(NB) Giáo trình Sửa chữa bộ nguồn cung cấp cho người học những kiến thức như: Sửa chữa nguồn AC; Sửa chữa nguồn DC; Sửa chữa Mạch Tạo Xung - ổn áp; Sửa chữa Biến thế; Sửa chữa Mạch điều khiển; Sửa chữa mạch công suất. Mời các bạn cùng tham khảo!
Sửa chữa nguồn AC
Quá trình phát triển
Thành lập Công ty Điện lực miền Trung
Ngày 7/10/1975, Công ty Điện lực miền Trung (nay là Công ty Điện lực 3) được thành lập, nhằm đảm bảo sự thống nhất trong quản lý và phát triển sản xuất điện tại khu vực miền Trung Trước khi thành lập, hạ tầng điện lực khu vực này chủ yếu nhỏ bé và manh mún, với chỉ 150 máy phát diesel tổng công suất 74 MW Hiện nay, Công ty Điện lực 3 (PC3) là doanh nghiệp thành viên của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), hoạt động chủ yếu trong lĩnh vực sản xuất và kinh doanh điện năng tại 13 tỉnh, thành phố miền Trung và Tây Nguyên.
Thành lập Công ty Điện lực miền Nam
Vào ngày 7/8/1976, Bộ trưởng Bộ Điện và Than đã ra Quyết định số 1592/QĐ-TCCB.3, đổi tên Tổng cục Điện lực thành Công ty Điện lực miền Nam, được thành lập ngay sau khi miền Nam hoàn toàn giải phóng Đến ngày 9/5/1981, Công ty Điện lực miền Nam tiếp tục đổi tên thành Công ty Điện lực 2 theo Quyết định số 15/TTCBB.3 của Bộ trưởng Bộ Điện lực Ngày 7/4/1993, Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 147-TTg, chuyển Công ty Điện lực 2 trực thuộc Bộ Năng lượng Từ ngày 1/4/1995, Công ty Điện lực 2 được tái thành lập và trực thuộc Tổng công ty Điện lực Việt Nam, hiện nay là Tập đoàn Điện lực Việt Nam.
Tuyến đường dây 220 kV đầu tiên được xây dựng
Vào tháng 3/1979, tuyến đường dây 220 kV Hà Đông – Hòa Bình đã được khởi công xây dựng và chính thức đi vào vận hành vào tháng 5/1981 Đây là tuyến đường dây truyền tải 220 kV đầu tiên tại miền Bắc, góp phần nâng cao năng lực truyền tải điện, cung cấp điện ổn định và tạo nền tảng kỹ thuật cho việc xây dựng đường dây siêu cao áp 500 kV Bắc-Nam sau này.
Xây dựng công trình Thuỷ điện Hòa Bình lớn nhất đầu tiên ở Việt Nam
Xây dựng thuỷ điện Hoà Bình
Vào ngày 6/11/1979, hàng vạn cán bộ công nhân viên Việt Nam cùng 186 chuyên gia Liên Xô đã tham gia Lễ khởi công Thủy điện Hòa Bình, công trình thủy điện lớn nhất Việt Nam được xây dựng với sự hỗ trợ của Liên Xô, có tổng công suất 1.920 MW Sau hơn 3 năm, vào lúc 9h00 ngày 12/1/1983, Lễ ngăn sông đợt 1 được tổ chức với sự hiện diện của Thủ tướng Phạm Văn Đồng và các lãnh đạo Đảng, Nhà nước Tiếp theo, vào ngày 9/1/1986, công trình đã ngăn sông Đà đợt 2, và ngày 30/12/1988, tổ máy 1 (240 MW) đã phát điện hòa vào lưới điện quốc gia Mỗi năm, từ 1-2 tổ máy tiếp theo được đưa vào vận hành, và đến ngày 20/12/1994, Thủy điện Hòa Bình chính thức được khánh thành, đánh dấu bước phát triển mới của ngành năng lượng và sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Thực hiện Tổng sơ đồ phát triển điện năng giai đoạn 1 (1981-1985)
Việt Nam đã lần đầu tiên xây dựng và thực hiện quy hoạch phát triển điện lực, với nhiều công trình lớn mang tầm chiến lược quốc gia như Nhiệt điện Phả Lại và Thủy điện Hòa Bình Ngành Điện đã khẩn trương hoàn thiện các nhà máy Nhiệt điện Ninh Bình, Thái Nguyên và khai thác tối đa công suất Thủy điện Thác Bà Về lưới điện, các đường dây 220 kV Thanh Hóa – Vinh, Phả Lại - Hà Đông cùng trạm 110 kV, 220 kV Hà Đông đã được đưa vào vận hành sớm Ngoài ra, trạm 110 kV Yên Phụ cũng đang được thi công xây dựng, cùng với nhiều trạm trung gian và đường dây phân phối được lắp đặt và vận hành Mặc dù còn gặp nhiều khó khăn về kinh tế, nhưng tổng thể quy hoạch điện lực vẫn đang được triển khai hiệu quả.
Trong giai đoạn 1981-1985, ngành Điện đã đạt được kết quả nổi bật khi hoàn thành đúng tiến độ công trình nhiệt điện Phả Lại và các công trình lưới điện, đáp ứng nhu cầu điện năng Các giai đoạn tiếp theo, ngành tiếp tục thực hiện các Tổng sơ đồ điện II, III, IV và V Hiện nay, Quy hoạch điện VI (giai đoạn 2006-2015, định hướng tới 2025) đang được triển khai.
EVN đầu tư góp vốn 42 dự án nguồn với tổng công suất 22.748 MW/59.463
MW (chiếm 38,3% tổng công suất đặt mới của cả nước) Thực hiện đầu tư lưới
Hệ thống điện 500 kV bao gồm 13.200 MVA trạm biến áp và 3.178 km đường dây, trong khi lưới 220 kV có 39.063 MVA trạm biến áp và 9.592 km đường dây Lưới điện 110 kV hiện có 41.315 MVA trạm biến áp và 12.659 km đường dây Hiện tại, EVN cùng với các bộ ngành liên quan đang trong quá trình chuẩn bị xây dựng Quy hoạch điện VII.
Xây dựng đường dây siêu cao áp 500 kV
Xây dựng đường dây siêu cao áp 500 kV
Vào ngày 5 tháng 4 năm 1992, dự án xây dựng đường dây siêu cao áp 500 kV Bắc - Nam (mạch 1) dài 1.487 km đã được khởi công Đến ngày 27 tháng 5 năm 1994, công trình này đã chính thức khánh thành và đi vào vận hành Sự kiện này không chỉ đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong sự phát triển của ngành điện lực Việt Nam mà còn tạo nền tảng cho việc hình thành hệ thống điện quốc gia, kết nối lưới điện giữa các khu vực Bắc, Trung và Nam.
