Thay s6 ta co: 500) 25 35 U, (1 4 200) 100.29 + 100-39 — gom 100 } 100 + 100 Bai tap 3 Cho mạch điện như hình 21 —x~— Thiết lập biểu thức tính hệ - < oo tứ, so khuéch dai Ky —+ A Giải ] nn
Day là mạch hai tầng Tầng _ VỆ AXX~—
1 là bộ khuếch đại đảo tang 2 - là bộ cộng $3 : Tang |: R, Hinh 22 K,=-= R, Tang 2: (ap dung bai 2) 1 nén Ky= 1+— |——— R, )RRUs- RR, Tử R RAR, +R) Hệ số khuếch đại tồn mạch là: «6 \ RRL — RRL, + fe |AUSE > wa z| RR, + Ry)
4.2.2 Cac bai tap tu giai
Bai 1: Cho hai mach dién nhu hinh 4.23
Trang 2(b) Hình 4.21 R1 = 10kQ, R2 = 500kQ, VR = 10kQ, Lv = 1.5V
Xác định Khoảng điện áp ra của mỗi mạch khi thay déi chiét Ap VR
Trang 3100 Uv=0,1V > 20k ⁄ 10k ; b 400k † ms Ur 20k + + > (đ) 1k 300k Hình 4.24
Bai 3: Cho mach dién nhu hinh 4.25
Trang 4CHUONG 5
NGUON MOT CHIEU
5.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Nguồn một chiều có nhiệm vụ cung cấp năng lượng một chiều cho các mạch và thiết bị điện tử hoạt động Năng lượng một chiều đó nói chung được lấy từ nguồn xoay chiều của lưới điện thông qua một số qúa trình biến đổi được thực hiện trong nguồn a YN Mach Sn dp mat ` ñ Ứ, | Biến áp U; chink Lins a Bạ lọc U, chiều R, Sơ 4 thoi 63 nguda m Bình 5- một chiều Hình Š.T biểu diện sơ đồ khối của một bộ nguồn hoàn chỉnh với chức năng các khối như sau:
- Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều U, thành điện áp xoay chiều U; có giá trị thích hợp với yêu cầu Trong một số trường hợp có thể dùng trực tiếp U, không cần biến áp
- Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều U; thành điện áp một chiều không bàng phẳng U; (có giá trị thay đổi nhấp nhô) Sự thay đổi này phụ thuộc vào từng dạng mạch chỉnh lưu
- Bộ lọc có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều U; thành điện áp một chiều U, ít nhấp nhô hơn
- Bộ ổn áp một chiều (ổn dòng) có nhiệm vụ ổn định điện áp (dòng điện) ở đầu ra của
nó U; (I,) khi U, bị thay đổi theo sự mất ổn định của U, (hay I,) Trong nhiều trường
hợp nếu không có yêu cầu cao thì không cần bộ ổn áp hay ổn dòng một chiều
- Tùy theo điều kiện và yêu cầu cụ thể mà bộ chỉnh lưu có thể mắc theo những sơ đồ khác nhau và dùng các loại van chính lưu khác nhau
5.2 BIẾN ÁP NGUỒN VÀ MẠCH CHỈNH LƯU
Nhiệm vụ của biến áp nguồn là biến đổi điện áp xoay chiều của mạch điện thành điện áp xoay chiều có trị số cần thiết cung cấp cho các mạch chỉnh lưu
Hầu hết các thiết bị điện tử hiện nay đều dùng linh kiện bán dẫn do đó biến áp thường dùng là biến áp hạ áp Các sơ đồ chỉnh lưu thường dùng là sơ đồ chỉnh lưu nửa chu kỳ, chỉnh lưu hai nửa chu kỳ dùng diode
Yêu cầu đối với mạch chỉnh lưu là đạt được hiệu suất cao, ít phụ thuộc vào tải và độ gon song cua điện áp ra nhỏ
Trang 55.2.1 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ
Mạch chính lưu nửa chủ kỳ chỉ sử dụng một diode để chính lưu, điode chỉnh lưu có thể được mắc nối tiếp với cuộn dây thứ cấp biến áp hoặc mác song song với biên áp ở đây ta chỉ xét mạch chính lưu dùng diode mắc nối tiếp vì trong thực tế mạch chỉnh lưu dùng diode mắc song song ÍL khi được sứ dụng chỉ thường sử dụng trong chính lưu bội áp mạch này sẽ được đề cấp sau
- Sơ đồ mạch như hình 5-2az
thỉnh 3.2; Mock clanh fen nite chic ky
Nguyen lý hoại động
Khi cấp điện áp xoay chiều U; vào hai đầu cuộn L¡ thì ở hai đầu cuộn L; xuất hiện một điện ấp cảm ứng xoay chiều U; (hình 5-2b)
Nếu ở nứa chủ Kỳ đầu điện thé tai A (+), điode D được phân cực thuận nên có dòng điện qua tải (đi từ Á qua Ry tới B) ở nửa chủ kì tiếp theo điện thể tú Á (-) diode D bi phân cực ngược khong cho dòng điện đi qua
Như vậy dòng điện chỉ đi qua tải theo một chiều nhất định ( đi từ (+) Rr đến (-) Ry} ở các nửa chủ kì đầu của Ö;
5.2.3 Chính lưu hai nửa chủ kỳ
Trang 6Nguyên lý hoại động
Đặc điểm của mạch chỉnh lưu hai nửa chụ kỳ là trong cả hai nửa chủ kỳ của điện áp xoay chiều đều có dòng điện qua tải Sơ đồ mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ sử dụng 2 diode chinh 1a 2 so đồ chính lưu một nửa chu kỳ mắc song song có tái chung
5.2.3.2.Chỉnh lưu hai nửa chủ kỳ sử dụng mạch chỉnh lưa cầu Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu được vẽ trên hình 5.5
u t, ou
Hình š.S: Sơ đồ mạch chỉnh lưu
Đặc điểm của mạch chính lưu cầu là chính lưu cả hai nửa chu kỳ của điện áp đầu ra của cuộn thứ cấp và điện áp ngược đặt lên diode trong trường hợp này chỉ bằng một nửa điện áp ngược đặt lên diode trong sơ dé mạch chính lưu hai nửa chu kỳ sử dụng 2 diode
Trong sơ đồ mạch chính lưu cầu nếu nối đất điểm giữa cuộn thứ cấp và mắc thêm tải sẽ được mạch chỉnh lưu có điện áp ra hai cực tính
5.2.2.4.Mạch bội áp
Sơ đồ bộ chỉnh lưu bội áp được vẽ trên hình 5.6
Mạch nhân đôi điện áp được dùng trong những trường hợp đặc biệt, ví dụ khi yêu cầu điện áp ra cao mà dòng tiêu thụ lại nhỏ (cd pA) Nếu dùng mội tầng (hình 5.6a) thì điện áp một chiều ở đầu ra gấp đôi trị số đỉnh của điện áp xoay chiều ở đầu vào, vì €¡ và C¿ được nạp đến giá trị đính của điện áp vào qua D, va D, trong hai nửa chu kỳ (-) va (+) Trên hình 5.6b trong nửa chủ kỳ (-) của điện áp Ủ; C¡ được nạp đến trị số gần bằng giá trị đỉnh U, thông qua D}, Trong nửa chu kỳ tiếp theo C¡ được nạp thông qua C¡ và D¿ theo chiều như hình vẽ sao cho sau một vài chu kỳ của điện áp xoay
A
chiêu mỗi tụ điện được nạp đến trị số đỉnh ( ; theo chiều như hình vẽ Nếu có n tầng như vậy thì điện ap ra tai U,„< 2nÙ; Thường chọn n< 10
Trang 7Lãng thứ n , - > BA aie 1 ay Hai in Cy be bị 2n kin Hình 5-6 Mach bei ap
5.3 TONG QUAN VE BO LOC
Chức năng cúa bộ chỉnh lưu là chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiến Đầu ra của bộ chính lưu ta thu được điện áp một chiều Tuy nhiên điện áp này
