Giáo trình mạch điện tử (nghề cơ điện tử trình độ cao đẳng)

Khái niệm

Mạch ổn áp tham số

Mạch ổn áp tham số dùng diode zener

Mạch ổn áp có hồi tiếp

Các thành phần cơ bản của mạch ổn áp

2 Bài 2:Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ 20 10 9 1

1 Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng

1.2 Mạch mắc theo kiểu EC, BC, CC

2 Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng

2.1 Mạch khuếch đại cực nguồn chung

2.2 Mạch khuếch đại cực máng chung

2.3 Mạch khuếch đại cực cổng chung

3 Mạch ghép transitor – hồi tiếp 5 3 2

3.2 Mạch khuếch đại vi sai

3.4.Hồi tiếp, trở kháng vào, ra của mạch khuếch đại

3 Bài 3: Mạch khuếch đại công suất 20 10 9 1

1 Khuếch đại công suất loại A 3 3

1.2 Khảo sát đặc tính của mạch

2 Khuếch đại công suất loại B 3 3

2.1.Mạch khuếch đại đẩy kéo dùng biến áp

2.2.Các dạng mạch khuếch đại công suất loại B

3.Khuếch đại công suất dùng MOSFET 4 4

1 Mạch dao động đa hài không ổn 2 2

1.1.Mạch dao động đa hài dùng

1.2.Mạch dao động đa hài dùng IC 555

1.3Mạch dao động đa hài dùng cổng logic

2 Mạch đa hài đơn ổn 1 1

2.1.Mạch đa hài đơn ổn dùng transistor

2.2.Mạch đa hài đơn ổn dùng IC 555

3 Mạch đa hài lưỡng ổn 1 1

3.1.Mạch đa hài lưỡng ổn dùng transistor

3.2.Mạch đa hài lưỡng ổn dùng IC 555

5 Bài 5: Mạch ứng dụng dùng op-amp 8 4 3 1

1.2.Mạch khuếch đại không đảo

2.1 Nguyên lý hoạt động của mạch cộng

3.1 Nguyên lý hoạt động của mạch trừ

BÀI 1: MẠCH ỔN ÁP Mã bài: MĐ20- 01

Mạch ổn áp có nhiệm vụ duy trì điện áp đầu ra ổn định bất chấp sự thay đổi của điện áp đầu vào hoặc tải Để đánh giá mức độ ổn định của mạch, người ta sử dụng hệ số ổn định điện áp Ku.

- Phân tích được nguyên lý hoạt động, phạm vi ứng dụng của các mạch ổn áp cấp nguồn

- Đo đạc, kiểm tra, sửa chữa một số mạch ổn áp theo yêu cầu kỹ thuật.

- Thiết kế, lắp ráp một số mạch ổn áp theo yêu cầu kỹ thuật.

- Thay thế một số mạch ổn áp hư hỏng theo số liệu cho trước.

- Chủ động, sáng tạo và đảm bảo trong quá trình học tập

Hệ số ổn định điện áp Ku thể hiện mức độ giảm thiểu độ không ổn định của điện áp ra so với điện áp vào, cho thấy hiệu quả của bộ ổn định Điều này có nghĩa là bộ ổn định đã cải thiện đáng kể tính ổn định của điện áp đầu ra trên tải.

Độ lệch lớn nhất về một phía của điện áp đầu vào và đầu ra được ký hiệu là ∆Uv và ∆Ur, tương ứng với các giá trị định mức đầu vào Uvđm và đầu ra Urđm.

- Dải ổn định Du, Di nói nên độ rộng 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

1.2 Thông số kỹ thuật của mạch ổn áp

Dải điện áp ngõ vào: Di

Tần số: f Điện áp cung cấp ngõ ra: Uo

2 Mạch ổn áp tham số

2.1 Mạch ổn áp tham số dùng diode zener

2.1.1 Mạch ổn áp dùng zener

Hình 1.1: Mạch ổn áp dùng diode zener

Mạch ổn áp cung cấp điện áp 33V cố định cho mạch dò kênh trong ti vi màu, sử dụng nguồn 110V không ổn định Điện áp này được tạo ra thông qua điện trở hạn dòng R1 và diode zener (Dz) 33V Khi thiết kế mạch ổn áp, cần tính toán điện trở hạn dòng sao cho dòng điện ngược cực đại qua Dz nhỏ hơn mức chịu đựng của nó, với dòng cực đại xảy ra khi dòng qua 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:

I1 = (110 - 33) / 7500 = 77 / 7500 ~ 10Ma Thông thường ta nên để dòng ngược qua Dz ≤ 25 mA

2.1.2 Mạch ổn áp có điều chỉnh

Mạch ổn áp có khả năng điều chỉnh điện áp đầu ra với độ ổn định cao nhờ vào cơ chế hồi tiếp, do đó còn được gọi là ổn áp có hồi tiếp.