Đường dây 500 kV Bắc - Nam mạch 2, hoàn thành và đưa vào vận hành ngày 23/10/2005, là xương sống của hệ thống truyền tải siêu cao áp 500 kV Hệ thống này đảm bảo khả năng truyền tải điện hai chiều từ Nam ra Bắc, tạo liên kết vững chắc và vận hành an toàn, tin cậy.
Sự thành công của công trình đường dây 500 kV mạch 2 không chỉ thể hiện quyết tâm và nỗ lực của những người làm điện, mà còn khẳng định “thương hiệu Việt” trong lĩnh vực chế tạo thiết bị, thiết kế và thi công đường dây siêu cao áp.
Thành lập Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc gia
Ngày 11/4/1994, Bộ trưởng Bộ Năng lượng Thái Phụng Nê đã ký Quyết định số 180/NL/TCCB-LĐ thành lập Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc gia (A0) Trung tâm này có nhiệm vụ chỉ huy và điều hành hệ thống sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng, nhằm tối ưu hóa hiệu quả kỹ thuật và kinh tế, đồng thời đảm bảo hệ thống điện quốc gia vận hành an toàn, liên tục và tin cậy.
Dòng điện xoay chiều (AC) là loại điện có chiều của các điện tích thay đổi liên tục theo thời gian, với sự thay đổi này lặp lại theo một chu kỳ nhất định Trong kỹ thuật điện, dòng điện xoay chiều được ký hiệu là AC và được biểu thị trong sơ đồ bằng dấu “~” Dạng sóng của điện xoay chiều thường là sóng sin, thể hiện những vật dao động tuần hoàn điều hòa.
Cách tạo dòng điện xoay chiều
Cách đơn giản nhất để tạo ra điện xoay chiều (AC) là sử dụng máy phát điện, thiết bị được thiết kế đặc biệt cho mục đích này Máy phát điện hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, trong đó một vòng quay được đặt trong từ trường để tạo ra dòng điện Nguồn năng lượng cho vòng quay có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau như tuabin gió, tuabin hơi nước hoặc dòng nước chảy.
Hình 1.1 Máy phát điện đơn giản
Khi vòng xoay quay tròn, nó tạo ra sự tăng giảm luân phiên của từ trường từ nam châm qua cuộn dây, dẫn đến sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng Dòng điện này không chỉ xuất hiện mà còn đổi chiều luân phiên, vì vậy nó được gọi là điện xoay chiều.
Để kiểm tra dạng sóng của điện xoay chiều (AC), cần sử dụng máy hiện sóng kết nối vào mạch, giúp hiển thị dạng sóng điện áp theo thời gian Qua đó, có thể quan sát nhiều dạng sóng khác nhau của AC, nhưng dạng sóng sin vẫn là phổ biến nhất.
Hình 1.2 Dạng sóng hình sin
Ngoài ra, chúng ta còn có hai dạng sóng khác của điện xoay chiều là sóng vuông và sóng tam giác
Công tắc POWER
Là công tắc dùng để đóng/ mở máy tính Đây chính là nút nhấn mở nguồn máy tính mỗi khi các bạn muốn bật máy tính sử dụng
Nhiệm vụ của công tắc nguồn ( công tắc POWER )
Khi nguồn ATX được cấp điện, mạch nguồn Standby hoạt động ngay lập tức, cung cấp hai điện áp quan trọng: điện áp 12V cho IC dao động của nguồn chính và điện áp 5V cho chân 5V STB, giúp cung cấp năng lượng cho mạch khởi động trên Mainboard.
Khi công tắc nguồn được nhấn, khi đó sẽ main máy tính sẽ nhận được tín hiệu để ra lệnh mở nguồn chính của bộ nguồn
Mạch khử từ và chống nhiễu cho bộ nguồn
1.3.1 Khái niệm về nhiễu board mạch
Nhiễu (noise) trong thiết kế mạch điện tử là tín hiệu tạp chất ngẫu nhiên gây ảnh hưởng xấu đến tín hiệu thông tin Có hai loại nhiễu chính cần chú ý: nhiễu bức xạ (Radiation noise) và nhiễu thu nhận (Reception noise) Nhiễu bức xạ phát sinh từ chính thiết bị hoặc mạch điện, trong khi nhiễu thu nhận là tín hiệu nhiễu mà thiết bị hoặc mạch điện thu được khi hoạt động gần các nguồn nhiễu.
Hình 1.4 Hai loại nhiễu được quan tâm trong mạch PCB
Nhiễu thường liên quan đến khái niệm EMC (khả năng tương thích điện từ), bao gồm hai loại chính: EMI (nhiễu điện từ) và EMS (miễn nhiễm điện từ) Để giảm nhiễu hiệu quả, cần phải đồng thời giải quyết hai vấn đề quan trọng: giảm thiểu EMI và tăng cường EMS.
Hình 1.5 Kết hợp đồng thời khử Radiation noise và Reception noise
Chống nhiễu board mạch để làm gì?
Trong thiết kế mạch điện tử, đặc biệt là mạch tốc độ cao, việc chống nhiễu cần được chú trọng ngay từ giai đoạn khởi tạo dự án Không nên đợi đến khi hoàn thành thiết kế mới bắt đầu kiểm tra nhiễu, vì việc cải tạo sẽ đòi hỏi thay đổi toàn bộ thiết kế, dẫn đến tốn thời gian và chi phí.
Nhiễu trong thiết kế mạch là yếu tố ngẫu nhiên khó mô phỏng, đòi hỏi người thiết kế phải có kiến thức chuyên môn để tính toán và khử nhiễu hiệu quả Việc áp dụng quá nhiều phương pháp khử nhiễu trên một mạch PCB có thể dẫn đến chi phí vượt quá dự kiến, vì vậy cần tìm cách khử nhiễu hợp lý để đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định mà vẫn tiết kiệm chi phí.
Nhiễu board mạch do đâu
Các cuộn cảm ẩn và tụ điện ẩn là những cảm kháng ảo trong mạch PCB, góp phần gây ra nhiễu Những thành phần cảm kháng này tồn tại giữa các đường mạch hoặc giữa các lớp vật liệu trong mạch nhiều lớp.
Hình 1.6 Sự tồn tại của các tụ ẩn và cuộn cảm ẩn trong một mạch PCB
Trong quá trình thiết kế PCB, việc đi dây tín hiệu song song quá gần nhau có thể tạo ra các giá trị khác nhau của tụ điện ẩn và cuộn cảm ẩn Những thành phần này có ảnh hưởng qua lại đến tín hiệu giữa các đường mạch in, gây ra hiện tượng nhiễu và làm giảm hiệu suất của mạch.
