Thiết kế mô nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở dùng cho ti vi Trong hệ nguồn ổn áp dải rộng có nhiều loại mạch thiết kế Nhưng dùa nguyên tắc ngắt mở hay nguồn xung Do để thấy rõ nguyên lý hoạt động nguồn ngắt mở xin thiết kế nguồn ổn áp dải rộng bán dẫn dời Chỉ tiêu nguồn dải rộng : Điện áp vào 90÷266V AC Tần sè 50/60 Hz Công suất 50W Điện áp 115V DC Hiệu suất nguồn 8% ∆Ura = 1% Lùa chọn sơ đồ để thiết kế mơ theo hình 75.V I Mạch lọc nhiễu khử từ Mạch chống nhiễu Với tần số cao khả trở kháng ZL : ZL = 2ΠfL, - L số vịng dây quấn - S tiết diện lõi Ferit (cm2) - µ độ từ thẩm Ferit µ = 500 - d độ rộng trung bình đường sức tính Nếu chọn lõi Ferit có L=6mH=6.10 -3, chiều cao h=1,5cm, độ rộng tiết diện 0,7cm, b=2 cm : S=0,7.2=1,4cm2 d = 2h+Πa/2 = 2.1,5+3,14.0,7/2=3+1,099=4,099 cm Khi ta có (vịng) Điều chỉnh xác độ cảm ứng từ cuộn dây cách xê dịch cuộn cho có tính đối xứng tụ ký sinh nhỏ Với tụ đầu vào thng dựng t gm tr s c 0,04 Tà ữ 0,5 ; UC = 250 ữ 450 V AC Trên điốt chỉnh lưu, để bảo vệ điốt thông dòng đột ngột chống điện áp ngược dánh thủng ta thường chọn C=500÷1000P UC U ngược điốt tuỳ theo nẵn hoạt động theo phương thức Bộ khử từ Gồm điện trở cuộn dây quấn quanh mặt phát sóng đèn hình Số vịng dây ta tính sau : Với ý nghĩa tham số sau : - d : đường sức trung bình - U : Điện áp vào - µ : Độ từ thẩm khơng khí - I : Dịng điện đột biến - S : Diện tính hình - F : Tần số 50/60 Ta thường chọn n=5÷6 vịng RT chọn QSP4021, điện trở 8Ω lóc bình thường II Bé nắn lọc phương thức điều khiển nắn lọc - Công suất tiêu thụ nguồn - Chỉ số đỉnh điện áp đầu vào - Dòng điện trung bình sau chỉnh lưu Bộ nắn điện Xét nắn lúc làm việc với điện áp vào 260V Bộ nắn theo hai nửa chu kỳ nh hình 76.2.V R1 Io Uo 347V U2 C4 C5 Hình 76.2.V Ung điốt : Ung=1,5U0 Ing=3,5I0 Ung=1,5U0=520V Giả thiết dịng trung bình sau chỉnh lưu 0,44A Ta chọn diốt K202C có tham sè nh sau Imax thuận =9A 250C Imax thuận =3A 1300C Ung=600V Sụt áp thuận 1V (Imax) Tính R1, cho sụt áp R1 khơng ảnh hưởng tới nguồn Ta chọn R=2÷6Ω Nếu chọn R1 = 5Ω cơng suất K1 : PR1 = RI2 = (0,44)2 ≈ 1W Chọn tô C4, C5 : Khi nắn lọc C4, C5 nối tiếp C0 (I (I0 tính =mA) Trong trường hợp hai tụ mắc nối tiếp nên C0=C4/2=C5/2 ⇒ C4=C5= 78,5µF Ta lấy 100µF Chọn UC4 = UC5 ; UC0=1,2U0=1,2.347=416,4V