Hình 1.2: Mạch ổn áp có điều chỉnh

Nhiệm vụ của các linh kiện trong mạch như sau:

+ Q1: Transistor 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.

+ C1: Chống đột biến điện áp.

+ C2: 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 quá trình cung cấp nguồn từ bên ngoài cho mạch, bao gồm các thành phần như Rc, Q1, Q2, R1, R2 Khi nguồn điện được cấp đến cực C của Q1 và Q2, cùng với sự phân cực nhờ cầu chia điện áp R1 và R2, hai transistor Q1 và Q2 sẽ dẫn điện.

Q2 dẫn điện phân cực cho Q1, tạo ra dòng điện qua Q1 và dòng điện qua điện trở Rc gánh dòng cung cấp cho tải Trong 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,

Điện áp tại chân E được giữ cố định, dẫn đến điện áp tại cực C thay đổi ngược pha với điện áp tại cực B Điện trở R3 tại cực B giúp Q2 khuếch đại điện áp một chiều, điều chỉnh điện áp ngõ ra của Q1, từ đó cung cấp điện ổn định cho mạch Biến trở Vr cho phép điều chỉnh điện áp ngõ ra khoảng 20% so với thiết kế, trong khi hoạt động của Q1 tương tự như một điện trở biến đổi để ổn định điện áp.

Mạch ổn áp này cung cấp dòng điện lớn, có thể đạt vài Ampe và điện áp lên đến hàng trăm Volt Ưu điểm của nó là khả năng duy trì điện áp ổn định trong khi nhược điểm có thể là kích thước và chi phí cao.

Mạch điện có ưu điểm là dễ thiết kế và kiểm tra, sửa chữa, nhưng cũng tồn tại nhiều nhược điểm Cụ thể, mạch thường kém ổn định khi có sự thay đổi của nguồn bên ngoài, dẫn đến sụt áp lớn và tổn thất công suất cao, đặc biệt là ở các mạch công suất lớn cần thêm bộ tản nhiệt, gây cồng kềnh Hơn nữa, mạch không cách ly được nguồn bên trong và bên ngoài, nên khi Q1 bị hỏng, có thể gây quá áp và hư hỏng cho mạch điện, làm giảm độ ổn định.

2.2 Mạch ổn áp tham số dùng transistor

2.2.1 Mạch ổn áp tham số

Mạch lợi dụng tính ổn áp của diode zener và điện áp phân cực thuận của Transistor để thiết lập mạch ổn áp (Hình 1.3)

Hình 1.3: Mạch ổn áp tham số dùng Transistor NPN

Điện áp phân cực B cho transistor được duy trì ổn định nhờ diode zener trong mạch Điện áp ngõ ra chính là điện áp zener kết hợp với điện áp phân cực thuận của transistor.

Điện áp phân cực thuận của transistor dao động từ 0.5 đến 0.8V, với điện áp cung cấp cho mạch được lấy từ cực E của transistor Tùy thuộc vào yêu cầu của mạch điện, dòng cung cấp có thể từ vài mA đến hàng trăm mA Đối với các mạch điện có dòng cung cấp lớn, thường sẽ được mắc thêm một điện trở Rc, có giá trị từ vài chục đến vài trăm Ohm, được gọi là trở gánh dòng.

Hình 1.4: Mạch ổn áp tham số dùng Transistor NPN có điện trở gánh dòng 2.2.2 Mạch ổn áp không tuyến tính

Mạch ổn áp không tuyến tính có nhiều ưu điểm nổi bật như độ ổn định cao trước sự thay đổi của nguồn điện, tổn thất công suất thấp và khả năng bảo vệ mạch điện khỏi hư hỏng khi ổn áp bị đánh thủng Bên cạnh đó, loại mạch này cho phép thiết kế các mức điện áp và dòng điện theo yêu cầu Trong thực tế, mạch ổn áp không tuyến tính có nhiều dạng khác nhau, trong đó mạch sử dụng Transistor và IC là phổ biến, chủ yếu là ổn áp kiểu xung với dao động nghẹt Một ví dụ điển hình về mạch điện dùng Transistor có thiết kế đơn giản như hình 1.5.