Hình 1.7 Ảnh hưởng của tín hiệu A lên tín hiệu B
Chống nhiễu board mạch như thế nào
Khi thiết kế mạch in PCB, người thiết kế cần chú ý đến khoảng cách giữa các dây tín hiệu cùng với độ dày và chất liệu của board mạch Các công ty sản xuất PCB thường có quy định về khoảng cách tối thiểu mà thiết bị CNC có thể thực hiện, vì vậy việc nghiên cứu kỹ lưỡng các yêu cầu này trước khi đặt hàng là rất quan trọng để tránh việc phải chỉnh sửa thiết kế Ví dụ, công ty KimSonpcb tại HCM khuyến cáo rằng đường mạch tối thiểu là 8mil và khoảng cách giữa hai đường mạch cũng là 8mil.
Tuy nhiên chúng ta nên đi dây khoảng cách và kích thước lớn hơn 10mil để hạn chế lỗi mạch, như thế sẽ tốt hơn
Kích thước đường mạch nhỏ giúp giảm thiểu nhiễu, tuy nhiên cần đảm bảo đường mạch có thể chịu được dòng điện theo thiết kế Đồng thời, khoảng cách giữa các đường mạch nên được giữ càng rộng càng tốt.
Các loại nhiễu thường gặp
Nhiễu do ảnh hưởng giữa hai đường tín hiệu
Nhiễu do ảnh hưởng qua lại của tín hiệu xảy ra khi sự thay đổi đột ngột mức điện áp của tín hiệu A tác động đến tín hiệu B Loại nhiễu này phát sinh từ các thành phần cảm kháng ẩn, như đã được trình bày trước đó.
Hình 1.8 Nhiễu làm biến dạng tín hiệu
Tín hiệu A được tạo ra bởi một linh kiện, nhưng sự khác biệt về trở kháng giữa đầu ra của linh kiện đó và đầu vào của linh kiện khác có thể gây ra hiện tượng phản xạ sóng Sóng phản xạ này chồng lấp lên tín hiệu chính, dẫn đến biến dạng tín hiệu Do đó, việc phối hợp trở kháng là rất cần thiết để đảm bảo tín hiệu thông tin được truyền tải một cách toàn vẹn nhất.
Hình 1.9 Nhiễu do nguồn không ổn định
Nguồn điện không ổn định có thể ảnh hưởng xấu đến mạch điện, vì vậy các tụ lọc là cần thiết để ổn định nguồn Đối với tín hiệu tần số cao, tụ điện hoạt động như một điện trở, và giá trị điện trở này phụ thuộc vào điện dung của tụ và tần số tín hiệu.
Ví dụ đối với tín hiệu có tần số100Mhz, tụ có điện dung 10pF có trở kháng là Zc0(Ohm)
Hình 1.10 Đáp ứng trở kháng của tụ điện 10pF
Bảng sau cho ta biết mức độ đáp ứng trở kháng của các giá trị tụ khác nhau đối với các tần số khác nhau của hệ thống
Hình 1.11 Đáp ứng trở kháng của tụ điện với các giá trị tần số khác nhau
Để chọn tụ lọc nhiễu cho các ứng dụng khác nhau, nên sử dụng tụ có giá trị từ 0.01-0.1uF kết nối giữa VCC và GND cho nguồn cấp gần IC hoặc các ngoại vi, giúp giảm trở kháng đường dây nguồn ở tần số MHz Đối với nguồn chính, tụ lọc có giá trị từ 1-100uF là phù hợp để loại bỏ các thành phần răng cưa trên đường nguồn Tuy nhiên, cần tránh sử dụng tụ có giá trị quá lớn, vì dòng khởi động có thể gây hại cho mạch PCB khi cấp nguồn.
Hình 1.12 Các công dụng thực tế của từng giá trị tụ điện trong mạch PCB
Các phương pháp khắc phục nhiễu Điều chỉnh giá trị của tụ và trở lọc nhiễu cho bộ tạo dao động thạch
Hình 1.13 Điều chỉnh giá trị của tụ và trở lọc nhiễu
Khi chọn thạch anh, ưu tiên lựa chọn loại có tần số nhỏ nhất phù hợp với yêu cầu thiết kế, vì tần số cao sẽ dẫn đến chỉ số EMI lớn hơn và dễ gây ra nhiễu Ngoài ra, có thể tham khảo sơ đồ khử nhiễu để điều chỉnh các giá trị của tụ C1 cho hiệu quả tốt nhất.
Để đạt được tín hiệu tốt nhất, cần sử dụng C2 và R2 với giá trị phù hợp Thạch anh thường có tần số khoảng MHz, trong khi tụ điện nên có giá trị khoảng pF Ngoài ra, thạch anh nên được đặt càng gần IC càng tốt để tối ưu hiệu suất.
Chọn IC dán QFP thay vì IC nổi DIP
Sử dụng IC QFP thay vì IC DIP được khuyến cáo để đạt được hiệu quả chống nhiễu tốt hơn cho board mạch.
Chọn IC tích hợp single-chip thay vì chọn một IC và một ngoại vi mở rộng khác
Hình 1.14 Chọn IC tích hợp single-chip
Hệ thống cầu chì bảo vệ
Có nhiệm vụ bảo vệ nguồn khi điện áp cấp cho nguồn máy tính quá lớn ( nguồn bị cắm sai nguồn điện )
Cấu tạo của cầu chì
Cầu chì bao gồm các thành phần sau:
Phần tử ngắt mạch là thành phần chính của cầu chì, có khả năng cảm nhận giá trị hiệu dụng của dòng điện Nó thường được làm từ các vật liệu dẫn điện như bạc hoặc đồng, có điện trở suất thấp Hình dạng của phần tử này có thể là dây tròn hoặc băng mỏng.
Thân cầu chì thường được làm từ thủy tinh, gốm sứ hoặc các vật liệu tương đương, và phải đáp ứng hai tiêu chí quan trọng: tính bền vững và khả năng cách điện.
Có độ bền cơ khí
Có độ bền về điệu kiện dẫn nhiệt và chịu đựng được các sự thay đôi nhiệt độ đột ngột mà không hư hỏng
Vật liệu lấp đầy (bao bọc quanh phần tử ngắt mạch trong thân cầu chì):
Vật liệu Silicat dạng hạt cần có khả năng hấp thụ năng lượng sinh ra từ hồ quang và đảm bảo tính cách điện khi xảy ra hiện tượng ngắt mạch.
Cầu chì trong lưới điện hạ thế có nhiều hình dạng khác nhau và thường được ký hiệu theo các dạng cụ thể trong sơ đồ nguyên lý.
Hình 1.17 Sơ đồ cầu chì
Cầu chì hoạt động dựa trên nguyên lý phụ thuộc của thời gian chảy đứt vào dòng điện chạy qua, được gọi là đặc tính Ampe - giây Để đảm bảo hiệu quả bảo vệ, đường Ampe cần được điều chỉnh phù hợp.
