Thông tin tài liệu
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Sửa chữa nguồn thiết bị điện tử mô đun chuyên môn của nghề Điện tử dân dụng biên soạn dựa theo chương trình khung đã xây dựng và ban hành năm 2021 của trường Cao đẳng nghề Cần Thơ dành cho nghề Điện tử dân dụng hệ Cao đẳng Giáo trình biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình xây dựng mức độ đơn giản dễ hiểu, học có thí dụ tập tương ứng để áp dụng và làm sáng tỏ phần lý thuyết Khi biên soạn, nhóm biên soạn dựa kinh nghiệm thực tế giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp, tham khảo các giáo trình có và cập nhật kiến thức có liên quan để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung biên soạn gắn với nhu cầu thực tế Nội dung giáo trình biên soạn với lượng thời gian đào tạo 60 gồm có: Bài 01 MĐ27-01: Khái niệm chung Bài 02 MĐ27-02: Ổn áp tham số Bài 03 MĐ27-03: Ổn áp kiểu bù Bài 04 MĐ27-04: Ổn áp kiểu xung Giáo trình tài liệu giảng dạy tham khảo tốt cho nghề điện tử, điện công nghiệp và Các nghề khác có mạch điện tử điều khiển Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh thiếu sót Rất mong nhận sự đóng góp ý kiến thầy, cơ, bạn đọc để nhóm biên soạn điều chỉnh hồn thiện Cần Thơ, ngày tháng năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên: MỤC LUC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MỤC LUC BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG .8 Khái niệm nguồn cung cấp thiết bị điện, điện tử 1.1 Định nghĩa nguồn cung cấp thiết bị điện, điện tử 1.2 Phân loại nguồn cung cấp .8 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động chung nguồn cấp điện Nhiệm vụ khối Nguyên lý hoạt động hệ thống .9 3.1 Nhiệm vụ cùa khối 3.2 Dạng mạch chỉnh lưu lọc điện thường gặp Thực hành 10 4.1 Ráp mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng diode 10 4.2 Ráp mạch chỉnh lưu tạo nguồn +, - VDC ( nguồn đôi) .10 BÀI 2: ỔN ÁP THAM SỐ 13 Ổn áp dùng điốt zener 13 1.1 Đặc tính điôt zener thông số kỹ thuật .13 1.2 Mạch ổn áp dùng điốt zener 14 1.3 Thiết kế mạch ổn áp dùng điốt zener 15 Ổn áp kết hợp dùng điôt zener transsitor 15 2.1 Nhược điểm mạch ổn áp dùng zener 15 2.2 Phương pháp mở rộng dòng ổn áp dùng trassitor 15 2.3 Cách thiết kế mạch ổn áp kết hợp điôt zener trassitor 16 2.4 Mạch ổn áp tham số dùng IC họ 78XX .17 Thiết kế, kiểm tra, sửa chữa nguồn ổn áp tham số 18 3.1 Thiết kế .18 3.2 Kiểm tra, sửa chữa 21 Thực hành 22 4.1 Ráp mạch ổn áp sử dụng diode Zener 22 4.2 Ráp mạch ổn áp dùng diode zener kết hợp transistor 23 BÀI 3: ỔN ÁP KIỂU BÙ 26 Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động nguồn ổn áp kiểu bù .26 1.1 Sơ đồ khối 26 1.2 Nguyên lý hoạt động 26 1.3 Các yêu cầu kỹ thuật nguồn ổn áp kiểu bù 27 Các dạng mạch dùng ổn áp kiểu bù .28 2.1 Dạng mạch .28 2.2 Dạng mạch đặc biệt .29 2.3 Mở rộng tầm làm việc với nguồn ổn áp kiểu bù 29 Thực hành 36 3.1 Lắp ráp sửa chữa mạch ổn áp kiểu bù dùng transistor 36 3.2 Mạch ổn áp kiểu bù điện áp thay đổi .37 3.3 Mạch ổn áp thay đổi dùng IC LM 317 38 BÀI 4: ỔN ÁP KIỂU XUNG .40 Sơ đồ khối nguyên lý mạch ổn áp kiểu xung 40 1.1 Khái niệm 40 1.2 Nguyên lý hoạt động 40 1.3 Các nguyên lý ổn áp nguồn xung 41 1.4 Các yêu cầu kỹ thuật nguồn xung 41 Các kiểu ổn áp xung .44 2.1 Ổn áp xung dùng dao động đa hài .44 2.2 Ổn áp xung dùng dao động nghẹt .45 2.3 Thiết kế nguồn xung dao động nghẹt ( Flyback: Phản hồi) 49 2.4 Ổn áp xung dùng IC 58 Kiểm tra, sửa chữa nguồn xung .64 3.1 Các hư hỏng thường gặp .64 3.2 Các phương pháp kiểm tra 64 3.3 Cách khắc phục 64 Thực hành 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mô đun: SỬA CHỮA NGUỒN TRONG THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ Mã mơ đun: MĐ 27 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí: Mơ đun bố trí dạy khóa học, song song với mơn chun mơn - Tính chất: Là mơ đun bắt buộc - Ý nghĩa vai trị mơ đun Nguồn điện chiều (DC) đóng vai trị nguồn cung cấp điện để “nuôi” thiết bị dùng điện DC (thông thường mạch điện tử, Rơle chiều, động điện chiều v.v.) Để thiết bị dùng điện DC làm việc tốt tin cậy nguồn cấp điện cho chúng phải ổn định Như vấn đề đặt nguồn DC cần phải ổn áp cấp điện cho thiết bị nói Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Trình bày khái niệm nguồn điện thiết bị điện tử + Trình bày dạng nguồn điện kỹ thuật điện, điện tử - Kỹ năng: + Kiểm tra, sửa chữa loaị nguồn thực tế + Có khả thay thế, mạch nguồn thực tế đạt yêu cầu kỹ thuật -Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Có khả tự định hướng, chọn lựa phương pháp tiếp cận thích nghi + Có lực đánh giá kết học tập nghiên cứu + Tự học tập, tích lũy kiến thức, kinh nghiệm để nâng cao trình độ chun mơn Nội dung mơ đun: Thời gian (giờ) Thực Số hành, thí Tên mô đun Tổng Lý Kiểm TT nghiệm, số thuyết tra thảo luận, tập Bài 1: Khái niệm chung 4 Khái niệm nguồn cung cấp 1 thiết bị điện.điện tử 1.1 Định nghĩa nguồn cung cấp thiết bị điện, điện tử 1.2 Phân loại nguồn cung cấp Cấu tạo, nguyên lý hoạt động 1 chung nguồn cấp điện Nhiệm vụ khối nguyên 2 lý hoạt động hệ thống 3.1 Nhiểm vụ khối 3.2 Dạng mạch chỉnh lưu lọc điện thường gặp Thực hành 4 4.1 Ráp mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng diode 4.2 Ráp mạch chỉnh lưu tạo nguồn +,-VDC(nguồn đôi) Bài 2: Ổn áp tham số Ổ áp dùng diode zener 1.1 Đặt tính diode zener thơ số kỹ thuật 1.2 Mạch ổn áp dùng diode zener 1.3 Thiết kế mạch ổn áp dùng diode zener Ổn áp kết hợp dùng diode zener transistor 2.1 Nhược điểm mạch ổn áp dùng diode zener 2.2 Phương pháp mở rộng dòng ổn áp dùng transistor 2.3 Cách thiết kế mạch ổn áp kết hợp diode zener transistor 2.4 Mạch ổn áp tham số dùng IC họ 78XX Thiết kế, kiểm tra, sửa chữa nguồn ổn áp tham số 3.1 Thiết kế 3.2 kiểm tra sửa chữa Thực hành 4.1 Ráp mạch ồn áp sử dụng diode zener 4.2 Ráp mạch ồn áp sử dụng diode zener kết hợp với transistor Kiểm tra Bài 3: Ổn áp kiểu bù Sơ đồ khối nguyê lý hoạt động nguồn ổn áp kiểu bù 1.1 Sơ đồ khối 1.2 Nguyên lý hoạt động 1.3 Các yêu cầu kỹ thuật nguồn ổn áp kiểu bù Các dạng mạchdùng ổn áp kiểu bù 2.1 Dạng mạch 2.2 Dạng mạch đặc biệt 2.3 Mở rộng tầm làm việc với nguồn ổn áp kiểu bù Thực hành 3.1 Ráp sủa chữa mạch ổn áp kiểu bù dùng transistor 3.2 Ráp mạch ổn áp kiểu bù điện áp thay đổi 3.3 Mạch ổn áp thay đổi dùng IC LM 317 12 2 2 5 12 2 4 5 5 1 Kiểm tra Bài 4: Ổn áp kiểu xung Sơ đồ khối nguyên lý ổn áp kiểu xung 1.1 Khái nệm 1.2 Nguyên lý hoạt động 1.3 Các nguyên lý ổn áp nguồn xung 1.4 Các yêu cầu kỹ thuật nguồn xung Các kiểu ổn áp xung 2.1 Ổn áp xung dùng dao động đa hài 2.2 Ổn áp xung dùng dao động nghẹt 2.3 Thiết kế nguồng xung dùng dao động nghet ( Flyback ; phản hồi) 2.4 Ổn áp dùng IC Kiểm tra sửa chữa nguồn xung 3.1 Các hư hỏng thường gặp 3.2 Các phương pháp kiểm tra Thực hành Kiểm tra Cộng 28 14 4 6 4 13 60 13 1 13 30 27 BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG Mã Bài: MĐ 27-01 Giới thiệu: Nguồn điện DC lấy từ bình Ắcquy, từ máy phát điện chiều