Sửa chữa bộ nguồn AC
Tổng quát
Mạch nguồn xung, hay còn gọi là nguồn ngắt/mở, là một loại mạch nghịch lưu có chức năng chuyển đổi năng lượng điện một chiều thành năng lượng điện xoay chiều.
1.1.2 Các sơ đồ nghịch lưu : Có 2 dạng nghịch lưu cơ bản : nối tiếp và song song a Sơ đồ nghịch lưu nối tiếp
Sơ đồ tổng quát nghịch lưu nối tiếp
- Ưu điểm : Đơn giản, dễ tính toán thiết kế, dễ lắp ráp
Nhược điểm của thiết bị này là cho phép dung sai linh kiện rất thấp, điều này có thể dẫn đến việc không cách ly được giữa mass sơ cấp và thứ cấp Hệ quả là gây ra hiện tượng giật cho người sử dụng, đồng thời tạo ra nguy hiểm cho các linh kiện nhạy cảm.
Chính vì vậy nguồn kiểu này hiện nay rất ít được sử dụng b Sơ đồ nghịch lưu song song :
Sơ đồ tổng quát nghịch lưu song song
Bài viết này nêu rõ những ưu điểm nổi bật của thiết bị, bao gồm khả năng dễ dàng điều chỉnh điện áp đầu ra và cho phép dung sai linh kiện lớn Hệ thống mass sơ cấp và thứ cấp được cách ly tốt, đảm bảo an toàn cho người sử dụng cũng như tải.
Mạch nghịch lưu song song, mặc dù có khả năng cách ly tốt, nhưng lại gặp nhược điểm là mạch phức tạp và khó sửa chữa Chính vì vậy, loại mạch này thường được sử dụng trong tất cả các bộ nguồn máy tính.
AT đến ATX Loạt bài này sẽ tập trung phân tích mạch nghịch lưu song song trong nguồn ATX
- Biến đổi nguồn xoay chiều dân dụng (ở Việt Nam là 220v/50Hz, Nhật Bản là110V/60Hz ) thành các điện áp một chiều cung cấp cho PC
- Các mức nguồn một chiều ra bao gồm : +5V, +12V, +3.3V, -5V, -12V,
Trong hệ thống máy tính, các tín hiệu điện quan trọng bao gồm: +5V STB (standby - cấp trước, chờ), +4.5-5V PS-ON (Power Switch On - công tắc mở/bật nguồn), và +5V PG (Power Good - nguồn tốt, tín hiệu đồng bộ cho tất cả các mạch điện trong PC cùng khởi động) Những tín hiệu này đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo hoạt động ổn định và đồng bộ của các linh kiện trong máy tính.
1.2.2 Sơ đồ khối nguồn ATX
Sơ đồ khối nguồn ATX
Bảo vệ nguồn và tải khỏi sét đánh và sự tăng đột ngột điện áp là rất quan trọng Việc lọc và giảm thiểu xung nhiễu công nghiệp qua nguồn AC vào mạch nguồn ATX giúp ngăn ngừa cháy nổ mạch nguồn và tải, đồng thời nâng cao độ ổn định khi tải hoạt động.
Ngắt mở theo xung kích thích giúp tạo ra dòng điện không liên tục trên biến áp chính, từ đó lợi dụng hiện tượng cảm ứng điện từ để tạo ra điện áp cảm ứng trên thứ cấp.
Là tải của công suất chính, thiết bị này tạo ra điện áp ra thứ cấp và đồng thời cách ly giữa hai khối sơ cấp và thứ cấp Điều này giúp loại bỏ mass (điện áp cao) của sơ cấp, bảo vệ an toàn cho tải và người sử dụng.
- (4) Là một mạch nghịch lưu công suất nhỏ, có thể dùng dao động riêng hoặc blocking
- (5) Là tải của công suất cấp trước, nhằm tạo ra điện áp cấp trước gồm 2 mức : 5V, 12-16V cung cấp cho dao động, PS-ON, STB và khuyếch đại kích thích
- (6) Nắn, lọc, ổn áp đưa ra các điện áp một chiều standby
Mạch dao động RC được sử dụng để tạo ra xung vuông với tần số cố định, thường là 13KHz cho các nguồn đời cũ và 19KHz cho nguồn đời mới Xung này được gửi đến điều khiển công suất chính để thực hiện việc đóng/mở Độ rộng xung (tx) của tín hiệu dao động thay đổi tùy thuộc vào điện áp ra; nếu điện áp ra cao hơn mức thiết kế, độ rộng xung sẽ giảm, và ngược lại, nếu điện áp ra thấp hơn thiết kế, độ rộng xung sẽ tăng lên IC thực hiện chức năng dao động này được gọi là PWM (Pulse Width Modulation - điều khiển độ rộng xung).
- (8) Khuyếch đại tăng cường biên độ xung điều khiển Đầu vào của mạch chính là xung vuông ra từ mạch dao động
Mạch khuyếch đại dao động kích thích có vai trò quan trọng trong việc ghép xung kích thích sang công suất chính, đồng thời đảm bảo sự cách ly giữa phần sơ cấp và thứ cấp không bị ảnh hưởng.
Mạch nắn, lọc và ổn áp là những thành phần quan trọng trong hệ thống điện, với đầu vào là điện áp xoay chiều từ biến áp công suất chính Đầu ra của các mạch này cung cấp các mức điện áp một chiều ổn định, được đưa đến jack ATX để phục vụ cho các thiết bị điện tử.
Mạch hồi tiếp ổn định điện áp có chức năng ngắt dao động khi điện áp ra vượt quá mức cho phép và khi xảy ra chập tải, nhằm bảo vệ mạch nguồn và tải, tránh hư hỏng nghiêm trọng hơn.
Mạch khuyếch đại thuật toán sẽ hoạt động ngay sau khi máy được bật, tạo ra điện áp PG Thời điểm xuất hiện PG trễ hơn các điện áp chính từ 0.2 đến 0.5 giây, nhằm đảm bảo các điện áp ra đã ổn định PG được đưa vào main và kích thích tất cả các mạch trên main hoạt động đồng bộ tại cùng một thời điểm.
Sơ đồ mạch nguồn AC
- F1 : Cầu chì bảo vệ quá dòng.
- TH1 : Cầu chì bảo vệ quá áp
- CX1, CX2 : Tụ lọc đầu vào, làm chập mạch các xung nhiễu công nghiệp tần số lớn.
- LF1 : Cuộn cảm, ngăn chặn xung nhiễu tần số lớn không cho lọt vào nguồn.
- RV/C3/C3 : Mạch lọc kiểu RC tạo đường thoát cho xung cao tần.
Công tắc Power
Tín hiệu PS ON là yếu tố điều khiển quan trọng của bộ nguồn Khi tín hiệu PS ON ở trạng thái điện áp cao (logic H > +3v), bộ nguồn sẽ không hoạt động, chỉ có điện áp +5v STB được xuất ra Các điện áp khác như +12v, -12v, +5v và +3,3v sẽ không có trong trường hợp này.
Khi tín hiệu PS ON có trạng thái thấp (logic L 0v) thì bộ nguồn hoạt động và các điện áp DC xuất hiện đầy đủ.
Trong hoạt động của máy tính, trạng thái tín hiệu PS ON do Mainboard điều khiển khi ta mở máy (ấn công tắc Power) hay shutdown máy.
PWR OK, hay còn gọi là tín hiệu power good (PG), là thông báo từ bộ nguồn đến mainboard về trạng thái điện áp đầu ra Tín hiệu này được tạo ra khi bộ nguồn hoàn thành quá trình tự kiểm tra và đảm bảo các dòng điện xuất ra ổn định Thời gian cho quá trình này thường dao động từ 0,1 đến 0,5 giây sau khi bộ nguồn bắt đầu hoạt động.
Tín hiệu PWR OK từ bộ nguồn gửi đến chip cầu nam (ICH) trên Mainboard là yếu tố quyết định cho việc khởi động hệ thống Khi tín hiệu PWR OK ổn định, chip cầu nam sẽ hủy lệnh reset, cho phép máy tính bắt đầu khởi động Ngược lại, nếu tín hiệu PWR OK không có hoặc nguồn cung cấp không ổn định, chip cầu nam sẽ liên tục đặt lệnh reset để bảo vệ Mainboard và chip CPU khỏi hư hỏng.
Tín hiệu PWR OK được coi là tốt khi có điện áp trong khoảng từ +3V đến +6V Nếu điện áp PWR OK thấp hơn +3V hoặc cao hơn +6V, bộ nguồn sẽ được đánh giá là kém chất lượng và máy tính sẽ khởi động lại.
Mạch lọc nhiễu
Mạch lọc nhiễu gồm các tụ CX1, CX2 và kết hợp cuộn LF1
Hệ thống cầu chì bảo vệ
Cầu chì F1 đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ quá dòng trong bộ nguồn Khi xảy ra hiện tượng chạm chập, dòng điện qua F1 sẽ tăng lên, khiến dây chì của nó chảy và ngắt nguồn cấp Điều này giúp bảo vệ các linh kiện khỏi hư hỏng thêm.
- TH1 : Cầu chì bảo vệ quá áp, có cấu tạo là 1 cặp tiếp giáp bán dẫn, điện áp tối đa trên nó khoảng 230V-270V (tùy loại nguồn).
Khi điện áp vào vượt quá mức cho phép hoặc do sét đánh, điện áp trên TH1 sẽ tăng cao, dẫn đến việc tiếp giáp này bị đứt, nhằm ngắt điện áp cung cấp cho bộ nguồn.
Sửa chữa nguồn DC
Mạch chỉnh lưu
1.1 Mạch chỉnh lưu một nửa bán kỳ
Mạch chỉnh lưu một nửa chu kỳ
Trong mạch này ta xét diode lý tưởng Diode chỉ dẫn điện khi bán kỳ dương của vi(t) đưa vào mạch Ta có:
- Biên độ đỉnh của vo(t)
- Ðiện thế trung bình ngõ ra: dcm dcm
- Dòng điện trung bình qua tải :
I V : Trị đỉnh của dòng điện qua tải.
