nguồn một chiều cho các thiết bị điện tử, chương 5 doc

1 Chương 5: Nguồn ổn dòng dùng IC tuy ến tính Một phương pháp khác ổn đ ị nh dòng điện có sử dụng IC tuyến tính được cho trên hình 2.150. 2  Hình 2.150: Nguồn ổn dòng IC tuyến tính Mạch hình 2.150 cho dòng điện I 2 ra tải không phụ thuộc vào điện áp ra U 2 mà ch ỉ được điều ch ỉ nh bởi điện áp vào U 1 nếu chọn U 1 = U chu ẩ n thì I 2 ổn đ ị nh . Ta hãy xác đ ị nh dòng I 2 . Tại nút N có: U ra − U n − U n = 0 R 2 R 3 Tại nút P có U 1 − U p R 2 + U 2 − U p = 0 R Tại nút A có U ra − U 2 R 1 + U p − U 2 R 2 − I 2 = 0 từ điều kiện U n =U p với chế độ khuếch đại của IC, U ra = U 2 + U R1 giải tìm I 2 có I =  1 + R 2 + R 3   R + R R + 2R  + 1 3 − 1 3 U 3 (2-279a) 2  2R  2R R 1  2R R 2R R  U 2  2 bằng cách ch ọ n 1 3  R 2  1 3 1 2  R = 2 ( R 1 + R 2 ) (2-279b) có I 2 = U 1 R 1 / R 2 tức là I 2 không phụ thuộc vào U 2 4 Nếu chọn R 2 >> R 1 I ≈ U 1 2 R (2-280) 1 thì từ (2.279b) có: R 2 = R 3 Khi đó, điều ch ỉ nh chính xác R 3 có thể đạt được trở kháng ra rất lớn và dòng điện ra I 2 không phụ thuộc vào điện áp ra U 2 . Tuy nhiên I 2 có phụ thuộc yếu vào R t và để khắc phục nhược điểm này người ta dùng các mạch phức tạp có sử dụng 2 hay nhiều IC tuyến tính, hoặc kết hợp việc dùng IC và tranzito nguồn dòng. 2.6.5. Bộ ổn áp tuyến tính IC Để thu nhỏ kích thước cũng như chuẩn hóa các tham số của các bộ ổn áp m ộ t chiều kiểu bù tuyến tính người ta chế tạo chúng dưới dạng vi mạch, nhờ đó việt s ử dụng cũng dễ dàng hơn. Các bộ IC ổn áp trên thực tế cũng bao gồm các phần chính là bộ tạo điện áp chuẩn, bộ khuếch đại tín hiệu sai lệch, tranzito điều ch ỉ nh , bộ h ạ n chế dòng (trong phần lớn các ổn áp đều cố bộ hạn chế dòng). Các IC ổn áp thường bảo đảm dòng ra khoảng từ 100mA đến 1A điện áp t ớ i 50V, công suất tiêu tán khoảng 500 - 800 mw Hiện nay người ta cũng chế tạo các IC ổn áp cho dòng tới 10A, điện áp từ 2-50V. Các loại IC ổn áp điển hình thường dùng là: LM105, LM309, µA723, LM323, LM345, LM350, LM337, LM338, Seri 78Hxx… Tùy thuộc vào yêu cầu về các tham số kỹ thuật như điện áp ra, dòng ra, hệ số ổ n đ ị nh điện áp, khả năng điều khiển điện áp ra, dải nhiệt độ làm việc, nguồn cung c ấ p , độ ổn đ ị nh theo thời gian v.v Mà người ta chế tạo ra nhiều loại (có cấu trúc m ạ ch bên trong) khác nhau, với 3 hoặc 4 chân ra giúp cho việc sử dụng nó hết sức t hu ậ n t i ệ n . a - Loại IC ồn áp 3 chân nối (h.2.151 (đầu ra, đầu vào và đất). Loại này thường cho ra một điện áp cố đ ị nh . Đại diện cho loại này là Seri 7800 hay 7900. Điện áp ra được ch ỉ bằng 2 số cuối cùng của kí hiệu. Ví dụ 7805 (ổn áp 5v) ; 7812 (+ 12V) ; 7815 (+ 15V) ; 7818 (+ 18V) ; 7824 (+ 24V). Tụ điện C = 0,1 µF để cải thiện quá trình quá độ và giữ cho điện trở ra của mạch đủ 5 nhỏ ở tần số cao, dòng điện ra, phổ biến ≤ 1A. Hình 2.151: Sơ đồ nguồn ổn áp dùng IC loại 7805 (họ I C78xx) 6 Seri 79xx tương tự như Seri 78xx nhưng cho điện áp ra âm. b - Loại IC ổn áp bốn chân n ố i (h. 2.152): Loại này có thêm một đầu ra dùng để điều ch ỉ nh (đầu Y). Loại lC ổn áp này thường dùng trong những trường hợp yêu cầu điện áp đầu ra có thể thay đổi được, hoặc cần tinh ch ỉ nh cho thật chính xác. Hình 2.152: Sơ đồ nguồn ồn áp 4 chân nối (loại ,µA 78 G ) c - Loại IC ổn áp 3 chân nối ra có điều ch ỉ nh (h. 2.153) 7 Hình 2.153a: IC ổn áp có điều ch ỉ nh 8 R Loại này cần dùng khi điện áp ra có thể điều ch ỉ nh được. Loại IC này thí d ụ như LM 317 không có chân nối đất, mà thay vào đố là chân Y. Nhờ có phân áp R 1 , R 2 .Dòng ra tại đầu Adj rất nhỏ (50 – 100µA). Điện áp trên R 1 là 1,25V tức là dòng qua R 1 là 5mA. Điện áp ra có thể điều ch ỉ nh trong kho ả ng   U = 1.25  1 + R 2  V (2-281) ra    1  Hình 2.153b: IC ổn áp có thể điều ch ỉ nh (Ở đây mức điện áp chuẩn U ch = 1.25V là do 1 ống ổn áp kiểu nguồn g ươ ng dòng điện tạo ra, nằm bên trong cấu trúc của LM317 có dạng tương tự như LM113) Trong trường hợp cụ thể này điện áp ra cố thể điều ch ỉ nh trong phạm vi từ 1,25V đến 25V. d – Để tăng dòng tải ở đầu ra người ta có thể mắc thêm tranzito điều ch ỉ nh phối h ợ p với IC ổn áp (h.2.154a) hoặc nâng cao điện áp đầu ra bằng cách đấu thêm Đ z (h.2.154b) khì đó : U ra = U ổn 9 + U 2 10 Hình 2.154: IC ổn áp dùng thêm tranzito bổ trợ để tăng dòng sử dụng (a) hay dùng điôt zener để nâng mức U ra (b) e - Cấu trúc điển hình bên trong của IC ồn áp được cho trên hình 2.155 (loại µ A 7800 , µA 78G). • Với loại cấu trúc 3 chân ra (không có chân số 4) các điện trở hồi tiếp R 1 , R 2 được chế tạo ngay bên trong vỏ IC (µA7800). Còn với loại có cấu trúc 4 chân, c ự c bazơ của T2 được để ngỏ để đưa ra đấu R 1 , R 2 từ ngoài, khi đó có thể chọn (ho ặ c điều ch ỉ nh) mức điện áp ra lấy tại chân 2 :'  R  U ra = U ch  1 + 2  R (2-282)  1  • Để chống hiện tượng quá tải (ngắn mạch tải hay tăng quá mức điện áp vào) người ta đưa vào các khâu mạch bảo vệ quá áp (dùng R 5 ĐZ 2 ) và bảo vệ quá dòng (dùng R 3 , R 4 ) kết hợp với tranzito T 3 . [...]... ảnh hưởng của R4 R5) • Công suất nhiệt tiêu tán cực đại trên T’4 T4 xác định từ hệ thức Pt = Iramax (U và − Ura↓ ) o↑ Vì những nguyên nhân không mong muôn, mạch ra bị chập ( Ura 11 ≈0) Ira ↑ hay điện áp lối vào tăng bị quá nhiệt gây hư hỏng cho T’4 dùng ĐZ2 và R5 có tác dụng bảo quá cao đều dẫn tới khả năng T4 Mạch vệ T4 khỏi các nguyên nhân này - Nếu Uvào - Ura < Uz (Uz là giá trị điện áp đánh thủng... năng T4 Mạch vệ T4 khỏi các nguyên nhân này - Nếu Uvào - Ura < Uz (Uz là giá trị điện áp đánh thủng Zener của ĐZ2), sẽ không có dòng qua R5 và chỉ mạch hạn chế R3R4T3 hoạt động lúc quá dòng 12 - Nếu Uvào - Ura ≥ Uz nhánh ĐZ2, R5 dẫn dòng, qua phân áp R4.T5 đặt 1 điện áp dương lên T3 làm nó mở ngay cả khi dòng trên R3 chưa đạt tới trị Iramax (và nhờ đó làm giảm dòng ra kể cả khi điều kiện Ira ≥ Iramax...Hình 2. 155 : Sơ đồ cấu trúc điển hình IC ổn áp Dòng cực bazơ của cặp tranzito điều chỉnh Darlingtơn T’4 T4 được duy trì không vượt quá giới hạn IBmax (cỡ vàì mA) nhờ tác dụng phân dòng của T3 lúc quá áp hay quá dòng Từ đó dòng điện lối ra : Ira ≤ Iramax = β’β4.Imax • Bình thường T3 ở trạng thái khóa nhờ việc chọn R3 . 1 Chương 5: Nguồn ổn dòng dùng IC tuy ến tính Một phương pháp khác ổn đ ị nh dòng điện có sử dụng IC tuyến tính được cho trên hình 2. 150 . 2  Hình 2. 150 : Nguồn ổn dòng IC tuyến. giữ cho điện trở ra của mạch đủ 5 nhỏ ở tần số cao, dòng điện ra, phổ biến ≤ 1A. Hình 2. 151 : Sơ đồ nguồn ổn áp dùng IC loại 78 05 (họ I C78xx) 6 Seri 79xx tương tự như Seri 78xx nhưng cho điện. điện áp từ 2 -50 V. Các loại IC ổn áp điển hình thường dùng là: LM1 05, LM309, µA723, LM323, LM3 45, LM 350 , LM337, LM338, Seri 78Hxx… Tùy thuộc vào yêu cầu về các tham số kỹ thuật như điện áp ra,