Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất
Luận văn
ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
GVHD: Bùi Trung Thành
Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 1

Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất
MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 3
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 4
LỜI NÓI ĐẦU 5
PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: 6
PHẦN 2: THIẾT KẾ MẠCH 14
CHƯƠNG I: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU 14
I.1. Giới thiệu chung 14
I.2. Chức năng 14
I.3. Nguyên lý hoạt động của mạch thực tế: 18
I.3.1. Khâu tinh chỉnh 18
I.3.2. Khâu điều chỉnh thô: 18
CHƯƠNG II: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 19
1.2. cấu tạo bên trong và nguyên tắc hoạt động của IC 555 20
1.3. cơ sở lý thuyết và phương pháp tính các giá trị trong mạch: 23
1.4. ứng dụng của IC 555: 25
1.5. Mạch ứng dụng: 26
2.Khâu logic: 28
3.Phần tử cách li: 29
4.Mạch động lực 29
5.SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN: 30
CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO VÀ KIỂM TRA MẠCH 31


Hưng Yên, tháng 6 năm 2009
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN GVHD: Bùi Trung Thành
Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 4
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất

phương pháp điều khiển an toàn chính xác. Đó là nhiệm vụ của nghành điện tử
công suất cần phải giải quyết.
Để giải quyết vấn đề này thì nước ta cần phải có đội ngũ thiết kế đông
đảo tài năng. Sinh viên nghành Tự động hoá tương lai không xa sẽ đứng trong
đội ngũ này, do đó mà phải tự trang bị cho mình những kiến thức, trình độ và sự
hiểu biết sâu rộng. Do đó bài tập lớn Điện tử công suất là một bài kiểm tra
khảo sát kiến thức tổng hợp của mỗi sinh viên, và cũng là điều kiện để cho sinh
viên nghành Tự động hoá tự tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức về điện tử công
suất. Vì vậy là sinh viên năm thứ hai mới bắt đầu làm quen với những kiến thức
về chuyên nghành, chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế nên khi làm bài tập lớn
cần phải có sự hướng dẫn của các thầy cô giáo
Qua đồ án này đã giúp chúng em hiểu them được rất nhiều kiến thức về
bộ môn này cũng như hiểu them được kiến thức chuyên nghành tự động hoá của
mình.
Xin chân thành cảm ơn!
Ngày 01 tháng 6 năm 2009
Nhóm sinh viên
PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN
MỘT CHIỀU:
1.1. Chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ:
Điều chỉnh tốc độ là một trong những nội dung chính của truyền động điện tự động
nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ của các máy sản xuất. Để đánh giá chất lượng của
một hệ thống truyền động điện thường căn cứ vào một số chỉ tiêu sau:
GVHD: Bùi Trung Thành
Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 6
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất
- Sai số tốc độ: Là đại lượng đặc trưng cho độ chính xác duy trì tốc độ đặt và
thường được tính theo phần trăm (%)


Hệ điều chỉnh có cấp khi nó chỉ làm việc ổn định ở một số gí trị tốc độ trong dải điều
chỉnh.
- Độ rộng điều chỉnh (dải điều chỉnh):
Dải điều chỉnh hay phạm vi điều chỉnh là tỉ số giữa giá trị lớn nhất của tốc độ làm việc
ứng với mô men tải đã cho.

min
ω
max
ω
P
=
Giá trị cực đại
max
bị hạn chế bởi độ bền cơ học của động cơ và với động cơ một chiều
nó còn bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp. Tốc độ nhỏ nhất �
min
bị chặn
dưới bởi yêu cầu về mô men khởi động và khả năng quá tải và về sai số tốc độ làm
việc cho phép.
Nhìn vào phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều:

M
)k(
PP
k
U
2
f
−


I
ω
d
d
ω+
r+r
e
=i
k
ktb
k
kt
Trong đó: r
k
là điện trở dây quấn kích từ
r
b
là điện trở nguồn kích từ
�
k
là số vòng dây của dây quấn kích từ
Trong chế độ xác lập ta có quan hệ:
kb
kt
kt
r+r
e
=i
φ = f [i

giảm từ thông thì mômen giảm rất nhiều.
- Khi điều chỉnh bằng giảm từ thong rất dễ mất đến mất từ thong làm cho dòng
điện tăng lên rất nhanh làm hỏng động cơ.
-
1.3. Điều chỉnh bằng thay đổi điện áp phần ứng động cơ:
Đặc tính điều chỉnh khi thay đổi điện áp
Khi điều chỉnh tốc độ động cơ theo điện áp phần ứng động cơ thì điện áp kích từ là
không đổi. Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều kích từ độc lập, cần có
thiết bị nguồn như máy phát điện một chiều kích từ độc lập, bộ phận chỉnh lưu điều
khiển… Các thiết bị náy có chức năng biến năng lượng xoay chiều thành một chiều có
sức điện động E
b
điều chỉnh được nhờ tín hiệu điều khiển U
đb
.
Phương trình cân bằng điện áp ở chế độ xác lập:
E
b
– E = I (R
b
= R
d
)
GVHD: Bùi Trung Thành
Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 9
Bé
biÕn
®æi
U
®k