Để bảo vệ các thiết bị, giá trị của cầu chì phải thấp hơn đặc tính của đối tượng cần bảo vệ Khi dòng điện định mức chạy qua cầu chì, năng lượng sinh ra do hiệu ứng Joule sẽ được tỏa ra môi trường mà không gây ra hiện tượng nóng chảy, giúp duy trì sự cân bằng nhiệt ổn định Tuy nhiên, khi xảy ra dòng điện ngắn mạch, sự cân bằng này bị phá vỡ, dẫn đến nhiệt năng tăng cao và cuối cùng gây ra sự hư hỏng cho cầu chì.
Sửa chữa nguồn DC
Mạch chỉnh lưu
2.1.1.Nhiệm vụ của mạch chỉnh lưu:
Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ chỉnh lưu
Nhiệm vụ của mạch chỉnh lưu nhằm biến đổi năng lượng nguồn xoay chiều một pha hoặc ba pha sang dạng năng lượng một chiều (hình 2.1)
2.1.2.Các loại mạch chỉnh lưu thường gặp trong nguồn máy tính a) Chỉnh lưu một nửa chu kỳ:
Hình 2.2 Sơ đồ mạch chỉnh lưu một nửa chu kỳ
Giá trị tức thời của điện áp một chiều tại ngõ ra được trình bày rõ ràng trong hình 2.2, trong khi điện áp xoay chiều được thể hiện bằng đường đứt nét.
Như đã biết, trị hiệu dụng U của điện áp xoay chiều ngõ vào được tính theo công thức (đường đứt nét trong hình 2.2)
Trong đó, là trị hiệu dụng của điện áp DC ở ngõ ra (đường gạch chấm) trong hình 2.2
Trong thực tế, trị trung bình của điện áp DC ở ngõ ra rất quan trọng, đối với mạch M1 giá trị này được tính như sau :
Hình 2.3 Điện áp DC ngõ ra và AC ngõ vào của mạch chỉnh lưu bán kỳ
Trong mạch M1, điện áp DC chỉ xuất hiện trong một nửa chu kỳ, dẫn đến việc phát sinh các dòng điện cao không liên tục trên tải điện trở Để tránh các khoảng thời gian không có dòng điện trong nhiều ứng dụng điện tử công suất, điện áp cần được làm phẳng bằng các điện dung Nếu không có biện pháp này, kỹ thuật chỉnh lưu sẽ không hiệu quả, đặc biệt khi tải dòng lớn yêu cầu tụ điện có điện dung rất lớn Do đó, trong các mạch biến đổi công suất, dòng điện được làm phẳng bằng cuộn cảm Đỉnh điện áp nghịch URRM trên diode tương đương với đỉnh âm của điện áp xoay chiều.
2.1.3 Số xung và hệ số gợn sóng
Số xung p đại diện cho số khối điện áp DC xuất hiện trong mỗi chu kỳ của điện áp nguồn AC Trong mạch chỉnh lưu bán kỳ, p = 1 có nghĩa là chỉ có một xung xuất hiện, tương ứng với một bán kỳ hình sin trong mỗi chu kỳ Trong bán kỳ thứ hai, không có điện áp, tạo ra khoảng trống điện áp lớn, điều này phản ánh điện áp gợn sóng và hệ số gợn sóng của điện áp DC trong mạch chỉnh lưu.
Xác định hệ số gợn sóng w
Với điện trở có trị số 100 W nối vào nguồn xoay chiều có U = 220 V, công suất rơi trên điện trở là
Nếu bây giờ nối điện trở này vào cùng điện áp như trên và nối tiếp với một diode thì chỉ có 50% công suất là 242 W rơi trên điện trở
Công suất một chiều được tính như sau :
Trong trường hợp này, công suất sai biệt hoặc công suất dư là :
Từ đó suy ra điện áp gợn sóng
Hệ số gợn sóng của mạch
Thành phần DC được cung cấp bởi mạch biến đổi công suất bao gồm các van kế cận, được kết nối tại anode hoặc cathode Số lượng các mạch nhánh này được gọi là số “đảo mạch” q, và giá trị của q phải bằng 1.
Dòng điện thành phần trong mạch nhánh bằng với dòng thuận trung bình
IFAV của một diode (trừ trường hợp các diode nối song song với nhau)
Trong mạch chỉnh lưu bán kỳ, thời gian dòng điện chảy qua diode θ = 180 0 trong suốt một nửa chu kỳ T/2
Vì đối với tải thuần trở, dòng Id và điện áp một chiều Ud quan hệ với nhau bởi định luật ohm, có nghĩa là Ud = Id x Rload
Cũng thường được xem là một thông số quan hệ, trong mạch chỉnh lưu bán kỳ tỉ số này chính là
Khi khảo sát dòng điện với biến áp như hình trên, sẽ xuất hiện một mâu thuẫn Dù biến áp không có tổn hao và tỉ số biến áp là r = 1, giá trị hiệu dụng dòng điện bên sơ cấp Imains vẫn nhỏ hơn giá trị hiệu dụng dòng điện bên thứ cấp.
I Điều này được giải thích từ hình 2.3
Như đã biết, dòng vào của mạch là dòng hổn hợp bao gồm thành phần
Biến áp chỉ hoạt động với dòng điện xoay chiều (AC), trong khi dòng điện một chiều (DC) chỉ chảy qua cuộn thứ cấp, tạo ra từ trường một chiều trong lõi thép.
Hình 2.4 Dòng thứ cấp I trong mạch chỉnh lưu bán kỳ tải thuần trở
Trong lý tưởng, đồ thị dòng sơ cấp Imains được xác định bằng cách dịch chuyển trục thời gian của dòng hỗn hợp thứ cấp I, nhằm đảm bảo diện tích phần dương và âm của dòng điện theo thời gian bằng nhau Tuy nhiên, kết quả thực tế thường giống như hình 2.4.
Hình 2.5 Dạng dòng điện sơ cấp của mạch chỉnh lưu M1 tải thuần trở
Trong thời gian bán kỳ dương, công suất được chuyển giao sang bên thứ cấp, trong khi đó, năng lượng từ hóa của biến áp được sinh ra bởi xung dòng cao trong thời gian bán kỳ âm của điện áp.
