẦN KẾT LUẬN 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 GVHD: MÃ HỌC NHÂN Trang 2 Trường Đại học Trà Vinh SVTH: Ngô Văn Nhân CHƯƠNG I: PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài. Nguồn xung đang được dùng rất phổ biến bởi nó có ưu điểm là hiệu suất biến đổi năng lượng cao và khả năng thay đổi linh hoạt trong thiết kế.Chẳng hạn như có thể có nhiều đầu ra (output Voltage) với nhiều cực khác nhau từ một đầu vào đơn(single Input voltage), khả năng ổn định áp tại ngõ ra, hạn chế tổn hao công suất đến mức tối thiểu, tránh nhiễu nguồn do hiện tượng dội áp và còn nhiều hơn nữa ……. Sao đây em xin giới thiệu “ Khối nguồn xung tivi CRT “, mà em đã tìm hiểu và nghiên cứu cho đồ án của mình. 2. Mục tiêu chọn đề tài. Tìm hiểu và nghiên cứu nguyên lý hoạt động của nguồn xung trên các máy Tivi, hiểu được nguồn xung của Tivi CRT ,cũng như sẽ hiểu được nguyên lý chung của các nguồn điện trên các thiết bị điện tử khác 3. Phạm vi nghiên cứu. Chỉ nghiên cứu “Khối nguồn xung tivi CRT”…. 4. Phương pháp ghiên cứu: Phương pháp thu thập số liệu, giả thiết nghiên cứu, thu thập thong tin, xử lí kết quả nghiên cứu …… GVHD: MÃ HỌC NHÂN Trang 3 Trường Đại học Trà Vinh SVTH: Ngô Văn Nhân CHƯƠNG II: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NGUỒN XUNG 2.1. KHÁI NIỆM NGUỒN XUNG. - Mạch nguồn xung (còn gọi là nguồn ngắt/mở - switching) là mạch nghịch lưu thực hiện việc chuyển đổi năng lượng điện một chiều thành năng lượng điện xoay chiều và ngược lại,có thể tăng hoặc giảm điện áp tùy theo nhu cầu của người sử dụng. 2.2. PHÂN LOẠI NGUỒN XUNG. Nguồn xung hiện nay có rất nhiều loại khác nhau nhưng nó được chia thành 2 nhóm nguồn : Cách ly và không cách ly * Nhóm nguồn không cách ly : + Boot + Buck + Buck – Boot * Nhóm nguồn cách ly : + flyback + Forward + Push-pull + Half Bridge + Mỗi loại nguồn trên đều có những ưu nhược điểm khác nhau. Nên tùy theo yêu cầu của nguồn mà ta chọn các kiểu nguồn xung như trên. Sau đây là nguyên tắc hoạt động của từng bộ nguồn trên mình chỉ nói về các bộ nguồn hay dùng trong thực tế : 2.2.1 Nguồn xung kiểu : Buck Đây là kiểu biến đổi nguồn cho điện áp đầu ra nhỏ hơn so với điện áp đầu vào tức là Vin<vout Xét một mạch nguyên lý sau : GVHD: MÃ HỌC NHÂN Trang 4 Trường Đại học Trà Vinh SVTH: Ngô Văn Nhân Mạch có cấu tạo nguyên lý đơn giản chỉ dùng một van đóng cắt nguồn điện và phần lọc đầu ra. Điện áp đầu ra được điều biến theo độ rộng xung Khi " Switch On" được đóng tức là nối nguồn vào mạch thì lúc đó dòng điện đi qua cuộn cảm và dòng điện trong cuộn cảm tăng lên, tại thời điểm này thì tụ điện được nạp đồng thời cũng cung cấp dòng điện qua tải. Chiều dòng điện được chạy theo hình vẽ Khi " Swith Off" được mở ra tức là ngắt nguồn ra khỏi mạch. Khi đó trong cuộn cảm tích lũy năng lượng từ trường và tụ điện điện được tích lũy trước đó sẽ phóng qua tải. Cuộn cảm có xu hướng giữ cho dòng điện không đổi và giảm dần. Chiều của dòng điện trong thời điểm này như trên hình vẽ. Quá trình đóng cắt liên tục tạo tải một điện áp trung bình theo luật băm xung PWM. Dòng điện qua tải sẽ ở dạng xung tam giác đảm bảo cho dòng liên tục qua tải. Tần số đóng cắt khá cao để đảm bảo triệt nhiễu công suất cho mạch. Van