chưa được ổn định như mong muốn Vì vậy ta phải cho qua bộ lọc để được điện áp một chiều ổn định hơn
Tín hiệu ra sau khi lọc được biểu điển như hình vẽ gồm thành phần một chiều và thành phần thay đổi (độ gợn sóng) thành phần này có giá trị nhỏ
Để đánh giá điện áp đầu ra của bộ lọc ta sử dụng Von mét một chiều (2C Volmeter) và von mét xoay chiều (ÁC Voltmeter) DC Voltmeter cho ta giá trị trung bình hoặc giá trị của điện áp một chiều, AC Volmelter cho ta giá trị thành phần thay đối ta xác định được độ gợn sóng như sau:
U
r= i ris) 100 %
U de
Vida 5.7: Su dung von mét | chiéu va von mét xoay chiéu do tin higu ra cla mot mach loc ta doc duge tit von mét mot chiéu 1A 25V va von mét xoay chiéu 1a 1.5V Do gon séng 6 dau ra cua bé loc khi dé sé fa: 15V 25V Ủy»; r=—“" 100% = U 100% = 6% de
Sự ổn định điện áp: Một nhân tố quan trọng khác trong bộ nguồn cung cấp đó là lượng chênh lệch điện áp một chiều giưã đầu ra của bộ nguồn và yêu cầu thực tế của mạch điện Điện áp cung cấp ở đầu ra của bộ nguồn khí chưa có tải sẽ bị giảm đi khi có tải Lượng chênh lệch điện áp trong trường hợp không tải và có tải được xác định bởi hệ số gọi là hệ số ổn định điện áp và được xác định:
Trang 8AUg= =1
ct
Ví dụ 5.2: Một nguồn điện áp một chiều cung cấp 60V khi đầu ra không có tải Khi nổi với tải, điện áp thực tế trên đó là 56V Tính giá trị ổn định điện áp Ta có: Nếu giá trị của điện áp có tải bằng giá trị của điện áp khi không có tải thì sự ổn định “7.1009 5“ `Ể 100% = 7.1% ut điện ấp là 0% đây cũng chính là điều mong muốn đạt được, U, — %AU, = LHL He s6 sơn sóng củu các bộ chink hin: Dién Ap sau khi đã được chỉnh lưu bao gồm thành phản một chiều và thành phản hài (gợn sóng) + Đối với tín hiệu chính lưu nửa chu kỳ điện áp một chiều đầu ra là; U,, =0.318U,, Giá trị củu điện áp gợn sóng là: ,„„„= 0.385 U,„ Độ gợn sóng củu tín hiệu chỉnh lưu nửa chư kỳ được tính: a 100% = 121% de » m TU 1O BA ~ + Đối với tín hiệu chính lưu hai nửa chu kỳ điện áp một chiều đầu ra là: U, =0,636U, a
Giá trị của điện áp gợn sóng là:
U,„„= 0,308 U,„ F UttrINy
Độ sơn sóng của tín hiệu chỉnh lưu hai nửa chu kỳ được tính:
Ú,,, 308U
1
r= 100% = 48%
de › m
Tóm lại: Tín hiệu chính lưu hai nửa chư kỳ có độ gợn sóng nhỏ hơn tín hiệu chính Jưu nửa chu kỳ Bộ lục I Tái T mút chiều Š.3.1 Bộ lọc dùng tụ Bộ chỉnh lọc tụ điện, bao gồm một tụ điện được nối ——] lưu vào đầu ra của bộ chỉnh lưu
Mạch lọc thông dụng nhất hiện nay là mạch ac
Trang 9
điện áp một chiều được lấy ra giữa hai đầu tụ điện (Hình $.7)
Hình 5-8a chỉ ra dạng điện áp của bộ chỉnh lưu cả hai nửa chủ kỳ trước khi
lọc Hình 5-86 1a dạng điện áp ra của bộ chỉnh lưu sau khi đã được nối với tụ điện Thấy rằng (đạng sóng) dạng điện áp sau khi đã lọc là điện áp một chiều nhưng vẫn còn nhấp nhô (còn thay đổi)