Vì hai tụ mắc nối tiếp nên 2UC4=2UC5=UC0 Từ UC4=UC5=UC0/2=208,2V, ta lấy chuẩn 250V Vậy C4=C5=100µF/250 Xét U0AC vào (hình 77.2.V) Giả sử R1 =5Ω nh cị : 268V D1 C4 D2 110V Uo C5 VCC Hình 77.2.V Khi mạch chuyển phương thức AC vµo thÊp Ri→ I0 (mA) UC4=UC5=0,6U0=171,6V Nh tho AC in 90ữ260 V thỡ : C4=C5=220àF (chuẩn) UC4=UC5=250V đủ Mạch điều chỉnh phương thức nắn lọc (hình 78.2.V) D1 D2 AC 160V 178V R2 +B R6 C3 R3 D3 T1 C R4 D4 R5 R AC in - + ~ ~ Hình 78.2.V - Giả thiết AC ≥ 160V nắn lọc hoạt động theo phương thức bội áp - Giả thiết AC ≤160V nắn lọc hoạt động theo phương thức nhân áp Tức mạch làm việc AC ≥ 160V, đèn chế độ đóng, tức D thơng hẳn (T1 thơng bão hồ) Ta tính Ungược cho D1, D2 Khi U vào cực đại 260V, D1, D2 nắn lọc chu kỳ có : - U2 điện áp vào : 160÷260V - Ri nội trở UAC nên Ri ≈ - RĐ điện trở thuận điốt ≈ 2Ω nên (RĐ+Ri)/2 ≈ - U2 = 0,75U0 ⇒ Vì D1 D2 mắc nối tiếp nên : UD1=UD2=Ung/2 = 3U0/2 = 520V ID1 = ID2= Imax=7I0 Trong mạch I0 nhá, ta chọn D1 D2 K202C với tham sè sau thừa đủ : Imax =3A 1300 Ungược = 600V C0=60I0/U0 Vì I0 nhá nên chọn C0 =C3 = 4,7µ/450V đủ Trở lại chế độ đèn bán dẫn I ; Dòng IP qua R2, R3, R4 tạo điện áp UR4 đủ mở D3 ; nh bắt đầu 160V AC T1 thơng, dịng Nếu IP=1,5mA ⇒ R2+R3+R4=118K Nếu UR4 =22,5V = Umở D3 R3 ≈ 2,25/1,5 = 15kΩ Chọn 4R = 100kΩ mắc nối tiếp song song để tạo mẫu điện trở cỡ 100kΩ PR2 = PR3 =[1,5 / 10-3]2.100.103 ≈ 0,056W Chọn PR2 = PR3 = 0,056 W PR4 = (1,5.10-3).15.103 ≈ 0,033W, chọn PR4=1/2W Như sau bắt đầu 160V AC U R2 =22,5V, chọn D3 có Umở =20V cho chế độ nhạy D3=RD20E, 2F20 có tham sè sau : Uon=20V I0=6,2 Pmax=0,5W Khi D3 có Umở =22,5V điện áp 22,5V đặt D4 R5 thừa để transto T1 : C1815 thơng bão hồ UCE ≈ Thirysto có U0=0 ngắt, nắn làm việc bình thường Khi U vào ≤ 160V khơng đủ áp để mở dịng qua T1 ≈ 0, dịng điện thơng qua R, R6 Trên R có điện áp máy đóng vai trị U G Thirysto Tơ C đóng vai trị ổn định dòng điện chiều tránh xung để đảm bảo cho Thirysto làm việc ổn định Giả sử điện áp lúc đưa vào 140V < 160V AC Ura =140/0,75=186V tụ C3 Trên tô C4, UC4 ≈ UC3 ≈ 186V ⇒ dịng qua RC, R UG phơ thuộc vào tỉ số R6/R Nhưng R6 lại RC T1 nên chắn R6 >> R để R6 bảo vệ T1 tránh điện áp ngược đánh thủng Giải pháp đề : - Nếu chọn T trước phải chọn Thirysto sau (IGR = U6) - Nếu chọn