Hình 1.5: Mạch ổn áp kiểu xung dùng dao động nghẹt

Trong mạch, transistor Q vừa là phần tử dao động vừa là phần tử ổn áp, trong khi biến áp T không chỉ tạo dao động mà còn cung cấp nguồn thứ cấp cho mạch điện Các linh kiện C1 và R1 giữ vai trò hồi tiếp xung để duy trì dao động, trong khi R4 cung cấp phân cực ban đầu cho mạch Để bảo vệ transistor khỏi quá áp, D3, R4, C4 và C5 được sử dụng Các linh kiện D1, R2, C3 và C2 tạo nguồn cho mạch ổn áp, và D2 cung cấp điện áp chuẩn cho mạch ổn áp, được gọi là tham chiếu.

Mạch điện hình 1.5 chỉ phù hợp để cung cấp nguồn cho các mạch có dòng tiêu thụ nhỏ và biến động điện áp ngõ V0 thấp Đối với các mạch yêu cầu dòng tiêu thụ lớn và khả năng dò sai rộng, cần sử dụng cấu trúc mạch điện phức tạp hơn với nhiều linh kiện, bao gồm cả Transistor Hệ thống ổn áp hoàn chỉnh sẽ bao gồm các thành phần như ổn áp, dò sai, tham chiếu, lấy mẫu và bảo vệ, đặc biệt khi yêu cầu độ an toàn cao cho hệ thống nguồn.

2.2.3 Mạch ổn áp dùng IC ổn áp

Thực hành

2 Bài 2:Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ 20 10 9 1

Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng Transistor

Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Dùng FET

Thực hành

3 Mạch ghép transitor – hồi tiếp 5 3 2

3.2 Mạch khuếch đại vi sai

3.4.Hồi tiếp, trở kháng vào, ra của mạch khuếch đại

1 Khuếch đại công suất loại A 3 3

1.2 Khảo sát đặc tính của mạch

2 Khuếch đại công suất loại B 3 3

2.1.Mạch khuếch đại đẩy kéo dùng biến áp

2.2.Các dạng mạch khuếch đại công suất loại B

Mạch ổn áp có nhiệm vụ duy trì điện áp đầu ra ổn định, bất chấp sự thay đổi của điện áp đầu vào hoặc tải Để đánh giá độ ổn định của mạch ổn áp, người ta sử dụng hệ số ổn định điện áp Ku.

Hệ số ổn định điện áp Ku thể hiện hiệu quả của bộ ổn định trong việc giảm độ không ổn định của điện áp đầu ra so với điện áp đầu vào Cụ thể, nó cho thấy mức độ giảm thiểu sự dao động của điện áp trên tải.

∆ Uv và ∆Ur đại diện cho độ lệch tối đa của điện áp đầu vào và đầu ra so với các giá trị định mức Uvđm và Urđm.

Mạch ổn áp 33V cung cấp điện cho mạch dò kênh trong ti vi màu, hoạt động từ nguồn 110V không cố định Điện áp ổn định được tạo ra thông qua điện trở hạn dòng R1 và diode zener (Dz) 33V Khi thiết kế mạch ổn áp, cần tính toán điện trở hạn dòng sao cho dòng điện ngược cực đại qua Dz nhỏ hơn giới hạn chịu đựng của nó, với dòng cực đại xảy ra khi dòng qua R2 bằng 0.

Mạch ổn áp này cho phép điều chỉnh điện áp đầu ra với độ ổn định cao nhờ vào cơ chế hồi tiếp từ điện áp đầu ra, vì vậy nó còn được gọi là ổn áp có hồi tiếp.

Giai đoạn cấp điện là quá trình cung cấp nguồn điện cho mạch thông qua các thành phần như Rc, Q1, Q2, R1 và R2 Quá trình này diễn ra khi nguồn điện được dẫn đến cực C của các transistor Q1 và Q2, cùng với việc phân cực nhờ cầu chia điện áp R1 và R2, giúp hai transistor này dẫn điện.

Trong mạch điện, Q2 dẫn điện phân cực cho Q1, tạo ra dòng điện qua Q1 và dòng qua điện trở Rc, nhằm cung cấp nguồn cho tải Đối với các mạch có dòng cung cấp thấp, điện trở gánh dòng Rc không cần thiết.