Hìmh 5-&c là bộ chính lưu hai nửa chủ kỳ và dạng sóng đầu ra của mạch khi được kết nối với tải (R,) Nếu không có tải đầu ra của bộ chỉnh lưu được nối với
tụ điện C và dạng sóng đầu ra lý tưởng sẽ là một hằng số và có giá trị bằng biên
Trang 10Hình 5-94 là giản đồ dạng sóng đầu ra của bộ lọc tụ điện thời gian t¡ là khoảng thời gian tụ điện đang nạp điện và nạp đến giá trị bằng biên độ điện áp đấu ra bộ chỉnh lưu Uy Thời gian t; là khoảng thời gian và điện áp bộ chỉnh lưu giảm từ U,„ và đồng thời tụ điện phóng điện vào tải UU fk Up.) Up) / \ \ \ A01 f9 \/ y a i << JÝ| CƠ | Joo |, T, ¡©>|1 a) b F T , Hình 5.9: Sơ đồ dạng sóng đâu ra ? Nhu vay dạng sóng đầu ra gồm điện áp một chiều Ú,, và hài U, chính là sự nạp và phóng của tụ điện Độ gợn sóng U,: Độ gợn sóng được tính theo công thức: —_ đạ AT 24U, r(rms) 4+/3/C C RC Trong d6:I,, [mA], Cl wF], R „ [KÔ], Ÿ là tần số của điện áp đưa vào bộ chỉnh lưu
Trang 11_ 14c cu — thạc TS
Trong đó:
U
L, de : Dong dién tai tinh miliampe „ : Biên độ điện áp sau bộ chỉnh lưu
€_ : Điện dung tụ lọc tính ¿E
Vi dụ 5.4: Biên độ điện áp sau khi chỉnh lưu là 30V, giá trị tụ lọc C= 100 F Tải tiêu thụ đồng 50[mA] Tính toán điện áp một chiều ở đầu ra bộ lọc i 4171 2 ; dc ) “đc a có: Ư =Ujm — =Um- aco dc ana m C Thay vao ta tinh duoc Uy: AIM gp a, 4417.50 Uge = Um ~——a& = 30 = 27.9 Độ gọn sóng của bộ lọc tụ điện mg) -100% de 2,4U a _ 24 Dptyws) E RịC — 2A1 > poo 100% = =—* 100% RC CÚ Trong ú:
T [mA],C [F],Uô [V],R,Ikâ])
Trang 12U„ 6ˆ Hoặc ác 241 , _ “de — 2.4.50 _ Ur cms) “Ee 100 — 12V or = 2 100% 27,0P = 4.3% 5.3.2 Bộ lọc RC
Để giảm nhỏ độ gợn sóng ở đầu ra bộ lọc tụ điện ta mắc thêm khâu lọc RC (xem hình 5.10a) Tín biệu đầu ra của khâu lọc được chỉ ra trên hình 5.10b, 5.10c Ụ mi ¬" ⁄ 1»
Hinh 5-10:Mach loc RC và dang sóng đâu ra
- Xét ảnh hưởng của bộ lọc RC đối với thành phần DC, điện áp một chiều trên tải được tính như sau:
Hình 5.11: Sơ đỗ tương đương của mạch lọc RC
Trang 13Vidy 5.5: Tính điện áp một chiều ra tải có điện trở R,=Ik@ Khâu lọc RC có thong s6 R=120Q, C= 10 wF Dién ap U ae qua bộ lọc tụ dién U dc= 60V "7ˆ Me Ode Re Ry Ude ~ 130-1000 Xét ảnh hưởng của bộ lọc RC đối với thành phần AC, độ gơn sóng được biểu hiện như sơ đồ hình Š.10b Khi đó độ gợn sóng được xác định như sau: XC U r(rms) ~~ Rp Ur(rms) Với một bộ chỉnh lưu ca chu kỳ, độ gợn sóng với tản số 120Hz thì: Xe=13/€ Với C[LiF] Xe [kO|
Ví du 5.6: Tính toán các thành phần một chiều và xoay chiều của tín hiệu ra tải R, cua mạch sau: U¿=150V U.ams)=1 Uy 5V U,ms) 9S \ R / 500Q R, + C, + G EI5uF “Ti 5KQ Giải: Hình 5-12: Mach loc RC Thanh phan DC Xe ' ~ oC U r(rms) ~ R -U ng R 5 U' ge =——"— Ug, = ——— 150 = 136,4V R+R, 500 +5 13 13