chỉnh lưu từ nguồn điện xoay chiều (AC) Phương pháp chỉnh lưu dùng phổ biến tiện dụng kinh tế, nhiên điện DC có sau mạch chỉnh lưu thường bị gợn sóng khảo sát phần trước Để giảm độ gợn sóng, người ta dùng tụ lọc C gắn song song với tải Tuy độ gợn sóng lớn đến mức gây nhiễu mạch điện tử Một vấn đề khác điện áp DC sau mạch chỉnh lưu bị biến thiên theo biến thiên điện áp lưới thay đổi dịng tải Vì sau mạch chỉnh lưu trước tải, cần có mạch ổn áp có nhiệm vụ giữ cho điện áp cung cấp cho tải ổn định bất chấp biến thiên điện áp lưới điện dòng tải Mục tiêu: - Trình bày khái niệm chung nguồn, áp thiết bị điện, điện tử - Trình bày yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống nguồn thiết bị điện, điện tử - Trình bày xác cấu tạo ngun lý chung nguồn - Rèn luyện tính tư duy, cẩn thận xác Nội dung chính: Khái niệm nguồn cung cấp thiết bị điện, điện tử 1.1 Định nghĩa nguồn cung cấp thiết bị điện, điện tử Nguồn điện nơi cung cấp điện: bao gồm dòng điện hay điện áp ổn định cho thiết bị điện, điện tử làm việc Nguồn điện thiết bị điện, điện tử nơi cung cấp điện chiều cho mạch điện thiết bị làm việc Tùy vào mức độ tiêu thụ lượng điện mà có dạng mạch phân phối phù hợp với nhu cầu 1.2 Phân loại nguồn cung cấp Trong kỹ thuật có nhiều cách phân loại khác nhau, tùy theo quan điểm, nhu cầu kỹ thuật đối tượng sử dụng: Phân loại theo điện áp: -Nguồn xoay chiều AC -Nguồn chiều DC Phân loại theo nguyên lý: -Nguồn ổn áp -Nguồn ổn dòng Cấu tạo, nguyên lý hoạt động chung nguồn cấp điện Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thồng cung cấp điện DC lấy từ điện AC Nhiệm vụ khối Nguyên lý hoạt động hệ thống 3.1 Nhiệm vụ cùa khối -Khối 1: Biến áp, Biến điện áo AC từ mức cao xuống điện áp có múc thấp -Khối 2: Mạch chỉnh lưu, có nhiệm vụ chỉnh lưu ( nằn điện ) điện AC thành điện DC -Khối 3:Mạch lọc, có nhiệm vụ lọc điện DC chưa phẳng dầu vào thành điện DC phẳng đầu -Khối 4: Mạch ổn áp, có nhiệm vụ giữ cho điện DC ổn định điện DC đầu vào chưa ổn định (thay đổi) 3.2 Dạng mạch chỉnh lưu lọc điện thường gặp Mạch chỉnh lưu bán kỳ Mạch chỉnh lưu bán kỳ Hình 1.2: mạch chỉnh lưu bán kỳ Dạng mạch chỉnh lưu toán kỳ (hai bán kỳ) dùng diode diode diode rời Chỉnh lưu dùng diode( CL cầu ) Diode cầu Chỉnh lưu dùng diode diode đơi Hình 1.3 mạch hỉnh lưu tồn kỳ Dạng mạch chỉnh lưu tạo nguồn (+, - VDC) nguồn đôi Hình 1.4: Mạch chỉnh lưu tạo nguồn (+,-) nguồn đơi Thực hành 4.1 Ráp mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng diode Mạch điện Trong đó: Dầu MBA 12VAC D1 – D4 1N4007 C1 1000Mf/25 Các bước thực Bước 1: chọn linh kiện theo sơ đồ Bước 2: Đo kiểm linh kiện Bước 3: Ráp mạch theo sơ đồ Bước 4: Cấp nguồn đo điện áp theo bảng đây: Điện áp vào mạch Điện áp VDC Mạch chưa có tụ 12VAC lọc nguồn Mạch có gắn tụ loc nguồn Cho nhận xét điện áp VDC mạch chưa có tụ lọc có tụ lọc Giải thích sau? Sinh viẻn thực hành Những ý thực hiện: - An toàn điện cho thân thiết bị - Linh kiện sau đo kiểm tốt ráp mạch - Khi ráp mạch xong kiểm tra lại mạch ráp thật xác chưa sau cấp nguồn cho mạch 4.2 Ráp mạch chỉnh lưu tạo nguồn +, - VDC ( nguồn đôi) Mạch điện 10 Để hạn chế lượng áp dùng mạch điện gồm điện trở R1, tụ điện C1 điốt D1, nhiên hạn chế ΔU mức khơng thể loại trừ được, ΔU phải tính đến Mặc dù có khác cách đặt vấn đề nhìn chung theo số tài liệu xác định ΔU theo biểu thức sau: ΔU = 2,1(Uz + 1)(w1/w2) Khi điện áp thực tế đặt máng nguồn tranzistơ xác định theo biểu thức: UDS = U1 + 3,1(Uz + 1)(w1/w2) (15) Để