LINH KIỆN THỤ ĐỘNG
Các mạch điện tử được hình thành từ việc kết nối các linh kiện điện tử, bao gồm hai loại chính: linh kiện thụ động và linh kiện tích cực, trong đó linh kiện thụ động chiếm phần lớn Để phân tích nguyên lý hoạt động, thiết kế mạch và kiểm tra trong sửa chữa, việc hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các linh kiện điện tử, đặc biệt là linh kiện thụ động, là điều cần thiết.
- Phân biệt được điện trở, tụ điện, cuộn cảm với các linh kiện khác theo các đặc tính của linh kiện
- Đọc đúng trị số điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo qui ước quốc tế
- Đo kiểm tra được chất lượng điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo giá trị của linh kiện
- Thay thế, thay tương đương điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo yêu cầu kỹ thuật của mạch điện công tác
- Rèn luyện tính chính xác, nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc
Phương pháp giảng dạy và học tập bài mở đầu
Đối với người dạy, việc áp dụng phương pháp giảng dạy tích cực như diễn giảng, vấn đáp và dạy học theo vấn đề là rất quan trọng Bên cạnh đó, giáo viên cần yêu cầu học sinh ghi nhớ các giá trị đại lượng và đơn vị của các đại lượng để nâng cao hiệu quả học tập.
- Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực hiện bài học
- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học chuyên môn
- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan
- Các điều kiện khác: Không có
Kiểm tra và đánh giá bài học
✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng
✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập
✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)
✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có
✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: không có
- Đọc đúng trị số điện trở theo qui ước quốc tế
- Đo kiểm tra được chất lượng điện trở theo giá trị của linh kiện
- Thay thế, thay tương đương điện trở theo yêu cầu kỹ thuật của mạch điện công tác
Điện trở là linh kiện có chức năng ngăn cản dòng điện trong mạch, hoạt động hiệu quả trong cả mạch điện một chiều và xoay chiều Chế độ làm việc của điện trở không bị ảnh hưởng bởi tần số của nguồn xoay chiều.
Hình 2-1 Kí hiệu điện trở Đơn vị : Ohm
1.1.2 Phân loại Điện trở có thể phân loại dựa vào cấu tạo hay dựa vào mục đích sử dụng mà nó có nhiều loại khác nhau
Tuỳ theo kết cấu của điện trở mà người ta phân loại:
Điện trở than được chế tạo bằng cách trộn bột than và bột đất sét với tỷ lệ nhất định, sau đó ép thành hình và đặt vào ống Bakelite Hai đầu được gắn kim loại, với dây dẫn hàn vào kim loại để bảo vệ cấu trúc bên trong khỏi ẩm và cọ xát Bên ngoài, điện trở được sơn các vòng màu để chỉ rõ trị số Với độ tin cậy cao và quy trình sản xuất đơn giản, điện trở than có giá thành rẻ và được sử dụng phổ biến, với trị số từ vài Ω đến hàng chục MΩ và công suất danh định từ 0,125 W đến vài W.
Hình 2-2: Mặt cắt của điện trở màng cacbon Điện trở màng kim loại (metal film resistor)
Điện trở màng kim loại được chế tạo qua quy trình lắng màng Ni – Cr trên thân gốm có rãnh xoắn và được phủ lớp sơn, với trị số điện trở ổn định từ 10 Ω đến 5 MΩ Loại điện trở này thường được sử dụng trong các mạch dao động nhờ độ chính xác và tuổi thọ cao, ít phụ thuộc vào nhiệt độ Tuy nhiên, nó không thể xử lý công suất lớn, với công suất danh định chỉ từ 0,05 W đến 0,5 W Để đáp ứng nhu cầu công suất lớn hơn, người ta phát triển điện trở công suất, có công suất danh định từ 7 W đến 1000 W và khoảng điện trở từ 20 Ω đến 2 MΩ, còn được gọi là điện trở oxit kim loại.
Điện trở này được sản xuất thông qua quy trình lắng đọng lớp oxit thiếc trên bề mặt SiO2, mang lại độ ổn định nhiệt cao và khả năng chống ẩm tốt Công suất danh định của loại điện trở này dao động từ 0,25 W trở lên.
