Báo cáo thực tập tốt nghiệp- Hà thế Tài
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Thiết kế nguồn DC-DC ổn dòng có điện
áp đầu vào 24 V-DC, đầu ra có dòng điện
I=350 (mA), P=7 W
Page 1
Báo cáo thực tập tốt nghiệp- Hà thế Tài
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 2
CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3
1. Tìm hiểu nguyên lý ổn dòng của mạch buck converter 3
2. Tìm hiểu về IC UC3842 5
3. Thiết kế và tính toán mạch nguyên lý nguồn ổn dòng
sử dụng UC3842 11
CHƯƠNG II : PHẦN THỰC NGHIỆM 20
1. Tìm hiểu và lắp ráp mạch thử IC UC3842 20
2. Hoàn thiện mạch ổn dòng sử dụng IC UC3842 21
3. Kết quả thực nghiệm 23
CHƯƠNG III : KẾT LUẬN 25
Page 2
Báo cáo thực tập tốt nghiệp- Hà thế Tài
LỜI MỞ ĐẦU.
Ngày nay, trong hầu hết các ngành kinh tế, kĩ thuật, nhất là các ngành công nghiệp
đều áp dụng kĩ thuật tự động hoá. Có thể nói, tự động hoá đã làm thay đổi diện mạo
nhiều ngành sản xuất, dịch vụ. ở nhiều nước đã xuất hiện những nhà máy không có
người, văn phòng không có giấy Khắp nơi đã bắt gặp những thuật ngữ như Thương
mại điện tử, Chính phủ điện tử, Máy thông minh, Thiết bị thông minh
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật và công nghệ bán dẫn điện, ngày nay
Điện tử công suất đã giữ một vai trò quan trọng trong kỹ thuật điện nói chung. Môn
học Điện tử công suất đã trở thành môn học bắt buộc đối với sinh viên các ngành kỹ
thuật điện, Tự động hoá.

1
2
M O S F E T
U 1
D 1
L 2
I N D U C T O R
Hình 1: mạch nguyên lý buck converter
*/ Buck converter là bộ biến đổi mà điện áp đầu ra nhỏ hơn điện áp đầu vào hay còn
được gọi là bộ biến đổi giảm áp ( step-down converter). Hình 1 là sơ đồ nguyên lý
của buck converter, Mosfet hoạt động như một công tắc(van) nó đóng cắt bằng xung
điều khiển ( xung vuông ) với một bộ điều khiển tạo ra xung điều khiển có tần số
đóng cắt lớn cấp cho mosfet.Ở đây ta sử dụng bộ điều chế PWM ( Pulse Width
Modutlation).
Gọi T là một chu kỳ chuyển mạch,t
1
là thời gian van đóng mạch (on-time) và t
2
là
thời gian van mở mạch ( off-time). T=t
1
+t
2
. Hệ số (giữa thời gian đóng mạch ( on-
time) và chu kỳ chuyển mạch T ) được gọi là chu kì nhiệm vụ ( duty cycle). ( H2)
+/ trong khi on-time của van thì điện áp V
1
bằng V
in
, Điot D sẽ bị phân cực ngược và

toán nhờ định luật Faraday.
V=L => ∆i=*V*∆t => ∆I
L
=(V
in
-V
out
)*t
1
=V
out
(T-t
1
)
Với V
out
=*V
in
và chọn tần số f cho chế độ continuous mode ta có :
∆I
L
=(V
in
-V
out
)* (*)
*/ tính toán giá trị cho cuộn cảm L
- tính chọn cuộn cảm có một vấn đề xảy ra là nếu chọn ∆I
L
rất nhỏ thì cuộn cảm L