Tro khang b6 loc: Xe = C = 10 = 0,13kQ =1302 Thành phần AC điện áp đầu ra:
Trang 14A Xs, 130 soy EỄ suy) ® “a roms = sung =39F sme đã xu) 3.97 Độ gợn sóng đầu ra: Ƒ Tờ “10094 =——`S— 100% = 2.86% Oy, 136,47 3.4 MACIION ÁP
5.4.1 Mach ổn ap ding diode zener
Diode ổn áp (diode zener) làm việc nhờ hiệu ứng đánh thủng zener và hiệu ứng đánh thủng thác lũ của chuyển tiếp pn khi phân cực ngược Khác với diode thông dụng, các diodc ổn định công tác ở chế độ phân cực ngược Những tham số kỹ thuật cua diode zener HA:
Điện áp ổn định U, (điện áp zener): JA điện áp ngược đặt lên diode làm phát sinh ra hiện tượng đánh thủng
Điện trở động rự„: được định nghĩa là độ đốc đặc tuyến tĩnh của diode tai diém Jam việc
Ty, = dU,/dL,
Cân cứ vào công thức trên có thể thấy rằng độ đốc của đặc tuyến ở phần đánh thủng có tác dụng quyết định đến chất lượng ổn định của diode Khi điện trở động bằng không (lúc đó phần đặc tuyến đánh thing song song với trục tung) thì sự ốn định điện áp đạt tới mức lý tưởng
Hin 5-13: (a) Mach dit dp ditng dade Zener: (bi: BO thi dae tinh cin dinh, te} Su phu tude ctia dien trổ đồng vào điền ấp 6n dink
Trang 15R,= U/I,
Hệ số ổn định được định nghĩa bằng tỉ số giữa các biến đổi tương đối của dòng điện
qua diode va dién 4p roi trén diode do dong nay gay ra:
Z = (dL/L,)QU/U,) = Rite, = Ribtar
Chúng ta thấy hệ số này chính bằng tỉ số giữa điện trở nh và điện trở động tại điểm công tác của diode
Để đạt hệ số ổn định cao với một sự biến đổi đồng điện qua điode đã cho trước, điện áp roi trén diode (do dong nay gay ra) phai bién déi nho nhat Cac diode 6n dinh S¡ thường có Z > 100 Trở kháng ra của mạch ổn định cũng là một thông số chủ yếu đánh giá chất lượng của mạch:
R, = AU,/AT,
ở đây AU, là gia số của điện áp ra, gây ra bởi gia số Al, cha dong tải
Rõ ràng tỉ số vế phải càng nhỏ thì chất lượng mạch ổn định càng cao, vì thế các mạch ổn định dùng điodc zener có điện trở càng nhỏ càng tốt (điều này phù hợp với vai trò một nguồn điện áp lý tưởng)
Hệ số nhiệt độ của điện áp ổn định Ô, , hệ số này cho biết sự biến đổi tương đốt của
điện áp ổn định khi nhiệt độ thay đối 1C:
6,= (1/U, (du, /dt) | 1, = Conts
Hệ số này xác định bởi hệ số nhiệt độ của điện áp đánh thủng chuyển tiếp p-n Sự phụ thuộc của điện áp ổn định vào nhiệt độ có dạng: R
U, = Uy Ll + 8, (T ~ Ty)] x
Trong đó U„; là điện áp ổn định của diode zenerTở — cụ a
: RU
nhiệt độ Tụ
Hệ số nhiệt độ 0, có giá trị âm nếu hiện tượng " —
đánh thủng chủ yếu do hiệu ứng Zener gây ra Nó có Hình 5.14: Mach ẩn áp dùng diode
giá trị đương nếu hiện tượng đánh thủng do hiện tượng thác lũ gây ra
Ví dụ 5.7: Cho mạch điện như hình 5.14 với R= 1kQ, U,= SOV, U, = 10V Linux =
Trang 16Thay số tính được: Rưưj = 250
Khi Ry = Remax ta c6: Up = U,- U= SOV- LOV= 40V Dòng chạy qua R: Ip = 40/1kQ = 40mA