- Ðiện thếđỉnh phân cực nghịch của diode là:
Ta cũng có thể chỉnh lưu lấy bán kỳ âm bằng cách đổi đầu diode
1.2 Ch ỉ nh lưu toàn sóng v ới b i ến thế có điểm giữa
Mạch cơ bản và dạng sóng như hình dưới :
Mạch chỉnh lưu toàn sóng với biến thế điểm giữa
- Ở bán kỳ dương, diode D1 phân cực thuận và dẫn điện trong lúc diode D2 phân cực nghịch nên xem như hở mạch
Trong bán kỳ âm, diode D2 hoạt động ở chế độ phân cực thuận và dẫn điện, trong khi diode D1 ở chế độ phân cực nghịch, coi như hở mạch Cần lưu ý rằng dòng điện IL luôn chảy qua tải RL theo chiều từ trên xuống, và dòng điện này có mặt ở cả hai bán kỳ Điện thế đỉnh tại hai đầu tải RL được tính bằng công thức: Vdcm = Vm - 0,7V (1.9).
Và điện thế đỉnh phân cực nghịchở mỗi diode khi ngưng dẫn là:
- Dạng sóng thường trực ở 2 đầu RL được diễn tả ở hình 3.5
Dạng sóng mạch sau chỉnh lưu
- Điện thế trung bình ở hai đầu RL là : DC V dcm V dcm
- Dòng điện trung bình qua RL :
Người ta cũng có thể chỉnh lưu để tạo ra điện thế âm ở 2 đầu RL bằng cách đổi cực của 2 diode lại.
1.2.3 Ch ỉnh lưu toàn sóng dùng cầ u diode
- Ở bán kỳ dương của nguồn điện, D2 và D4 phân cực thuận và dẫn điện trong lúc D1 và D2 phân cực nghịch xem như hở mạch
- Ở bán kỳ âm của nguồn điện, D1 và D3 phân cực thuận và dẫn điện trong lúc D2, D4 phân cực nghịch xem như hở mạch.
Từ các mạch tương đương trên ta thấy:
- Ðiện thế đỉnh Vdcm ngang qua hai đầu RL là:
- Ðiện thế đỉnh phân cực nghịch VRM ở mỗi diode là:
VRM=Vdcm+VD=Vm-VD (1.13)
- Điện thế trung bình ở 2 đầu RL là :
- Dòng điện trung bình qua R L là :
I V Ðể ý là dòng điện trung bình chạy qua mỗi cặp diode khi dẫn điện chỉ bằng 1/2 dòng điện trung bình qua tải.
1.2.4 Ch ỉnh lưu v ới t ụ lọ c
Ta xem lại mạch chỉnh lưu toàn sóng với biến thế có điểm giữa Ta có kết quả
- Ðiện thếđỉnh ở 2 đầu RL là: Vdcm=Vm-0,7V
- Ðiện thế trung bình ở 2 đầu RL là: V DC =0,637Vdcm
Nếu thay R L bằng một tụ điện có điện dung C, trong khoảng thời gian từ t=0 đến t=T/4, tụ C sẽ nhanh chóng nạp đến điện thế đỉnh Vdcm Nếu dòng rỉ của tụ điện không đáng kể, tụ C sẽ không phóng điện và điện thế hai đầu tụ sẽ giữ ổn định ở mức Vdcm, đây là tình huống lý tưởng.
Điện thế trung bình trong mạch thay đổi từ 0,637Vdcm đến Vdcm, với tụ C nạp điện đến giá trị Vdcm trong bán kỳ dương Khi nguồn điện giảm, tụ C sẽ phóng điện qua RL cho đến khi tụ C được nạp lại đến Vdcm trong bán kỳ kế tiếp, tạo thành chu kỳ lặp đi lặp lại Hình 3.1.7 minh họa chi tiết dạng sóng tại hai đầu tụ C (tức RL), với hiệu thế sóng dư đỉnh đối đỉnh được ký hiệu là Vr(p-p).
Mạch chỉnh lưu có lọc
Do điện thế đỉnh tối đa là V dcm nên điện thế trung bình tối thiểu là
Vdcmin = Vdcm– V r(p-p) Khi chưa mắc tụ C vào thì trị trung bình là : dcm dcm
Nên trị trung bình ở ngõ ra
Mạch chỉnh lưu trong bộ nguồn máy tính
Mạch chỉnh lưu trong bộ nguồn máy tính
Cầu chì F1 đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ quá dòng, khi xảy ra hiện tượng chạm chập trong bộ nguồn, dòng điện qua F1 sẽ tăng lên Khi đó, dây chì của F1 sẽ chảy, ngắt nguồn cấp, giúp bảo vệ các linh kiện khỏi hư hỏng thêm.
Cầu chì bảo vệ quá áp (TH1) được cấu tạo từ một cặp tiếp giáp bán dẫn, với điện áp tối đa khoảng 230V-270V tùy thuộc vào loại nguồn Khi điện áp vào vượt quá mức cho phép hoặc do sét đánh, điện áp trên TH1 sẽ tăng cao, dẫn đến việc tiếp giáp này đứt để ngắt điện áp cấp cho bộ nguồn, bảo vệ thiết bị khỏi hư hại.
- CX1, CX2 : Tụ lọc đầu vào, làm chập mạch các xung nhiễu công nghiệp tần số lớn
- LF1 : Cuộn cảm, ngăn chặn xung nhiễu tần số lớn không cho lọt vào nguồn
Mạch lọc RC trong RV/C3/C4 giúp tạo đường thoát cho xung cao tần, trong khi D1-D4 là mạch nắn cầu, có chức năng biến đổi điện áp xoay chiều từ nguồn cung cấp thành điện áp một chiều.
- C5/C6 : Tụ lọc nguồn, san bằng điện áp sau mạch nắn
- R1/R2 : Điện trở cân bằng điện áp trên 2 tụ
- SW1 : Công tắc thay đổi điện áp vào 220 – ngắt, 110V – đóng Dòng xoay chiều đi qua cầu chì, các xung nhiễu bị loại bớt bởi CX1/LF1 tới
Mạch lọc RV/C3/C4 sẽ tiếp tục loại bỏ những can nhiễu công nghiệp còn lại, đảm bảo rằng dòng xoay chiều đến cầu nắn đã được làm sạch hơn.
Vì dòng xoay chiều là liên tục thay đổi nên điện áp vào cầu nắn sẽ thay đổi
Ví dụ bán kỳ 1 A(+)/B(-), bán kỳ 2 A(-)/B(+) …
- Nếu điện áp vào là 220V (SW1 ngắt)
+ Khi A(+)/B(-) thì diode D2/D4 được phân cực thuận, dòng điện đi từ điểm A qua D2, nạp cho cặp tụ C5/C6, qua tải xuống mass, qua D4 trở về điểm
+ Khi A(-)/B(+) thì thì diode D1/D3 được phân cực thuận, dòng điện đi từ điểm B qua D3, nạp cho cặp tụ C5/C6, qua tải xuống mass, qua D1 trở về điểm
Cả hai bán kỳ của dòng xoay chiều đều tạo ra dòng điện có chiều từ trên xuống qua tải Điện áp đặt lên cặp tụ sẽ có chiều dương (+) tại điểm C và chiều âm (-) tại điểm D (mass) Giá trị điện áp trên C5/C6 đạt 300VDC.
+ (220V-2×0.7) x sqrt2= 309,14V (nếu dùng diode silic, sụt áp trên mỗi diode ~0.7V)
+ (220V-2×0.3) x sqrt2= 310,27V (nếu dùng diode gecmani, sụt áp trên mỗi diode ~0.3V)
- Nếu điện áp vào là 110V (SW1 đóng)
Khi A(+)/B(-), D2 được phân cực thuận, cho phép dòng điện đi từ A qua D2, nạp cho C5 và trở về B kín mạch với điện áp trên C5 là 150VDC Ngược lại, khi A(-)/B(+), D1 được phân cực thuận, dòng điện từ B nạp cho C6 qua D1 về A kín mạch, với điện áp trên C6 cũng là 150VDC Tổng điện áp trên C5 và C6 đạt 300VDC, tạo thành nguồn 1 chiều sơ cấp cho toàn bộ mạch nguồn, tuy nhiên, thợ thường gọi điện áp tại điểm A là 300V, điều này chưa hoàn toàn chính xác về giá trị.
3 Một số hư hỏng và phương pháp kiểm tra sửa chữa
* Hiện tượng 1 : Đứt cầu chì
- Do quá áp, sét đánh Thay đúng chủng loại
* Hiện tượng 2 : Đứt cầu chì, thay vào lại đứt.
- Do chập 1, 2, 3 hoặc cả 4 diode nắn cầu Khi đó đo điện trở thuận/ngược của chúng đều ~0Ω Thay
- Do chập 1 trong các tụ lọc Đo sẽ thấy trở kháng của chúng bằng 0Ω, thay Tuy nhiên, nguyên nhân này cực kỳ ít xảy ra (xác suất 1%)
Một số nguồn còn được trang bị thêm ống phóng lôi (có hình dạng tương tự tụ gốm) để bảo vệ quá áp, được mắc song song sau cầu chì F1 Khi sét đánh hoặc điện áp cao, ống phóng lôi này sẽ tự động chập mạch, làm tăng dòng điện và gây đứt cầu chì F1 Do đó, nếu nguồn sử dụng kiểu bảo vệ này, người dùng cần phải đo kiểm tra trở kháng của ống phóng lôi và thay thế nếu trở kháng bằng 0.
* Hiện tượng 3 : Điện áp điểm A thấp, từ 220V-250V
Khi một hoặc cả hai tụ lọc bị khô, máy có thể không khởi động hoặc khởi động nhưng gặp tình trạng reset, treo máy Điều này xảy ra do nguồn vào không được lọc kỹ, dẫn đến nguồn ra bị gợn và ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của thiết bị.
* Hiện tượng 4: Mất nguồn cấp trước 5V
+ Mất điện áp 300V DC bên sơ cấp
+ Nguồn cấp trước không dao động
- Kiểm tra và sửa chữa
+ Khi nguồn bị các sự cố như chập đèn công suất, chập các đi ốt chỉnh lưu sẽ gây nổ cầu chì và mất điện áp 300V DC
Nguồn cấp trước có thể mất dao động do các sự cố như đứt điện trở mồi, bong mối hàn của đèn công suất, cũng như các điện trở và tụ điện hồi tiếp cần thiết để duy trì dao động.