nạp phần xoay chiều lên cuộn cảm và tăng dòng điện không cho giảm quá giá trị
ngưỡng. Để làm được điều này ta sử dụng IC UC3842.
2.Tìm hiểu về IC UC3842
- Họ UC 1842/3/4/5 cung cấp tối ưu nhất cho các thiết bị off-line và cố định tần số ở
chế độ ổn định dòng điện ( current mode) của các bộ biến đổi DC to DC với số phần
tử ở mạch ngoài là ít nhất. Mạch bên trong có phần khóa khi dưới điện áp, dòng khởi
động nhỏ hơn 1mA, bộ so sánh sai lệch dòng điện.
Hình 3: sơ đồ cấu trúc IC UC3842.
Page 6
Báo cáo thực tập tốt nghiệp- Hà thế Tài
*/ Các đặc tính cơ bản của UC3842
1. Tối ưu hóa cho ngoại vi và bộ biến đổi DC-DC.
2. Dòng khởi động thấp cỡ < 1(1mA)
3. Tự động cấp phản hồi bù.
4. Sẽ khóa với trễ khi chưa đạt điện áp
5. Tăng tải theo đặc tính đáp ứng
6. Triệt tiêu xung kép
7. Dòng cao khuếch đại ở đầu ra
8. Sai lệch cường độ dòng điện thấp
9. Hoạt động với tần số tới 500 KHz
- Họ UC384x có 3 loại : loại 8 chân ; loại 14 chân và loại 20 chân
Hình 4: sơ đồ kết nối các chân của họ IC UC384X
Page 7
Báo cáo thực tập tốt nghiệp- Hà thế Tài
*/ Cấu trúc của UC3842 và chức năng của các chân
*/ Chân 1:( COMP) chân 1 là chân nhận điện áp so sánh, điện áp chân 1 tỉ lệ thuận
với điện áp ra, thông thường thì ta không đấu trực tiếp điện áp phản hồi mà đấu vào
chân 2 qua một điện trở R.
Hình 5: sơ đồ mắc chân 1 và chân 2 của IC
*/ chân 2:(VFB) đây là chân nhận điện áp hồi tiếp, có thể hồi tiếp so quang hoặc hồi

U C 3 8 4 2
8
6
7
54
2
1
3
V R E F
O U T
V C C
G N DR T / C T
V F B
C O M P
I S E N S E
Hình 9: sơ đồ mắc của chân 6 vào mạch
*/ chân 7 : ( VCC) đây là chân nhận điện áp cung cấp cho IC khoảng từ : 20(V-DC )
đến 23 (V- DC). Điện áp cấp cho chân 7 ban đầu được mắc từ nguồn qua một trở
mồi. Khi mạch làm việc thì nó được cấp từ một cuộn phụ đã được chỉnh lưu và lọc.
Page
10
Báo cáo thực tập tốt nghiệp- Hà thế Tài
V c c
0
D 2
0
R 1
R
L O
D 3

C T
C 3
U i n
1
2
D 3
0
R 4
D 1
R 6
U 1
D 2
0
U o u t
1
2
R 3
0
R sM O S F E T
R 1
0
C 4
R T
0
R 2
U C 3 8 4 3
8
6
75
4

U 1
D 1
L 2
I N D U C T O R
Hình 12: sơ đồ nguyên lý mạch buck converter
- Mạch lực sử dụng các phần tử sau :
1. Van đóng mở ( mosfet)
2. Điot ( diode)
3.Cuộn cảm ( inductor)
4. điện trở shun Rs
Page
13
Báo cáo thực tập tốt nghiệp- Hà thế Tài
- Ta phải tính chọn các phần tử này theo các thông số của nguồn như công suất, điện
áp vào ra và dòng điện tải
- Với dao động R-C ở mạch điều khiển ta chọn tần số là f=50KHz.
Page
14
Báo cáo thực tập tốt nghiệp- Hà thế Tài
b.1 : tính chọn mosfet
- Để tính chọn được mosfet ta phải dựa vào các thông số là điện áp chịu được của van
khi van khóa và dòng điện mà van chịu được. Ngoài ra còn dựa vào tần số đóng cắt
của van, vì đây là phần tử công suất nên vấn đề làm mát cũng rất quan trọng, thường
thì những van có tần số đóng cắt lớn thì tổn thất công suất càng lớn. Có nhiều các làm
mát cho các van công suất như là : làm mát bằng nước ,làm mát quạt gió, làm mát tự
nhiên
- Ở đây là mạch thì nghiệm với điện áp 24 V-DC, dòng I
t
=350 mA nên các van hầu
hết đều chịu được, và thời gian làm việc ngắn nên ta chọn phương pháp làm mát tự

