Nguồn cung cấp một chiều - TS.Nguyễn Quốc Cường doc

Ngu n cung c p m t chi u TS Nguy n Qu c Cư ng B.m: K thu t o & Tin h c công nghi p N i dung • Gi i thi u • n áp m t chi u n tính • n áp m t chi u switching • M t s IC n áp Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng Tài li u tham kh o • “Fundamentals of analog circuits” – Thomas Floyd & David Buchla, 2nd edition, Prentice Hall, 2006, (chapter 11) Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng Gi i thi u • Ngu n n áp m t chi u – Ngu n cung c p cho h th ng i n t (op-amp, transistor,…) – Ngu n chu n cung c p cho h th ng c m bi n – … • Ngu n n áp dc c chia làm ki u – Ngu n n áp n tính – Ngu n n áp switching Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng H s n áp • Ngu n n áp dc – u vào thư ng i n áp dc thay bi n lưu + l c) – u i n áp dc n input t i) nh ( n áp i nhi u (m ch ch nh i v i s thay ic a • H s n áp: c trưng cho kh n áp c a ngu n ngu n input ho c t i thay i – n áp i v i input – n áp iv it i Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng n áp • H s n áp regulation): tín hi u • Có hai ki u u vào thay i i v i s thay i c a input (Line c trưng cho kh n áp c a ngu n u vào thay i nh nghĩa thư ng c tính mV/V thư ng c tính %/mV ho c %/V Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng n áp t i thay i (1) • H s n áp i v i s thay i c a t i (Load regulation): c trưng cho kh n áp c a ngu n có s thay i c a t i • Có nhi u cách bi u di n khác c a load regulation datasheet – Thông qua nh nghĩa ơn v tính % VNL : i n áp output dòng t i minimum (no load) VFL : i n áp output dòng t i maximum (full load) Lý tư ng load regulation = 0% Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng n áp t i thay i (2) – Thông qua i n tr c a n ch ROUT VNL : i n áp ouptut không t i VTH: i n áp tương ương bi n ROUT: i n tr c a m ch Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng i Thevenin n áp t i thay – Trong m t s datasheet có th i (3) ưa h s %/mA – Ví d 0.01%/mA c hi u t i thay 1mA i n áp thay i 0.01% i (tăng ho c gi m) Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng Ví d • Ngu n n áp dc có: – i n áp không t i (IL = 0) = 12.1V – i n áp y t i (IL = 200mA) = 12V • Tính h s Load regulation • Tính i n tr c a m ch khơng t i • áp án: 0.083% (ho c 0.0042%/mA), 0.5 Ohm Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 10 n áp n tính • n áp n tính ki u n i ti p • n áp n tính ki u song song Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 11 n áp n tính ki u n i ti p ph n t i u n m c “series” v i t i Series voltage fegulator Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 12 i n áp chu n • Kh n áp c a output ph thu c r t nhi u vào ph n t t o i n áp chu n • Các ph n t i n áp chu n c n mb o – Ít ph thu c vào nhi t – Thay i linh ki n b già hóa • M t s ph n t n áp – Diode zener (vài Volt, ch t lư ng th p) – i n áp cao IC n áp (LM339 n áp 10V) Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng Ho t 13 ng c a n áp n i ti p Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 14 Ho t ng c a n áp n i ti p VIN ho c RL gi m VOUT tăng l i VE tăng tăng VOUT gi m (VRE–Vsample ) tăng Vsample gi m 15 Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng Ho t ng c a n áp n i ti p VIN ho c RL tăng VOUT gi m l i VE gi m gi m VOUT tăng (VRE–Vsample ) gi m Vsample tăng Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 16 Ví d • Tính i n áp VB c a Q1 áp án: 10.9V 17 Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng B o v t i VBE c a Q2 không “vư t” 0.7V Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 18 M ch n áp n tính song song ph n t i u n m c “shunt” v i t i shunt voltage regulator Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng Ho t ng cu 19 n áp ki u song song (1) Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 20 … VIN ho c RL gi m (Vsample-VREF) gi m Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 21 … VIN ho c RL tăng (Vsample-VREF) tăng Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 22 Ho t ng cu n áp ki u song song (2) • N u VOUT IL không i i, VIN thay i, dịng IS thay • N u VIN VOUT khơng i i, IL thay i, dịng IS thay Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 23 • Hi u su t c a n áp ki u song song h n ki u n i ti p ln c n trì dịng IS “ l n” có th bù l i s thay i c a VI IL Tuy nhiên dòng ng n m ch (khi VOUT = 0)thì ln c m b o b ng Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 24 Ví d • Tính cơng su t tiêu t n l n nh t R1 áp án: PR1 = max VOUT = (ng n m ch) PR1max = 7.1W Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 25 Ngu n n áp switching • Ngu n n áp n tính (ki u shunt hay series) có hi u su t th p “control element” transistor ph i làm vi c ch tích c c cơng su t t n hao l n dịng t i l n • Ngu n n áp “switching” ph n t i u n làm vi c ch on/off ó cơng su t t n hao th p cho dong t i l n hi u su t cao m ch n tính • Có ba ki u b n – step-down – step-up – voltage-inverter Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 26 n áp ki u step-down • i n áp output nh i n áp input l c i n áp on/off Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng Ho t 27 ng c a m ch n áp ki u step-down S ph thu c c a VOUT vào ton toff Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 28 … VOUT có xu hư ng gi m Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 29 …khi VOUT có xu hư ng tăng Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 30 n áp ki u step-up • i n áp output ln l n i n áp input 31 Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng … Q1 on D1 off L tích lư ng Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 32 … Q1 off L gi i phóng lư ng Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 33 Volatge-inverter • i n áp output ngư c d u v i i n áp input Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 34 … Q1 on D1 off Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 35 … Q1 off VL od u D1 on Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng t C n p i n áp âm 36 M t s IC n áp • n áp n tính – 78xx, 79xx – LM317, LM337 • n áp switching – 78S40 Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 37 IC n áp 78xx Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 38 Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 39 IC 79xx Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 40 Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 41 LM317 • IC n áp dương, có th i u ch nh c i n áp output Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 42 LM 317 (2) nh , c 50µA Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 43 LM337 • IC n áp âm, có th i u ch nh c i n áp output Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 44 78S40 • Là IC a có th th c hi n step-up, step-down hay voltage-inverter tùy thu c vào vi c m c linh ki n ph bên Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 45 control element Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 46 78S40: n áp step-doWn Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 47 78S40: n áp step -up Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 48 ... ba ki u b n – step-down – step-up – voltage-inverter Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 26 n áp ki u step-down • i n áp output nh i n áp input l c i n áp on/off Ngu n cung c p m t chi... IC a có th th c hi n step-up, step-down hay voltage-inverter tùy thu c vào vi c m c linh ki n ph bên Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng 45 control element Ngu n cung c p m t chi u Nguy... 2006, (chapter 11) Ngu n cung c p m t chi u Nguy n Qu c Cư ng Gi i thi u • Ngu n n áp m t chi u – Ngu n cung c p cho h th ng i n t (op-amp, transistor,…) – Ngu n chu n cung c p cho h th ng c m