2 W Điện trở dây quấn (wire wound resistor)
Điện trở chính xác được làm bằng hợp kim Ni – Cr quấn trên lõi cách điện sành, sứ, bên ngoài phủ lớp nhựa cứng và sơn cách điện Để giảm hệ số tự cảm L, dây quấn được thực hiện theo chiều thuận và chiều nghịch Giá trị điện trở dao động từ 0,1 Ω đến 1,2 MΩ với công suất danh định thấp từ 0,125 W đến 0,75 W Điện trở dây quấn có công suất danh định cao được gọi là điện trở công suất, bao gồm hai dạng khác nhau.
- Ống có trị số 0,1 Ω đến 180 kΩ, công suất danh định từ 1 W đến 210 W
Khung điện trở có trị số từ 1 Ω đến 38 kΩ và công suất danh định từ 5 W đến 30 W Điện trở ôxýt kim loại được chế tạo bằng cách kết lắng màng ôxýt thiếc trên thanh thuỷ tinh đặc biệt, mang lại độ bền cao Loại điện trở này có khả năng chịu ẩm tốt, không bị hư hỏng do quá nóng và không bị ảnh hưởng bởi độ ẩm Công suất danh định thường rất ổn định.
Trong thiết kế điện trở, ngoài việc phân loại theo ký hiệu và kích thước, người ta còn phân loại theo cấp chính xác, bao gồm điện trở thường và điện trở chính xác Bên cạnh đó, điện trở cũng được phân loại dựa trên công suất, chia thành công suất nhỏ và công suất lớn.
1.2 Cách ghi và đọc tham số trên thân điện trở
1.2.1 Các thông số kỹ thuật cơ bản của điện trở:
Công suất điện trở được xác định bằng tích số giữa dòng điện và điện áp trên hai đầu điện trở Trong thực tế, công suất này được quy định dựa trên kích thước của điện trở, đặc biệt là với các loại điện trở dạng tròn có thông số ghi trên thân Đối với các điện trở lớn, chúng thường sử dụng dây quấn vỏ bằng sứ, trong khi các loại điện trở hàn bề mặt (SMD) có thể tra cứu thông tin trong bảng quy chuẩn.
- Sai số của điện trở là khoảng trị số thay đổi cho phép lớn nhất trên điện trở
Sai số nàm trong phạm vi từ 1% đến 20% tuỳ theo nhà sản xuất và được ghi bằng vòng màu, kí tự, hoặc bảng tra
- Trị số điện trở là giá trị của điện trở được ghi trên thân bằng cách ghi trực tiếp, ghi bằng vòng màu, bằng kí tự
1.2.2 Cách ghi và đọc tham số trên thân điện trở
- Ghi trực tiếp: ghi đầy đủ các tham số chính và đơn vị đo trên thân của điện trở, vd: 220KΩ 10%, 2W
- Ghi theo quy ước: có rất nhiều các quy ước khác nhau Xét một số quy ước thông dụng:
+ Quy ước đơn giản: Không ghi đơn vị Ôm, R (hoặc E) = Ω, M = Ω, K = KΩ
Điện trở 220E tương ứng với 220Ω, trong khi R47 là 0,47Ω Mã quy ước bao gồm các chữ số và một chữ cái để chỉ % dung sai Trong đó, chữ số cuối cùng cho biết số 0 cần thêm vào Các chữ cái quy ước chỉ % dung sai gồm: F = 1%, G = 2%, J = 5%, K = 10%, M = 20%.