L=-U
out
Page
17
Báo cáo thực tập tốt nghiệp- Hà thế Tài
Giả thiết : U
in
= const => dòng qua L có dạng tuyến tính
+/ 0 t
1
; i
L
=I
min
+.t
+/ t
1
t < T ; i
L
= I
max
- ( t- t
1
).
t=t
1
thì :
I
min
+ * t

min
=( T- t
1
). (b)
 ừ (a),(b) ta có : U
out
= *U
in
. (c)
Ta thường lấy I
L
=(5-10%) I
out
Từ công thức (a) ta có :
• L=*t
1
(1)
Mà ta có: ( duty cycle)= (2)
Giả thiết không có tổn hao công suất trên mạch ta có :
 P
in
=P
out
=P U
in
*I
in
= U
out
*I

- Lõi ferrite ở mạch là loại E5724. Có kích thước rộng là : 18.8 (mm)
- số vòng dây ta thực hiện bằng thực nghiệm sao cho độ đập mạch của dòng điện phù
hợp với yêu cầu.
Page
19
Báo cáo thực tập tốt nghiệp- Hà thế Tài
- kích thước dây đồng : với giá trị mật độ dòng điện thông thường là 5A/mm
2
, thì với
I
out
= 350 mA,ta chọn dây có đường kính là : d=0.35 (mm).
b.4. tính chọn điện trở Rs
- để tính chọn được Rs ta phải dựa vào dòng điện phản hồi và điện áp phản hồi.
-đối với chế độ current mode thì dòng điện phản hồi sẽ đi vào chân 3 của IC
UC3842 ,điện áp tối đa đặt lên chân 3 là 1,1V và dòng điện tối đa đưa về phản hồi
dòng là I = 0,473.4 = 1,892A, do đó điện trở phản hồi dòng có giá trị là :
RCS= Uph/Iph= 0,52Ω

C.Tính toán mạch điều khiển
C.1. tính cấp nguồn cho IC
- do ở đây nguồn cấp ta sử dụng là nguồn 24 V-DC nên ta sử dụng trực tiếp nguồn
này cấp cho IC qua một trở mồi, mà không cần mạch cấp bù từ cuộn phụ qua chỉnh
lưu.
0
H I
V c c
U C 3 8 4 3
8
6

H I
V c c
0
R 2
U C 3 8 4 3
8
6
75
4
2
1
3
V R E F
O U T
V C CG N D
R T / C T
V F B
C O M P
I S E N S E
R 5
R 3
R
Hình 14 :sơ đồ mạch phản hồi.
- áp vào chân 1 và chân 2 có giá trị: 2< U
1,2
2,5 (V). Và dòng điện là 1mA
- tính chọn và thiết kế sao cho có thể tinh chỉnh được giá trị cấp cho hợp lý. Ta cũng
lấy điện áp cấp cho chân 1 và 2 như hình vẽ nên vào vẫn là 24V.
- điện áp vào chân 1 là 2 V, 1mA => ta cần chọn giá trị của trở là :
R=U/I=(24-2)/10

R T / C T
V F B
C O M P
I S E N S E
0
C T
R T
Hình 15 : sơ đồ mạch cấp dao động R-C cho chân 4
- chọn tần số chuyển mạch f=50KHz
- tần số của dao động phụ thuộc vào giá trị của R
T
và C
T
- ta có công thức : f=
- chọn R=10KΩ => C===2 (µF).
Page
22
Báo cáo thực tập tốt nghiệp- Hà thế Tài
- đây là tụ dùng để tạo dao động nên phải là tụ không phân cực.
- vậy mạch dao động ta sử dụng R
T
=10 KΩ & C
T
=2 (µF).
C.4. tại chân 3 có một điện trở và tụ để giảm sự tăng đột biến của tín hiệu vào chân 3.
Ta chọn R=(1KΩ) và C=470 pF
C.5. trở mắc từ chân 2 qua chân 1 của IC ta chọn giá trị R= 100KΩ.
Page
23
Báo cáo thực tập tốt nghiệp- Hà thế Tài