tính đến ảnh hưởng môi trường, tài liệu khuyên nên chọn tranzistơ có điện áp cực đại UDS.max cao giá trị tính theo (15) lượng khoảng hai chục vơn, đó: UDSmax = U1max + 3,1(Uz + 1)(w1/w2) + 20 (16) Các bước tính toán thiết kế Trên sở biểu thức nhận tên đưa bước tính toán thiết kế sau: 1) Chọn hệ số biến áp theo (16), sở điện áp U Z, điện áp vào lớn điện áp cho phép tranzistơ 2) Tính thời gian dẫn lớn theo (13), sở điện áp vào nhỏ nhất, hệ số biến áp tính tần số làm việc 3) Tính thời gian suy giảm từ chu kỳ T thời gian mở lớn 4)Tính biên độ dòng điện thứ sơ cấp theo (8b) sở dòng tải I Z và thời gian suy giảm vừa nhận 5) Tính biên độ dịng sơ cấp theo (6) từ biên độ dòng thứ cấp hệ số biến áp 6) Tính điện cảm cuộn sơ cấp biến áp theo (4) sở biên độ dòng sơ cấp, điện áp vào nhỏ thời gian mở lớn Các kết nhận sáu bước sở để thiết kế máy biến áp, chọn tranzistơ điốt theo dòng điện điện áp cực đại Và từ tính trị hiệu dụng dòng điện tanzistơ điốt chỉnh lưu Những phân tích khơng đơn nhằm rút sở tính tốn thiết kế mà đưa cho việc hiệu chỉnh thực tế việc khơng thể dựa biểu thức tốn học khơ cứng Việc hiệu chỉnh thực tế phải xuất phát từ quan hệ nhân tượng vật lý, kinh nghiệm triển khai thực tế phịng thí nghiệm chứng tỏ điều Hiện phổ biến phần mềm mô thiết kế nguồn xung, nhiên chúng không thay trình hiệu chỉnh thực tế mà giảm nhẹ cơng việc đó, phân tích trên, lần xin nhắc lại, cần thiết bổ ích Theo ý tưởng triển nhiều ứng dụng thực tế, giới thệu biểu đồ mô nhận Pspices thiết kế nguồn với dòng điện áp vào chiều 220V, điện áp dòng điện tương ứng 10A 12V Dòng sơ cấp, dòng thứ cấp điện áp tương ứng minh họa biểu đồ thứ nhất, thứ hai thứ ba 53 Tổng hợp dạng nguồn xung Như biết nguồn điện phần quan trọng mạch điện hay hệ thống điện Nguồn điện ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động mạch hay hệ thống Đối với mạch điện hay hệ thống cần đòi hỏi nguồn đầu vào khác từ nguồn đầu vào cố định hay có sẵn Nguồn DC sử dụng rộng rãi sử dụng hầu hết mạch điện hay hệ thống điện Nhưng để sử dụng nguồn DC vào hệ thống nguồn DC cần phải biến đổi thành nguồn DC khác hay nhiều nguồn DC cung cấp cho hệ thống Ví dụ có nguồn đầu vào 12V mà hệ thống chạy tới 100V lúc phải biến đổi điện áp từ 12V lên 100V để chạy hệ thống Hiện nguồn xung hay nói cách khác nguồn biến đổi DC-DC sử dụng phổ biến hầu hết mạch điện hệ thống điện tự động Với ưu điểm khả cho hiệu suất đầu cao, tổn hao thấp, ổn định điện áp đầu đầu vào thay đổi, cho nhiều đầu với đầu vào Nguồn xung có nhiều loại khác chia thành nhóm nguồn: Cách ly khơng cách ly Nhóm nguồn khơng cách ly: + Boost + Buck + Buck – Boost Nhóm nguồn cách ly: + flyback + Forward + Push-pull + Half Bridge + Mỗi loại nguồn có ưu nhược điểm khác Nên tùy theo yêu cầu nguồn mà ta chọn kiểu nguồn xung Sau nguyên tắc hoạt động nguồn nói nguồn hay dùng thực tế: 54 Nguồn xung kiểu: Buck Đây kiểu biến đổi nguồn cho điện áp đầu nhỏ so với điện áp đầu vào tức Vin> Vout Xét mạch nguyên lý sau: Mạch có cấu tạo nguyên lý đơn giản dùng van đóng cắt nguồn điện phần lọc đầu Điện áp đầu điều biến theo độ rộng xung Khi " Switch On" đóng tức nối nguồn vào mạch lúc dịng điện qua cuộn cảm dòng điện cuộn cảm tăng lên, thời điểm tụ điện nạp đồng thời cung cấp dòng điện qua tải Chiều dòng điện chạy theo hình vẽ Khi " Swith Off" mở tức ngắt nguồn khỏi mạch Khi cuộn cảm tích lũy lượng từ trường tụ điện điện tích lũy trước phóng qua tải Cuộn cảm có xu hướng giữ cho dịng điện khơng đổi