+ Nếu đứt điện trở mồi hoặc bong chân R, C hồi tiếp thì nguồn cấp trước sẽ mất dao động, mất điện áp ra
+ Nếu bong chân đèn công suất thì mạch cũng mất dao động và mất điện áp ra
+ Nếu chập đèn công suất thì sẽ nổ cầu chì, đứt điện trở nhiệt và có thể làm chập các đi ốt chỉnh lưu điện áp AC 220V
+ Nếu chập hoặc đứt các đi ốt chỉnh lưu điện áp ra cũng làm mất điện áp 5V STB
Sửa chữa mạch tạo xung - ổn áp
Mạch dao động
1.1 Mạch dao động dùng IC TL494
- Chân 1 và chân 2: Nhận điện áp hồi tiếp về để tự động điều khiển điện áp ra
- Chân 3: Đầu ra của mạch so sánh, có thể lấy ra tín hiệu báo sự cố P.G từ chân này
- Chân 4: Chận lệnh điều khiển cho IC hoạt động hay không, khi chân 4 bằng 0V thì IC hoạt động còn chân 4 > 0V thì IC bị khóa.
- Chân 5 và 6: là hai chân của mạch tạo dao động
- Chân 8: Chân lấy dao động ra
- Chân 11: Chân dao động ra
- Chân 13: Được nối với áp chuẩn 5V
- Chân 14: Từ IC đi ra điện áp chuẩn 5V
- Chân 15 và 16: Nhận điện áp hồi tiếp
1.2 Mạch dao động dùng IC 7500
Sơ đồ khối của IC dao động họ 7500 tương tự như IC dao động TL494, cho phép thay thế hai loại IC này một cách tương đương.
Nguồn cấp cho mạch dao động
- R1: là điện trở mồi để tạo dao động
- R2 và C3 là điện trở và tụ hồi tiếp để duy trì dao động
- D5, C4 và Dz là mạch hồi tiếp để ổn định điện áp ra
Nguồn cấp trước có nhiệm vụ cung cấp điện áp 5V STB cho IC quản lý nguồn trên Mainboard và cung cấp nguồn 12V cho IC dao động của nguồn chính.
2.2 Mạch nguồn có hồi tiếp so quang
* Nguy ên lý hoạt động
Khi bật công tắc nguồn, điện áp 300VDC đi qua các trở mồi R3 và R5, cung cấp nguồn cho G của Q3 Đồng thời, xung điều khiển được đưa vào Q3, khiến Q3 hoạt động và điều chỉnh dòng điện qua cuộn sơ cấp với tần số cao Dòng điện này tạo ra từ trường cảm ứng lên các cuộn thứ cấp và cuộn hồi tiếp.
+ Mạch hồi tiếp lấy mẫu từ điện áp ra B1 thông qua cầu phân áp đưa vào
IC so quang về chân B của Q4
Khi điện áp ra tăng, điện áp lấy mẫu cũng tăng theo, dẫn đến dòng qua IC so quang tăng Điều này làm điện áp chân B của Q4 tăng, khiến Q4 dẫn mạnh Kết quả là điện áp chân G giảm, làm Q3 dẫn yếu đi, và cuối cùng điện áp ra giảm trở lại vị trí ban đầu.
Khi một láy do nào đó làm mất hồi tiếp từ mạch so quang, điện áp ra sẽ tăng cao, dẫn đến đèn công suất hoạt động quá tải và có nguy cơ bị hỏng.
Mạch ổn áp
3.1 Mạch ổn áp tham số
3.1.1 Ổn áp tham số dùng diode zener
* Đặc điểm diode zener Đặc tuyến V –A của diode zenner
Các tham số cơ bản của diod Zener:
Điện áp ổn định VZ là điện áp ngược được đo giữa hai đầu của DZ khi DZ được phân cực ngược, với dòng chảy IZ qua DZ nằm trong khoảng IZmin < IZ < IZmax.
- Nếu IZ < IZmin thì DZ không có tính ổn áp, nếu IZmax IZmin để DZ vẫn ổn định điện áp VZ
+ Khi dòng tải cực tiểu It = Itmin, dòng qua DZ là IZ < IZmax để DZ không bị phá hỏng vì vượt quá công suất tiêu tán cho phép
Khi hở tải, It = 0 và IZ = Ii, có nghĩa là diode Zener (DZ) tiêu thụ dòng cực đại Do đó, linh kiện ổn áp DZ phải chịu trách nhiệm cho hầu như toàn bộ dòng vào trong tình huống này.
3.1 2 Mạch ổn áp tham số dùng Transistor
Mạchổn áp nối tiếp dùng transistor
- Vi là điện áp vào chưa ổn áp, V0 là điện áp ra đã ổn áp
- Q1 là phần tử hiệu chỉnh, R1 phân áp cho Q1 hoạt động
- DZ tạo điện áp chuẩn
Khi điện áp đầu vào Vi được cung cấp, dòng phân cực cho transistor Q1 được cấp qua điện trở R1, khiến Q1 hoạt động Lúc này, điện áp ra Vo trên tải RL được tính theo công thức: V0 = Vi – VCE (Q1).
Khi Vi tăng, Vo cũng tăng ngay lập tức, dẫn đến điện áp tại chân E của Q1 tăng lên Do DZ giữ điện áp tại chân B của Q1 không thay đổi, nên VBE = VB – VE giảm, làm cho Q1 dẫn yếu đi Kết quả là điện áp rơi trên CE của Q1 tăng lên, trong khi V0 = Vi – VCE (Q1) vẫn không đổi.
- Khi Vi giảm, quá trình diễn ra tương tự nhưng ngược lại
2 1.3 Mạch ổn áp dùng IC cố định
* Họ IC 78xx cung cấp điện áp cố định từ +5V đến +24V
Ký hiệu: xx chỉ điện áp ra
Ví dụ: IC7812 có điện áp ra là +12V
Sơ đồ mạch tực thế
Trong đó 2 tụ C1 và C2 cải thiện quá trình quá độ và lọc nhiễu tần số cao
- Dòng điện ra họ IC 78xx thường 1A
* Họ IC 79xx tương tự họ IC 78xx nhưng cấp điện áp cố định từ -5V đến - 24V
3.2 Mạch ổn áp có hồi tiếp
3.2.1 Các thành phần cơ bản của mạch ổn áp a Sơ đồ khối bộ ổn áp hồi tiếp mắc nối tiếp
Khuếch đại sai lệch Lấy điện áp mẫu V S
- Mạch tạo điện áp chuẩn: có nhiệm vụ tạo ra một mức điện áp không đổi
VR(Reference), nó chính là cơ sở cho việc ổn áp, điện áp ngõ ra Vo sẽ bị điều khiển bởi điện áp chuẩn
Mạch lấy điện áp mẫu VS có chức năng thu thập một phần điện áp đầu ra, được gọi là V S (sample), với giá trị bằng hoặc gần bằng mức điện áp chuẩn.
Mạch khuếch đại sai lệch có chức năng so sánh điện áp mẫu VS với điện áp chuẩn VR Điện áp đầu ra từ mạch này được sử dụng để điều chỉnh trạng thái dẫn điện của phần tử điều chỉnh.
- Phần tử điều chỉnh: dùng để điều chỉnh điện áp ra V0 khi điện áp vào thay đổi
Phần tử điều chỉnh thường là linh kiện điện tử công suất và phần tử điều chỉnh mắc nối tiếp với tải
Dựa trên sự biến đổi của điện trở trong của phần tử điều chỉnh theo mức độ sai lệch của điện áp ra, khi V0 thay đổi do nguyên nhân nào đó, điện áp mẫu sẽ được so sánh với điện áp chuẩn Qua quá trình khuếch đại điện áp sai lệch, phần tử điều chỉnh sẽ tác động để biến đổi điện trở của nó, nhằm bù đắp cho sự thay đổi của Vi Do đó, ta có mối quan hệ V0 = Vi – Vdc, cho thấy sự biến đổi cùng chiều giữa Vi và V0.
Vdc sẽ ổn định hơn b Sơ đồ khối bộ ổn áp hồi tiếp mắc song song
Phần tử điều chỉnh Khuếch đại sai lệch Lấy điện áp mẫu V S
Phần tử điều chỉnh được mắc song song với tải để kiểm soát dòng điện trong giới hạn cần thiết, từ đó giảm áp trên điện trở Rdc theo hướng bù lại.
Điện áp ra trên tải Rt được giữ không đổi với công thức V0 = Vi – Vdc, trong đó Vdc là điện áp rơi trên Rdc Bộ tạo điện áp chuẩn sẽ so sánh điện áp lấy mẫu VS và khuếch đại sai lệch Điện áp ra từ khối khuếch đại sai lệch sẽ điều khiển phần tử điều chỉnh Sự biến đổi dòng điện tải từ 0 đến Idmax sẽ dẫn đến sự biến đổi tương ứng của dòng điện qua phần điều chỉnh từ Idmax đến 0.
3.2.2 Mạch ổn áp kiểu bù
Khi cần nguồn một chiều với giá trị khác nhau nhưng vẫn ổn định, chúng ta có thể sử dụng mạch ổn áp bằng transistor kết hợp với một biến trở VR để điều chỉnh điện áp đầu ra.
Mạch ổn áp nối tiếp dùng transistorcó điều chỉnh
- R1: Phân cực cho Q1hoạt động, đồng thời là điện trở tải của Q2
- DZ, R2: tạo điện áp chuẩn.
- R3, R4, VR : lấy điện áp từ V0phân cực cho Q2
- Q2: phần tử điều khiển dùng để so sánh điện áp hồi tiếp với điện áp
29 chuẩn và khuếch đại sai lệch đó
- Q1: BJT công suất dùng để điều chỉnh điện áp ra theo điện áp vào
Khi đóng mạch, Q1dẫn nên Q2 dẫn Ta có V0 = Vi - VCE1
- VS bằng một phần điện điện áp rơi trên cầu phân áp R3, R4, VR
Khi Vi tăng và V0 tăng tức thời, điện áp lấy mẫu VS cũng tăng Điều này dẫn đến việc điện áp VS được đưa vào cực nền B của transistor Q2, khiến Q2 dẫn mạnh và làm giảm VCE2 Sự giảm này làm cho Q1 dẫn yếu hơn, dẫn đến việc tăng VCE1 và do đó V0 giảm.
- Giải thích tương tự khi Vi giảm
VR có tác dụng điều chỉnh điện áp VS cấp cho chân B của Q2 Khi điều chỉnh VR xuống phía dưới, điện trở ở phía dưới VR sẽ giảm, dẫn đến việc điện áp VS cũng giảm theo.