Hệ số gợn sóng w (hình 3.7) lá 121%, dòng xoay chiều sơ cấp trong điều kiện lý tưởng là :
Dòng hỗn hợp bên thứ cấp được tính theo công thức
Sau đó, mặc dù số vòng dây bên sơ và thứ cấp bằng nhau (N1 = N2), tỉ số dòng điện cũng không bằng 1, nhưng :
Như đã lưu ý ở các phần trước, kết quả này có 1 ý nghĩa đặc biệt trong quá trình tính tóan biến áp
2.1.5 Khảo sát công suất Đối với điện áp và dòng điện DC lý tưởng, công suất DC được tính theo công thức
Pd = Ud x Id Tuy nhiên, khi điện áp DC có dạng xung
Pm = Um x Im Điều này đã được chứng minh trong trường hợp không có tổn hao, giá trị này bằng với công suất xoay chiều P
Công suất biểu kiến S bên cuộn thứ cấp
Với tỉ số biến áp là r, công suất ngõ vào là
Việc tính toán biến áp dựa trên công suất biểu kiến S = U x I, không cần quan tâm đến hệ số công suất cos Mạch từ và sự cách ly được thiết kế dựa trên biên độ điện áp cung cấp, trong khi phần dẫn điện và các yếu tố làm nguội được xem là hàm của dòng điện hiệu dụng.
Trong kỹ thuật điện truyền thống, biến áp lý tưởng có công suất biểu kiến bằng nhau ở cả sơ cấp và thứ cấp, với giả định rằng điện áp và dòng điện là hình sin Tuy nhiên, giả định này ít được áp dụng trong điện tử công suất, nơi điện áp hình sin có thể xuất hiện trong biến áp của bộ biến đổi công suất, nhưng dòng điện thường không phải hình sin và có sự khác biệt giữa sơ cấp và thứ cấp.
Trong lĩnh vực điện tử công suất, thuật ngữ “công suất ước lượng máy biến áp” được đề xuất để tính toán các hiệu ứng đặc biệt phát sinh từ thành phần DC bên thứ cấp.
Trong trường hợp chỉnh lưu bán kỳ
Lưu ý : Trong nhiều sổ tay kỹ thuật thường cho biết tỉ số công suất và ST được thay bằng PT
Khảo sát mạch chỉnh lưu một bán kỳ
Hình 2.6 Mạch chỉnh lưu một bán kỳ Đo dạng sóng các giá trị thay đổi sau :
- Điện áp ngõ ra chỉnh lưu Ud
- Dòng điện ngõ ra Id( khi điện áp rơi trên Rm )
• Vẽ các dạng sóng trên các biểu đồ đã cho ở hình 2.5
Hãy so sánh Us và Ud Bằng cách nào đã làm cho 2 điện áp nầy có sự khác nhau và sự khác nhau này xuất phát từ đâu ?
Bài 2: Mạch chỉnh lưu công suất với tải RL Đo dòng và áp mạch chỉnh lưu bán kỳkhông điều khiển đối với tải hổn hợp RL
Hình 2.8 Đo dạng sóng các đại lượng thay đổi sau :
- Điện áp ngõ ra Ud
- Dòng điện ngõ ra Id( khi điện áp rơi trên Rm)
• Vẽ dạng sóng được chỉ rõ trên biểu đồ
Sự lệch pha giữa dòng điện và điện áp có thể được quan sát trên máy hiện sóng Độ lệch pha này thường được đo bằng độ lớn của góc giữa hai sóng điện áp và dòng điện Nguyên nhân tạo ra sự lệch pha này thường liên quan đến tính chất của mạch điện, chẳng hạn như sự có mặt của các thành phần như tụ điện và cuộn cảm, ảnh hưởng đến cách mà điện áp và dòng điện tương tác với nhau.
Chỉnh lưu công suất hai nửa chu kỳ
Mạch chỉnh lưu có hai dạng chính: sơ đồ sử dụng biến áp có điểm giữa và sơ đồ dùng cầu diode Khác với chỉnh lưu bán kỳ, trong mạch chỉnh lưu toàn kỳ, dòng chỉnh lưu vẫn duy trì trong khoảng thời gian bán kỳ âm của lưới điện Điện áp lưới có thể được đưa trực tiếp vào mạch chỉnh lưu cầu mà không cần qua biến áp trung gian, điều này lý giải tại sao mạch chỉnh lưu cầu trở nên phổ biến trong thực tế.
Chỉnh lưu toàn kỳ dùng biến áp có điểm giữa (M2)
Phần tử chính trong mạch M2 là một biến áp với điểm giữa nằm ở cuộn thứ cấp, như thể hiện trong hình 2.9 Mạch này bao gồm hai mạch M1 được kết nối song song với nhau.
Hình 2.10 Mạch chỉnh lưu toàn kỳ M2
Cuộn thứ cấp được xem như là cuộn dây 2 pha với các điện áp pha là
Uphase 1 và Uphase 2 Điện áp giữa hai pha này là
Điện áp một chiều ở ngõ ra của mạch M2 được tính bằng tổng điện áp của hai pha, U = Uphase 1 + Uphase 2, và gấp đôi so với khi sử dụng cuộn dây 1 pha Điện áp trên các diode cũng tăng gấp đôi, tạo ra lợi thế khi tất cả các diode có cùng điện áp và có thể lắp đặt trực tiếp trên cùng một cánh tỏa nhiệt Hình 2.10 minh họa đặc tính của mạch, với điện áp DC ngõ ra được biểu diễn bằng đường liên tục và điện áp xoay chiều giữa hai pha được thể hiện bằng đường đứt nét.
Hình 2.11 Dạng điện áp trong mạch M2
Chỉnh lưu công suất cầu một pha (B2)
Các mạch lọc nguồn
Mạch lọc nguồn Capacitance Multiplier sử dụng tụ điện nhỏ nhưng có khả năng hoạt động như một tụ điện lớn Cần lưu ý rằng đây không phải là mạch điều áp, vì điện áp đầu ra sẽ phụ thuộc vào điện áp đầu vào.
Điện áp một chiều nhấp nhô từ nguồn điện lưới qua biến áp và mạch diode chỉnh lưu cần có tụ lọc để ổn định Nếu không có tụ lọc, điện áp này không thể sử dụng cho các mạch điện tử Do đó, trong mạch nguồn, cần lắp thêm các tụ lọc có trị số từ vài trăm µF đến vài ngàn µF sau cầu diode chỉnh lưu.
Sơ đồ trên minh hoạ các trường hợp mạch nguồn có tụ lọc và không có tụ lọc
Dạng điện áp DC của mạch chỉnh lưu trong hai trường hợp có tụ và không có tụ
Khi công tắc K mở, mạch chỉnh lưu không có tụ lọc tham gia , vì vậy điện áp thu được có dạng nhấp nhô
Khi công tắc K được đóng, mạch chỉnh lưu với tụ C1 sẽ tham gia vào quá trình lọc nguồn, tạo ra điện áp đầu ra tương đối ổn định Điện áp đầu ra sẽ càng bằng phẳng hơn nếu tụ C1 có điện dung lớn, thường trong các bộ nguồn, tụ C1 có trị số khoảng vài ngàn àF.
Hình 2.15 Điện dụng của tụ lọc càng lớn thì điện áp đầu ra càng bằng phẳng.