công suất thường sử dụng các van như Transitor tốc độ cao, Mosfet hay IGBT Điện áp đầu ra được tính như sau : Vout = Vin * (ton/(ton+toff) = Vin* D ( với D là độ rộng xung %) GVHD: MÃ HỌC NHÂN Trang 5 Trường Đại học Trà Vinh SVTH: Ngô Văn Nhân Với ton, toff lần lượt là thời gian mở và thời gian khóa của van Đối với kiểu nguồn Buck này thì cho công suất đầu ra rất lớn so với công suất đầu vào vì sử dụng cuộn cảm, tổn hao công suất thấp. Do vậy nên nguồn buck được sử dụng nhiều trong các mạch giảm áp nguồn DC. ví dụ như từ điện áp 100VDC mà muốn hạ xuống 12VDC thì dùng nguồn Buck là hợp lý. Dưới đây là một ứng dụng của nguồn Buck trong việc tạo ra nguồn 3.3V Mạch dùng LM3485 để tạo xung đóng cắt van.Mạch có thể điều chỉnh đựoc điện áp đầu ra, có phản hổi để ổn định điện áp 2.2.2 Nguồn xung kiểu : Boot Kiểu dạng nguồn xung này cho điện áp đầu ra lớn hơn điện áp đầu vào : Vin < Vout Xét một mạch nguyên lý như sau : GVHD: MÃ HỌC NHÂN Trang 6 Trường Đại học Trà Vinh SVTH: Ngô Văn Nhân Mạch có cấu tạo nguyên lý khá đơn giản. Cũng dùng một nguồn đóng cắt, dùng cuộn cảm và tụ điện. Điện áp đầu ra phụ thuộc vào điều biến độ rộng xung và giá trị cuộn cảm L Khi "Swich On" được đóng lại thì dòng điện trong cuộn cảm được tăng lên rất nhanh, dòng điện sẽ qua cuộn cảm qua van và xuống đất. Dòng điện không qua diode và tụ điện phóng điện cung cấp cho tải. Ở thời điểm này thì tải được cung cấp bởi tụ điện. Chiều của dòng điện như trên hình vẽ Khi "Switch Off" được mở ra thì lúc này ở cuối cuộn dây xuất hiện với 1 điện áp bằng điện áp đầu vào. Điện áp đầu vào cùng với điện áp ở cuộn cảm qua diode cấp cho tải và đồng thời nạp cho tụ điện. Khi đó điện áp đầu ra sẽ lớn hơn điện áp đầu vào, dòng qua tải được cấp bởi điện áp đầu vào. Chiều của dòng điện được đi như hình vẽ! Điện áp ra tải còn phụ thuộc giá trị của cuộn cảm tích lũy năng lượng và điều biến độ rộng xung (điều khiển thời gian on/off). Tần số đóng cắt van là khá cao hàng Khz để triệt nhiễu công suất và tăng công suất đầu ra.Dòng qua van đóng cắt nhỏ hơn dòng đầu ra.Van công suất thường là Transior tốc độ cao, Mosfet hay IGBT Diode là diode xung, công suất Công thức tính các thông số đầu ra của nguồn Boot như sau : GVHD: MÃ HỌC NHÂN Trang 7 Trường Đại học Trà Vinh SVTH: Ngô Văn Nhân Ipk = 2 x Iout,max x (Vout / Vin,min) Tdon = (L x Ipk) / (Vout - Vin) Điện áp đầu ra được tính như sau : Vout = ((Ton / Tdon) + 1) x Vin Với : Ton là thời gian mở của Van Ipk là dòng điện đỉnh Trong nguồn Boot thì điện áp đầu ra lớn hơn so với điện áp đầu vào do đó công suất đầu vào phải lớn hơn so vói công suất đầu ra. Công suất đầu ra phụ thuộc vào cuộn cảm L.Hiệu suất của nguồn Boot cũng khá cao nên được dùng nhiều trong các mạch nâng áp do nó truyền trực tiếp nên công suất của nó rất lớn. Ví dụ như mạch biến đổi từ nguồn 12VDC lên 310VDC chả hạn. Nguồn boost có 2 chế độ: - Chế độ không liên tục: Nếu điện cảm của cuộn cảm quá nhỏ, thì trong một chu kỳ đóng cắt, dòng điện sẽ tăng dần nạp năng lượng cho điện cảm rồi giảm dần, phóng năng lượng từ điện cảm sang tải. Vì điện cảm nhỏ nên năng lượng trong điện cảm cũng nhỏ, nên hết một chu kỳ, thì năng lượng trong điện cảm cũng giảm đến 0. Tức là