Tiểu luận đồ án điện tử ứng dụng về mạch ổn áp xung buck

• Tác giả: Nguyễn Trần Minh Tấn
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Phòng
• Trường học: Đại Học Bách Khoa - Đại Học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Điện Tử Ứng Dụng
• Đề tài: Mạch Ổn Áp Xung Buck
• Loại tài liệu: đồ án
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Đà Nẵng

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
• 1.1. Giới thiệu chương
• 1.2. Tổng quan về ổn áp 1 chiều
• 1.3. Ổn áp tham số (ổn áp zenner)
• 1.4. Ổn áp theo nguyên lý hồi tiếp
• 1.5. Kết luận chương
• 2. CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Giới thiệu chương
• 2.2. Phương pháp tính toán mạch lọc LC
• 2.2.1. Khi transistor đóng
• 2.2.2. Khi transistor mở
• 2.3. Tính cuộn dây L
• 2.4. Lựa chọn Transistor
• 2.4.1. So sánh các loại transistor
• 2.5. Giới thiệu MOSFET
• 2.5.1. Ký hiệu MOSFET cảm ứng và đặt sẵn
• 2.5.2. Đặc tuyến làm việc của MOSFET
• 2.5.3. Cấu tạo MOSFET kênh n có sẵn
• 2.5.4. Cấu tạo MOSFET kênh n cảm ứng
• 2.5.5. Các thông số kỹ thuật của MOSFET
• 2.5.6. Nguyên lý hoạt động
• 2.5.7. Ứng dụng Mosfet
• 2.6. Mạch điều khiển MOSFET
• 2.7. Khối tạo xung (astable)
• 2.8. Khối điều chế độ rộng xung (Monostable)
• 2.9. Thiết kế mạch hồi tiếp
• 2.10. Mạch tạo điện áp chuẩn
• 2.11. Mạch so sánh khuyếch đại vi sai
• 2.12. Kết luận chương
• 3. CHƯƠNG III: THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VÀ THI CÔNG MẠCH
• 3.1. Giới thiệu chương
• 3.2. Yêu cầu thiết kế
• 3.3. Sơ đồ mạch tổng thể
• 3.4. Tính toán mạch lọc LC
• 3.5. Tính chọn Mosfet
• 3.6. Tính toán mạch điều khiển Mosfet
• 3.7. Tính toán mạch tạo xung (Astable)
• 3.8. Tính mạch xén
• 3.9. Tính mạch điều chế độ rộng xung (monostable)
• 3.10. Tính toán mạch hồi tiếp
• 3.11. Tính giá trị Vht đưa về mạch Monostable
• 3.12. Tính mạch tạo điện áp chuẩn
• 3.13. Tính mạch so sánh khuyếch đại vi sai
• 3.14. Tính toán mạch lấy mẫu
• 3.15. Kết quả đo xung thực tế
• 3.16. Kết luận chương
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về đề tài

Mạch ổn áp xung buck là một trong những mạch quan trọng trong lĩnh vực điện tử, có nhiệm vụ duy trì điện áp một chiều ổn định cho các thiết bị điện. Trong bối cảnh hiện nay, khi nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng, việc thiết kế và ứng dụng các mạch ổn áp xung buck trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Mạch này hoạt động dựa trên nguyên lý điều chế độ rộng xung, giúp giảm thiểu tổn hao năng lượng và nâng cao hiệu suất. Việc tìm hiểu về mạch ổn áp xung buck không chỉ giúp sinh viên nắm vững lý thuyết mà còn nâng cao kỹ năng thực hành trong thiết kế mạch điện tử.

1.1 Giới thiệu về ổn áp

Ổn áp một chiều là mạch có nhiệm vụ duy trì điện áp một chiều ở ngõ ra không đổi trong một tầm thay đổi của điện áp lưới hoặc dòng tải. Có hai loại ổn áp chính: ổn áp tham số và ổn áp theo nguyên lý hồi tiếp. Ổn áp xung, trong đó có mạch ổn áp xung buck, là một giải pháp hiệu quả cho việc điều chỉnh điện áp với hiệu suất cao, thường trên 80%. Mạch này có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như năng lượng tái tạo, thiết bị điện tử tiêu dùng và các hệ thống IoT.

II. Cơ sở lý thuyết

Chương này sẽ đi sâu vào các nguyên lý hoạt động của mạch ổn áp xung buck. Mạch này sử dụng các linh kiện như transistor và MOSFET để điều khiển dòng điện. Nguyên lý hoạt động của mạch buck dựa trên việc chuyển đổi điện áp DC không ổn định thành điện áp DC ổn định thông qua việc điều chế độ rộng xung. Khi transistor mở, dòng điện qua cuộn cảm sẽ giảm, tạo ra điện áp ngược để duy trì dòng điện. Điều này giúp điện áp ngõ ra luôn nhỏ hơn điện áp ngõ vào, từ đó đảm bảo tính ổn định cho các thiết bị sử dụng điện.

2.1 Phương pháp tính toán mạch

Để thiết kế mạch ổn áp xung buck, cần tính toán các thông số như cuộn cảm và tụ điện. Công thức tính toán cuộn cảm L và tụ điện C được đưa ra dựa trên các thông số đầu vào và yêu cầu về điện áp ngõ ra. Việc lựa chọn linh kiện phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ bền của mạch. Các thông số này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất mà còn đến độ ổn định của điện áp ngõ ra, từ đó ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị điện.

III. Thiết kế và mô phỏng mạch

Chương này trình bày quy trình thiết kế và mô phỏng mạch ổn áp xung buck. Sử dụng phần mềm Proteus, nhóm đã thực hiện mô phỏng các mạch điện, từ đó kiểm tra tính khả thi của thiết kế. Việc mô phỏng giúp phát hiện sớm các lỗi trong thiết kế và điều chỉnh kịp thời. Kết quả mô phỏng cho thấy mạch ổn áp xung buck hoạt động ổn định với hiệu suất cao, đáp ứng được yêu cầu của đề tài. Điều này chứng tỏ rằng việc áp dụng công nghệ mô phỏng trong thiết kế mạch điện là rất cần thiết.

3.1 Kết quả thực nghiệm

Kết quả thực nghiệm cho thấy mạch ổn áp xung buck có khả năng duy trì điện áp ngõ ra ổn định trong các điều kiện khác nhau. Các thông số như điện áp ngõ ra, dòng điện và hiệu suất được ghi nhận và phân tích. Sự ổn định của điện áp ngõ ra cho thấy mạch hoạt động hiệu quả, đáp ứng được yêu cầu của các thiết bị điện. Điều này khẳng định giá trị thực tiễn của mạch ổn áp xung buck trong ứng dụng điện tử hiện đại.