Sửa chữa mạch tạo xung- ổn áp
Mạch dao động
Người ta có thể tạo dao động hình Sin từ các linh kiện L - C hoặc từ thạch anh
Mạch dao động hình Sin dùng L – C
Hình 3.1 Mạch dao động hình Sin dùng L - C
Mạch dao động được hình thành từ tụ C1 và cuộn dây L1, tạo thành mạch L-C Để duy trì sự dao động, tín hiệu được cung cấp vào chân B của Transistor R1 hoạt động như trở định thiên cho Transistor, trong khi R2 là trở gánh để lấy tín hiệu dao động ra Cuộn dây nối từ chân E của Transistor xuống mass có tác dụng hồi tiếp, giúp duy trì dao động Tần số dao động của mạch phụ thuộc vào giá trị của C1 và L1 theo công thức cụ thể.
Mạch dao động hình sin dùng thạch anh
Hình 3.2 Mạch dao động hình sin dùng thạch anh
X1 là thạch anh dao động, với tần số dao động được ghi trên thân của nó Khi được cấp điện, thạch anh tự phát ra sóng hình sin Tần số dao động của thạch anh thường nằm trong khoảng từ vài trăm KHz đến vài chục MHz.
Transistor Q1 khuyếch đại tín hiệu dao động từ thạch anh và cuối cùng tín hiệu được lấy ra ở chân C
R1 vừa là điện trở cấp nguồn cho thạch anh vừa định thiên cho Transistor Q1 R2 là trở ghánh tạo ra sụt áp để lấy ra tín hiệu
Thạch anh dùng để dao động
Khảo sát mạch dao động sin ở tần số thấp
Ta xem lại mạch khuếch đại có hồi tiếp
Hình 3.3 Mạch khuếch đại có hồi tiếp
- Nếu pha của vf lệch 180 0 so với vs ta có hồi tiếp âm
- Nếu pha của vf cùng pha với vs (hay lệch 360 0 ) ta có hồi tiếp dương Ðộ lợi của mạch khi có hồi tiếp:
Trong trường hợp đặc biệt khi βAv = 1, được gọi là chuẩn cứ Barkausen (Barkausen criteria), hệ số khuếch đại Af trở nên vô hạn Điều này có nghĩa là mặc dù không có tín hiệu nguồn, vẫn xuất hiện tín hiệu ra v0, cho thấy mạch tự tạo ra tín hiệu, được gọi là mạch dao động Tóm lại, điều kiện cần thiết để xảy ra dao động là βAv = 1 và θA + θB = 0 (360 độ), điều này chỉ thỏa mãn ở một tần số nhất định, do đó trong hệ thống hồi tiếp dương cần có mạch chọn tần số.
Nếu βAv >> 1, mạch dao động ổn định nhanh nhưng sóng ra nhiều méo, thiên về hình vuông Khi βAv > 1 và gần bằng 1, mạch đạt độ ổn định chậm hơn với ít méo hơn trong dạng sóng Ngược lại, nếu βAv < 1, mạch sẽ không dao động được.
Dao động dịch pha (phase shift oscillator): a Nguyên tắc:
Op-amp có tổng trở vào lớn và tổng trở ra không đáng kể, do đó, mạch dao động này là ví dụ điển hình cho tiêu chuẩn Barkhausen Mạch cơ bản được minh họa như sau.
- Tần số dao động được xác định bởi:
Mạch dao động không sin
Mạch dao động cầu T kép 1 khz
Các bộ KĐTT được sử dụng trong các ứng dụng tạo sóng, cho phép tạo ra sóng sin, sóng vuông, và sóng tam giác với tần số dao động từ vài Hz đến khoảng 20 KHz.
Sóng sin tần số thấp có thể được tạo ra qua nhiều phương pháp khác nhau Một trong những cách đơn giản là sử dụng một mạch cầu T kép nối giữa đầu ra và đầu vào của mạch khuếch đại đảo, như minh họa trong hình 3.18.
Mạch cầu T kép bao gồm các thành phần R1, R2, R3, R4 và C1, C2, C3, được gọi là cân bằng khi R1 = R2 = 2(R3 + R4) và C1 = C2 = C3/2 Khi mạch hoàn toàn cân bằng, nó hoạt động như một bộ suy giảm phụ thuộc tần số, triệt tiêu hoàn toàn tín hiệu tại tần số trung tâm f = 1/6,28 R1C1, trong khi cho phép các tần số khác truyền qua Ngược lại, khi cầu không hoàn toàn cân bằng, nó vẫn thực hiện chức năng suy giảm, nhưng sẽ có tín hiệu ra tại tần số trung tâm và pha tín hiệu ra sẽ phụ thuộc vào hướng mất cân bằng Nếu 2(R3 + R4) nhỏ hơn R1 và R2, tín hiệu ra sẽ ngược pha với tín hiệu vào.
Trong sơ đồ tín hiệu vào của mạch cầu T kép, đầu ra của KĐTT được đưa vào đầu vào đảo của KĐTT, với R4 được điều chỉnh cẩn thận để đảm bảo cầu T kép có điện áp ra nhỏ tại tần số trung tâm Tín hiệu ra này sẽ ngược pha với tín hiệu vào, tạo ra hồi tiếp dương tại tần số trung tâm và hình thành mạch dao động, với giá trị tần số khoảng 1 KHz.
Hình 3.4 Mạch dao động cầu T kép 1 KHz
Biên độ ra của mạch có thể điều chỉnh từ 0 đến 5 V hiệu dụng thông qua R7, vì vậy cần điều chỉnh R4 để đảm bảo mạch dao động chính xác, với độ méo toàn phần của tín hiệu ra dưới 1% Tuy nhiên, biên độ ra không thể tăng quá cao do đặc tuyến phi tuyến của KĐTT, sẽ tự động điều chỉnh biên độ khi tín hiệu ra đạt đến mức bảo hòa của đặc tuyến.
Dao động cầu T kép ổn định bằng diode
Mạch dao động 1 KHz trong hình 3.5 sử dụng phương pháp tự động điều chỉnh biên độ thông qua diode silic D1, được kết nối giữa đầu ra và đầu vào của KĐTT qua biến trở phân áp R7 Khi điện áp trên diode vượt quá vài trăm mV, diode dẫn và giảm độ lợi của mạch, từ đó điều chỉnh biên độ Để chỉnh mạch, đầu tiên đặt con trượt R7 tại điểm nối với đầu ra KĐTT, sau đó điều chỉnh R4 cho đến khi không còn dao động, rồi từ từ thay đổi R4 cho đến khi dao động xuất hiện Tín hiệu sin ra lúc này có biên độ khoảng 500 mVP-P hoặc 170 mV hiệu dụng, hoàn tất quá trình cân chỉnh Cuối cùng, R7 có thể điều chỉnh tín hiệu ra từ 170 mV đến 3 V hiệu dụng với độ méo không đáng kể.