Thirysto trước chọn R sau (UG = IG.R) Ta chọn Thirysto trước SF5J42, C15E, C11E có tham sè sau Tham sè cho Thirysto SF5J42, C15E, C11E : UN xung ngược cực đại 500V IG dòng chiều điều khiển 1,2mA UG điện áp mở 14V Điện trở thuận 8Ω Sụt áp A K 1,3 V Nhiệt độ max 1000C IAK max 100A Tính R6 R : Yêu cầu UR ≥ 14V, R ≥ 14/1,2 =11,6K Trong sơ đồ chọn R=12K R6 =(186-14)/1,2=143,4K (sơ đồ 150K) 3.Tính tốn giá trị linh kiện phần chống nhiễu phương thc nn lc C1 = C2 =0,047ữ0,1 àF / 250ữ450V C12 = C13 =C14=500 PF/250V C3 = 4,7µF/450V C4 = C5 = 200µF/250V C=220µF/6,3V R1 = 5Ω / 10W R2 = R3 =50K/ 0,5W R4 = 15kΩ/0,5W R6 = 150KΩ/0,5W R=12kΩ/0,5W T1 : C1815 UCB0 : 6W VEB0 : 5V ICmax =150mS Pmax =400mW HFF =70 ÷ 700 FC =80MHz Cầu D D/ có Ung = 600V Ithuận 1300 3A D1D2 Ungược 600V Ithuận 1300 = 3A D3 : Umở =20V Ion 6,2A T2 thirysto : SF5J42, C15E, C11E : Ung = 500V IG = 1,2mA UG =14V IAkmax = 100A Cuộn khử từ 5÷6 vịng Cuộn lọc nhiễu 53 vịng III - Tính tốn tần số dao động - công suất Chế độ tĩnh cho Transito cơng suất (hình 79.2.V) 350V 175V R1 T3 Ube T4 Re Hình 78.2.V Nếu chọn dịng IC0 ban đầu 10mA với UBE0 = 0,5, BN =100Ω, Re==0,68Ω UBE0 = Ip.RCE.T4 = UCC – R1 (Ip +IB0) Chọn IP ≈ 8IB0 (Vì IP >> IB0) ⇒ IP ≈ 0,8 mA R1 chọn = UE = IC0E =10 10-3.0,68 = 0,0068V Phương trình tải tĩnh chọn U C = ẵ Un để công suất max UCC = ICRba + UCE (hình 80.2.V) Hình 80.2.V Chế độ động Trong mạch dao động ghép biến áp để dao động điều kiện cân fa : Điện áp đặt vào C : UC Điện áp đặt vào B : UB UC = -SZCUB Điện áp tạo cn cảm dịng IC mét dịng IL Dòng điện cảm ứng sang cuộn hồi tiếp điện áp S, ZC, L >0 nên để Uht UB đồng pha M Giải phương trình KKht ≥ ta có nghiệm để dao động n2≤ n≤ n1 Chọn n=20 Tính biến áp (hình 81.2.V) 350V U1 n1 U2 n2 Ub nb Hình 81.2.V Cơng suất u cầu cho tải 40W-115V nên công suất biến áp tối thiểu Gọi U2=115V, P2 = 40W phần cung cấp cho tải có n2 vịng dây U1 điện áp bé dao động nghẹt tạo có n1 vịng dây Ub điện áp hồi tiếp dương cho dao động có nb vịng dây Khi U2 =115V P2 =40W ⇒I2 = P2/T2=40/115=0,247A Khi U2 =115V biến áp đạt η=80% ⇒ U1 =U2/η=115/0,8 = 143,75V Coi biến áp lý tưởng : 0,8P1 = P2 ⇒ Cuộn hồi tiếp ghép với cuộn dao động có hệ số ghép tối ưu để dao động Dịng IB dịng IC định Cơng suất tạo cuộn hồi tiếp dương Pht = IB.Ub =0,00347.3,6=0,0124W Tổng công suất yêu cầu Pt Pt = P1+Pht= 40 + 0,0124W Pbiến áp thực = Pt /0,8 = 50,0156 W Nếu chọn lõi biến áp K 34.24.17 có kích thước sau Đường kính ngồi D=3,8cm Đường kính d=2,4cm Chiều cao h=0,7 cm B=0,25J Tiết diện lõi từ Tiết diện cửa sổ Công suất giới hạn biến áp Pgh > Pt thoả mãn công suất Số vịng cuộn dao động Đường kính cuộn dây n1 : (với mật độ dòng điện 3A/mm2) Chọn đường kính dây =0,4mm Số vịng cuộn hồi tiếp : Chọn nb =5 vịng Đường kính nb : Chọn dây có cỡ 0,05mm Đường kính cuộn dây cho tải : Chọn cỡ dây φ = 0,4mm Số vòng cuộn tải n2 Chọn n2 =150 vòng Nh bỏ qua dịng IC0 mét chiều biến áp điện áp cực C thay đổi : 350V143,75V=206,26V Có nghĩa UC =350V thời gian tắt UC =206,25V thời gian đóng xác lập đỉnh xung Cơng suất tĩnh Transito công suất P0 = IC0.UC =10.350=3,5W Công suất độngcủa Transito công suất Pd = I1.206,25V = 0,347.206,5=71,5W transito mạch điều khiển từ xa (bảng 1) fC τ0 Tên Transito VCB0 VEB0 IC(A) Pmax (W) hFE T5 : SD1274 150 40 100-103 150 T6 : SA 1013 -160 -6 -1 900m 60 – 320 >15M 150 T7 : SC2291 100 100 200k 100M 123 Bảng Điốt nắn điện điốt chịu tần số cao điện áp ngược lớn RU – 48 Mạch lọc gồm 2R=33K đấu song song = 33kΩ/2 Tụ lọc 100µ/160V (Tần số cao tụ nhỏ) - Khi T7 có cực B mức thấp (0V) hình vẽ 82.2.V : Lệnh OFF T5 110mA /115V H out 33k T6 4,7k 27k 39k T7 ON/OFF [H/L] 56k Hình 82.2.V T7 ngắt UC = Un =115V qua R=4,7kΩ, 27kΩ T7 phân áp Rb =56kΩ làm việc chế độ ngắt IC = ; UB =0 IC = sụt áp R=4,7kΩ 0, đến T6 khơng có UBE, T6 ngắt, T7 phân áp âm UBE T7 = UCE T6 : T2 ngắt, điện áp 115V không dẫn tới đèn cơng suất dịng Máy ngõng hoạt động - Khi mở lệnh ON (cực BT7 có Ucao≈ 5V) T7 thơng bão hồ, cực B T6 dẫn đất, dịng ICE T7 tạo sụt áp R27 : U = ICET7 4,7K làm cho T6 mở ⇒ T7 mở đưa điện áp tới cấp cho máy (đèn cơng suất dịng), máy làm việc Tài liệu tham khảo Bải giảng Tivi màu - Giáo sư Đoàn Nhân Lé - ĐHBK Hà nội Kỹ thuật xung - Vương Cộng - ĐHBK Hà nội Kỹ thuật Mạch điện tử - Phạm Minh Hà - NXB Giáo dục Monotor vi tính - Phạm Đình Bảo - NXB KHKT thành phố Hồ Chí Minh Tivi màu - Nguyễn Văn Hồng - NXB KHKT thành phố Hồ Chí Minh Tra cứu VTD - Nguyễn Văn Thô - NXB KHKT Thiết kế biến áp - Hồng Sước - NXB KHKT Cơng suất nhá - Lưu Văn Tích - NXB KHKT Sơ đồ Tivi màu - Tùng Lâm - NXB KHKT