153G = … 4703J = … + Quy ước theo vòng màu : Đơn vị là Ω
Màu Trị số Hệ số Dung sai Đen 0 0 � 20%
Nhũ bạc 0,01 � 10% Điện trở theo quy ước này thường có loại 3 vòng màu,4 vòng màu và loại 5 vòng màu Điện trở 3 vòng màu : ABC => R = ABx10 C
Ví Dụ : Cam cam nâu => R= 330 Ω Điện trở 4 vòng màu : ABC D => R = ABx10 C ( D%)
Ví Dụ : Nâu đen đỏ nhũ vàng = R= 1000 Ω � 5%
29 Điện trở 5 vòng màu : ABCDE => R = ABCx10 D (E%)
Ví Dụ : Nâu đen đen đỏ nhũ bạc= R= 10000 � 10%
* Chú ý : - các loại linh kiện 4 vòng màu chỉ có 3 loại sai số :5%(nhũ vàng ) ,10% (nhũ bạc),20% ( đen hoặc không màu )
- Để xác định thứ tự các vòng màu căn cứ vào ba đặc điểm :
+vòng thứ nhất gần đầ điện trở nhất
+ vòng 1 không bao giờ là nhũ vàng hoặc nhũ bạc
+ tiết diện vòng cuối bao giờ cũng lớn nhất
Trong thiết kế mạch điện, giá trị điện trở được chọn tùy theo nhu cầu cụ thể Tuy nhiên, không thể sản xuất mọi giá trị điện trở, mà chỉ có một số giá trị tiêu biểu Do đó, nhà thiết kế cần áp dụng một trong hai phương án để sử dụng điện trở trong mạch.
Một là phải tính toán mạch điện sao cho phù hợp với các điện trở có sẵn trên thị trường
Điện trở mắc nối tiếp là phương pháp được sử dụng để tăng trị số điện trở trong mạch điện, giúp điều chỉnh dòng điện một cách hiệu quả.
Hình 2-3:Mạch điện trở mắc nối tiếp
Rtd: Điện trở tương đương của mạch điện
Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ Với R1 = 2,2K , R2 = 4,7K Tính điện trở tương đương của mạch điện
Giải: Từ công thức (2.1) ta có Rtđ = 2,2 + 4,7 = 6,9K
Trong thực tế, người ta thường mắc nối tiếp từ 2 đến 3 điện trở để đơn giản hóa mạch điện Đối với điện trở mắc song song, phương pháp này được áp dụng để giảm giá trị điện trở trong mạch điện.
Chú ý : Điện trở tương đương của mạch điện luôn nhỏ hơn hoặc bằng điện trở nhỏ nhất trên mạch điện
Khi mắc điện trở song song cùng trị số, người ta có thể đạt được trị số điện trở theo yêu cầu, đồng thời tăng khả năng chịu tải dòng điện và mở rộng diện tích tỏa nhiệt trên mạch điện, đặc biệt khi công suất tỏa nhiệt cao (Hình 2-4).
Hình 2 -4:Mạch điện trở mắc song song
Rtd: Điện thở tương đương của mạch điện
Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ Với R1 = 5,6K, R2 = 4,7K Tính điện trở tương đương của mạch điện
Giải: Từ công thức ta có
1.4 Các linh kiện khác cùng nhóm và ứng dụng
1.4.1 Các linh kiện cùng nhóm :
Biến trở : dùng để thay đổi giá trị của điện trở, qua đó thay đổi được sự cản trở điện trên mạch điện
LINH KIỆN BÁN DẪN
Trong mạch điện tử, linh kiện thụ động không thể hoạt động độc lập vì không tạo ra, biến đổi hoặc xử lý thông tin Linh kiện tích cực đóng vai trò thiết yếu, giúp tạo ra tín hiệu, biến đổi và xử lý thông tin, trở thành nền tảng của thiết bị điện tử Hiện nay, sự phát triển của công nghệ, đặc biệt là công nghệ bán dẫn, đã dẫn đến việc sử dụng chủ yếu các linh kiện bán dẫn trong các thiết bị điện tử.
- Phân biệt được các linh kiện bán dẫn có công suất nhỏ: điốt nắn điện, điốt tách sóng, led theo các đặc tính của linh kiện
- Sử dụng được bảng tra để xác định đặc tính kỹ thuật linh kiện theo nội dung bài đã học
- Phân biệt được các loại linh kiện bằng máy đo VOM/ DVOM theo các đặc tính của linh kiện
- Kiểm tra đánh giá được chất lượng linh kiện bằng VOM/ DVOM trên cơ sở đặc tính của linh kiện
- Rèn luyện tính chính xác, nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc
Phương pháp giảng dạy và học tập bài mở đầu
Đối với người dạy, việc áp dụng các phương pháp giảng dạy tích cực như diễn giảng, vấn đáp và dạy học theo vấn đề là rất quan trọng Họ cũng cần yêu cầu người học ghi nhớ các giá trị đại lượng và đơn vị của các đại lượng để nâng cao hiệu quả học tập.
- Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực hiện bài học
- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học chuyên môn
- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan
- Các điều kiện khác: Không có
Kiểm tra và đánh giá bài học
✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng
✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập
✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)
✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có
✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: không có
1 Khái niệm chất bán dẫn
1.1 Định nghĩa: Chất bán dẫn là chất có đặc tính dẫn điện trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện
Điện trở suất của chất bán dẫn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, do đó việc phân chia chỉ có tính chất tương đối Nếu chỉ dựa vào điện trở suất để định nghĩa, chúng ta chưa thể biểu thị đầy đủ các tính chất của các chất bán dẫn.
1.2 Các tính chất của chất bán dẫn
Điện trở của chất bán dẫn giảm khi nhiệt độ tăng và tăng khi nhiệt độ giảm Ở không độ tuyệt đối (-273°C), các chất bán dẫn trở thành cách điện Độ dẫn điện của chất bán dẫn thay đổi đáng kể theo độ tinh khiết; các chất bán dẫn hoàn toàn tinh khiết có thể hoạt động như cách điện ở nhiệt độ thấp Tuy nhiên, chỉ cần một lượng tạp chất nhỏ cũng có thể làm tăng đáng kể độ dẫn điện, khiến chúng có khả năng dẫn điện tốt như các chất dẫn điện thông thường.
Điện trở của chất bán dẫn biến đổi khi tiếp xúc với ánh sáng, và sự thay đổi này tỉ lệ thuận với cường độ ánh sáng: cường độ ánh sáng càng cao, điện trở của chất bán dẫn càng thay đổi mạnh mẽ.
Khi kim loại tiếp xúc với bán dẫn hoặc khi ghép hai loại bán dẫn N và P, dòng điện chỉ dẫn theo một chiều Bên cạnh đó, các chất bán dẫn còn sở hữu nhiều đặc tính quan trọng khác.
1.3 Sự dẫn điện trong chất bán dẫn tinh khiết
Dòng điện trong các chất dẫn điện được tạo ra bởi sự di chuyển theo chiều nhất định của các điện tử tự do Trong khi đó, dòng điện trong chất bán dẫn không chỉ do sự di chuyển có hướng của các điện tích âm (điện tử) mà còn bao gồm cả sự di chuyển có hướng của các điện tích dương (lỗ trống) Bán dẫn thuần là loại bán dẫn duy nhất không được pha trộn với các chất khác.
Sự dẫn điện của bán dẫn thuần
Ví dụ về bán dẫn tinh khiết silic (Si) cho thấy rằng silic có 4 điện tử ở lớp ngoài cùng, và những điện tử này liên kết với 4 điện tử của bốn nguyên tử lân cận, tạo thành mối liên kết cộng hóa trị Ở nhiệt độ thấp, mối liên kết này rất bền vững, dẫn đến việc không có điện tử tự do, do đó silic không có khả năng dẫn điện và ở trạng thái trung hòa về điện.
Khi nhiệt độ tăng, điện tử lớp ngoài cùng của chất bán dẫn như silicon (Si) nhận được nhiều năng lượng hơn Một số điện tử đủ năng lượng sẽ thoát khỏi nguyên tử, trở thành điện tử tự do và di chuyển trong mạng tinh thể Vị trí của những điện tử này sẽ tạo ra lỗ trống, làm cho nguyên tử trở thành ion dương Các ion dương này cần một điện tử từ các nguyên tử lân cận để trở về trạng thái trung hòa điện.
Một điện tử của Si sẽ nhảy vào lấp chỗ trống, tạo ra một lỗ trống mới, và tiếp theo, một điện tử khác sẽ tiếp tục nhảy vào để lấp chỗ trống đó.