Các mạch trong hai sơ đồ trên là bộ dao động tần số cố định hiệu quả, nhưng khó khăn trong việc tạo ra nhiều tần số khác nhau do việc thay đổi đồng thời ba hoặc bốn thành phần của cầu T kép Tuy nhiên, khi kết hợp mạch lọc Wien với KĐTT, có thể thiết kế mạch dao động với nhiều tần số khác nhau.
Hình 3.5 Dao động cầu T kép ổn định bằng diode
Mạch dao động cầu Wien 150 Hz – 1,5 KHz
Tần số ra của các mạch này có thể thay đổi gấp mười lần nhờ vào bộ biến trở đôi R2 và R3, với sự khác biệt ở cách tự động điều chỉnh biên độ Sơ đồ mạch lọc Wien bao gồm các thành phần R1-R2-R3-R4 và C1-C2, kết nối giữa đầu ra và đầu vào không đảo của KĐTT, cùng với cầu phân áp tự động điều chỉnh biên độ giữa đầu ra và đầu vào đảo Cầu Wien hoạt động như một mạch suy giảm phụ thuộc tần số, với hệ số suy giảm là 1/3 tại tần số trung tâm Để tạo ra sóng sin ít méo, phần điều chỉnh biên độ của mạch luôn tự động thay đổi nhằm duy trì độ lợi toàn phần gần bằng 1.
Hình 3.6 Mạch dao động cầu Wien 150 Hz – 1,5 KHz
Mạch hình 3.20 tự động điều chỉnh biên độ bằng cách kết nối R5 và đèn tim LMP1, tạo thành cầu phân áp tự điều chỉnh Đèn được lựa chọn tùy ý từ 12V.
Mạch hoạt động hiệu quả với nguồn điện từ 5 đến 28 V và có dòng danh định nhỏ hơn 50 mA Khi mạch được hiệu chỉnh đúng, sóng sin đầu ra đạt độ méo sóng hài khoảng 0,1% và yêu cầu nguồn cấp dòng khoảng 6 mA Để hiệu chỉnh mạch, cần đặt R6 ở mức cao nhất và điều chỉnh R5 để đạt đầu ra khoảng 2,5 V hiệu dụng.
Mạch dao động Wien ổn định bằng diode
Hình 3.7 Mạch dao động Wien ổn định bằng diode
Nguồn cung cấp cho mạch dao động
Nguồn cung cấp cho các mạch dao động thường là các nguồn điện một chiều , ổn định và càng không gợn sóng càng tốt
Nguồn điện acquy là nguồn điện thứ cấp, hoạt động dựa trên quá trình chuyển hóa hóa năng thành điện năng để tích trữ và cung cấp điện cho các thiết bị điện Người dùng có thể tái sạc acquy bằng máy nạp, cho phép sử dụng ắc quy nhiều lần trước khi cần thay thế Ắc quy còn được biết đến với các tên gọi khác như acquy, bình accu, bình ắc quy, ắc quy lưu điện và ắc quy tích điện.
Cấu tạo cơ bản của một bình ắc quy lưu trữ điện gồm các bộ phận:
Bên trong ắc quy, các ngăn nhỏ chứa bản cực âm và dương, được ngăn cách bởi tấm chắn Chất điện phân lấp đầy khoảng trống giữa hai bản cực, và chúng được kết nối với nhau bằng thanh nối.
Ắc quy được bảo vệ bởi một lớp vỏ bọc bên ngoài, với các cọc bình ở phía trên để kết nối ắc quy với tải hoặc với nhau Đối với các ắc quy hở, còn có nút thông hơi trên bề mặt để thoát khí ra môi trường.
Nguyên lý hoạt động của ắc quy diễn ra theo 2 quá trình dựa trên các phản ứng hóa học tại cực dương và cực âm của bìn
Khi có dòng điện nạp vào bình ắc quy: Xảy ra quá trình nạp điện
Khi có thiết bị tiêu thụ điện nối vào bình ắc quy: Xảy ra quá trình phóng điện
- nguồn điện chỉnh lưu: Là các nguồn điện AC được chỉnh lưu thành nguồn điện DC cung cấp cho mạch
Mạch ổn áp
Hệ số ổn định điện áp Ku thể hiện khả năng của bộ ổn định trong việc giảm thiểu độ không ổn định của điện áp đầu ra trên tải so với điện áp đầu vào Cụ thể, hệ số này cho biết mức độ cải thiện độ ổn định của điện áp ra, giúp đảm bảo hiệu suất hoạt động của thiết bị.
- Dải ổn định Du, Di nói nên độrộng của khoảng làm việc của bộ ổn áp, ổn dòng
- Hiệu suất: khi làm việc các bộ ổn định cũng tiêu hao năng lượng điện trên chúng, do đó hiệu suất của bộ ổn định
Pr: Công suất có ích trên tải của bộ ổn định
PV : Công suất mà bộ ổn định yêu cầu từ đầu vào
Pth : Công suất tổn hao trên bộ ổn định
Thông số kỹ thuật của mạch ổn áp
Dải điện áp ngõ vào:
Tần số: Điện áp cung cấp ngõ ra :
Phân loại mạch ổn áp
Tùy theo nhu cầu về điện áp và dòng điện tiêu thụ, mạch ổn áp được chia thành hai nhóm chính: ổn áp xoay chiều và ổn áp một chiều Ổn áp xoay chiều giúp ổn định nguồn điện từ lưới điện trước khi cung cấp cho mạng cục bộ hoặc thiết bị điện, với các loại như ổn áp bù từ, ổn áp dùng mạch điện tử và ổn áp dùng linh kiện điện tử Trong khi đó, ổn áp một chiều được sử dụng để duy trì điện áp bên trong thiết bị và mạch điện, được phân thành ổn áp tuyến tính và ổn áp không tuyến tính (ổn áp xung) Thiết kế mạch điện rất đa dạng, từ ổn áp dùng Diot Zener, ổn áp dùng tranzito đến ổn áp dùng IC, trong đó mạch ổn áp dùng tranzito rất phổ biến cho việc cung cấp điện áp thấp và dòng tiêu thụ nhỏ cho các thiết bị có công suất tiêu thụ thấp.
Mạch ổn áp tham số
- Mạch ổn áp tham số dung dide zener a Mạch ổn áp dùng zener
Hình 3.21 Mạch ổn áp dùng diode zener
Mạch ổn áp tạo áp 33V cố định cung cấp cho mạch dò kênh trong Ti vi mầu
Từ nguồn 110V không cố định thông qua điện trở hạn dòng R1 và gim trên
Dz 33V để lấy ra một điện áp cố định cung cấp cho mạch dò kệnh
Khi thiết kế mạch ổn áp, cần tính toán điện trở hạn dòng sao cho dòng điện ngược cực đại qua Diode Zener (Dz) nhỏ hơn giới hạn chịu đựng của Dz Dòng cực đại qua Dz xảy ra khi dòng qua điện trở R2 bằng 0.