giảm dần Chiều dịng điện thời điểm hình vẽ Quá trình đóng cắt liên tục tạo tải điện áp trung bình theo luật băm xung PWM Dịng điện qua tải dạng xung tam giác đảm bảo cho dòng liên tục qua tải Tần số đóng cắt cao để đảm bảo triệt nhiễu công suất cho mạch Van công suất thường sử dụng van Transitor tốc độ cao, Mosfet hay IGBT Điện áp đầu tính sau: Vout = Vin * (ton/(ton+toff) = Vin* D ( với D độ rộng xung %) Với ton, toff thời gian mở thời gian khóa van Đối với kiểu nguồn Buck cho cơng suất đầu lớn so với cơng suất đầu vào sử dụng cuộn cảm, tổn hao công suất thấp Do nên nguồn buck sử dụng nhiều mạch giảm áp nguồn DC ví dụ từ điện áp 100VDC mà muốn hạ xuống 12VDC dùng nguồn Buck hợp lý Dưới ứng dụng nguồn Buck việc tạo nguồn 3.3V Mạch dùng LM3485 để tạo xung đóng cắt van.Mạch điều chỉnh đựơc điện áp đầu ra, có phản hổi để ổn định điện áp Nguồn xung kiểu: Boost Kiểu dạng nguồn xung cho điện áp đầu lớn điện áp đầu vào: Vin < Vout Xét mạch nguyên lý sau: Mạch có cấu tạo nguyên lý đơn giản Cũng dùng nguồn đóng cắt, dùng cuộn cảm tụ điện Điện áp đầu phụ thuộc vào điều biến độ rộng xung giá trị cuộn cảm L Khi "Swich On" đóng lại dịng điện cuộn cảm tăng lên nhanh, dòng điện qua cuộn cảm qua van xuống đất Dòng điện khơng qua diode 55 tụ điện phóng điện cung cấp cho tải Ở thời điểm tải cung cấp tụ điện Chiều dòng điện hình vẽ Khi "Switch Off" mở lúc cuối cuộn dây xuất với điện áp điện áp đầu vào Điện áp đầu vào với điện áp cuộn cảm qua diode cấp cho tải đồng thời nạp cho tụ điện Khi điện áp đầu lớn điện áp đầu vào, dòng qua tải cấp điện áp đầu vào Chiều dòng điện hình vẽ! Điện áp tải cịn phụ thuộc giá trị cuộn cảm tích lũy lượng điều biến độ rộng xung (điều khiển thời gian on/off) Tần số đóng cắt van cao hàng Khz để triệt nhiễu cơng suất tăng cơng suất đầu ra.Dịng qua van đóng cắt nhỏ dịng đầu ra.Van cơng suất thường Transior tốc độ cao, Mosfet hay IGBT Diode diode xung, cơng suất Cơng thức tính thông số đầu nguồn Boost sau: Ipk = x Iout,max x (Vout / Vin,min) Tdon = (L x Ipk) / (Vout - Vin) Điện áp đầu tính sau: Vout = ((Ton / Tdon) + 1) x Vin Với: Ton thời gian mở Van Ipk dòng điện đỉnh Trong nguồn Boost điện áp đầu lớn so với điện áp đầu vào cơng suất đầu vào phải lớn so vói cơng suất đầu Cơng suất đầu phụ thuộc vào cuộn cảm L.Hiệu suất nguồn Boot cao nên dùng nhiều mạch nâng áp truyền trực tiếp nên cơng suất lớn Ví dụ mạch biến đổi từ nguồn 12VDC lên 310VDC chả hạn Nguồn boost có chế độ: - Chế độ khơng liên tục: Nếu điện cảm cuộn cảm nhỏ, chu kỳ đóng cắt, dịng điện tăng dần nạp lượng cho điện cảm giảm dần, phóng lượng từ điện cảm sang tải Vì điện cảm nhỏ nên lượng điện cảm nhỏ, nên hết chu kỳ, lượng điện cảm giảm đến Tức chu kỳ dòng điện tăng từ đễn max giảm - Chế độ liên tục: Nếu điện cảm lớn, dịng điện chu kỳ điện cảm không thay đổi nhiều mà dao động quanh giá trị trung bình.Chế độ liên tục có hiệu suất chất lượng nguồn tốt nhiều chế độ khơng liên tục, địi hỏi cuộn cảm có giá trị lớn nhiều lần Một ứng dụng mạch nguồn Boot Mạch tăng áp 24VDC to 45VDC, Led Blacklight tivi LCD JVC 47" Hình 4.8: Mạch thực tế 56 Đây mạch tạo điện áp đầu lớn đầu vào từ 12VDC lên 24VDC Sử dụng IC dao động Nguồn xung kiểu: Flyback Đây kiểu nguồn xung truyền công suất dán tiếp thông qua biến áp Cho điện áp đầu lớn hay nhỏ điện áp đầu vào Từ đầu vào cho nhiều điện áp đầu Sơ đồ nguyên lý sau: Hình 4.9: kiểu nguồn xung Mạch có cấu tạo van đóng cắt biến áp xung Biến áp dùng để truyền công suất từ đầu