VB2 giảm Q2 dẫn yếu VCE2 tăng Q1 dẫn mạnh nên V0 tăng lên
Ta thấy ở đây VR đã có tác dụng điều chỉnh điện áp ra V0 theo mong muốn
* Để nâng cao chất lượng ổn định có thể dùng những biện pháp sau:
- Tăng hệ số khuếch đại bằng cách dùng hai hay ba tầng khuếch đại hoặc thay Q1bằng transistor mắc tổ hợp để có lớn cỡ 10 3 10 4 ( Hình 7.7)
Để khử độ trôi điện áp khi sử dụng bộ khuếch đại ghép trực tiếp, có thể áp dụng sơ đồ khuếch đại vi sai Điện áp ổn định chuẩn do Dz tạo ra được đưa vào chân B của transistor Q1, trong khi điện áp hồi tiếp Vht cũng được kết nối với chân B của Q1 Điện áp đầu ra từ mạch khuếch đại vi sai, lấy từ chân C của Q2, sẽ được sử dụng để khống chế transistor Q3.
Do mạch vi sai có độ trôi theo nhiệt độ rất nhỏ nên chất lượng ổn định được tăng lên
Mạch ổn áp dùng cặp transistor mắc Darlington
Mạch ổn áp dùng khuếch đại vi sai
Một số hư hỏng và phương pháp kiểm tra sửa chữa
Bộ nguồn không hoạt động, thử chập chân PS_ON xuống Mass ( chập dây xanh lá vào dây đen ) nhưng quạt vẫn không quay
- Chập một trong các đèn công suất => dẫn đến nổ cầu chì , mất nguồn 300V đầu vào
- Điện áp 300V đầu vào vẫn còn nhưng nguồn cấp trước không hoạt động, không có điện áp 5V STB
-Điện áp 300V có, nguồn cấp trước vẫn hoạt động nhưng nguồn chính không hoạt động
- Cấp điện cho bộ nguồn và kiểm tra điện áp 5V STB ( trên dây mầu tím) xem có không ? ( đo giữ dây tím và dây đen )
=> Nếu có 5V STB ( trên dây mầu tím ) => thì sửa chữa như Trường hợp 1 ở dưới
- Nếu đo dây tím không có điện áp 5V, bạn cần tháo vỉ nguồn ra ngoài để kiểm tra
- Đo các đèn công suất xem có bị chập không ? đo bằng thang X1Ω
=> Nếu các đèn công suất không chập => thì sửa như Trường hợp 2 ở dưới
=> Nếu có một hoặc nhiều đèn công suất bị chập => thì sửa như Trường hợp 3 ở dưới
Trường hợp 1: Vẫn có điện áp 5V STB nhưng khi đấu dây PS_ON xuống Mass quạt không quay
Khi phân tích tình trạng có điện áp 5V STB, điều này đồng nghĩa với việc có điện áp 300V DC Thông thường, các đèn công suất trên nguồn chính vẫn hoạt động bình thường và không bị hỏng Do đó, nguyên nhân hư hỏng có thể là do mất dao động của nguồn chính Để xác định chính xác, bạn cần thực hiện các bước kiểm tra cần thiết.
- Đo điện áp Vcc 12V cho IC dao động của nguồn chính
- Đo kiểm tra các đèn Q3 và Q4 khuếch đại đảo pha
- Nếu vẫn có Vcc thì thay thử IC dao động
Trong trường hợp 2, khi cấp điện cho nguồn mà không có điện áp 5V STB trên dây màu tím, cần kiểm tra bên sơ cấp để xác định xem các đèn công suất có bị hỏng hay không Sau khi cấp nguồn, nếu vẫn đo được 300V ở đầu vào, điều này cho thấy nguồn điện vẫn hoạt động.
Trong trường hợp nguồn cấp trước không hoạt động mặc dù đã có nguồn 300V đầu vào, cần kiểm tra kỹ các linh kiện sau của nguồn cấp trước.
- Kiểm tra điện trở mồi R1
Trường hợp 3 : Không có điện áp 5V STB, khi tháo vỉ mạch ra kiểm tra thấy một hoặc nhiều đèn công suất bị chập
- Phân tích : Nếu phát hiện thấy một hoặc nhiều đèn công suất bị chập thì ta cần phải tìm hiểu và tự trả lời được câu hỏi :
Vì sao đèn công suất bị chập? bởi vì đèn công suất ít khi bị hỏng mà không có lý do
- Một trong các nguyên nhân làm đèn công suất bị chập là
+ Khách hàng gạt nhầm sang điện áp 110V
+ Khách hàng dùng quá nhiều ổ đĩa => gây quá tải cho bộ nguồn
+ Một trong hai tụ lọc nguồn bị hỏng => làm cho điện áp điểm giữa hai đèn công suất bị lệch
- Bạn cần phải kiểm tra để làm rõ một trong các nguyên nhân trên trước khi thay các đèn công suất
- Khi sửa chữa thay thế, ta sửa nguồn cấp trước chạy trước => sau đó ta mới sửa nguồn chính
Cần lưu ý đến các tụ lọc nguồn chính, vì nếu một trong hai tụ bị hỏng, nguồn công suất sẽ không hoạt động Khi một tụ bị hỏng, điện áp đo trên hai tụ sẽ không còn đồng nhất, trong khi bình thường, sụt áp trên mỗi tụ là 150V.
- Cần chú ý công tắc 110V- 220V nếu gạt nhầm sang 110V thì điện áp DC sẽ là 600V và các đèn công suất sẽ hỏng ngay lập tức
Mỗi khi bật công tắc nguồn của máy tính thì quạt quay vài vòng rồi thôi
- Khi bật công tắc nguồn => quạt đã quay được vài vòng chứng tỏ
=> Nguồn cấp trước đã chạy
=> Vậy thì nguyên nhân dẫn đến hiện tượng trên là gì ???
- Khô một trong các tụ lọc đầu ra của nguồn chính => làm điện áp ra bị sai
=> dẫn đến mạch bảo vệ cắt dao động sau khi chạy được vài giây
Khi một hoặc cả hai tụ lọc nguồn chính bị khô, nguồn điện áp 300V đầu vào sẽ gặp tình trạng sụt áp khi có tải Điều này dẫn đến việc mạch bảo vệ sẽ tự động cắt dao động Cần kiểm tra và sửa chữa kịp thời để khắc phục vấn đề này.
- Đo điện áp đầu vào sau cầu đi ốt nếu < 300V là bị khô các tụ lọc nguồn
Khi đo điện áp trên hai tụ lọc nguồn, nếu kết quả cho thấy sự chênh lệch, điều này có thể chỉ ra rằng một trong hai tụ đã bị khô hoặc các điện trở đấu song song với hai tụ đã bị đứt.
Để kiểm tra các tụ đầu ra nằm cạnh bối dây, bạn nên thay thế tụ khác, vì các tụ này có thể bị khô mà khó phát hiện bằng phương pháp đo đạc thông thường.
Sửa chữa biến thế
Thiết kế bộ biến thế
1.1 Xác định cực tính máy biến áp một pha
* Xác định cuộn dây liên lạc:
Sử dụng đồng hồ VOM với thang đo ôm để kiểm tra từng cặp đầu dây của MBA Nếu kim đồng hồ chỉ lên khi đo một cặp dây, điều đó cho thấy đây là một cuộn dây liên lạc Tiếp tục thực hiện tương tự cho các cuộn dây còn lại.
Khi xác định cuộn dây sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp loại nhỏ với nhiều cấp điện áp thấp, cuộn dây sơ cấp thường có 1 hoặc 2 cấp điện áp, dẫn đến việc có 2 hoặc 4 đầu dây ra Trong khi đó, cuộn dây thứ cấp có nhiều cấp điện áp hơn, do đó cũng sẽ có nhiều đầu dây ra hơn.
Có thể sử dụng Ohm kế để đo điện trở của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp Cuộn dây sơ cấp có số vòng quấn nhiều hơn, dẫn đến điện trở lớn hơn so với cuộn dây thứ cấp, nơi số vòng quấn ít hơn.
Dùng phương pháp nhắp pin xác định cực tính MBA bằng cách:
Nối âm pin với một đầu dây cuộn sơ cấp, dương pin nối với một công tắc (hoặc nút nhấn thường mở), nối với đầu dây còn lại
Bật - tắt công tắc (hoặc nhấn nút nhấn), dùng mA- kế đo ở cuộn cùng pha
Khi kim mA-kế chỉ lên thuận, chúng ta xác định đầu dây kết nối với cực dương của pin là đầu đầu, còn cực âm của pin là đầu cuối Tương tự, đầu dương của mA-kế được coi là đầu đầu, trong khi đầu âm là đầu cuối.
Tiếp tục kiểm tra pin và đo các cuộn dây thứ cấp còn lại Nếu kim đồng hồ chỉ lên theo chiều thuận, âm mA-kế sẽ xác định đầu cuộn dây, trong khi dương là đầu cuối Nếu kim chỉ ngược, hãy đảo chiều que đo để có kết quả chính xác.
1.2 Tính toán thông số máy biến áp cách li
Biến áp điện lực một pha kiểu cách li là loại biến áp có cuộn sơ cấp độc lập với lưới điện xoay chiều một pha, có thể là biến áp tăng áp hoặc hạ áp Loại biến áp này được sử dụng để chuyển đổi điện áp mạng thành các điện áp khác nhau, phục vụ cho các thiết bị điện tử và dụng cụ như máy thu thanh, thu hình, radio cassette, biến áp nắn dòng và đèn ngủ Công suất của biến áp này rất đa dạng, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể.
Các sản phẩm này có giá từ vài trăm vôn và công suất ampe khá nhỏ, giúp kích thước của chúng trở nên gọn nhẹ Nhờ vào điều này, người dùng có thể sử dụng lõi chất lượng cao mà không lo ngại về chi phí Việc tính toán được thực hiện theo phương pháp kinh nghiệm, mang lại hiệu quả tối ưu.
Bước1: Xây dựng sơ đồ và xác định các tham số của biến áp.
Sơ đồ biến áp được thiết kế dựa trên thực tế của nguồn điện và tải, đồng thời xem xét các điều kiện vật liệu như kích thước dây quấn.
Các tham số của máy biến áp gồm có điện dây sơ cấp U1, điện áp thứ cấp
U2, dòng điện sơ cấp I1, dòng điện thứ cấp I2, công suất toàn phần sơ cấp S1 và công suất biểu kiến thứ cấp S 2
Để xác định các tham số của biến áp, cần bắt đầu từ các số liệu về tải nhận áp Một biến áp được coi là đủ thông tin để tính toán khi biết điện áp định mức hoặc công suất định mức của tải.