R6 và biến trở Vr được kết nối vào cực B, với điện áp tại chân E giữ cố định Do đó, điện áp tại cực C sẽ thay đổi ngược pha với điện áp tại cực B Điện trở R3 tại cực B giúp Q2 khuếch đại điện áp một chiều, điều chỉnh điện áp ngõ ra của Q1 nhằm cung cấp điện ổn định cho mạch Điện áp ngõ ra có thể điều chỉnh khoảng 20% so với thiết kế nhờ vào biến trở Vr, trong khi hoạt động của Q1 tương tự như một điện trở biến đổi để ổn định điện áp.

Mạch ổn áp này cung cấp dòng điện lớn, có thể đạt vài Ampe và điện áp lên đến hàng trăm Volt Ưu điểm của nó là khả năng cung cấp điện ổn định và hiệu suất cao, trong khi nhược điểm có thể bao gồm kích thước lớn và chi phí đầu tư ban đầu cao.

Mạch điện có ưu điểm là dễ thiết kế, kiểm tra và sửa chữa, nhưng cũng tồn tại nhiều nhược điểm Cụ thể, mạch này kém ổn định khi nguồn bên ngoài thay đổi, dẫn đến sụt áp lớn và tổn thất công suất cao, đặc biệt ở các mạch công suất lớn cần bộ tản nhiệt, gây cồng kềnh Hơn nữa, việc không cách ly được nguồn trong và ngoài có thể dẫn đến hiện tượng quá áp khi Q1 bị hỏng, gây hư hỏng cho mạch điện và làm giảm độ ổn định.

Cực B của transistor được duy trì ở mức điện áp ổn định nhờ vào diode zener, trong khi điện áp ngõ ra tương ứng với điện áp zener và điện áp phân cực thuận của transistor.

Điện áp phân cực thuận của transistor thường nằm trong khoảng 0.5 – 0.8V Điện áp cung cấp cho mạch được lấy từ cực E của transistor, tùy thuộc vào nhu cầu của mạch điện, dòng cung cấp có thể từ vài mA đến hàng trăm mA Đối với các mạch điện có dòng cung cấp lớn, thường sử dụng thêm một điện trở Rc song song với mạch, có giá trị khoảng vài chục đến vài trăm Ohm, được gọi là trở gánh dòng.

Mạch ổn áp không tuyến tính có nhiều ưu điểm vượt trội như độ ổn định cao khi nguồn điện thay đổi, tổn thất công suất thấp và khả năng bảo vệ mạch điện khỏi hư hỏng khi ổn áp bị đánh thủng Ngoài ra, loại mạch này cho phép thiết kế các mức điện áp và dòng điện theo ý muốn Hiện nay, mạch ổn áp không tuyến tính thường được sử dụng dưới dạng mạch Transistor và IC, chủ yếu là ổn áp kiểu xung với dao động nghẹt Một ví dụ điển hình về mạch ổn áp dùng Transistor có thiết kế đơn giản, như hình 1.5.

Trong mạch, transistor Q vừa đóng vai trò là phần tử dao động, vừa là phần tử ổn áp, trong khi T là biến áp dao động và cũng cung cấp nguồn thứ cấp cho mạch điện hoặc thiết bị C1 và R1 tạo mạch hồi tiếp xung để duy trì dao động, trong khi R4 cung cấp phân cực ban đầu cho mạch Các linh kiện D3, R4, C4 và C5 có nhiệm vụ bảo vệ transistor khỏi quá áp D1, R2, C3 và C2 cung cấp nguồn cho mạch ổn áp, còn D2 tạo điện áp chuẩn cho mạch ổn áp, được gọi là tham chiếu.

Mạch điện hình 1.5 chỉ phù hợp cho việc cung cấp nguồn cho các mạch tiêu thụ điện năng nhỏ và có sự biến động điện áp ngõ V0 thấp Đối với các mạch cần dòng tiêu thụ lớn và khả năng dò sai rộng, cấu trúc mạch sẽ phức tạp hơn, sử dụng nhiều linh kiện, bao gồm cả Transistor Hệ thống ổn áp hoàn chỉnh sẽ bao gồm các thành phần như ổn áp, dò sai, tham chiếu, lấy mẫu và bảo vệ, đặc biệt là khi yêu cầu độ an toàn cao cho hệ thống nguồn.