vào cho đầu Điện áp đầu phụ thuộc vào băm xung PWM tỉ số truyền lõi Như biết có dịng điện biến thiên tạo từ thông tạo sức điện động cảm ứng cuộn dây biến áp Do điện áp chiều nên dịng điện khơng biến thiên theo thời gian ta phải dùng van đóng cắt liên tục để tạo từ thông biến thiên Khi "Switch on " đóng dịng điện cuộn dây sơ cấp tăng dần lên Cực tính cuộn dây sơ cấp có chiều hình vẽ bên cuộn dây thứ cấp sinh điện áp có cực tính dương hình vẽ Điện áp sơ cấp phụ thuộc tỷ số cuộn dây sơ cấp thứ cấp Lúc diode chặn nên tải cung cấp tụ C Khi "Switch Off" mở Cuộn dây sơ cấp điện đột ngột lúc bên thứ cấp đảo chiều điện áp qua Diode cung cấp cho tải đồng thời nạp điện cho tụ Trong mô hình nguồn xung nguồn Flybach sử dụng nhiều tính linh hoạt nó, cho phép thiết kế nhiều nguồn đầu với nguồn đầu vào kể đảo chiều cực tính Các biến đổi kiểu Flyback sử dụng rộng rãi hệ thống sử dụng nguồn pin acqui, có nguồn điện áp vào để cung cấp cho hệ thống cần nhiều cấp điện áp(+5V,+12V,-12V) với hiệu suất chuyển đổi cao.Đặc điểm quan trọng biến đổi Flyback pha(cực tính) biến áp xung biểu diễn dấu chấm cuộn sơ cấp thứ cấp (trên hình vẽ) Cơng thức tính tốn cho nguồn dùng Flyback Vout=Vin x (n2/n1) x (Ton x f) x (1/(1-(Ton x f))) với: n2 = cuộn dây thứ cấp biến áp n1 = Cuộn dây sơ cấp biến áp Ton = thời gian mở của Q1 chu kì f tần số băm xung (T=1/f = (Ton + Toff)) Nguồn xung kiểu Flyback hoạt động chế độ: Chế độ liên tục (dịng qua thứ cấp ln > 0) chế độ gián đoạn (dịng qua thức cấp ln 0) 57 Nguồn xung kiểu: Push-Pull Đây dạng kiểu nguồn xung truyền công suất gián tiếp thông qua biến áp, cho điện áp đầu nhỏ hay lớn so với điện áp đầu vào từ điện áp đầu vào cho nhiều điện áp đầu Nó gọi nguồn đẩy kéo Xét sơ đồ nguyên lý sau: Hình 4.10: kiểu nguồn xung push – pull Đối với nguồn xung loại Push-Pull dùng tới van để đóng cắt biến áp xung van dẫn nửa chu kì Nguyên tắc gần giống với nguồn flyback Khi A mở B đóng cuộn dây Np phía sơ cấp có điện đồng thời cảm ứng sang cuộn dây Ns phía thứ cấp có điện điện áp sinh có cực tính Dòng điện bên thứ cấp qua Diode cấp cho tải Như hình vẽ Khi B mở A đóng cuộn dây Np phía sơ cấp có điện đồng thời cảm ứng sang cuộn dây Ns phía thứ cấp có điện điện áp sinh cực tính Như hình vẽ Với việc đóng cắt liên tục hai van ln ln xuất dịng điện liên tục tải Chính ưu điểm mà nguồn Push Pull cho hiệu suất biến đổi cao dùng nhiều nguồn UPS, Inverter Công thức tính cho nguồn Push-Pull Vout = (Vin/2) x (n2/n1) x f x (Ton,A + Ton,B) Với: Vout=Điện áp đầu -V Vin= Điện áp đầu vào - Volts n2=0.5 x cuộn dây thứ cấp Tức cuộn dây thứ cấp quấn sau chia 1/2 Đợn vị tính Vịng n1=Cuộn dây sơ cấp f = Tần số đóng cắt - Hertz Ton,A = thời gian mở Van A - Seconds Ton,B = Thời gian mở Van B - Seconds Một số lưu ý dùng nguồn đẩy kéo: + Trong thời điểm khơng hai van A B dẫn Mỗi van dẫn nửa chu kì Khi van mở van phải đóng ngược lại + Thời gian mở van phải xác, van cần phải có thời gian chết để đảm bảo cho hai van không dẫn 2.4 Ổn áp xung dùng IC Ổn áp dùng họ TOP chân 58 Hình dạng Hình 4.11: Hình dạng linh kiện mạch ổn áp xung dùng họ TOP chân TOP họ từ 221 đến 227 có cơng suất tải từ 25 đến 150W, Hình dạng hai dạng hình Đây vi mạch ổn áp xung kiểu Flyback đơn giản, thực tế có số ca hư hỏng nặng người ta dùng họ TOP để thay cho đơn giản mạch điện Với loại dạng Transsitor: - Chân 1: Chân C chân điều khiển - Chân 2: Chân S chân nối mass vi mạch - Chân 3: Chân D chân nối với nguồn qua cuộn sơ cấp biến áp Với