Dong chạy qua R, : k= Limin = Le — Limax = 4O0MA -32mMA = BMA Suy ra: Ry = Rimay = U2/limin = LOV/8MA = 1,25kQ
Vay, khi R, bién đổi trong dai (250Q - 1,25kQ) thi mach lam viéc trong dai ổn áp
5.4.2 Mach 6n Ap ding transistor
Có hai loại mạch ổn 4p ding transistor 18 mach ổn áp nối tiếp và mạch ổn áp song song Các mạch ổn áp này có thể cung cấp một điện áp một chiều đầu ra ổn định ở một giá trị nhất định ngay cả khi giá trị đầu vào của mạch thay đổi hoặc tải của mạch thay doi 5.4.2.1 Mach 6n dp noi tiép
Sơ đồ khối mạch ổn áp nối Ty peo [oo 7
tiếp được biểu diễn ở hình 5.16 ’ r
Phân tử điểu khiển để điều vn
chỉnh điện áp đầu vào và điện áp Tạo điện So sánh J đầu ra Điện áp đầu ra được lấy áp chun
đưa trở lại so sánh với nguồn điện a ° Hình 5.16: Sơ đỏ mạch du dp nói tiếp ¬ ¬ ap chuẩn
Giả sử điện áp đầu ra tăng bộ so sánh cung cấp một tín hiệu điều khiển, phần tử
điều khiển sẽ làm giảm điện áp ở đầu ra
Giả sử điện áp đầu ra giảm bộ so sánh cung cấp một tín hiệu điều khiển, phần tử
điều khiển làm tăng điện áp đầu ra
Trên hình 5.!7 là một mạch ổn áp nối tiếp đơn giản dùng một transistor và một diode zener Trong sơ đồ Q¡ đóng vai trò
phần tử điều khiển, diode zcner đóng vai trò be Q be nguồn điện áp chuẩn, hoạt động mạch như R
sau: R,
Nếu điện 4p đầu ra giảm làm U„ U,
giam— U py, go tang làm cho Q¡ dẫn mạnh hơn
¬ ¬ a ge ` - Hình 3.17: Mach on dp don giản
Vì vậy tăng được điện áp đầu ra-> duy trì được điện áp đầu ra ổn định
Trang 17„tầng —>U BEO! giam—Q1 dan yéu divi vay lam giam dién 4p dau raoduy tri điện áp đầu ra ổn định Ví dụ 35.8: Tinh toán điện áp dau ra va dong qua diode Zener mạch ổn áp hình 5.17 cho R, = 1kQ U, = 12V, R = 220Q § = 50, U, = 20V, Dự, = 0.7V Giải: U, = Uy, Uys = 12V —0/7V = 113V, Ua: = U,— U, = 20V -11,3V =8,7V a Mach on dp bai
Sơ đồ mạch được biểu diễn trên hình 5.18 Hai điện ưở R, va Ry déng vai trò như một mạch lấy mẫu diode zener D; cung cấp điện áp chuẩn qua transistor Q; sau đó điều khiển dòng bazơ của transistor
Q, để thay đổi dòng qua transistor th <—- š a Q, duy tri duoc dién ap ¢ dau ra Nếu điện áp đầu ra tăng qua phân áp Rị và R¿, điện áp U; tăng, làm điện áp Uụ;, của Q; tăng (điện áp Ú; không đổi) làm dòng qua Q; tăng
Hình 5.18: Mạch ốn áp bà
dẫn đến dòng Ty cla Q, gi4m làm
cho dòng qua tải giảm Điện áp đầu ra giảm, vì vậy duy trì được điện áp đầu ra của mạch Trường hợp điện áp đầu ra giảm giải thích tương tự
Điện áp U; bằng tổng của điện áp Ủ„; của Q; và Uz và được tính:
Trang 18
Trong dé cho Ry = 20kQ, U, 5.3V, R; = 30kO.Tính điện áp ổn áp ra? Giải: 2 A+R ` Theo công thức: U,= x 2(U AU ges) 2 Thay số vào ta có điền áp ổn áp ra sẽ là: — 2042 + 30KQ (83K +0.7F)= 1SV 304G b Mạch ổn áp nổi tiếp dùng op - amp
Tiiện nay một số mạch ổn áp nối tiếp đã sử dụng tụ “ips — tO T ur