Mạch Ghép Transistor-Hồi tiếp

Hồi tiếp, trở kháng vào, ra của mạch khuếch đại

Thực hành

Khuếch đại công suất loại A

Khuếch đại công suất loại B

Mạch khuếch đại đẩy kéo dùng biến áp

Các dạng mạch khuếch đại công suất loại B

Mạch ổn áp có nhiệm vụ duy trì điện áp đầu ra ổn định bất chấp sự thay đổi của điện áp đầu vào hoặc tải Để đo lường độ ổn định của mạch ổn áp, người ta sử dụng hệ số ổn định điện áp Ku.

Hệ số ổn định điện áp Ku thể hiện khả năng của bộ ổn định trong việc giảm độ không ổn định của điện áp đầu ra trên tải so với điện áp đầu vào Cụ thể, nó cho biết mức độ giảm thiểu độ không ổn định giữa đầu vào và đầu ra.

Độ lệch lớn nhất về một phía của điện áp đầu vào (∆Uv) và đầu ra (∆Ur) so với các giá trị định mức đầu vào (Uvđm) và đầu ra (Urđm) là các thông số quan trọng cần được theo dõi trong hệ thống điện.

Mạch ổn áp tạo ra điện áp 33V cố định cho mạch dò kênh trong ti vi màu, sử dụng nguồn 110V không cố định Điện áp này được lấy ra thông qua điện trở hạn dòng R1 và diode Zener 33V Khi thiết kế mạch ổn áp, cần tính toán điện trở hạn dòng sao cho dòng điện ngược cực đại qua diode Zener nhỏ hơn dòng mà nó có thể chịu, với dòng cực đại xảy ra khi dòng qua R2 bằng 0.

Mạch ổn áp này cho phép điều chỉnh điện áp đầu ra với độ ổn định cao nhờ vào hệ thống hồi tiếp điện áp, vì vậy nó còn được gọi là ổn áp có hồi tiếp.

Giai đoạn cấp điện là quá trình cung cấp nguồn điện cho mạch thông qua các thành phần như Rc, Q1, Q2, R1 và R2 Nhờ vào việc cấp điện từ nguồn đến cực C của Q1 và Q2, cùng với việc phân cực qua cầu chia điện áp R1 và R2, hai transistor Q1 và Q2 sẽ dẫn điện.

Q2 dẫn điện phân cực cho Q1, tạo ra dòng điện qua Q1 cùng với dòng điện đi qua điện trở R, giúp cấp nguồn cho tải Trong các mạch có dòng cung cấp thấp, điện trở gánh dòng Rc không cần thiết.

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 tại cực B của Q2 khuếch đại điện áp một chiều để điều chỉnh điện áp ngõ ra, cung cấp nguồn điện ổn định cho mạch Nhờ biến trở Vr, điện áp ngõ ra có thể điều chỉnh khoảng 20% so với thiết kế Q1 hoạt động như một điện trở biến đổi để ổn định điện áp trong mạch.

Mạch ổn áp này cung cấp dòng điện lớn, có thể đạt vài Ampe và điện áp lên đến hàng trăm Volt Những ưu điểm và nhược điểm của mạch này cần được xem xét kỹ lưỡng.

Mạch điện có ưu điểm dễ thiết kế, kiểm tra và sửa chữa, nhưng cũng tồn tại nhiều nhược điểm Cụ thể, mạch không 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 cần có bộ tản nhiệt, gây cồng kềnh Hơn nữa, việc không cách li được nguồn trong và ngoài khiến cho việc Q1 bị hỏng có thể gây ra hiện tượng quá áp, dẫn đến hư hỏng mạch điện và giảm độ ổn định.

Điện áp phân cực B cho transistor và diode zener được duy trì ổn định nhờ diode zener trong mạch Điện áp ngõ ra của mạch chính là điện áp zener kết hợp với điện áp phân cực thuận của transistor.

Điện áp phân cực thuận của transistor dao động từ 0.5 đến 0.8V, và điện áp cung cấp cho mạch được lấy từ cực E của transistor Tùy thuộc vào yêu cầu của mạch điện, dòng cung cấp có thể 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 với mạch, có giá trị từ vài chục đến vài trăm Ohm, được gọi là trở gánh dòng.