Trong mọi trường hợp đều có thể xác định ngay được:
Un_ điện áp nguồn sơ cấp (V)
Ut_ điện áp làm việc định mức của tải (V).
S 2 được xác định như sau.
+ Nếu biến áp chỉ làm việc với một tải thì S2được tính là:
S2 _ công suất biểu kiến thứ cấp (VA)
Ptt _ công suất tiêu thụ nguồn của tải nhận áp (W)
Ptb _ công suất thiết bị của tải nhận áp (W)
Cos _ hệ số công suất của thiết bị điện (tra bảng).
cos _ tích số hiệu suất thiết bị và hệ số công suất của thiết bị
Loại thiết bị điện cos cos Đèn ống, tủ lạnh, điều hoà nhiệt độ
Nếu biến áp làm việc với nhiều tải đồng thời thì S 2 được tính là :
S 21 ,S 2 n - công suất biểu kiến ở cửa ra tải thứ nhất, công suất biểu kiến ở cửa ra tải thứ n (VA)
Pttn - công suất tiêu thụ nguồn của tải thứ n (W)
Ptbn –công suất thiết bị của tải thứ n( W)
n cos _ hệ số công suất của tải thứ n n n
Trong lĩnh vực công nghiệp, việc tính toán số hiệu suất thiết bị và hệ số công suất của tải thứ n là rất quan trọng Cần phân biệt rõ giữa công suất tiêu thụ nguồn (Ptt) và công suất thiết bị (Pth) để đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống.
Công suất tiêu thụ điện năng (Ptt) là lượng điện mà thiết bị điện cần từ nguồn thứ cấp biến áp để hoạt động Đây chính là công suất đầu vào của thiết bị nhận áp Ví dụ, trên một thiết bị ghi thông số AC 220V _ 50Hz _ 75W, con số 75W thể hiện công suất tiêu thụ điện năng của thiết bị.
Ptp là công suất sinh công hữu ích dưới dạng năng lượng đã được chuyển đổi, thể hiện công suất đầu ra của thiết bị nhận áp Ví dụ, khi nói ống đèn có công suất 40W, thì 40W là công suất phát quang của đèn Tương tự, động cơ có công suất 0,6kW thì 0,6kW là công suất cơ trên trục của nó.
Các thông số Ut, Ptt, Ptb, cosϕ và η cos ϕ được ghi trên nhãn hiệu hoặc catalog của thiết bị điện Tùy thuộc vào các số liệu đã biết là Ptt hay Ptb, cosϕ hay η cos ϕ, người dùng có thể linh hoạt áp dụng các công thức phù hợp.
Khi đã xác định được S2 thì S1 được xác định đơn giản như sau :
S1 – công suất toàn phần sơ cấp (VA)
ba Hiệu suất biến áp (tra ở bảng).
Biến áp điện lực một pha kiểu cách li chủ yếu hoạt động với tải thuần trở, hiếm khi sử dụng cho tải điện cảm hoặc điện dung Các tải này thường có điện áp định mức 110V hoặc 220V, cho phép sử dụng biến áp tự ngẫu để giảm kích thước Do đó, trong các phương pháp tính toán biến áp cách li, cos và cos thường không được đề cập, mà S 2 được coi là Ptt của tải nhận áp.
Biến áp hoạt động trong mạng điện 110V và 220V có tải là quạt bàn công suất 20W với điện áp 24V và bóng đèn sợi đốt công suất 5W với điện áp 6V Để xác định các tham số của biến áp, cần xây dựng sơ đồ mạch điện và tính toán các thông số như tỉ lệ biến áp, công suất đầu vào và đầu ra, cũng như dòng điện tương ứng cho từng thiết bị.
Giải : Điện áp sơ cấp : U1=Un0 / 220v Điện áp thư cấp ở cửa ra quạt : U2quạt =Utquạt $V Điện áp thứ cấp ở cửa ra đèn : U2đèn = Utđèn = 6V
Công suất biểu kiến thứ cấp ở cửa ra quạt:
Công suất biểu kiến thứ cấp ở cửa ra đèn:
Công suất biểu kiến thứ cấp của biến áp :
S 2 = S 2quạt + S 2đèn = 33,33 + 5 = 38,33VA Công suất toàn phần sơ cấp của biến áp:
Như vậy, các tham số của biến áp được xác định là S1 = 46,74VA; S2 38,33VA (trong đó S2quạt = 33,33 VA; S 2đèn =5VA); U1 = 110/220V; U 2quạt
Bước 2: Tính kích thước lõi
Kỹ thuật quấn dây và lắp mạch từ
Trong quá trình thi công máy biến áp, việc chuẩn bị khuôn quấn là bước đầu tiên quan trọng Có hai lựa chọn cho khuôn quấn: sử dụng khuôn nhựa đúc sẵn hoặc làm khuôn từ bìa cách điện.
Khi sử dụng khuôn nhựa đúc sắn, kích thước khuôn thường tương thích với lõi thép, giúp tiết kiệm thời gian chế tạo Tuy nhiên, khuôn nhựa có khả năng chịu nhiệt không cao, vì vậy khi quấn lại máy biến áp, người ta thường lựa chọn làm khuôn quấn bằng các vật liệu có khả năng chịu nhiệt tốt hơn.
Khi sử dụng giấy cách điện để làm khuôn quấn, cần lựa chọn loại giấy có độ dày từ 1mm trở lên Giấy cách điện này phải có độ cứng và độ bền cơ học tốt để đảm bảo hiệu quả trong quá trình quấn.
Bước 1: Làm khuôn quấn dây
Hình 3.16: Làm khuôn máy biến áp
Hình 3.17: Phương pháp lồng tấm cách điện che cạnh dây
Bước 2: Lắp khuôn quấn vào bàn quấn dây
Hình 3.18: Lắp khuôn quấn vào bàn quấn dây
Hình 3.19: Cách đặt đầu dây ra
Hình 3.20: Thứ tự quấn lớp dây
Hình 3.21: Lót cách điện sau khi quấn xong cuộn sơ cấp
Hình 3.22: Cách đặt đầu dây ra
Bước 4: Ghép lá thép vào khuôn quấn
Ta thực hiện ghép lần lượt từng chữ E từ hai bên khuôn quấn vào Có thể ghép 2 hoặc 3 chữ E một lần/ một bên.tuỳ theo kích thước phe
Sau khi ghép hết chữ E ta tiến hành ghép chữ I vào các chỗ còn trống
Bước 5 : Kiểm tra, chạy thử
Sử dụng đồng hồ vạn năng kiểm tra:
+ Điện trở các cuộn dây
+ Cách điện giữa các cuộn dây
+ Cách điện giữa các cuộn dây với vỏ
Tiến hành chạy thử và kiểm nghiệm sự phát nhiệt và thông số của máy biến áp
Sau khi đã kiểm tra kĩ các thông số của máy biến áp, chạy thử thấy ổn định ta tiến hành tẩm sấy và hoàn thiện máy biến áp.
Sửa chữa biến thế
Khi máy biến áp gặp hư hỏng nhẹ, việc khắc phục đơn giản có thể thực hiện nếu dây quấn và cách điện vẫn còn nguyên vẹn Tuy nhiên, trong trường hợp hư hỏng nặng như dây quấn hoặc cách điện bị cháy, cần phải quấn lại Dựa vào các hiện tượng hư hỏng, việc đo đạc và kiểm tra sẽ giúp đưa ra kết luận chính xác, từ đó nhanh chóng khôi phục hoạt động của máy biến áp Bảng thống kê dưới đây liệt kê những hư hỏng thường gặp và phương pháp xử lý tương ứng.
Hiện tượng Nguyên nhân Dụng cụ cần dùng
- Hở mạch thứ cấp, tiếp xúc chuyển mạch xấu.
- Đồng hồ vạn năng, dụng cụ
- Tháo CC, đo, kiểm tra thay CC
- Đo điện áp U1 Đưa đúng điện áp.
- Nối lại dây nối vào, ra máy Đo kiểm tra, tìm chỗ tiếp xúc xấu
- Đứt ngầm dây quấn. tháo, lắp máy
- Đồng hồ vạn năng. ở chuyển mạch để sửa.
Máy làm việc nhưng nóng
- Đồng hồ vạn năng và dụng cụ tháo máy
- Kiểm tra phụ tải, giảm tải.
- Tháo máy kiểm tra tìm dấy quấn bị chập Quấn lại dây bị hỏng.
Máy làm việc nhưng kêu ồn
Các lá thép không chặt
- Kìm, clê, tuavít - Tháo máy, ép chặt các lá thép
Rò điện ra vỏ máy
- Chạm dây vào lõi thép
- Đầu ra cách điện kém, chạm vỏ, lõi thép
- Mày quá ẩm, rò điện ra lõi thép
- Làm cách điện dây ra
Công suất máy không đủ cấp cho tải
- Đồng hồ vạn năng và dụng cụ tháo máy
- Tháo máy, ghi chép số liệu quấn lại dây quấn.
Sửa chữa mạch điều khiển
Các mạch điều khiển
1.1 Mạch điều khiển standby dùng dao động blocking
Dạng 1 : Hồi tiếp trực tiếp
- Q12 : Dao động blocking, đồng thời là công suất stanby
- R55/R56 : định thiên cho Q12, đóng vai trò là điện trở “mồi”
- D23 : Nắn hồi tiếp duy trì dao động, điện áp ra ở Anode D28 mang cực tính âm (-)
- C19 : Lọc san bằng điện áp hồi tiếp.
- R57 : Phân áp, ổn định sơ bộ điện áp hồi tiếp
- ZD2 : Cắt hồi tiếp khi điện áp âm (-) từ điểm A nhỏ hơn điện áp ổn áp của nó
Khung cộng hưởng RC song song C3/L2 có tần số cộng hưởng riêng được tính bằng công thức f = 1/2∏√(L2xC3) Trong tín hiệu xoay chiều, nguồn (+) và mass được coi như chập thông qua các tụ lọc, do đó R55/C3 được xem như mắc song song với L2.
Tải của Q12 và cuộn hồi tiếp đóng vai trò quan trọng trong việc tạo điện áp theo hiệu ứng Lenz, giúp duy trì dao động R58, C23 và D32 được sử dụng để khử điện áp ngược và ngăn chặn tình trạng ngắt dao động.