Như sơ đồ trên thì dòng cực đại qua Dz bằng sụt áp trên R1 chia cho giá trị R1 , gọi dòng điện này là I1 ta có
Để tính dòng điện I1, ta có công thức I1 = (110 - 33) / 7500, kết quả là khoảng 10mA Thông thường, dòng ngược qua diode Zener nên được giới hạn dưới 25 mA Mạch sử dụng tính ổn áp của diode Zener kết hợp với điện áp phân cực thuận cho transistor để thiết lập mạch ổn áp, như minh họa trong Hình 3.3.2.
Hình 3.22 Mạch ổn áp tham số dùng tranzito NPN
Điện áp phân cực B cho tranzito và điot zêne trong mạch này được duy trì ổn định nhờ điot zêne, với điện áp ngõ ra tương ứng với điện áp của điot zêne và điện áp phân cực thuận của tranzito.
Điện áp phân cực thuận của tranzito nằm trong khoảng 0,5 – 0,8V Điện áp cung cấp cho mạch được lấy từ cực E của tranzito, và tùy thuộc vào nhu cầu của mạch điện, dòng cung cấp có thể dao động từ vài mA đến hàng trăm mA Đối với các mạch điện có dòng cung cấp lớn, thường sẽ có một điện trở Rc mắc song song, có giá trị từ vài chục đến vài trăm Ohm, được gọi là trở gánh dòng.
Khi chọn tranzito, cần đảm bảo tính tương thích với dòng tiêu thụ của mạch điện để tránh tình trạng dư thừa, gây cồng kềnh cho mạch Nếu dòng phân cực quá lớn, điện áp phân cực Vbe sẽ không ổn định, dẫn đến điện áp cung cấp cho tải cũng trở nên kém ổn định.
Hình 3.23 Mạch ổn áp tham số dùng tranzito NPN có điện trở gánh dòng
Dòng điện cấp cho mạch là dòng cực C của tranzito, do đó khi dòng tải thay đổi, dòng cực C cũng thay đổi, trong khi dòng cực B không thay đổi Mặc dù điện áp không thay đổi (sự thay đổi thực tế không đáng kể), nhưng sự biến đổi của dòng tải dẫn đến tình trạng làm việc không ổn định của tải Mạch ổn áp có điều chỉnh giúp khắc phục vấn đề này.
Mạch ổn áp này có khả năng điều chỉnh điện áp đầu ra với độ ổn định cao nhờ vào hệ thống hồi tiếp điện áp, do đó được gọi là ổn áp có hồi tiếp.
Hình 3.24 Mạch ổn áp có điều chỉnh
Nhiệm vụ của các linh kiện trong mạch như sau:
+ Q1: Tranzito ổn áp, cấp dòng điện cho mạch
+ Q2: Khuếch đại điện áp một chiều
+ Q3: So sánh điện áp được gọi là dò sai
+ R3: Hạn dòng cấp nguồn cho Q3
+ R4: Phân cực cho zener, tạo điện áp chuẩn cố định cho cực E Q3 gọi là tham chiếu
+ R5, R6, Vr: cầu chia thế phân cực cho B Q3 gọi là lấy mẫu
+ C 1 : Chống đột biến điện áp
+ C 2 : Lọc nguồn sau ổn áp cách li nguồn với điện áp một chiều từ mạch ngoài
Hoạt động của mạch được chia làm hai giai đoạn như sau:
Giai đoạn cấp điện: Là giai đoạn lấy nguồn ngoài cấp điện cho mạch được thực hiện gồm R c , Q 1 , Q 2 , R 1 , R 2 Nhờ quá trình cấp điện từ nguồn đến cực C của
Q1 và Q2 được phân cực nhờ cầu chia điện áp R1, R2, giúp hai tranzito này dẫn điện Trong đó, Q2 dẫn điện và phân cực cho Q1, tạo ra dòng qua Q1 kết hợp với dòng qua điện trở Rcgánh, cung cấp nguồn cho tải Đối với các mạch có dòng cung cấp thấp, điện trở gánh dòng Rc không cần thiết.
Giai đoạn ổn áp: Điện áp ngõ ra một phần quay trở về Q3 qua cầu chia thế
R5, R6 và biến trở Vr được kết nối với cực B, trong khi điện áp tại chân E được giữ cố định Do đó, điện áp tại cực C thay đổi ngược pha với điện áp tại cực B Điện trở R3, nối vào cực B của Q2, giúp khuếch đại điện áp một chiều biến đổi tại cực B của Q1, từ đó điều chỉnh điện áp đầu ra và cung cấp điện ổn định cho mạch Điện áp đầu ra có thể điều chỉnh khoảng 20% so với thiết kế nhờ vào biến trở Vr Hoạt động của Q1 trong mạch tương tự như một điện trở biến đổi để duy trì ổn áp.
Mạch ổn áp này cung cấp dòng điện lớn, có thể đạt vài Amp và điện áp lên đến hàng trăm Volt Tuy nhiên, nó cũng có những ưu nhược điểm riêng cần được xem xét.
Mạch có thiết kế đơn giản và dễ kiểm tra, sửa chữa, nhưng cũng tồn tại nhiều nhược điểm Đặc biệt, mạch kém ổn định khi nguồn ngoài thay đổi, dẫn đến sụt áp lớn và tổn thất công suất cao, đặc biệt là ở các mạch công suất lớn, yêu cầu thêm bộ tản nhiệt, gây cồng kềnh Hơn nữa, mạch không cách ly được nguồn trong và ngoài, khiến khi Q1 bị thủng có thể gây ra hiện tượng quá áp, dẫn đến hư hỏng cho mạch điện và giảm độ ổn định.
Mạch ổn áp tham số dùng transistor a Mạch ổn áp tham số:
Mạch lợi dụng tính ổn áp của diot zêne và điện áp phân cực thuận của tranzito để thiết lập mạch ổn áp (Hình 3.3.5)
Hình 3.25 Mạch ổn áp tham số dùng tranzito NPN
Điện áp phân cực B cho tranzito và điot zêne được duy trì ổn định trong mạch nhờ vào điot zêne Điện áp ngõ ra của mạch chính là sự kết hợp giữa điện áp của điot zêne và điện áp phân cực thuận của tranzito.
Điện áp phân cực thuận của tranzito nằm trong khoảng 0,5 – 0,8V, và điện áp cung cấp cho mạch được lấy từ cực E của tranzito Tùy thuộc vào nhu cầu của mạch điện, dòng cung cấp có thể dao động từ vài mA đến hàng trăm mA Trong các mạch điện có dòng cung cấp lớn, thường sẽ có một điện trở Rc được mắc song song, có giá trị từ vài chục đến vài trăm Ohm, được gọi là trở gánh dòng.
