ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT IIBỘ INVERTER DÙNG IC CD4047

LỜI MỞ ĐẦU
Điện tử công suất là một môn học được xem là rất quan trọng của chuyên
ngành điện – điện tử. Ngày nay điện tử công suất đóng vai trò rất quan trọng
trong sản xuất và đời sống con người. Nó được ứng dụng rộng rãi trong hầu
hết các ngành công nghiệp hiện đại : truyền động điện, giao thông đường sắt,
nấu luyện thép, gia nhiệt cảm ứng, điện phân nhôm từ quặng, các quá trình
điện phân trong công nghiệp hoá chất… thiết bị công nghiệp, dân dụng.
Để tìm hiểu về môn học này, sau đây nhóm 8 em xin được giới thiệu một đề
tài nhỏ rất hữu dụng trong cuộc sống “ Bộ Nghịch Lưu Một Pha Dùng IC
CD4047”
Đề tài được chia làm 4 phần chính :
1. Tìm hiểu về cơ sở lí thuyết.
2. Giới thiệu linh kiện trong mạch.
3. Sơ đồ và nguyên lý làm việc
4. Vẽ mạch và thi công mạch in, khảo sát thực tế.
Đề tài tuy đã hoàn thành nhưng cũng không tránh khỏi nhiều sai sót, mong
được sự đóng góp ý kiến của thầy
Chúng em xin chân thành cảm ơn !!!
TP. HCM Ngày 15 tháng 05 năm 2012
Nhóm Sinh Viên Thực Hiện:
Lê Công Tỷ
Nguyễn Văn Hội
Lầm Tài Cóng
Võ Minh Tâm

GVHD:LƯU THIỆN QUANG

NHÓM 13


1.1 Khối Nguồn.
Nguồn một chiều DC, có thể lấy từ acquy hay các bộ chỉnh lưu. Thời
gian sử dụng phụ thuộc vào dung lượng lưu trữ của acquy, công suất P=U*I.
Ở đồ án này ta sử dụng nguồn DC từ bộ chỉnh lưu không điều khiển 1 pha, với
I=3A, U=12VDC. Vậy công suất của mạch là P=UI=36W.

1.2 Khối Dao Động
Nhiệm vụ của khối tạo sóng dao động đưa vào khối công suất với tần số điện
công nghiệp. Sóng ở đây thường là hai dạng chính: hình Sin hoặc xung vuông.
Thường thì khối công suất trở kháng đầu vào rất nhỏ nên trên thực tế chúng ta
cần một khối khuếch đại đệm làm nhiệm vụ ổn định khối phát xung dao động,
giảm trờ kháng đầu vào cho tầng công suất.

1.3 Khối Công Suất.
Từ dạng sóng nhận được từ khối phát, khối công suất sẽ khếch đại đưa đến
biến áp tạo điện áp xoay chiều. Thường thì khối này sử dụng các linh kiện
công suất như Thysistor, transistor chịu dòng lớn… Ở đây ta sử dụng
MOSFET IRF 540. Để khối công suất hoạt động tốt ta cần hệ thống tản nhiệt
làm mát.

1.4 Biến Áp
Sử dụng biến áp cách ly một pha 12V-220V/ 3A. Bộ phận này quyết định
tới việc tạo ra tín hiệu xoay chiều, quyết định công suất toàn mạch. Nó có tỷ
số vòng dây cuộn thứ cấp lớn hơn cuộn sơ cấp. Công suất của mạch được tính
Pmax =UI
Với I là dòng điện biến áp chịu được.
U là hiệu điện thế đặt vào cuộn sơ cấp.

GVHD:LƯU THIỆN QUANG


Chân 14 : nguồn dương
Tần số của xung vuông được tính theo công
thức: F =
Sơ đồ khối bên trong IC CD4047

GVHD:LƯU THIỆN QUANG

NHÓM 13

PAGE 11


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT IIBỘ INVERTER DÙNG IC CD4047

-Hoạt động của IC như sau:
Hoạt động của chân astable được phép khi đạt đầu vào
chân 5 ở mức cao hoặc mức thấp của chân 4 hoặc của 2
chân.