- Điện áp 300V qua R55/R56 định thiên chân B Q12, điện áp này tại chân B
~2V (đo DC khi ngắt hồi tiếp) làm cho Q12 mở bão hòa luôn Khi Q12 bão hòa, dòng điện qua nó như sau : (+)300V qua L1 → chân C Q12
Dòng điện đi qua L1 trong mạch EC Q12 không đạt mức bão hòa ngay lập tức mà tăng dần do đặc tính của cuộn cảm, dẫn đến từ trường trên lõi biến áp STB cũng tăng từ từ Theo định luật cảm ứng điện từ Lenz, từ trường này sẽ tạo ra một suất điện động cảm ứng trên tất cả các cuộn dây của biến áp Điện áp cảm ứng trên L2 được chỉnh lưu bởi D28 và lọc qua C19, tạo ra điện áp một chiều âm (-) tại điểm A, được ổn định tương đối bởi R57 Độ ổn định này phụ thuộc vào tích số T = R57 x C19, đại diện cho hằng số thời gian tích thoát của mạch RC.
Điện áp tại điểm A đi qua ZD2 tới chân B của Q12 Do điện áp âm xuất hiện, nó đối kháng với điện áp dương từ R55/56, dẫn đến việc hai điện áp này hòa lẫn và làm cho điện áp chân B của Q12 trở về 0, gây mất dòng qua L1 và Q12.
Khi dòng điện qua L1 ngừng lại, từ trường trên nó cũng biến mất, dẫn đến việc từ trường trên lõi biến áp trở về 0 Hệ quả là điện áp cảm ứng trên các cuộn dây biến áp STB cũng bằng 0, và điện áp cảm ứng trên cuộn L2 cũng sẽ mất đi.
Khi điện áp trên L2 mất, D28 không còn cấp điện áp âm Tuy nhiên, do C19 đã nạp trước đó, nó xả ra và duy trì điện áp tại điểm A, giúp chân B của Q12 tiếp tục giữ mức âm trong một khoảng thời gian Khi điện áp âm từ C19 không đủ lớn để mở ZD2, ZD2 sẽ ngắt, dẫn đến chân B chỉ còn áp dương từ R55/56, khiến Q12 mở bão hòa Quá trình bão hòa và khóa lại tiếp tục diễn ra.
Tần số dao động của mạch được xác định bởi công thức 1/2∏√(L2xC3) Trong quá trình cộng hưởng song song, dòng qua L2 đạt giá trị tối đa, dẫn đến dòng hồi tiếp cũng đạt cực đại, đủ để mở ZD2 Khi hiện tượng cộng hưởng không còn, Q12 sẽ bị khóa.
Khi Q12 khóa, dòng điện qua L1 không mất ngay lập tức do từ trường trên lõi biến áp vẫn còn tồn tại, tạo ra điện áp cảm ứng dương tại C Q12 Điện áp này chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian rất ngắn, tương tự như hiện tượng quét ngược ở công suất.
69 dòng tivi, CRT) nên có giá trị rất lớn (~ 800V với nguồn đời mới) làm phát sinh
- Q12 có thể bị đánh thủng do áp quá lớn, để khắc phục thì Q12 được thiết kế dùng loại điện áp cao
Dòng rò do điện áp lớn ở Q12 dẫn đến việc duy trì dòng qua L1, khiến điện áp cảm ứng trên L1 không bị gián đoạn Điều này giữ cho điện áp âm (-) tại B của Q12 không phục hồi được điện áp định thiên (+), dẫn đến việc chu trình bão hòa/khóa không thể thực hiện Kết quả là dao động bị mất.
Khi áp chân C của Q12 tăng cao, nó sẽ trung hòa với điện áp trên C23 thông qua D32 Tính toán cho thấy điện áp tại chân C Q12 và điện áp trên C32 có hướng ngược nhau, dẫn đến hiện tượng trung hòa R58 được sử dụng như một điện trở tăng cường, giúp rút ngắn thời gian trung hòa, loại bỏ hiện tượng dò Q12 và khôi phục chu kỳ dao động.
Để hiểu rõ hơn về chế độ hoạt động của BJT (chế độ A, B, C) và nguyên lý mạch cộng hưởng, các bạn cần xem lại lý thuyết liên quan Điện áp cảm ứng trên L3 được tạo ra từ từ trường biến đổi do Q2 liên tục bão hòa và khóa Điện áp này được nắn và lọc để lấy ra điện áp standby Cụ thể, đường 1 nắn bởi D30 cho ra 12V để nuôi dao động và khuyếch đại kích thích, trong khi đường 2 nắn bởi D29, lọc qua C23 và ổn áp bằng IC 7805 để cung cấp 5V cho dây tím, đồng thời hạ áp qua trở cho PS-ON, phục vụ cho mạch thuật toán tạo PG.
Dạng 2 : Hồi tiếp gián tiếp
- Rhv : Điện trở hạn chế, điện áp ra sau nó còn khoảng 270V.
- Q3 : Công suất standby, ở đây dùng Mosfet 2N60.
R4 đóng vai trò quan trọng trong việc tạo hồi tiếp âm điện áp, sử dụng sụt áp trên R4 như một cảm biến để kiểm tra dòng điện đi qua Q3 Qua đó, quá trình điều chỉnh sẽ giúp Q3 hoạt động ổn định hơn.
- ZD1 : Ổn định điện áp chân G, nhằm bảo vệ không để Q3 mở lớn, tránh cho Q3 bị đánh thủng.
- C34 : Tụ nhụt, bảo vệ Q3 không bị đánh thủng khi chịu điện áp âm cực lớn của thời kỳ quét ngược.
- R9 : Điện trở phân áp, tạo sự ổn định (tương đối) cho chân G Q3 và C Q4.
- Q4 : Mắc phân áp cho chân G Q3, đóng vai trò đảo pha điện áp hồi tiếp.
- D5 : Nắn hồi tiếp theo kiểu mạch nắn song song nhằm tạo điện áp (+) ở điểm A.
- C8 : Lọc điện áp hồi tiếp.
- U1 : Mạch so quang, hồi tiếp âm ổn định điện áp STB.
- R17 : Điện trở nâng cao mức thấp, với mục đích ngắt điện áp hồi tiếp tới chân B Q4 khi điện áp này giảm xuống còn ~ 2V
- C4, R6, D3 : Khử điện áp ngược, chống ngắt dao động
* Nguyên lý hoạt động: Điện áp 300V từ mạch nắn/lọc sơ cấp qua Rhv còn ~270V cấp cho mạch Điện áp này chia làm 2 đường :
- Đường 1 : Vào điểm PN6, ra PN4 tới chân D Q3
Đường 2: Qua R3 và R5, kết hợp phân áp R9 định thiên cho Q3, đồng thời cung cấp điện cho chân C của Q4 Lưu ý rằng Q4 mắc phân áp cho G của Q3; nếu Q4 bão hòa, điện áp tại G của Q3 sẽ gần bằng 0, dẫn đến việc Q3 khóa.
Nhờ vào định thiên từ R3 và R5, Q3 được kích hoạt, cho phép dòng điện 270V chảy qua L1 và đi xuống mass, tạo thành mạch kín Dòng điện này đi qua L1, nơi có đặc tính của cuộn cảm, sẽ sinh ra dòng điện chống lại dòng đi qua nó do hiện tượng cảm ứng điện từ, dẫn đến việc dòng qua L1 không đạt mức bão hòa ngay lập tức mà tăng dần theo thời gian Do đó, từ trường sinh ra trên lõi biến áp STB cũng tăng dần, tạo ra từ trường động.
Theo định luật cảm ứng điện từ Lenz, từ trường tăng dần trên lõi biến áp STB sẽ sinh ra suất điện động cảm ứng trên tất cả cuộn dây của biến áp Điện áp cảm ứng tại L2 được chỉnh lưu bởi D5 và lọc qua C8, tạo ra điện áp một chiều có cực tính âm (+) tại điểm A Điện áp này được ổn định tương đối nhờ R16, với độ ổn định phụ thuộc vào tích số T = R16 x C8, đại diện cho hằng số thời gian tích thoát của mạch RC Điện áp tại điểm A tiếp tục qua CE U1 (so quang) đến chân B của Q4, làm cho Q4 bão hòa do đây là điện áp dương Khi Q4 bão hòa, điện áp tại chân C của Q4 sẽ thay đổi.
~ 0, mà chân C Q4 lại nối vào chân G Q3 nên UgQ3 ~ 0 làm cho Q3 khóa
Một số hư hỏng và phương pháp kiểm tra sửa chữa
* Hiện tượng 1 : Đứt cầu chì
- Do quá áp, sét đánh Thay đúng chủng loại
* Hiện tượng 2 : Đứt cầu chì, thay vào lại đứt.
- Do chập 1, 2, 3 hoặc cả 4 diode nắn cầu Khi đó đo điện trở thuận/ngược của chúng đều ~0Ω Thay
- Do chập 1 trong các tụ lọc Đo sẽ thấy trở kháng của chúng bằng 0Ω, thay Tuy nhiên, nguyên nhân này cực kỳ ít xảy ra (xác suất 1%)
Lưu ý rằng một số nguồn điện có ống phóng lôi (hình dạng giống tụ gốm) được kết nối song song với cầu chì F1 để bảo vệ quá áp Khi xảy ra sét đánh hoặc điện áp cao, ống phóng lôi sẽ chập, làm tăng dòng điện và dẫn đến việc đứt cầu chì F1 Nếu nguồn điện sử dụng kiểu bảo vệ này, cần phải đo kiểm tra và nếu trở kháng bằng 0 thì cần thay thế.
* Hiện tượng 3 : Điện áp điểm A thấp, từ 220V-250V
Khi một hoặc cả hai tụ lọc bị khô, máy có thể không khởi động hoặc khởi động nhưng gặp tình trạng reset, treo do nguồn vào không được lọc kỹ Hiện tượng này thường xảy ra khi nguồn xoay chiều dẫn đến nguồn ra bị gợn.
* Hiện tượng 4: Mất nguồn cấp trước 5V
+ Mất điện áp 300V DC bên sơ cấp
+ Nguồn cấp trước không dao động
- Kiểm tra và sửa chữa
+ Khi nguồn bị các sự cố như chập đèn công suất, chập các đi ốt chỉnh lưu sẽ gây nổ cầu chì và mất điện áp 300V DC
Nguồn cấp trước có thể mất dao động do các sự cố như đứt điện trở mồi, bong mối hàn đèn công suất, và các điện trở, tụ điện hồi tiếp.