Hình 3-2 Sự tạo thành lỗ trống và điện tử tự do
Khi một điện tử tự do thoát khỏi ràng buộc với hạt nhân, nó di chuyển trong mạng tinh thể, đồng thời tạo ra một lỗ trống Sự di chuyển của lỗ trống này thực chất là kết quả của các điện tử di chuyển để lấp đầy những lỗ trống đó.
Trong chất bán dẫn tinh khiết, số lượng điện tử và lỗ trống di chuyển luôn bằng nhau Ở nhiệt độ thấp, chỉ có một số ít cặp điện tử và lỗ trống di chuyển, nhưng khi nhiệt độ tăng lên, số lượng cặp này cũng tăng theo Tuy nhiên, sự di chuyển của chúng không theo một chiều nhất định, do đó không tạo ra dòng điện.
Khi đấu thanh bán dẫn với hai cực dương và âm của pin, một điện trường sẽ hình thành giữa hai đầu thanh bán dẫn, hướng từ A đến B Các điện tử di chuyển ngược chiều với điện trường, trong khi các điện tử lấp lỗ trống cũng di chuyển ngược chiều Sự kết hợp của dòng điện tử và dòng lỗ trống tạo thành dòng điện trong thanh bán dẫn, và nhiệt độ càng cao thì dòng điện càng lớn.
Hình 3-3 Chiều chuyển động của các điện tử và lỗ trống
1.3 Sự dẫn điện trong chất bán dẫn tạp
Bán dẫn tạp chất là loại bán dẫn được pha trộn với các chất khác, tạo ra hai loại chính: bán dẫn loại N và bán dẫn loại P, tùy thuộc vào loại chất được thêm vào.
Bán dẫn N: Bán dẫn loại N còn gọi là bán dẫn điện tử hay bán dẫn âm
Khi thêm một ít tạp chất antimoan (Sb) vào tinh thể silicon (Si) tinh khiết, hiện tượng dẫn điện của bán dẫn này sẽ tăng lên đáng kể Nguyên tử Sb có năm điện tử ở lớp ngoài cùng, nhưng chỉ bốn trong số đó tham gia liên kết với bốn nguyên tử Si, để lại một điện tử tự do Điện tử này không bị ràng buộc, cho phép nó di chuyển tự do trong tinh thể chất bán dẫn, làm tăng khả năng dẫn điện Nồng độ tạp chất Sb càng cao, số lượng điện tử thừa càng nhiều, dẫn đến khả năng dẫn điện của chất bán dẫn N cải thiện rõ rệt Hiện tượng dẫn điện này được gọi là dẫn điện bằng điện tử.
MẠCH ỔN ÁP
Mạch ổn định điện áp có nhiệm vụ duy trì điện áp đầu ra không đổi khi điện áp đầu vào hoặc tải thay đổi Để đo lường độ ổn định của mạch ổn áp, người ta sử dụng hệ số ổn định 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
- Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp
Phương pháp giảng dạy và học tập bài mở đầu
Đối với người dạy, việc áp dụng các phương pháp giảng dạy tích cực như diễn giảng, vấn đáp và dạy học theo vấn đề là rất quan trọng Ngoài ra, giáo viên cần yêu cầu học sinh ghi nhớ các giá trị đại lượng và đơn vị của các đại lượng để đảm bảo hiểu biết sâu sắc về kiến thức.
- Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực hiện bài học
- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học chuyên môn
- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan
- Các điều kiện khác: Không có
Kiểm tra và đánh giá bài học
✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng
✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập
✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)
✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có
✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: 2 điểm kiểm tra (hình thức: thực hành)
Hệ số ổn định điện áp Ku phản ánh hiệu quả của bộ ổn định trong việc giảm độ không ổn định điện áp ra trên tải so với đầu vào Cụ thể, nó cho thấy độ không ổn định đầu vào và độ không ổn định điện áp đầu ra đã được cải thiện như thế nào.