2
bb
ΦΦ
ω
+
−=
ω = ω
0
(U
đk
)
B
M
Vì từ thong của động cơ điện được giữ không đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng không
đổi. Còn tốc độ tải lí tưởng phụ thuộc vào điện áp điều khiển U
đk
.
Để thấy được dải điều chỉnh tốc độ ta thấy đựơc tốc độ lớn nhất của hệ thống bị chặn
bởi đặc tính cơ bản được giữ ở giá trị định mức.
Tốc độ nhỏ nhất của dải điều chỉnh bị giới hạn bởi sai số tốc độ và về mô men khởi
động. Khi mômen tải là định ứng thì tốc độ lớn nhất và nhỏ nhất là:

β
M
=ω
m®
max
max 0
ω


β
M
=
β
1
m®
(k
M
-1)
GVHD: Bùi Trung Thành
Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 10
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất
1
1
β
)1(
max
−
−
=
−
−
=
M
dm
o
dm
M
dm

ω
ω.
∆
==
ω
S

cp
dm
S
M
S
<=
min0
β
Trong suốt quá trình điều chỉnh điện áp phần ứng thì từ thong kích từ được giữ
nguyên, do đó mômen cho phép của hệ sẽ là không đổi.
M
cp
= kφ
đm
. I
đm
= M
đm
.
Ưu điểm: Độ điều chỉnh trơn, dải điều chỉnh rộng. Có thể giảm tốc độ xuống thấp mà
đặc tính cơ vẫn cứng dẫn đến độ ổn định tốc độ cao. Mômen mở máy giảm không
nhiều, Khi giảm tốc độ sẽ xảy ra hiện tượng hãm tái sinh.
GVHD: Bùi Trung Thành

; Φ = Φ
đm
và nối thêm điện trở phụ vào
mạch phần ứng để tăng điện trở phần ứng:
Độ cứng của đặc tính cơ:

Ta thấy khi điện trở càng lớn thì � càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc và do đó
càng mềm hơn.

GVHD: Bùi Trung Thành
Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 12
( )
f
dm
RR
k
M
+
Φ
−=
∆
∆
=

2
.
ω
β
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất

nm
,
I
nm
của động cơ giảm, tốc độ của động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định.
GVHD: Bùi Trung Thành
Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 13
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất
PHẦN 2: THIẾT KẾ MẠCH
CHƯƠNG I: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU
I.1. Giới thiệu chung
LM 723 là một bộ điều chỉnh điện áp được thiết kế chủ yếu cho một loạt những ứng
dụng. Bởi chính bản thân nó, nó sẽ cho dòng ra lên tới 150mA; đồng thời bên ngoài
có thể bổ xung thêm dòng điện để được dòng cung cấp cho tải như mong muốn. Trên
đường đặc tính của mạch dòng dự trữ vô cùng chậm, và sự cung cấp này tạo nên sự
tuyến tính đồng thời hoặc giới hạn dòng phản hồi.
LM 723 được sử dụng rộng rãi,ngoài việc sử dụng làm bộ đièu chỉnh điện áp nó còn
được sử dụng với những chức năng như bộ điều chỉnh dòng điện hay bộ điều khiển
nhiệt độ.
I.2. Chức năng
+ Tạo ra dòng điện đầu ra 150mA không cần thêm transistor mắc mạch ngoài
+ Tạo ra dòng tới 10A bằng cách mắc thêm transistor mạch ngoài
+ Điện áp đầu vào tối đa 40V
+ Điện áp ra có thể điều chỉnh từ 2V đến 37V
Sơ đồ chân:
Chân số Kí hiệu Chức năng
GVHD: Bùi Trung Thành
Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 14
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học

Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất
Bao gồm các khối:
- Tạo điện áp chuẩn V
REF
= 6-7 V thông qua Voltage reference Amplifier .
- Điều chỉnh điện áp ra: Sử dụng Ic khuếch đại thuật toán (Error Amplifier) cùng
với hai transistor . Lúc này tín hiệu đầu vào sẽ đựơc đưa đến đầu vào đảo và
đầu vào không đảo, đầu ra sẽ được dung để điều khiển cực bazơ của transistor
1 để lấy tín hiệu ra tại chân E của T1. Đồng thời việc kích mở của T1 còn phụ
thuộc vào việc dẫn mở của Transistor 2. Nếu T2 dẫn sâu thì điện áp đầu ra tại
chân E của T1 giảm. và ngược lại.
Sơ đồ nguyên lý:
Những giá trị được ước lượng :
GVHD: Bùi Trung Thành
Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 16
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất
Xung điện áp từ V+ tới V- (50ms) 50V
Điện áp liên tục từ V+ đến V- 40V
Sự chênh lệch điện áp vào- ra 40V
Sai lệch của điện áp đầu vào
5V±
Điện áp giữa đầu vào không đảo và V+ +8V
Dòng từ V
Z
25mA
Dòng từ V
REF
15mA
Tổn hao công suất bên trong (T

0
C/W
Bình kim loại (không khí tĩnh) 156
0
C/W
Bình kim loại (500LF/luồng không khí nhỏ nhất) 89
0
C/W
�
JC
CERDIP
22
0
C/W
Bình kim loại
37
0
C/W
Giới hạn ESD 1200V
GVHD: Bùi Trung Thành
Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 17
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất
I.3. Nguyên lý hoạt động của mạch thực tế:
Sơ đồ nguyên lí:
I.3.1. Khâu tinh chỉnh
Tín hiệu lấy ra từ chân 6 ssẽ được phân áp qua bộ phân áp gồm Pot 6 và Pot 2 và R8 sẽ
được đưa vào chân 2 của LM723. Ta có: I
IC
= I

bằng mức áp chân 8) và thấp (gần bằng mức áp chân 1)
- 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 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức
áp trên chân 2 và 6.
- 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 ngoài cho nối mase. Tuy nhiên trong
hầu hết các mạch ứng dụng chân số 5 nối masse qua 1 tụ từ 0.01uF  0.1uF, các tụ có
tác dụng lọc bỏ nhiễu giữ cho mức áp chuẩn ổn định.
- Chân số 6(THRESHOLD) : là ngõ vào của 1 tầng so áp khác .Mạch so sánh dùng các
transistor NPN .mức chuẩn là Vcc/3
GVHD: Bùi Trung Thành
Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 19
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất
- Chân số 7(DISCHAGER) : Có thể xem như 1 khóa điện và chịu điều khiển bỡi tầng
logic. 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): cấp nguồn nuôi Vcc để cấp điện cho IC. Nguồn nuôi cấp cho IC
555 trong khoảng từ +5v  +15v và mức tối đa là +18v
1.2. cấu tạo bên trong và nguyên tắc hoạt động của IC 555
a. cấu tạo:
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 thành
3 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 1/3 VCC, 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

- 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 = 0 > Ngõ ra đảo trạng thái = 0.
- /Q = 1 > Transistor dẫn, điện áp trên chân 7 xuống 0V !
- Tụ C xả qua Rb. Với thời hằng Rb.C
- 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. Do đó O1 = 0.
- V+2 < V-2. Do đó O2 = 0.
- R = 0, S = 0 > 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 > Q = 1, /Q (Q đảo) = 0
- Q = 1 > Ngõ ra = 1.
GVHD: Bùi Trung Thành
Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 22
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất
- /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.
* Quá trình lại lặp lại.
=> Kết quả: Ngõ ra OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vuông, có chu kỳ ổn định.
Nhận xét:
- Vậy, trong quá trình hoạt động bình thường của 555, điện áp trên tụ C chỉ dao động

Vậy chu kì dao động của mạch được tính:
T
Giả sử R
B1
=R
B2
=R; C
1
=C
2
=C thì chu kì dao động của mạch trở thành:
T
Và tần số dao động:
GVHD: Bùi Trung Thành
Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 24
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất
Thông thường trong mạch dao động ta có công thức tính thời gian ngưng dẫn của
transistor là: T = RCln2 =0.693 RC
 Thời gian ngưng dẫn ở mức áp cao cũng là lúc tụ C2 nạp dòng qua R1+R2
Tn = 0.693*(R1+R2)*C2
Thời gian ngưng dẫn ở mức áp thấp cũng là lúc tụ C2 xả dòng qua R2
Tx = 0.693*R2*C2
Như vậy chu kỳ của tín hiệu sẽ là : T = Tn+Tx
T = 0.693*(R1+2*R2)*C2
* Ta có dạng song ra :
Dạng xung tại ngõ out(3):

1.4. ứng dụng của IC 555:
Ứng dụng của 555 là rất lớn, ngoài ứng dụng hay dùng là mạch phát xung nó