+ Nếu đứt điện trở mồi hoặc bong chân R, C hồi tiếp thì nguồn cấp trước sẽ mất dao động, mất điện áp ra
+ Nếu bong chân đèn công suất thì mạch cũng mất dao động và mất điện áp ra
+ Nếu chập đèn công suất thì sẽ nổ cầu chì, đứt điện trở nhiệt và có thể làm chập các đi ốt chỉnh lưu điện áp AC 220V
+ Nếu chập hoặc đứt các đi ốt chỉnh lưu điện áp ra cũng làm mất điện áp 5V STB
BÀI 3: SỬA CHỮA MẠCH TẠO XUNG - ỔN ÁP
1.1 Mạch dao động dùng IC TL494
- Chân 1 và chân 2: Nhận điện áp hồi tiếp về để tự động điều khiển điện áp ra
- Chân 3: Đầu ra của mạch so sánh, có thể lấy ra tín hiệu báo sự cố P.G từ chân này
- Chân 4: Chận lệnh điều khiển cho IC hoạt động hay không, khi chân 4 bằng 0V thì IC hoạt động còn chân 4 > 0V thì IC bị khóa.
- Chân 5 và 6: là hai chân của mạch tạo dao động
- Chân 8: Chân lấy dao động ra
- Chân 11: Chân dao động ra
- Chân 13: Được nối với áp chuẩn 5V
- Chân 14: Từ IC đi ra điện áp chuẩn 5V
- Chân 15 và 16: Nhận điện áp hồi tiếp
1.2 Mạch dao động dùng IC 7500
Sơ đồ khối của IC dao động họ 7500 tương tự như IC dao động TL494, cho phép thay thế hai loại IC này với nhau một cách tương đương.
2 Nguồn cấp cho mạch dao động
- R1: là điện trở mồi để tạo dao động
- R2 và C3 là điện trở và tụ hồi tiếp để duy trì dao động
- D5, C4 và Dz là mạch hồi tiếp để ổn định điện áp ra
Nguồn cấp trước có nhiệm vụ cung cấp điện áp 5V STB cho IC quản lý nguồn trên Mainboard và điện áp 12V cho IC dao động của nguồn chính.
2.2 Mạch nguồn có hồi tiếp so quang
* Nguy ên lý hoạt động
Khi bật công tắc nguồn, điện áp 300VDC được cung cấp cho G của Q3 thông qua trở mồi R3 và R5 Đồng thời, xung điều khiển được đưa vào Q3, khiến Q3 hoạt động và điều chỉnh dòng điện qua cuộn sơ cấp với tần số cao Dòng điện này tạo ra từ trường cảm ứng cho các cuộn thứ cấp và cuộn hồi tiếp.
+ Mạch hồi tiếp lấy mẫu từ điện áp ra B1 thông qua cầu phân áp đưa vào
IC so quang về chân B của Q4
Khi điện áp ra tăng, điện áp lấy mẫu cũng tăng theo, dẫn đến dòng qua IC so quang tăng Sự gia tăng điện áp ở chân B của Q4 khiến Q4 dẫn mạnh, làm giảm điện áp ở chân G của Q3, dẫn đến việc Q3 dẫn yếu hơn Kết quả cuối cùng là điện áp ra giảm trở lại mức ban đầu.
Khi một láy do nào đó làm mất hồi tiếp từ mạch so quang, điện áp ra sẽ tăng cao, dẫn đến đèn công suất hoạt động quá tải và có nguy cơ bị hỏng.
3.1 Mạch ổn áp tham số
3.1.1 Ổn áp tham số dùng diode zener
* Đặc điểm diode zener Đặc tuyến V –A của diode zenner
Các tham số cơ bản của diod Zener:
Điện áp ổn định VZ là điện áp ngược đo được giữa hai đầu DZ khi DZ được phân cực ngược, với dòng chảy IZ nằm trong khoảng IZmin < IZ < IZmax.
- Nếu IZ < IZmin thì DZ không có tính ổn áp, nếu IZmax IZmin để DZ vẫn ổn định điện áp VZ
+ Khi dòng tải cực tiểu It = Itmin, dòng qua DZ là IZ < IZmax để DZ không bị phá hỏng vì vượt quá công suất tiêu tán cho phép
Khi hở tải, dòng điện It bằng 0 và dòng điện Zener IZ bằng dòng điện đầu vào Ii, điều này cho thấy diode Zener DZ tiêu thụ dòng cực đại Do đó, linh kiện ổn áp DZ phải chịu trách nhiệm hầu như toàn bộ dòng vào trong tình huống này.
3.1 2 Mạch ổn áp tham số dùng Transistor
Mạchổn áp nối tiếp dùng transistor
- Vi là điện áp vào chưa ổn áp, V0 là điện áp ra đã ổn áp
- Q1 là phần tử hiệu chỉnh, R1 phân áp cho Q1 hoạt động
- DZ tạo điện áp chuẩn
Khi có điện áp vào Vi, điện trở R1 cung cấp dòng phân cực cho transistor Q1, khiến Q1 hoạt động Do đó, điện áp ra Vo trên tải RL được tính theo công thức: Vo = Vi – VCE (Q1).
Khi Vi tăng, Vo cũng tăng ngay lập tức, dẫn đến điện áp tại chân E(Q1) tăng Do DZ giữ điện áp tại chân B(Q1) không thay đổi, VBE = VB – VE giảm, khiến Q1 dẫn yếu đi Kết quả là điện áp rơi trên CE(Q1) tăng lên, trong khi V0 = Vi – VCE (Q1) vẫn giữ nguyên.
- Khi Vi giảm, quá trình diễn ra tương tự nhưng ngược lại
2 1.3 Mạch ổn áp dùng IC cố định
* Họ IC 78xx cung cấp điện áp cố định từ +5V đến +24V
Ký hiệu: xx chỉ điện áp ra
Ví dụ: IC7812 có điện áp ra là +12V
Sơ đồ mạch tực thế
Trong đó 2 tụ C1 và C2 cải thiện quá trình quá độ và lọc nhiễu tần số cao
- Dòng điện ra họ IC 78xx thường 1A
* Họ IC 79xx tương tự họ IC 78xx nhưng cấp điện áp cố định từ -5V đến - 24V
3.2 Mạch ổn áp có hồi tiếp
3.2.1 Các thành phần cơ bản của mạch ổn áp a Sơ đồ khối bộ ổn áp hồi tiếp mắc nối tiếp
Khuếch đại sai lệch Lấy điện áp mẫu V S
- Mạch tạo điện áp chuẩn: có nhiệm vụ tạo ra một mức điện áp không đổi
VR(Reference), nó chính là cơ sở cho việc ổn áp, điện áp ngõ ra Vo sẽ bị điều khiển bởi điện áp chuẩn
Mạch lấy điện áp mẫu VS có chức năng thu thập một phần điện áp đầu ra, được gọi là V S (sample), với giá trị gần bằng hoặc tương đương với mức điện áp chuẩn.
Sửa chữa mạch công suất
Các mạch công suất đẩy kéo Push – Pull
Dạng mạch cơ bản như sau:
Trong bán kỳ dương của tín hiệu, Q1 dẫn và dòng i1 chảy qua biến thế ngõ ra, tạo ra cảm ứng cung cấp cho tải Khi đó, pha của tín hiệu đưa vào Q2 là âm, dẫn đến việc Q2 ngưng dẫn.
Tín hiệu đưa vào transistor Q2 trong kỳ kế tiếp có pha dương, dẫn đến Q2 dẫn Dòng i2 qua biến thế ngõ ra tạo cảm ứng cung cấp cho tải, trong khi đó, tín hiệu đưa vào Q1 là pha âm, khiến Q1 ngưng dẫn.
Biến áp ngõ ra ng-ợc pha i2
Biến áp tạo 2 tín hiệu
Trong biến thế ngõ ra, dòng điện i1 và i2 chạy ngược chiều nhau, dẫn đến điện thế cảm ứng ở cuộn thứ cấp do Q1 và Q2 tạo ra cũng ngược pha Sự kết hợp này tạo thành toàn bộ chu kỳ của tín hiệu.
Tín hiệu ngõ ra trên tải thường bị biến dạng do transistor không dẫn điện ngay khi bắt đầu một bán kỳ, mà phải chờ biên độ vượt qua điện thế ngưỡng VBE Biến dạng này được gọi là biến dạng xuyên tâm (cross-over) Để khắc phục tình trạng này, người ta áp dụng phương pháp phân cực VB dương một chút, như trong trường hợp transistor NPN, giúp transistor dẫn điện tốt ngay khi có tín hiệu áp vào chân B Phương pháp phân cực này được gọi là phân cực loại AB.
Chú ý là trong cách phân cực này độ dẫn điện của transistor công suất không đáng kể khi chưa có tín hiệu
Transistor công suất dễ bị nóng lên do hoạt động với dòng IC lớn, và khi nhiệt độ tăng, điện thế ngưỡng VBE giảm, khiến dòng IC tăng thêm, dẫn đến nguy cơ hư hỏng Để khắc phục tình trạng này, cần giải nhiệt cho transistor và mắc thêm một điện trở nhỏ (vài Ω) giữa hai chân E của transistor xuống mass Khi transistor hoạt động mạnh, nhiệt độ và dòng IC tăng, làm VE tăng và VBE giảm, kết quả là transistor dẫn yếu trở lại, giúp bảo vệ nó khỏi hư hỏng.
Người ta thường sử dụng một điện trở nhiệt có hệ số nhiệt âm (thermistor) song song với R2 nhằm giảm điện thế phân cực VB bù trừ khi nhiệt độ tăng.
1.1 Mạch công suất kiểu đối xứng - bổ túc:
Mạch chỉ có một tín hiệu ở ngõ vào nên phải dùng hai transistor công suất khác loại: một NPN và một PNP.
Khi tín hiệu dương được áp vào cực nền của transistor NPN, nó sẽ dẫn điện, trong khi tín hiệu âm áp vào transistor PNP cũng kích hoạt nó dẫn điện Do đó, tín hiệu nhận được trên tải sẽ bao gồm cả chu kỳ.
Mạch công suất kiểu đối xứng – bổ túc
Bán kỳ dương – Q 1 dẫn, Q 2 ngưng
Mạch công suất không dùng biến thế cũng gặp phải hiện tượng biến dạng cross-over do chân B bị phân cực ở 0V Để khắc phục tình trạng này, cần phân cực mồi cho chân B một điện thế nhỏ, với điện áp dương cho transistor NPN và điện áp âm cho transistor PNP Việc này giúp ổn định nhiệt cho mạch.
