Bài giảng kỹ thuật điện chương 5 nguồn và mạch ổn áp

Chương 5: NGUỒN VÀ MẠCH ỔN ÁP 5.1 Giới thiệu 5.2 Mạch ổn áp 5.2.1 Mạch ổn áp dùng Diode Zenner 5.2.2 Mạch ổn áp dùng Transistor 5.2.2.1 Mạch ổn áp nối tiếp 5.2.2.2 Mạch ổn áp song song 5.2.3 Mạch ổn áp dùng IC 5.2.3.1 Mạch ổn áp cố định dùng IC 5.2.3.2 Mạch ổn áp dùng IC điều chỉnh áp 5.1 Giới thiệu • Mạch điện thiết bị điện tử sử dụng nguồn điện chiều (DC) zắc cắm thiết bị lại kết nối trực tiếp với nguồn AC 220V, 50Hz • Vì vậy, thiết bị cần có phận chuyển đổi từ nguồn AC thành nguồn DC cung cấp cho mạch điện tử Bộ phận chuyển đổi gọi mạch nguồn 5.1 Giới thiệu Mạch nguồn bao gồm: • Biến áp: hạ từ điện áp 220V xuống cấp điện áp thấp (6V,9V,12V,24V,…) • Mạch chỉnh lưu: chuyển đổi điện áp xoay chiều (AC) thành điện áp chiều (DC) không phẳng (xem Chương 1: Diode; mục 1.3.1 Mạch chỉnh lưu mạch lọc) • Mạch lọc: lọc gợn xoay chiều lại sau mạch chỉnh lưu để áp phẳng • Mạch ổn áp: giữ điện áp cố định cung cấp cho tải 5.2 Mạch ổn áp 3.2.1 Mạch ổn áp dùng Diode Zenner IR Xem lại chương 1, mục 1.3.5 R VIn IZ  Ví dụ: Cho mạch ổn áp dùng Zenner hình Với R=1kΩ, Vin=50V, Vz=10V, Izmax=32mA Hãy xác định khoảng giới hạn RL để mạch làm việc dải ổn áp? ĐS: [0,25kΩ→1,25kΩ] IL VZ Z1 RL VOut(t) 5.2.2 Mạch ổn áp dùng Transistor Có dạng mạch ổn áp dùng transistor: dạng nối tiếp song song Trong mạch ổn áp dùng BJT BJT phải phân cực để làm việc vùng khuếch đại 3.2.2.1 Mạch ổn áp nối tiếp • Phần tử điều khiển có tác dụng điều chỉnh điện áp ngõ Điện áp ngõ lấy mẫu đưa trở lại so sánh với nguồn điện áp chuẩn • Trường hợp điện áp ngõ tăng (/ giảm) khối so sánh cung cấp tín hiệu tương ứng cho điều khiển điều chỉnh giảm (/ tăng) điện áp ngõ BỘ ĐIỀU KHIỂN TẠO ĐIỆN ÁP CHUẨN SO SÁNH LẤY MÃU 5.2.2.1 Mạch ổn áp nối tiếp.(tt) a Mạch ổn áp nối tiếp dùng BJT • Transistor : điều khiển • Zenner : tạo điện áp chuẩn • Khi điên áp ngõ vào Vi thay đổi làm áp Vo thay đổi theo • Nếu áp ngõ Vo tăng → UE tăng → UBE T1 giảm Mà UB=UZ cố định nên T1 dẫn yếu → giảm áp ngõ Vo • Nếu áp ngõ Vo giảm → UE giảm → UBE T1 tăng Mà UB=UZ cố định nên T1 dẫn mạnh → tăng áp ngõ Vo a Mạch ổn áp nối tiếp dùng BJT (tt)  Ví dụ: Tính điện áp ngõ dòng qua Zenner cho mạch ổn áp hình Biết: RL=1kΩ, UZ=12V, R=220Ω, β=50, Uin=20, UBE=0,7V ĐS: [11,3V ; 36mA] 5.2.2.1 Mạch ổn áp nối tiếp.(tt) b Mạch ổn áp nối tiếp dùng OpAmp • T1: điều khiển • Zenner : tạo áp chuẩn • OpAmp : so sánh • OpAmp làm nhiệm vụ so sánh áp chuẩn Zenner áp hồi tiếp điểm B (áp VB) Nếu điện áp ngõ thay đổi áp ngõ OpAmp thay đổi làm T1 dẫn mạnh yếu tác động đến ngõ 5.2.2.2 Mạch ổn áp song song • Điện áp đầu vào cung cấp dòng cho tải mạch điều khiển • Nếu điện áp ngõ tăng (/giảm), phần tử lấy mẫu cung cấp tín hiệu hồi tiếp tới mạch so sánh (so sánh với điện áp chuẩn) Tín hiệu ngõ so sánh đưa đến khối điều khiển làm tăng dòng Iss → dòng It giảm (/tăng) → ổn định điện áp ngõ BỘ ĐIỀU KHIỂN TẠO ĐIỆN ÁP CHUẨN SO SÁNH LẤY MÃU 5.2.2.2 Mạch ổn áp song song.