Mạch ổn áp không tuyến tính, mặc dù khó thiết kế, mang lại nhiều ưu điểm nổi bật như độ ổn định cao khi nguồn điện thay đổi, tổn thất công suất thấp và khả năng bảo vệ mạch điện khỏi hư hỏng khi ổn áp bị đánh thủng Ngoài ra, mạch này cho phép thiết kế các mức điện áp và dòng điện theo yêu cầu Trong thực tế, có nhiều dạng mạch ổn áp không tuyến tính, trong đó mạch sử dụng Transistor và IC là phổ biến, chủ yếu là ổn áp kiểu xung dùng dao động nghẹt Một mạch điện điển hình sử dụng Transistor có thiết kế đơn giản, như minh họa trong hình 1.5.

Trong mạch, Transistor Q vừa là phần tử dao động vừa là phần tử ổn áp, trong khi T là biến áp dao động và cũng cung cấp nguồn thứ cấp cho mạch điện C1 và R1 hoạt động như mạch hồi tiếp xung để duy trì dao động, trong khi R4 đảm nhận vai trò phân cực ban đầu cho mạch D3, R4, C4 và C5 bảo vệ Transistor khỏi quá áp, trong khi các linh kiện D1, R2, C3 và C2 cung cấp nguồn cho mạch ổn áp Cuối cùng, D2 tạo ra điện áp chuẩn cho mạch ổn áp, được gọi là tham chiếu.

Mạch điện hình 1.5 chỉ phù hợp cho các mạch tiêu thụ dòng nhỏ và có sự biến động điện áp ngõ V0 thấp Đối với các mạch yêu cầu dòng tiêu thụ lớn và độ chính xác cao, cấu trúc mạch sẽ phức tạp hơn, sử dụng nhiều linh kiện như Transistor Hệ thống ổn áp cần được hoàn thiện với các thành phần như ổn áp, dò sai, tham chiếu, lấy mẫu và bảo vệ để đảm bảo an toàn cho nguồn điện.

Mạch khuếch đại công suất dùng Mosfet

Đặc tính kỹ thuật

Mạch dao động đa hài không ổn

Mạch dao động đa hài dùng Transistor

Mạch dao động đa hài dùng cổng logic

Mạch đa hài đơn ổn

Mạch đa hài lưỡng ổn

Mạch đa hài lưỡng ổn dùng Transistor

Mạch đa hài lưỡng ổn dùng IC 555

Mạch khuếch đại

Mạch cộng

Nguyên lý hoạt động của mạch cộng

Mạch trừ

Ứng dụng

Mạch ổn áp có nhiệm vụ duy trì điện áp đầu ra ổn định bất chấp sự thay đổi của điện áp đầu vào hoặc tải Để đánh giá độ ổn định của mạch ổn áp, người ta sử dụng hệ số ổn định điện áp Ku.

Hệ số ổn định điện áp Ku thể hiện hiệu quả của bộ ổn định trong việc giảm độ không ổn định của điện áp ra trên tải so với điện áp đầu vào Nó được tính bằng tỷ lệ giữa độ không ổn định đầu vào và độ không ổn định điện áp đầu ra.

∆ Uv và ∆Ur là các thông số thể hiện độ lệch tối đa của điện áp đầu vào và đầu ra so với các giá trị định mức tương ứng Uvđm và Urđm.

Mạch ổn áp 33V cung cấp điện cho mạch dò kênh trong ti vi màu, sử dụng nguồn 110V không ổn định Qua điện trở hạn dòng R1 và diode Zener (Dz) 33V, mạch tạo ra điện áp cố định Khi thiết kế, cần tính toán điện trở R1 để đảm bảo dòng điện ngược qua Dz không vượt quá giới hạn cho phép, với dòng cực đại xảy ra khi R2 = 0.

Mạch ổn áp có khả năng điều chỉnh điện áp ngõ ra với độ ổn định cao nhờ vào cơ chế hồi tiếp, do đó nó còn được gọi là ổn áp có hồi tiếp.

Giai đoạn cấp điện là quá trình cung cấp nguồn điện cho mạch thông qua các linh kiện như Rc, Q1, Q2, R1, và R2 Quá trình này diễn ra khi nguồn điện được cấp đến cực C của các transistor Q1 và Q2, cùng với việc phân cực nhờ vào cầu chia điện áp R1 và R2, giúp hai transistor này dẫn điện.

Q2 dẫn điện phân cực cho Q1, tạo ra dòng điện qua Q1 cùng với dòng qua điện trở Rc, cung cấp dòng cho tải Trong các mạch có dòng cung cấp thấp, điện trở gánh dòng Rc không cần thiết.