E cũng được mắc thêm hai điện trở nhỏ (Hình 5.15)
Trong thực tế, để tăng công suất của mạch, người ta thường dùng các cặp Darlington hay cặp Darlington_cặp hồi tiếp như được mô tả ở hình 5.16 và hình 5.17
Bán kỳ âm – Q 1 ngưng, Q 2 dẫn
Mạch đối xứng –bổ túc loại AB
Mạch công suất kiểuđối xứng –bổ túc dùng cặp Darlington
Công suất dùng cặp Darlington –cặp hồi tiếp
- Khi cắm điện AC 220V, điện mạch chỉnh lưu sẽ cung cấp điện áp 300V
DC cho nguồn cấp trước và mạch công suất của nguồn chính.
- Nguồn cấp trước (Stanby) hoạt động và cung cấp điện áp 12V cho IC dao động, đồng thời cung cấp điện áp 5V STB cho mạch khởi động trên Mainboard.
Khi nhận lệnh P.ON ở mức thấp, IC dao động sẽ hoạt động và tạo ra hai tín hiệu dao động ngược pha Các tín hiệu này được khuếch đại qua hai đèn đảo pha, sau đó được truyền qua biến áp đảo pha để điều khiển các đèn công suất.
Khi các đèn công suất hoạt động, chúng tạo ra điện áp xung tại điểm giữa Điện áp này được truyền qua biến áp chính và sau đó đi qua tụ gốm, cuối cùng đến điểm giữa của hai tụ lọc nguồn.
- Các điện áp thứ cấp được lấy ra từ biến áp chính được chỉnh lưu và lọc thành điện áp DC bằng phẳng cung cấp cho Mainboard.
Các phương pháp phân cực và ổn định nhiệt
2.1 Các phương pháp phân cực
Khái niệm phân cực liên quan đến việc tạo ra điện áp một chiều phù hợp với chế độ hoạt động của BJT Đối với chế độ khuếch đại, các điện áp cung cấp cho BJT cần đảm bảo rằng thiết bị hoạt động trong vùng khuếch đại.
* Tiếp giáp Emitor - Bazơ: phân cực thuận
* Tiếp giáp Colector - Bazơ: phân cực ngược
Thông thường, để cấp điện cho các cực của BJT, người ta sử dụng một hoặc đôi khi hai nguồn điện một chiều Tùy thuộc vào cách tạo ra các điện áp một chiều trên các cực, có thể phân biệt nhiều kiểu phân cực khác nhau.
+ Phân cực bằng dòng cố định( hay phân cực Bazơ)
+ Phân cực bằng dòng Emitơ
+ Phân cực bằng cầu phân áp
+ Phân cực bằng hồi tiếp điện áp
* Phân cực bằng dòng cố định( hay phân cực Bazơ)
- Vcc là nguồn cung cấp một chiều
- RBđấu từ dương nguồn Vcc về cực gốc để dẫn điện áp dương về cực gốc
- RCdẫn điện áp từ dương nguồn Vcc về cực góp
- Dòng điện IBchạy từ dương nguồn Vcc qua RB, qua BJT về âm nguồn
Dòng điện IC chạy từ nguồn dương Vcc qua mạch RC và BJT đến nguồn âm Trong phân tích chế độ một chiều, các tụ điện C1 và C2 có thể được loại bỏ vì chúng được coi như hở mạch đối với thành phần một chiều.
Viết phương trình Kirchoff cho vòng điện áp phía đầu vào ta được phương trình
IB= (VCC– UBE)/RB Khi làm việc ở chế độ khuếch đại UBE có giá trị rất nhỏ do chuyển tiếp Emitter phân cực thuận Nên ta có
Ta thấy dòng IB có giá trịkhông đổi nên phương pháp này được gọi là phương pháp phân cực bằng dòng IB cốđịnh
Viết phương trình Kirchoff cho vòng điện áp phía đầu ra ta có
Phương trình VCC = UCE + RC.IC mô tả mối quan hệ giữa dòng điện ra (IC) và điện áp ra (UCE) trong chế độ một chiều, được gọi là phương trình đường tải tĩnh Đường tải tĩnh được thể hiện trên đặc tuyến ra tĩnh, với điểm làm việc tĩnh nằm trên đường này Để vẽ đường tải tĩnh, cần xác định hai điểm quan trọng.
+ Một điểm trên trục tung tương ứng với điện áp UCE = 0 và IC = Vcc/RC
+ Một điểm trên trục hoành tương ứng với IC = 0 và UCE = Vcc Điểm công tác tĩnh của mạch là giao của đường tải tĩnh và đặc tuyến ra tĩnh
Giá trị dong IC chạy qua điện trở RC (dòng ICQ) được tính theo công thức
Để tìm giá trịđiện áp UCE0 ta thay giá trị IC0vào phương trình đường tải tĩnh Vậy ta có
I CQ Đường tải tĩnh và điểm công tác tĩnh của sơ đồ phân cực bằng dòng I B cố định
Chú ý: Điều kiện chọn các giá trị của mạch để transistor NPN làm việc ở chế độ khuếch đại thì
VC > VB > VE Để VC > VB ta phải có các điều kiện sau:
Để transistor hoạt động ở chế độ khuếch đại, cần đảm bảo rằng I_C < I_B và β I_B < I_B, dẫn đến β R_C < R_B Do đó, giá trị R_B phải lớn hơn β.R_C để đảm bảo độ ổn định của mạch định thiên.
Chúng ta sẽ xét sự thay đổi của điểm làm việc tĩnh Q khi nhiệt độthay đổi
Khi nhiệt độ thay đổi, hệ số β của transistor cũng thay đổi, dẫn đến sự biến đổi của dòng điện collector (IC) trong khi dòng điện base (IB) vẫn giữ nguyên Điều này khiến cho điểm làm việc tĩnh Q của mạch sẽ thay đổi đáng kể theo sự biến thiên của hệ số β khi nhiệt độ thay đổi.
Xét ảnh hưởng của ICB0 khi nhiệt độthay đổi ta có
Vì trong sơ đồ này có IBkhông đổi nên có ΔIB = 0 Thay vào công thức trên ta có
Kết luận: Sơ đồ phân cực bằng dòng IB cố định có hệ số ổn định nhiệt S phụ thuộc vào hệ số khuếch đại dòng tĩnh β Do đó, khi sử dụng loại mạch này, cần chú ý đến sự ảnh hưởng của β để đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định.
Để cải thiện độ ổn định nhiệt của mạch, cần thay đổi transistor, vì hệ số β thường lớn, khoảng hàng trăm, dẫn đến độ nhạy cao với nhiệt độ Do đó, phương pháp phân cực này chỉ nên áp dụng trong những trường hợp không yêu cầu độ ổn định nhiệt cao Để minh họa cho phương pháp phân tích mạch phân cực, ta sẽ xem xét một ví dụ cụ thể.
5.1V 2.4mA Để xác định điểm công tác tĩnh Q ta cần xác định các giá trị dòng và áp một chiều (IBQ, ICQ, ICEQ) Dòng IBQ được tính theo công thức
Dòng ICQđược tính theo công thức: I CQ I BQ 100 24.04 m A 2.4 mA Điện áp UCEQ : U CEQ V CC I CQ R C 12 2.4 mA 3 k 5.1( ) V
Minh họa vị trí điểm công tác tĩnh Q trên đồ thị như hình trên
* Sơ đồ hồi tiếp âm điện áp
- Sơ đồ như ở hình dưới gọi là sơ đồ hồi tiếp âm điện áp (qua điện trở RB)
Hồi tiếp âm điện áp là quá trình trong đó một phần điện áp đầu ra được đưa trở lại đầu vào, với mục đích tạo ra tác dụng ngược pha so với điện áp đầu vào.
- Vcc là nguồn cung cấp một chiều
- RC dẫn điện áp từ dương nguồn Vcc về cực góp
Trong sơ đồ này, điện trở RB được kết nối giữa cực C và cực B, thay vì nối trực tiếp với nguồn Vcc Điều này có nghĩa là cực B nhận nguồn từ Vcc thông qua điện trở RB.
Sơ đồ phân cực bằng hồi tiếp âm điện áp và vị trí Q trên đồ thì đặc tuyến ra
Sơ đồ này có độ ổn định vượt trội so với sơ đồ trước nhờ vào sự hồi tiếp của IC, giúp điều chỉnh dòng IB theo hướng ngược lại, từ đó duy trì ổn định cho dòng IC.
Nếu dòng IC tăng lên do nhiệt độ tăng, thì sụt áp trên RC sẽ tăng, dẫn đến điện áp tại cực C (VC) giảm xuống Đồng thời, điện áp VB sẽ bằng VC trừ đi một giá trị nào đó.
Khi dòng điện vào IB.RB giảm, điện áp VB cũng giảm, dẫn đến góc mở UBE nhỏ lại và làm giảm khả năng dẫn của BJT, khiến dòng IC giảm theo Quá trình này hoàn toàn ngược lại khi IC tăng Nhờ có điện trở hồi tiếp âm RB, điểm làm việc tĩnh của mạch trở nên ổn định hơn.
Cách xác định điểm công tác tĩnh Q cũng tương tự như phần trên Ta có phương trình Kirchoff cho vòng điện áp đầu vào
Mà ta có I C I B V CC ( 1) I R B C I R B B U BE
Vậy giá trị dòng IB của sơ đồ phân cực này được tính bằng công thức
Thay số trong sơ đồ vào ta có
Phương trình đường tải tĩnh
Để xác định vị trí điểm công tác tĩnh Q trên đồ thị ta vẽ đường tải tĩnh trên
91 đặc tuyến ra bằng cách tìm 2 điểm giao với trục tung và trục hoành
- Một điểm trên trục tung tương ứng với điện áp UCE = 0 và
- Một điểm trên trục hoành tương ứng với IC = 0 và UCEmax = Vcc = 12V Điểm công tác tĩnh Q có tọa độđược xác định như trên với
IBQ = 51.9mA; ICQ =5.19mA và UCEQ = 5.77V được minh họa trờn hỡnh
Từphương trình đầu vào ta có
Lấy vi phân theo IC ta được:
Thay vào biểu thức tính độ ổn định nhiệt S ta được
Giá trị độ ổn định nhiệt không cố định mà phụ thuộc vào RB và RC Khi RB nhỏ hơn nhiều so với RC, giá trị S tiến gần đến 1, cho thấy rằng giá trị S tốt nhất (nhỏ nhất) có thể đạt được là 1.