(tt) a Mạch ổn áp song song dùng BJT • Transistor: điều khiển • Zenner: tạo điện áp chuẩn • Khi điên áp ngõ vào Vi thay đổi làm áp Vo thay đổi theo • Vo=Vz+VBE • Nếu áp Vo giảm làm VB giảm → T1 dẫn yếu → Dòng cực C T1 giảm → sụt áp qua R1 giảm → tăng Vo • Nếu áp Vo tăng làm VB tăng → T1 dẫn mạnh → Dòng cực C T1 tăng → sụt áp qua R1 tăng → giảm Vo 10 5.2.2.2 Mạch ổn áp song song.(tt) a Mạch ổn áp song song dùng OpAmp • OpAmp làm nhiệm vụ so sánh áp chuẩn Zenner áp hồi tiếp điểm B (áp VB) Nếu điện áp ngõ thay đổi áp ngõ OpAmp thay đổi làm T1 dẫn mạnh yếu → điều khiển sụt áp RS → tác động đến ngõ 11 5.2.3 Mạch ổn áp dùng IC • Tất phần tử điều khiển, khuếch đại, so sánh, tạo điện áp chuẩn tích hợp IC • Dòng tải IC từ hàng trăm mA đến hàng chục A nên thích hợp với mạch có yêu cầu gọn nhẹ 12 5.2.3.1 Mạch ổn áp cố định dùng IC • Họ IC 78xx cung cấp điện áp ngõ cố định từ +5V đến +24V • Ký hiệu xx để giá trị điện áp Ví dụ 7805 ổn áp 5V, 7812 ổn áp 12V • Dòng ngõ họ 78xx thường ≤ 1A • Tụ điện C=0,1μF để lọc nhiễu tần số cao • Họ 79xx tương tự họ 78xx cung cấp áp cố định từ -5V đến -24V 13 5.2.3.2 Mạch ổn áp dùng IC điều chỉnh áp • Một số loại IC ổn áp điều chỉnh áp • Ví dụ LM317 hoạt động phạm vi điện áp từ 1,2V đến 37V 14 [...]... thích hợp với mạch có yêu cầu gọn nhẹ 12 5. 2.3.1 Mạch ổn áp cố định dùng IC • Họ IC 78xx cung cấp điện áp ngõ ra cố định từ +5V đến +24V • Ký hiệu xx để chỉ giá trị điện áp ra Ví dụ 78 05 là ổn áp 5V, 7812 là ổn áp 12V • Dòng ngõ ra của họ 78xx thường ≤ 1A • Tụ điện C=0,1μF để lọc nhiễu tần số cao • Họ 79xx tương tự họ 78xx nhưng cung cấp áp ra cố định từ -5V đến -24V 13 5. 2.3.2 Mạch ổn áp dùng IC điều.. .5. 2.2.2 Mạch ổn áp song song.(tt) a Mạch ổn áp song song dùng OpAmp • OpAmp làm nhiệm vụ so sánh áp chuẩn trên Zenner và áp hồi tiếp về tại điểm B (áp VB) Nếu điện áp ngõ ra thay đổi thì áp ngõ ra của OpAmp cũng thay đổi sẽ làm T1 dẫn mạnh hơn hoặc yếu đi → điều khiển sụt áp trên RS → tác động đến ngõ ra 11 5. 2.3 Mạch ổn áp dùng IC • Tất cả các phần tử điều khiển, khuếch đại, so sánh, tạo điện áp. .. C=0,1μF để lọc nhiễu tần số cao • Họ 79xx tương tự họ 78xx nhưng cung cấp áp ra cố định từ -5V đến -24V 13 5. 2.3.2 Mạch ổn áp dùng IC điều chỉnh được áp ra • Một số loại IC ổn áp có thể điều chỉnh được áp ra • Ví dụ LM317 có thể hoạt động trong phạm vi điện áp từ 1,2V đến 37V 14