khuếch đại thuật toán op - amp - ¿m1
Trong hình 5.19 b6 op— amp so sanh dién ap xã |
chuẩn trén diode zener với điện áp hỏi tiếp từ bộ ‡R2 phan dp R, va Rj Nếu điện áp đầu ra thay đổi Q /
sẽ điều chỉnh để điện áp ra này không thay đổi Tịnh 3,19 1Hạch dt áp nội tiếp ding OA Điện áp ra được tính theo công thức:
ty =a+ oe
Ry” 2
CMụch hạn chế dòng điện
Để bảo vệ mạch ổn áp khi bị quá tải hoặc
ngắn mạch thì sơ đồ ổn áp được vẽ lại như hình 5.20
Khi dong tai I, tang thi dién áp rơi trên R,.(sampling circuil- dién trở này đóng vai trò mạch lấy mấu) cũng tăng lên Khi điện áp trê ă tiớn là 2 Q Re 4, ap én R,, tăng đủ lớn, làm Q; mở, Q; mở Ẫ > my Ar — > + ra i j R I
lam dong cue base cia transistor Q, giảm, t i” | Í 0 ‘ va lam giảm dòng tải qua transistor Q:
tránh cho R, quá tái Như vậy hoạt động của
R¿ và Q; làm hạn chế dòng tải cực đại mm R |
Mach han ché dong (hinh 5.20) chi | Ĩ ‘ , |
làm giảm điện áp tải khi dòng điện vượt Tình 5.21: Mạch hạn chế dòng cái đến quá giá trị giới hạn Hình 5.21 là mạch hạn
chế đồng cải tiến Mạch
Trang 19này sẽ làm giảm cả điện áp ra và dòng điện ra bảo vệ tải khói quá dòng Trong sơ đồ này có thêm bo phan dp Ry va Rs bo phan ap sé lay mot phần điện áp tại đầu ra của Q, Khi dong I, tang lên đến giá trị cực đại điện áp rơi trên R„ đủ lớn mở Q; để hạn chế dòng Nếu điện trở tải nhỏ điện áp điều khiển Q; mở nhỏ Khi điện trở tải trở lại giá trị của nó mạch điện trở lại hoạt động ổn áp
5.4.2.2 On dp song song
Mạch ổn áp song song thực hiện ổn áp bằng dòng tiêu hao song song với tải dé on
định điện áp ra Hình 5.22 là sơ đồ khối của mạch ổn áp đó [bs lš | | Lin hiew , điều khí 7 | chuẩn | = Hinh 5.22: Su do khoi mach on dp song song
Điện áp đầu vào không én dinh cung cap dong cho tải Một phần đòng diện bị mất đi do phần tử điều khiển để bảo đảm cho điện áp ra được ổn định đưa đến tải Mạch lấy mẫu cung cấp tín hiệu hồi tiếp tới bộ so sánh, sau đó lấy ra một tín hiệu điều khiển để làm thay đổi dòng điện chảy qua phần tử điều khiển Ví dụ khi điện áp đầu ra tăng mạch lấy mẫu cung cấp tín hiệu hồi tiếp tới mạch so sánh đầu ra mạch so sánh đưa tín hiệu điều khiến làm tăng đồng điện song song qua phần tử điều khiển, làm cho đồng tải giảm xuống giữ điện áp ổn định
a Mach 6n dp song song don gidn ding transistor Một mạch ổn áp song song đơn giản như
R
hình 5.23 Ÿ ; %
Trên điện trở Ry điện áp chưa ổn định, sụt De 4 le
áp do đồng cung cấp tới tải R, Điện áp trên wy 5 Hoy ut Rt tải được xác định bởi điện áp zcner và điện áp Ube
gitta base - emiter Néu dién trở tải giảm, _ _
dòng điều khiến cực B của Q¡ cũng giảm, làm inh 5.23: Mach dn dp song song dem gicin đồng collector cũng giảm, sẽ làm đồng tái lớn
lên hơn và ổn định được điện áp trên tải Điện áp ra trên tải là: Ú, = U, + Uni:
Trang 20Ví dụ 5.10: Cho mạch điện như hình 5.23 với R, = 120, R, = 1006 U, = 8,2V, U, = 22V Xác định điện áp ra, dòng lạ L lý Xác định điện áp ổn áp và đồng điện trén tai, Te Is? Lời giải Điện áp tải là: Ứ,= Ủ¿ + Up, = 8,.2V + 0,7V = 8.9V Dong qua tải là: =a R, Ute 2 = 80mA 100Q Với điện áp vào 22V, đồng qua R; là: OF = 100mA
Do do dong qua collector là:
I =Iy-1, = 109mA — 89mA = 20mA b Mach on áp song song dùng 2 transistor Mạch điện như hình vẽ 5.24 Ry x, Ry pn se a mo A = -_—+— Diode zener cung cấp một điện áp chuẩn |; u, a | Q Đ,
do đó điện áp trên Rị sẽ quyết định điện áp
ra Khi điện áp ra thay đổi, làm dòng song Re
song qua qua Q, cũng thay đổi để giữ cho R 1
IƑ———
———
điện áp ra ổn định Transistor Q; làm cho
òng cưc Base củ: 4 ae ù ~
dong cực Basc của Q¡ lớn bơn mach ding Hink 3.24: 6n dp song song ditng transistor một transistor vì vậy ổn định dòng qua tải
lớn hơn Điện áp ra được xác định như Rs sau: U, =U, = Uy + Une + Uso ¢ Mach 6n dp song song dting OP-AMP : R 2 Hình 5.25 là mạch ổn áp song song i | :
dùng OP-AMP như là bộ so sánh điện áp Hình 3.25 Mach ẩn dp ding OA
Điện áp zener được so sánh với dién dp hdi tiép tir bo phan dp R, va Ry để điều khiển Q, Dang qua Ry sé duge diéu khién sụt áp trên Rg , vi vay điện áp ra được 6n dinh
Trang 215.4.3.Ôn ap ding IC
Rất nhiều mạch ổn áp sử dụng các loại IC ổn áp Các IC ổn áp chứa nguồn điện áp chuẩn, khuếch đại so sánh dụng cụ điều khiển bảo vệ quá tải, tất cả trong mot IC don lẻ Mặc dù cấu tao bên trong IC có khác với các mạch ổn áp trước nhưng hoạt động bên ngoài thì như nhau Điện áp ổn áp cũng có thể điều chính được hoặc có thể là cố định Dòng tải của các IC từ hàng trăm mA đến hàng chục A do đó rất phù hợp với nhiều mạch thiết kế yêu cầu gọn nhe
Hình 5.26 cho thấy sự ghép nối IC IN out ổn áp 3 chân với mạch ° + XI + GND Điện ấp vào U, được đưa tới một
chân điện áp ra được on áp U, từ chân thứ 2 chân thứ 3 được nối với Mass Hình 5.26: Sơ đỏ khỏi bo Gn dp ding IC 5.4.3.1 On dp cé dinh dong IC Họ IC 78xx cung cấp điện áp ra cố định từ (+)5V đến (+124V, Ký hiệu xx để chỉ điện áp ra, ví dụ 7805 là ổn áp 5V, 7824 là ổn áp 24V Sơ đồ mạch mắc trong thực tế như hình 5,27 Trong đó: Hinh 5.27: Mụch dn áp dùng 7417
- Chân I được nối với điện áp vào - Chân 2 được nối với mass,
- Chân 3 đựoc nối với tải
~ Tụ điện C = 0.1 HF để cải thiện quá trình quá độ và lọc nhiều tần số cao Dòng điện đưa ra của họ 78xx thường <1A,
Họ 79xx tương tự như họ 78xx nhưng cung a ap ra - -24V, : cấp điện áp ra cố định từ -5V đến -24V, + LM317 Ị li + 5.4.3.2 On áp dùng IC có thể điều chỉnh DJ j Var SR ] MW được điện áp ra - U =O lời Các IC ổn áp cũng sẩn có một số loại cho Be
phép người sử dụng có thể điều chỉnh điện áp —————————— +—- 7 : Hinh 5.28: Mach ấn áp ding LM31? ra như mong muốn LM713 (hình 5.28) là
một ví dụ