GVHD:LƯU THIỆN QUANG

NHÓM 13

PAGE 11


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT IIBỘ INVERTER DÙNG IC CD4047

Độ rộng của xung vuông của Q và ̅ là hàm của đầu vào phụ thuộc vào R C
Chân 5 astable cho phép mạch làm bộ tạo dao động đa hài qua cổng 5. Độ

Continuous Drain Current dòng điện một chiều liên tục lớn nhất chảy qua
mosfet, giới hạn bởi tổn hao dẫn , thường cho ở 25°C và 100°C.
Gate-to-Source Voltage: Điện áp điều khiển giữa cực Gate và Souce, thường
lớn nhất là 20V,thực tế hay đặt khoảng 10V,khi mosfet hoạt động xảy ra hiện
tượng điện áp điều khiển bị tăng cao do ảnh hưởng của điện dung ký sinh giữa
cực Drain và Gate,khi tính toán nếu thấy điện áp này tăng cao cần thêm một
diode zener mắc giữa cực Gate và Souce.
Operating Junction and Storage Temperature Range: giới hạn nhiệt độ của
lớp tiếp giáp,thường là -55 đến +175°C. Quá thang nhiệt độ này van sẽ hỏng.
Total Gate Charge: Điện tích tổng cộng của các tụ điện ký sinh trên cực Gate
tại một giá trị Uđk nhất định, thường cho ở 10V, đây chính là điện tích mà
mạch điều khiển(gate driver) phải nạp hoặc xả cho các tụ này trong quá trình
đóng hay mở van.Bởi vậy mà mạch điều khiển đôi khi còn được gọi là Gate
charge.
Rise Time và Fall Time: thời gian chuyển mạch của van tương ứng từ
trạng thái khoá sang trạng thái dẫn và ngược lại , được trình bày trong giản đồ
dưới đây.Đây là thông số quyết định đến tổn hao chuyển mạch , là thông số
quan trọng khi đánh giá chất lượng của van, khi tính toán mạch điều khiển thì
Rise Time và Fall Time của xung điều khiển phải bé hơn các thông số này của
van.

2.3 Máy Biến Áp.

-Biến áp cách ly 220VAC12VAC/3A
-Dùng biến đổi điện áp thành
điện áp
chuẩn 220V ra tải sử dụng.
-Với biến áp 3A này ta có ngỏ
ra với công suất sẽ là 36W.




ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT IIBỘ INVERTER DÙNG IC CD4047

III. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ, PHÂN TÍCH MẠCH
3.1 Sơ Đồ Nguyên Lý

3.2 Phân Tích Mạch
IC CD4047 đóng vai trò chính trong mạch này. IC này được nuôi bằng
nguồn 12V cung cấp vào chân 14. Qua IC này tạo ra được 2 xung dương có
giá trị ngược nhau tại 2 chân đầu ra Q và Q đảo.Cặp RC có tác dụng tạo dao

GVHD:LƯU THIỆN QUANG

NHÓM 13

PAGE 11


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT IIBỘ INVERTER DÙNG IC CD4047

động với tần số : F = ta có thể thay đổi tần số đầu ra của xung điều khiển
bằng cách điều chỉnh giá trị của biến trở
Sau đó 2 xung này được đưa vào mosfet IRF540. Để tránh dòng vào lớn từ
IC4047 ta thêm vào điện trở 220Ω ở mỗi cổng Q và ̅ . Xung này có tác dụng
kích mở IEF540

Từ hình minh hoạ ta thấy có 2 dòng điện ngược chiều nhau chạy qua cuộn
dây sơ cấp của biến. Như vậy ta đã tạo ra được dòng điện xoay chiều. Xung
đầu ra chân 10 và 11 của IC 4047 đảm bảo chỉ có 1 chân ở mức cao và lúc đó