loại dạng Vi mạch chân: Nhiệm vụ chân - Chân 1: S: Mass - Chân 2: S: Mass - Chân 3: S: Mass - Chân 4: C: Chân điều khiển - Chân 5: D: Chân nối với nguồn qua cuộn dây sơ cấp - Chân 6: S: Mass - Chân 7: S: Mass - Chân 8: S: Mass Với loại Vi mạch nầy có nhiều chân (6 chân) nối Mass nhằm mục đích tăng dịng tiếp đất, đồng thời tăng khả tản nhiệt cho vi mạch trình làm việc có tải Nguyên lý Điện áp 300v DC đưa đến Chân D qua cuộn 1,2 biến áp T1 gọi đường tiếp tế, cuộng 1,2 gọi cuộn sơ hay cuộn dao động Tại IC mạch tự dao động Xung điện ngõ lấy hai cuộn dây 4, 6,7; 9,10 để tạo nguồn Trong đó: - Cuộn 6,7,9,10 làm nhiệm vụ chỉnh lưu xung để tạo điện áp DC cung cấp cho tải - Cuộn 4,5 Chỉnh lưu xung để quay trở cung cấp điện áp bên vi mạch trì trạng thái làm việc qua OPTO U2 làm nhiệm vụ ghép tầng điện áp dò sai từ vi mạch ổn áp song song U3 TL431 59 Sự ổn định điện áp thực nhờ Vi mạch U2 TL431 truyền điện áp điều khiển chân C TOP để điều chỉnh độ rộng xung điều tiết điện áp ngõ * Mạch có cấu tạo đơn giản, dễ thiết kế sử dụng đồng thời với công suất không nhỏ nên ứng dụng nhiều thiết bị điện tử công suất vừa nhỏ… Sơ đồ mạch điện Hình 4.12:sơ đồ mạch điện xung thực tế Ổn áp dùng TOP chân TOP250 Hình 4.13: TOP chân Giới thiệu IC họ switching TOP250YN 60 Hình 4.14: mạch điện bên Chân D: DRAIN (D) Pin: Chân D mosfet đấu vào đầu cuộn sơ cấp biến áp Ở thời điểm ban đầu, trích phần điện áp cung cấp cho TOP hoạt động Chân S: SOURCE (S) Pin: Chân S mosfet đấu xuống GND sơ cấp Chân C: Control (C) Pin: Chân điều khiển, nhận phản hồi điều chỉnh phát xung khoảng từ 4.8V đến 5.8V TOP phát xung Chân L: LINE-SENSE (L) Pin: Nối đất Chân F: Chọn tần số Siwtching Nối với GND 132kHZ Nối với Control 66kHZ Chân X: Chân bảo vệ dòng Sơ đồ nguồn TOP Hình 4.15: Sơ đồ nguồn top250 đầu 12V 2.5A 61 Hình 4.16: Sơ đồ nguồn TOP 19V 3.6A Hình 4.17: Sơ đồ nguồn TOP 48V 5.2A 62 Hình 4.18: Sơ đồ nguồn TOP nhiều cấp điện áp Giải thích sơ đồ nguyên lý – Các khối nguồn TOP + Khối chỉnh lưu điện áp đầu vào: bao gồm linh kiện lọc xung hài xoay chiều, bảo vệ(cầu chì bảo vệ dịng, tụ cao áp bảo vệ áp, tụ lọc xoay chiều AC, cuộn chặn xoay chiều) Cầu chỉnh lưu điện điện áp chiều tụ lọc điện áp chiều DC + Khối tạo dao động phần sơ cấp biến áp thành phần IC nguồn TOP IC nguồn TOP đóng vai trị khóa đóng cắt tạo nguồn từ trường biến thiên mạch sơ cấp(tạo điện áp biến thiên) từ tạo điện áp biến thiên tương tự dạng điện áp sơ cấp bên cuộn dây thứ cấp, có chiều ngược với thứ cấp biên độ tỷ lệ với tỷ số vòng dây quấn +Khối chỉnh lưu lọc điện áp đầu bao gồm cuộn thứ cấp biến áp diot nắn áp lọc RC điện áp đầu thứ cấp biến áp dạng xung qua diot chỉnh lưu đầu lọc phẳng mạch C-L +Khối nguồn tự cấp cho IC TOP mạch phản hồi áp Đảm bảo ổn định điện áp đầu dùng opto PC817, TL431(như diot Zeno điều chỉnh điện ổn áp chân Vfr ) để cảm nhận điện áp đầu phản hồi vào chân C IC TOP giúp ổn định điện áp Cách quấn biến áp nguồn TOP -Để quấn biến áp nguồn TOP hồn tồn có cơng thức tính, mà thực tế lý thuyết khác xa nhau, nên chủ yếu quấn phương pháp thực nghiệm, đo đạt máy sóng, nhìn vào dạng xung mà thay đổi số vòng , sơ cấp, tự cấp, thứ cấp lý sau: + Thơng số khe từ + Thông số Lõi biến áp Ferit + Thông số kích thước dây đồng Nhiều yếu tố mà ta có tính tốn khơng thể xác phương pháp thực nghiệm Kinh nghiệm 63 -Thường với nguồn 110-220VAC: + Sơ cấp: 40-80 vòng + Thứ cấp: 5-10 vòng Kiểm tra, sửa chữa nguồn xung 3.1 Các hư hỏng thường gặp a Chết IC: Đây