Điện áp tại chân E được giữ cố định, khiến điện áp tại cực C thay đổi ngược pha với điện áp tại cực B R3 khuếch đại điện áp một chiều tại cực B của Q2, điều chỉnh điện áp ngõ ra nhằm cung cấp điện ổn định cho mạch Nhờ biến trở Vr, điện áp ngõ ra có thể điều chỉnh khoảng 20% so với thiết kế Q1 hoạt động như một điện trở biến đổi để ổn áp trong mạch.

Mạch ổn áp này cung cấp dòng điện lớn, có thể đạt vài Ampe, và điện áp lên tới hàng trăm Volt Những ưu điểm và nhược điểm của nó cũng cần được xem xét kỹ lưỡng.

Mạch có nhiều ưu điểm như dễ thiết kế và dễ kiểm tra, sửa chữa; tuy nhiên, cũng tồn tại nhiều nhược điểm Cụ thể, mạch kém ổn định khi nguồn ngoài thay đổi, dẫn đến sụt áp lớn và tổn thất công suất cao, đặc biệt ở các mạch công suất lớn cần thêm bộ tản nhiệt, gây cồng kềnh Hơn nữa, mạch không cách li được nguồn trong và ngoài, do đó khi Q1 bị thủng, hiện tượng quá áp có thể xảy ra, gây hư hỏng cho mạch điện và giảm độ ổn định.

Điện áp phân cực B cho transistor và diode zener trong mạch này được duy trì ổn định nhờ diode zener Điện áp ngõ ra tương ứng với điện áp của diode zener và điện áp phân cực thuận của transistor.

Điện áp phân cực thuận của transistor nằm trong khoảng 0.5 – 0.8V, và điện áp cung cấp cho mạch được lấy từ cực E của transistor Tùy thuộc vào nhu cầu của mạch điện, dòng cung cấp có thể 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 với mạch, có giá trị từ vài chục đến vài trăm Ohm, được gọi là trở gánh dòng.

Mạch ổn áp không tuyến tính có nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm độ ổn định cao trước sự thay đổi của nguồn điện, tổn thất công suất thấp và khả năng bảo vệ mạch điện khỏi hư hỏng khi xảy ra sự cố Ngoài ra, mạch này cho phép thiết kế các mức điện áp và dòng điện linh hoạt theo nhu cầu Trong thực tế, có nhiều dạng mạch ổn áp không tuyến tính, trong đó mạch sử dụng Transistor và IC rất phổ biến, chủ yếu là loại ổn áp kiểu xung với dao động nghẹt Mạch điện điển hình sử dụng Transistor thường có thiết kế đơn giản.

Trong mạch, transistor Q vừa là phần tử dao động, vừa là phần tử ổn áp, trong khi biến áp T hoạt động như biến áp dao động và cung cấp nguồn thứ cấp cho mạch điện hoặc thiết bị C1 và R1 đóng vai trò là mạch hồi tiếp xung để duy trì dao động, trong khi R4 phân cực ban đầu cho mạch D3, R4, C4 và C5 có nhiệm vụ chống quá áp để bảo vệ transistor Các linh kiện D1, R2, C3 và C2 cung cấp nguồn cho mạch ổn áp, và D2 tạo điện áp chuẩn cho mạch ổn áp, được gọi là tham chiếu.

Mạch điện hình 1.5 chỉ thích hợp cho các ứng dụng có dòng tiêu thụ nhỏ và điện áp ngõ V0 ổn định Đối với các mạch yêu cầu dòng tiêu thụ lớn và khả năng phát hiện sai số rộng, cần thiết phải sử dụng cấu trúc mạch phức tạp hơn với nhiều linh kiện, bao gồm Transistor Hệ thống ổn áp hoàn chỉnh sẽ bao gồm các thành phần như ổn áp, dò sai, tham chiếu, lấy mẫu và bảo vệ, đảm bảo độ an toàn cao cho nguồn cung cấp.

Tiêu đề	Giáo Trình Mạch Điện Tử
Tác giả	Nguyễn Phương Uyên Vũ
Trường học	Cao đẳng nghề Cần Thơ
Chuyên ngành	Cơ điện tử
Thể loại	sách giáo trình
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Cần Thơ

Định dạng
Số trang	72
Dung lượng	1,51 MB