- Dải ổn định Du, Di nói nên độrộng 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:
• Điện áp cung cấp ngõ ra :
1.3 Phân loại mạch ổn áp
Tùy theo nhu cầu về điện áp và dòng điện, mạch ổn áp được chia thành hai nhóm chính: ổn áp xoay chiều và ổn áp một chiều Ổn áp xoay chiều ổn định nguồn điện từ lưới điện trước khi cung cấp cho mạng cục bộ hoặc thiết bị điện, với các loại như ổn áp bù từ, ổn áp dùng mạch điện tử, và ổn áp dùng linh kiện điện tử Trong khi đó, ổn áp một chiều được sử dụng để ổn định điện áp bên trong thiết bị theo yêu cầu cụ thể Mạch ổn áp một chiều có thể chia thành ổn áp tuyến tính và ổn áp không tuyến tính (ổn áp xung), với thiết kế đa dạng như ổn áp dùng Diot Zener, tranzito, và IC Trong số đó, mạch ổn áp dùng tranzito rất phổ biến cho việc cung cấp điện áp thấp và dòng tiêu thụ nhỏ cho các thiết bị có công suất tiêu thụ thấp.
2 Mạch ổn áp tham số
+ Biết được nguyên lý mạch ổn áp dung diode zener và mạch ổn áp dung transistor + Lắp được mạch ổn áp cơ bản
2.1 Mạch ổn áp tham số dung dide zener a Mạch ổn áp dùng zener
Hình 6.1: Mạch ổn áp dùng diode zener Mạch ổn áp tạo áp 33V cố định cung cấp cho mạch dò kênh trong Ti vi mầu
Từ nguồn 110V không cố định thông qua điện trở hạn dòng R1 và gim trên Dz 33V để lấy ra một điện áp cố định cung cấp cho mạch dò kệnh
Khi thiết kế mạch ổn áp, việc tính toán điện trở hạn dòng là rất quan trọng để đảm bảo rằng dòng điện ngược cực đại qua diode Zener (Dz) không vượt quá giới hạn mà Dz có thể chịu đựng Dòng điện cực đại qua Dz cần được xác định chính xác để bảo vệ linh kiện khỏi hư hỏng.
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
Để tính dòng điện ngược qua diode Zener, ta có công thức I1 = (110 - 33) / 7500 = 77 / 7500 ~ 10mA Thông thường, dòng điện ngược qua diode Zener nên được giới hạn dưới 25 mA Mạch sử dụng tính ổn áp của diode Zener và điện áp phân cực thuận cho transistor để thiết lập mạch ổn áp, như được minh họa trong Hình 6.2.
Hình 6.2: Mạch ổn áp tham số dùng tranzito NPN Q: Tranzito ổn áp
Điện áp phân cực B cho tranzito được duy trì ổn định nhờ vào điot zêne, trong khi điện áp ngõ ra tương ứng với điện áp của điot zêne và điện áp phân cực thuận của tranzito.
Điện áp phân cực thuận của tranzito nằm trong khoảng 0,5 – 0,8V Điện áp cung cấp cho mạch được lấy từ cực E của tranzito, và tùy thuộc vào nhu cầu của mạch điện, dòng cung cấp có thể từ vài mA đến hàng trăm mA Trong các mạch điện có dòng cung cấp lớn, thường có một điện trở Rc được mắc song song, với giá trị khoảng vài chục đến vài trăm Ohm, được gọi là trở gánh dòng.
Khi chọn tranzito, cần đảm bảo nó tương thích với dòng tiêu thụ của mạch điện để tránh tình trạng dư thừa, gây cồng kềnh cho mạch Nếu dòng phân cực quá lớn, điện áp phân cực Vbe sẽ không ổn định, dẫn đến điện áp cung cấp cho tải cũng không ổn định.
Hình 6.3: Mạch ổn áp tham số dùng tranzito NPN có điện trở gánh dòng
Dòng điện cấp cho mạch là dòng cực C của tranzito, dẫn đến việc dòng tải thay đổi làm dòng cực C cũng thay đổi, trong khi dòng cực B không thay đổi Mặc dù điện áp không thay đổi nhiều, nhưng sự thay đổi của dòng tải gây ra tình trạng làm việc không ổn định cho tải Mạch ổn áp có điều chỉnh giúp cải thiện tình trạng này.
Mạch ổn áp này có khả năng điều chỉnh điện áp đầu ra và đảm bảo độ ổn định cao nhờ vào cơ chế hồi tiếp điện áp Chính vì vậy, nó được gọi là ổn áp có hồi tiếp.