trong một chu kỳ dòng điện sẽ tăng từ 0 đễn max rồi giảm về 0. - Chế độ liên tục: Nếu điện cảm rất lớn, thì dòng điện trong 1 chu kỳ điện cảm sẽ không thay đổi nhiều mà chỉ dao động quanh giá trị trung bình.Chế độ liên tục có hiệu suất và chất lượng bộ nguồn tốt hơn nhiều chế độ không liên tục, nhưng đòi hỏi cuộn cảm có giá trị lớn hơn nhiều lần. Một ứng dụng của mạch nguồn Boot GVHD: MÃ HỌC NHÂN Trang 8 Trường Đại học Trà Vinh SVTH: Ngô Văn Nhân Đây là mạch tạo được điện áp đầu ra lớn hơn đầu vào từ 12VDC lên được 24VDC. Sử dụng IC dao động 2.2.3 Nguồn xung kiểu : Flyback Đây là kiểu nguồn xung truyền công suất dán tiếp thông qua biến áp. Cho điện áp đầu ra lớn hơn hay nhỏ hơn điện áp đầu vào. Từ một đầu vào có thể cho nhiều điện áp đầu ra Sơ đồ nguyên lý như sau : GVHD: MÃ HỌC NHÂN Trang 9 Trường Đại học Trà Vinh SVTH: Ngô Văn Nhân Mạch có cấu tạo bởi 1 van đóng cắt và 1 biến áp xung. Biến áp dùng để truyền công suất từ đầu vào cho đầu ra. Điện áp đầu ra phụ thuộc vào băm xung PWM và tỉ số truyền của lõi Như chúng ta đã biết chỉ có dòng điện biến thiên mới tạo được ra từ thông và tạo được ra sức điện động cảm ứng trên các cuộn dây trên biến áp. Do đây là điện áp một chiều nên dòng điện không biến thiên theo thời gian do đó ta phải dùng van đóng cắt liên tục để tạo ra được từ thông biến thiên. Khi "Switch on " được đóng thì dòng điện trong cuộn dây sơ cấp tăng dần lên. Cực tính của cuộn dây sơ cấp có chiều như hình vẽ và khi đó bên cuộn dây thứ cấp sinh ra một điện áp có cực tính dương như hình vẽ. Điện áp ở sơ cấp phụ thuộc bởi tỷ số giữa cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Lúc này do diode chặn nên tải được cung cấp bởi tụ C GVHD: MÃ HỌC NHÂN Trang 10 [...]... khảo một sơ đồ ứng dụngh mạch Push-Pull Trong mạch này thì nguồn đẩy kéo chỉ giữa chức năng là nâng điện áp từ 12V lên tới 310V TL494 làm chức năng tạo xung đóng cắt có thời gian chết đển điều khiển các van đóng cắt CHƯƠNG III KHỐI NGUỒN XUNG TIVI CRT 3 1 Tổng quát về khối nguồn GVHD: MÃ HỌC NHÂN Trang 13 Trường Đại học Trà Vinh SVTH: Ngô Văn Nhân 3.1.1 Chức năng của khối nguồn Ti vi mầu Sơ đồ cung cấp... là nguyên tắc cơ bản của nguồn xung được sử dụng trong Ti vi mầu 3.1.4 Sơ đồ tổng quát của khối nguồn Ti vi mầu : GVHD: MÃ HỌC NHÂN Trang 15 Trường Đại học Trà Vinh SVTH: Ngô Văn Nhân Khối nguồn có thể chia làm hai phần chính : Phần mạch đầu vào : Hầu hết các bộ nguồn xung đều có mạch đầu vào giống nhau, mạch có nhiệm vụ cung cấp nguồn một chiều DC phẳng và sạch cho nguồn xung, phẳng là không còn gợn... Diode có điều khiển 3.2.2 Nguồn xung (Nguồn Switching) Nguồn xung còn gọi là nguồn Switching ( Ngắt mở ) hay nguồn dải rộng , là nguồn có dòng điện đi qua biến áp thay đổi đột ngột tạo thành điện áp ra có dạng xung điện - gọi là nguồn xung Điện áp cung cấp cho nguồn là áp một chiều được ngắt mở tạo thành dòng xoay chiều cao tần đi qua biến áp - gọi là nguồn Switching ( Ngắt mở ) Nguồn có khả năng điều... Mạch lọc nhiễu cao tần Nhiễu cao tần bám theo nguồn điện được loại bỏ sau khi đi qua mạch lọc nhiễu Hình ảnh khối nguồn Ti vi mầu : GVHD: MÃ HỌC NHÂN Trang 17 Trường Đại học Trà Vinh SVTH: Ngô Văn Nhân Hình ảnh khối nguồn Ti vi mầu JVC * Mạch chỉnh lưu nhân đôi tự động Mạch chỉnh lưu nhân đôi tự động sử dụng ở một số loại nguồn như nguồn JVC, nguồn National, nguồn Panasonic * Mạch chỉnh lưu nhân 2 : Nếu... làm việc từ tới nay, thì em đã hoàn thành đồ án môn học của mình với nhiệm vụ tìm hiểu và nghiên cứu nguồn xung , để nâng cao hiệu quả sử dụng điện năng một cách có hiệu quả Trong suốt quá trình làm đồ án thì em cảm thấy rằng mình cần phải học hỏi nhiều hơn nữa để tiếp thu nhiều kinh nghiệm để sau này mình không bỡ ngỡ khi ra trường Và qua việc được làm đồ án này thì em cũng cảm thấy rằng mình cũng... xuất nguồn khi phụ tải bị chập hoặc điện áp đầu vào tăng cao, và bảo vệ các mạch phía sau khi khối nguồn ra điện áp quá mạnh - Đèn công xuất : Có nhiệm vụ ngắt mở để tạo thành dòng điện xoay chiều tần số cao chạy qua biến áp xung đèn công xuất đồng thời là đèn tham gia dao động nếu nguồn dao động sử dụng kiểu dao động nghẹt, không tham gia dao động nếu nguồn sử dụng dao động đa hài 3.2 Khối nguồn xung. .. dạng kiểu nguồn xung được truyền công suất gián tiếp thông qua biến áp, cho điện áp đầu ra nhỏ hơn hay lớn hơn so với điện áp đầu vào từ một GVHD: MÃ HỌC NHÂN Trang 11 Trường Đại học Trà Vinh SVTH: Ngô Văn Nhân điện áp đầu vào cũng có thể cho nhiều điện áp đầu ra Nó được gọi là nguồn đẩy kéo Xét sơ đồ nguyên lý sau : Đối với nguồn xung loại Push-Pull này thì dùng tới 2 van để đóng cắt biến áp xung và... cung cấp điện của bộ nguồn Nhiệm vụ của khối nguồn là cung cấp điện áp cho vi xử lý và khối quét dòng hoạt động, đầu ra của nguồn là hai điện áp B1 = 110V và B2 = 12V là hai điện áp một chiều bằng phẳng và ổn định - Nguồn 110 cung cấp cho cao áp và tầng kích dòng - Nguồn 12V cung cấp cho dao động dòng và ổn áp qua IC LA7805 xuống 5V cung cấp cho vi xử lý Điện áp đầu vào của nguồn có tầm thay đổi... kì f là tần số băm xung (T=1/f = (Ton + Toff)) Nguồn xung kiểu Flyback hoạt động ở 2 chế độ : Chế độ liên tục (dòng qua thứ cấp luôn > 0) và chế độ gián đoạn (dòng qua thức cấp luôn bằng 0) Một mạch ứng dụng nguồn dùng Flyback như sau: Đây là mạch nâng ấp dùng nguồn chuyển đổi flyback Điện áp đầu vào 12V cho đầu ra tới 180V Sử dụng IC555 và có ổn định điện áp đầu ra 2.2.4 Nguồn xung kiểu : Push-Pull... vào của bộ nguồn GVHD: MÃ HỌC NHÂN Trang 16 Trường Đại học Trà Vinh SVTH: Ngô Văn Nhân Sơ đồ mạch đầu vào của khối nguồn • • • • SW là công tắc tắt mở chính , Fuse là cầu chì C1, T1, C2 là mạch lọc nhiều cao tần ( mạch mầu tím ) TH ( Themmistor ) là điện trở khử từ, Degauss là cuộn dây khử từ R1 là điện trở sứ hạn dòng hạn chế dòng nạp vào tụ, D1 - D4 là mạch chỉnh lưu cầu, C3 là tụ lọc nguồn chính . VỀ NGUỒN XUNG 4 2.1. KHÁI NIỆM NGUỒN XUNG 4 2.2. PHÂN LOẠI NGUỒN XUNG 4 2.2.1 Nguồn xung kiểu : Buck 4 2.2.2 Nguồn xung kiểu : Boot 6 2.2.3 Nguồn xung kiểu : Flyback 9 2.2.4 Nguồn xung. KHỐI NGUỒN XUNG TIVI CRT 13 3.1 TỔNG QUÁT VỀ KHỐI NGUỒN TIVI MẦU 14 3.1.1 Chức năng của khối nguồn tivi màu 14 3.1.2 chỉ tiêu kỹ thuật của nguồn tivi mầu 14 3.1.3 Nguyên tắc của các bộ nguồn. suất lớn nói chung và tivi màu nói riêng 15 3.1.4 Sơ đồ tổng quát của khối nguồn tivi mầu 15 3.2 KHỐI NGUỒN XUNG 17 3.2.1 Mạch đầu vào của nguồn xung 17 3.2.2 Nguồn xung (nguồn Switching) 19