Q? VHF (48,5-233MHz) UHF (470-870 MHz) M ¹ch kh u ếch đại tần số riêng Bộ lọc gh im só n g LOA M ạch k h uếch đ ại tru n g tần tần h ìn h Đèn h ìn h CR T B ộ lọ c g h im sã n g Bé läc d ¶i thô n g 43 M M ạch xử lý tín h iệu m àu Điện áp AGC Điều hưởng kênh tần V, U, L điều khiển âm tần SW b ăn g số n g Chuyển đổi băng tần §iỊu khiĨn tõ xa Vt Vi xư lý Dao ® ộ n g điều khiển màu Độ sáng B ộ gh im 4,4 3M z điều khiển tương phản M ạch x lý tín h iệu đ ộ sáng xung dòng xung mành Đồng mành ON/OFF 5V cho VXL Bộ nguồn ổn áp dải rộng M ạch đ èn hìn h B ộ k h ôi ph ụ c sã n g m ang ph m µu Độ màu điều khiển sáng Khối Điều khiển bàn phím AC in 90 - 260v Khu ếch đại cô n g su ất âm tần M ạch ph ân ly đ ồn g Cuộn lái dòng IF M ạch phân b iệt tần số tiến g Âm lượng Cuộn lái mành KÊnh B ộ đ iều hư ng điện tử Bộ ch ọn kênh k ênh tần Âm sắc Điều khiển điện áp ABL Biên độ mành M ạch dao M ạch qu ét m àn h độ n g m ành 12V, kênh, IF, dao động 30V Vt 105V-115V Hout 24V BiÕn ¸p q t vỊ Đồng dòng Hỡnh 1.1.I M ạch ph ân ly ® å ng b é B iÕn ® æ i ® iƯn ¸p C¸c møc ®iƯn ¸p (Hv, HH, ) 105v D1 D2 L3 R13 R2 D9 C3 R6 C14 24V T1 R4 R8 R11 T4 R12 R6 R5 T2 C7 R10 K - + P' ON/OFF R23 C6 D7 C5 D5 ~ T7 R14 R9 C4 C2 R21 R22 R D4 T6 T3 C C14 C13 R16 D11 P ~ R20 D6 D3 ~ + T5 C9 R3 R1 H.out F C8 ~ L4 R7 D12 C10 Rt R17 R15 D8 C1 C11 L2 R18 R23 L1 Lk AC 90-260V Hỡnh 59.5.IV R19 Xung đồng dòng 105v D1 D2 R2 L3 R13 C3 R16 C13 C14 T3 C T1 R4 D4 R11 T4 R8 R R6 R5 ~ - + ~ K T7 R14 C7 D7 C8 R7 L4 D12 P' C10 Rt R15 C1 C11 L2 ON/OFF R23 D5 C5 R21 R22 C6 T2 24V R12 R10 R9 C4 C2 T6 D11 R6 P C14 H.out T5 R20 D6 D3 ~ + ~ D9 C9 R3 R1 F L1 Lk AC 90-260V Hình 75.V R17 D8 R18 R23 R19 Xung đồng dòng ... ghép biến áp để dao động điều kiện cân fa : Điện áp đặt vào C : UC Điện áp đặt vào B : UB UC = -SZCUB Điện áp tạo cn cảm dịng IC mét dịng IL Dòng điện cảm ứng sang cuộn hồi tiếp điện áp S, ZC,... x lý tín h iệu đ ộ sáng xung dòng xung mành Đồng mành ON/OFF 5V cho VXL Bộ nguồn ổn áp dải rộng M ạch đ èn hìn h B ộ k h ôi ph ụ c só n g m ang ph ụ m àu Độ màu điều khiển sáng Khối Điều khiển... ngắt UC = Un =115V qua R=4,7kΩ, 27kΩ T7 phân áp Rb =56kΩ làm việc chế độ ngắt IC = ; UB =0 IC = sụt áp R=4,7kΩ 0, đến T6 khơng có UBE, T6 ngắt, T7 phân áp âm UBE T7 = UCE T6 : T2 ngắt, điện áp