Hình 6.4: Mạch ổn áp có điều chỉnh
Nhiệm vụ của các linh kiện trong mạch như sau:
+ Q1: Tranzito 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 điện cho mạch thông qua các linh kiện như Rc, Q1, Q2, R1, R2 Nguồn điện được cấp đến cực C của Q1 và Q2, cùng với sự phân cực nhờ cầu chia điện áp R1, R2, giúp hai tranzito Q1 và Q2 dẫn điện Trong đó, Q2 dẫn điện phân cực cho Q1, tạo ra dòng điện qua Q1 và dòng qua điện trở Rcgánh, cung cấp nguồn cho tải Đối với các mạch có dòng cung cấp thấp, không cần thiết phải sử dụng điện trở gánh dòng.
Giai đoạn ổn áp: Điện áp ngõ ra một phần quay trở về Q3 qua cầu chia thế R5, R6,
Vr được kết nối với cực B, với 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 ở cực B giúp Q2 khuếch đại điện áp một chiều, điều chỉnh điện áp đầu ra của Q1, từ đó cung cấp điện ổn định cho mạch Điện áp đầu ra có thể điều chỉnh khoảng 20% so với thiết kế nhờ vào biến trở Vr, trong khi hoạt động của Q1 trong mạch 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 Amp, và điện áp lên tới hàng trăm Volt.
Mạch có ưu điểm là dễ thiết kế và kiểm tra, nhưng cũng tồn tại nhiều nhược điểm như không ổn định khi nguồn bên ngoài thay đổi Sụt áp lớn trên nguồn dẫn đến tổn thất công suất cao, đặc biệt ở các mạch công suất lớn cần bộ tản nhiệt, làm tăng kích thước Hơn nữa, mạch không cách ly được nguồn trong và ngoài, khiến Q1 bị thủng có thể gây quá áp và hư hỏng mạch điện, dẫn đến độ ổn định thấp.
2.2 Mạch ổn áp tham số dùng transistor a .Mạch ổn áp tham số:
Mạch lợi dụng tính ổn áp của diot zêne và điện áp phân cực thuận của tranzito để thiết lập mạch ổn áp (Hình 6.5)
Hình 6.5 : Mạch ổn áp tham số dùng tranzito NPN Q: Tranzito ổn áp
BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP
BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP
Mạch ổn định điện áp có nhiệm vụ duy trì điện áp đầu ra không đổi khi điện áp đầu vào hoặc tải thay đổi Để đánh giá khả năng ổn định của mạch này, người ta sử dụng hệ số ổn định Ku.
- Trình bày được nhiệm vụ và chức năng các phần tử trong bộ biến đổi
- Giải thích được nguyên lý làm việc của sơ đồ
- Sử dụng đúng chức năng các loại mạch biến đổi đáp ứng từng thiết bị điện điện tử thực tế
- Lắp ráp được bộ biến đổi DC - DC không cách ly
- Lắp ráp được bộ ổn áp tuyến tính
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư duy sáng tạo và khoa học, đảm bảo an toàn, tiết kiệm
Phương pháp giảng dạy và học tập bài mở đầu
Đối với giáo viên, việc áp dụng phương pháp giảng dạy tích cực như diễn giảng, hỏi đáp và dạy học theo vấn đề là rất quan trọng Giáo viên cũng cần yêu cầu học sinh ghi nhớ các giá trị đại lượng và đơn vị của các đại lượng để nâng cao hiệu quả học tập.
- Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực hiện bài học
- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học chuyên môn
- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan
- Các điều kiện khác: Không có
Kiểm tra và đánh giá bài học
✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng
✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập
✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)
✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có
✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: 1 điểm kiểm tra (hình thức: thực hành)
1 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều
1.1 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều một pha
1.2 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha
2 Bộ biến đổi điện áp một chiều
2.3 Các phương pháp điều khiển bộ biến đổi điện áp một chiều
Câu 1: Trình bày bộ biến đổi điện áp ?
Câu 2: Trình bày bộ giảm áp?