tượng phổ biến điển hình thực tế nguồn xung Hiện tượng chủ yếu đứt cầu chì, nổ IC Nguyên nhân: Có thể số nguyên nhân sau: - Già yếu - Quá tải - Thủng điot chỉnh lưu xung - Mạch ẩm ướt - Dây, mạch lỏng b Mạch không chay, IC không chết: Hiện tượng chủ yếu cầu chì bảo vệ khơng đứt, nuồn cung cấp tải Nguyên nhân: - Long chân mối hàn - Đứt trở phân cực, hồi tiếp - Mạch ẩm ướt, dẫn điện - Tải bị chạm c Nguồn thấp: Hiện tượng: Nguồn hoạt động điện áp giảm thấp Nguyên nhân: - Các tụ lọc nguồn khô, rỉ - Mạch ẩm, dẫn điện d Nguồn tăng cao: Đối với nguồn xung thường gặm nguy hiểm Hiện tượng: Tải bị nổ, đo thấy nguồn tăng cao Nguyên nhân: - Tụ nguồn cấp cho dị sai khơ rỉ - Mạch dị sai, OPTO hư hỏng 3.2 Các phương pháp kiểm tra Kiểm tra nguội Cách đơn giản dùng phương pháp đo tổng trở hay đo thông lộ mạch trình bày phần điện tử lý luận sửa chữa Kiểm tra nóng Gắn tải giả để thơng điện kiểm tra, phân tích Cần tránh sửa dụng tải thật kiểm tra sửa chữa 3.3 Cách khắc phục Thay Thế Là thay linh kiện mạch Thay Tương đương Là chọn linh kiện có thơng số kỹ thuật gần để thay mạch hư hỏng Thay nguồn Trong thực tế pohuong pháp chế, độ Đó đặc thù riêng phương pháp sửa chữa… 64 Thực hành Sinh viên thực hành khảo sát mạch ổn áp xung mạch thực tế -Nguồn TV CRT -Nguồn máy tính để bàn… Cần ý thực hành: - An toàn điện cho người thiết bị - Khi đo điện ý mức điện đo DC hay AC để ta chọn giai đo tầm đo phù hơp , đo không đặt hai que đo vị trí dễ bị chạm khơng để tay chạm vào que đo Những trọng tâm ý - Sơ đồ khối nguyên lý mạch ổn áp kiểu xung - Các kiểu ổn áp xung - Cách kiểm tra sửa chữa mạch ổn áp xung Bài tập mở rộng, nâng cao -Tiềm hiểu số dạng nguồn ổn áp xung trong thiết bị điện tử *Một số sơ đồ nguyên lý hình dạng nguồn ổn áp xung -Hình dạng nguồn xung TV màu CRT 65 Yêu cầu đánh giá kết học tập Nội dung: - Về kiến thức: Trình bày ổn áp kiểu xung; Phân tích nguyên lý hoạt động mạch ổn áp kiểu xung; - Về kỹ năng: Kiểm tra sửa chựa mạch ổn áp kiểu xung theo yêu cầu thực tế - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Có khả xắp xếp cơng việc thực hành cho: An toàn cho nguời thiết bị Phương pháp: - Về kiến thức: Vận dụng nội dung học vào việc thực hành - Về kỹ năng: Vận dụng thực cơng việc vào thực hành có sáng tạo riêng thân + Năng lực tự chủ trách nhiệm: Bản thân tự tin thực công việc Điều kiện dự thi kết thúc mô đun - Điều kiện để hồn thành mơ đun để dự thi kết thúc mơ đun: + Người học tham dự 70% thời gian học lý thuyết đầy đủ học tích hợp, học thực hành, thực tập + Điểm trung bình chung điểm kiểm tra đạt từ 5,0 điểm trở lên theo thang điểm 10; + Người học có giấy xác nhận khuyết tật theo quy định hiệu trưởng xem xét, định ưu tiên điều kiện dự thi sở sinh viên phải bảo đảm điều kiện điểm trung bình điểm kiểm tra + Số lần dự thi kết thúc mô đun theo quy định khoản Điều 13 Thông tư 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13 tháng năm 2017 - Điều kiện để công nhận, cấp chứng nhận đạt mô đun đào tạo: Người học công nhận cấp chứng nhận đạt mô đun có điểm trung bình mơ đun theo thang điểm 10 đạt từ 4,0 trở lên 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình thiết bị điện gia dụng, Dự án giáo dục kỹ thuật dạy nghề [2] Các thiết bị điện sử dụng nhà bếp nhà tắm Tác giả: Nguyễn Minh Đức chủ biên NXB tổng hợp TP Hồ Chí Minh 2004 [3] Sửa chữa bảo trì thiết bị điện gia đình Tác giả: Lâm Quang Hiền – Tài liệu lưu hành nội bộ - Năm 2007 67
Ngày đăng: 16/12/2023, 16:03
Xem thêm:
