nguon dong noi tiep

2./ Nguồn dòng nối tiếp 2.1.a Nguyên lý Vì mạch ổn định điện áp theo nguyên lý nguồn dòng song song thường đáp ứng với công suất làm việc nhỏ nên đáp ứng yêu cầu cung cấp với công suất lớn Để ổn định điện áp R1 nguồn cung cấp công suất lớn cần phải áp VCC V Supply 1k dụng nguyên lý khác phương pháp R nguồn dòng nối tiếp Nguyên lý minh hoạ sơ đẳng theo hình đây: Theo hình bên, R gọi tải nguồn cung cấp điện áp tải gọi VSupply, điện áp cung cấp nguồn VCC Khi đó, ta thấy điện trở hiệu chỉnh điện áp cho tải R1 toàn mạch điện trở thành mạch nối tiếp bao gồm R R1 Điện trở hiệu chỉnh R1 lúc vừa có vai trò hiệu chỉnh điện áp cho tải vừa giữ vai trò ghánh mạch nguồn Vì thế, khả hiệu chỉnh điện áp mạch nguồn nối tiếp linh hoạt đáp ứng với công suất lớn so với nguyên lý nói Theo hình minh hoạ nói trên, mạch ổn định điện áp xác định hệ thức đây: Điện áp VSupply tải: Vsupply = VCC – VS (20) Trong đó, VS xác định bởi: VS = I.R1 (21) Với I cường độ dòng điện qua toàn mạch điện xác định bởi: I = VCC/(R1 + R) (22) Lúc ta thấy rằng, cường độ dòng điện mạch cường độ dòng điện cung cấp cho tải, lúc mạch theo nguyên lý nguồn dòng song song dòng điện cung cấp cho tải hai dòng điện mạch rẽ nên hiệu suất cung cấp ổn định theo nguyên lý nguồn dòng song song thấp so với nguyên lý nguồn dòng nối tiếp Vì thế, hiệu chỉnh điện áp mạch xác định bởi: VSupply = VCC – VS = VCC[1 – R1/(R1 + R)] (23) Hay nói cách khác để hiệu chỉnh điện áp cung cấp cho tải vai trò R1 cần phải thể cách linh hoạt cách thay đổi giá trị theo biến đổi tải sử dụng nguồn cung cấp 2.1.b Hiệu suất Điều quan trọng mạch nguồn khả ổn định điện áp hiệu suất cung cấp điện cho tải xác định bởi: η = (VCC – VSupply).100%/VCC (24) Theo mạch nguyên lý nói ta thấy mạch nguồn dòng nối tiếp có hai phần tử nối tiếp gồm tải phần tử tác động hiệu chỉnh điện áp (phần tử vừa đảm nhiệm vai trò ghánh) nên hiệu suất mạch rẽ nguồn dòng song song Vì thế, hiệu suất cao so với hiệu suất mạch nguồn dòng song song Tuy nhiên, hiệu suất mạch nguồn dòng song song thực tế chế độ động không vượt 60% (nếu muốn hiệu suất nguồn cao cần phải hy sinh độ ổn định tức cho phép khoảng thay đổi điện áp vào hẹp – tức độ biến điện áp vào nhỏ) 2.1.c Mạch • Nguồn thụ động Kiểu nguồn đưa vào sử dụng lâu đời thông dụng kiểu nguồn ổn áp thụ động Ta hiểu khái niệm thụ động mạch nguồn theo hình minh hoạ đây: Hệ thống khối 1000UF/25V Mạch ổn định UIn điện áp theo nguyên UOut Khuyếch đại lý nguồn dòng nối Tạo điện áp VREF cường độ tiếp thụ động có hai chuẩn dòng điện phận gồm tạo điện áp chuẩn VREF khuyếch đại cường độ dòng điện (theo mô tả hình trên) Vì tạo điện áp chuẩn (thường tạo nguồn dòng song song) tạo điện áp ổn định có khả ổn định với độ biến thiên cường độ nhỏ nên để tạo khoảng biến đổi rộng cường độ dòng điện cần phải có khuyếch đại cường độ dòng điện minh họa Mạch nguồn thụ động hoạt Q1 NPN VCC V Supply động dựa vào nguyên tắc C2 1000/16V C1 R1 1k D1 12V transistor hiệu điện tiếp giáp B – E tăng lên cường độ dòng điện tiếp giáp C – E tăng lên cho làm giảm hiệu điện tiếp giáp B – E Trên sở đó, ta giải thích hoạt động mạch nói sau: Cực Base Q1 cung cấp điện chuẩn VREF nguồn dòng song song tạo R1 Zener D1 với tiếp giáp (B – E) Q1 Tức tạo phần tử gồm R1 ghánh điện áp, Zener D1 phần tử tác động hiệu chỉnh điện áp trở kháng mạch vào Q1 (thông qua tiếp giáp B – E) tải mạch nguồn dòng song Q1 gọi linh kiện khuyếch đại công suất cho nguồn, mạch nguồn Q1 có nhiệm vụ khuyếch đại cường độ dòng điện IB mạch ổn áp tạo D1 R1 Hơn nữa, với cường độ dòng điện qua Q1 cường độ dòng điện cấp cho tải I, tức là: IE = I Hơn nữa, ta lại thấy rằng, điện áp cung cấp cho tải VSupply xác định điện áp nguồn cung cấp đầu vào VCC sụt áp VS Q1: VSupply = VCC – VS Điều có nghĩa điện áp vào VCC tăng lên sụt áp VS Q1 phải tăng lên cho điện áp tải giữ nguyên Với cường độ I điện áp rơi VS Q1 (tức sụt áp Q1), tạo công suất ghánh (hay gọi công suất rơi gọi công suất tổn thất ) PS Q1 xác định bởi: PS = VS.IE = VS.I = (VCC – VSupply).I Mà thế, ta gọi Q1 công suất nguồn ghánh chịu điều tiết phần lớn công suất nguồn Công suất rơi Ps Q1 gây nhiệt tiêu tán Q1 làm nóng Q1 nên Q1 phải linh kiện có khả chịu công suất lớn Ta xét chế độ làm việc Q1 sau: Điện cực Emmitter Q1 tạo sụt áp lên tải VSupply cho hiệu điện UBE xác định bởi: UBE = VB – VE = VREF – VSupply (25) Trong đó, VSupply hiệu tạo VCC sụt áp transistor Q1 Mặt khác, xác định hệ thức tương đương: VSupply = I.R (26) Với R điện trở mạch tương đương tải, I cường dộ dòng điện mạch xác định hệ thức đây: I = IE = IC + IB ≈ (β + 1).IB (27) Trong đó, IE: Cường độ dòng điện Emmitter Q1 tạo ra, IC: Cường độ dòng điện nguồn cung cấp cho cực Collector Q1 IB: Cường độ dòng điện điện chuẩn VREF cung cấp cho cực Base Q1 β: Hệ số khuyếch đại cường độ dòng điện Q1 IB = UBE/re (28) Trong đó, re: Nội trở đầu vào Q1 tiếp giáp B – E xác định hệ thức thực nghiệm: re ≈ 26,5mV.β/IC (29) Theo hệ thức đó, ta thấy điều hay rằng, trở kháng đầu vào re Q1 bị giảm IC tăng nên hiệu điện UBE xác định tích số IB re giảm hay nói cách khác UBE gần không thay đổi IC thay đổi Từ hệ thức nói cho thấy UBE tăng cường độ IC phải tăng lên nên điện áp tải tạo IC.R tải tăng lên cho UBE bị giảm phải giữ nguyên với giá trị không đổi vào khoảng 0,6 ÷ 0, 7V với độ biến thiên nhỏ nên điện áp tải gần giữ ổn định xác định bởi: VSupply = VREF – VBE ≈ VREF – 0,7V (30) Theo hệ thức nói ta thấy rõ nguyên tắc thụ động mạch nguồn chỗ Q1 không tự chủ động điều chỉnh điện áp cho tải mà tải tiêu thụ làm thay đổi điện áp VSupply làm cho điện áp UBE thay đổi cường độ IC Q1 bị thay đổi theo cho làm cho sụt áp tải thay đổi chống lại thay đổi điện áp tải (điện áp tải bị thay đổi tải thay đổi mức tiêu thụ VCC bị thay đổi) Cũng theo hệ thức nói trên, nguồn thụ động phù hợp với tải có công suất nhỏ cho phép với độ thay đổi nhỏ dòng tiêu thụ khoảng thay đổi hẹp điện áp đầu vào VCC Sai số điện áp tối đa đầu loại nguồn (được xác định theo phương pháp thực nghiệm) cho phép khoảng ± 0,5VP – P Tức là: VSupply = VREF – VBE ± 0,5VP – P * Tính toán thiết kế cho nguồn dòng thụ động (31) Ta cần phải xác định điện áp làm việc theo yêu cầu tải VSupply công suất làm việc tối đa tải PMax, vào xác định cường độ dòng điện tiêu thụ tối đa tải IMax Từ xác định cường độ dòng điện IB cần phải cung cấp cho cực Base transistor Q1: IMax = PQ1 Max/VSupply (32) IB = IC/β ≈ IMax/β (33) Trong đó, β: Hệ số khuyếch đại Q1 (được tra bảng thông số transistor, PQ1 Max: Công suất ghánh cực đại transistor Q1 Kế thừa chứng minh phần trước, để hiệu suất nguồn hiệu ổn áp cao (dung hoà hiệu suất độ ổn định cao nhất) tổn thất công suất cực đại Q1 phải công suất tiêu thụ cực đại tải Pa Max nên: PQ1 Max = Pa Max (34) Căn vào IB ta xác định điện trở ghánh mạch tạo điện áp chuẩn R1 – D1 thông qua giá trị điện áp cung cấp đầu vào cực tiểu VCC min: R1 = VCC min/IB = β.VCC min/IMax = β.VCC min.VSupply/PMax (35) Tiếp theo, ta cần xác định cường độ dòng điện làm việc cho diode Zener D1 Ta thấy dòng điện qua R1 dược phân thành hai dòng mạch rẽ ID1 qua diode Zener dòng IB di qua cực Base Q1 nên: IR1 = ID1 + IB (36) Khi đó, ta dễ thấy rằng, USupply < VREF (VREF : Điện áp tạo Zener D1) tức VB điện cực Base Q1 lớn diện áp mạch cấp cho tải thì: UBE = VB – VE = VREF – VSupply ⇒ IB > ⇒ ID1 < IR1 (37) (38) Đó điều hiển nhiên UBE lớn tức dòng tải lớn IB lớn nên ID1 giảm Khi ID1 giảm ta lo ngại vấn đề mà điều đáng phải cân nhắc thận trọng mạch không tải tức IE = lúc IB nên toàn dòng điện R1 qua diode Zener làm cho D1 có nguy tải nên ta cần phải xác định dòng tải IOver D1 diode Zener D1: IOver D1 = (VCC Max – VREF )/R1 (39) Ta quyền lựa chọn diode Zener có dòng làm việc lớn cường độ dòng điện tải xác định phần trước (bởi diode Zener có thị trường loại Zener có công suát nhỏ cho phép làm việc với công suất từ 50mW 150mW, thông qua đó, vào điện áp làm viẹc Zener mà xác định cường độ dòng điện làm việc cho phép nó) mà cần phải chọn tải có dòng cực đại nhỏ cho làm cho dòng cực đại IB nhỏ dòng làm việc cho phép diode Zener hạn chế dải thay đổi điện áp vào phải chọn transistor có hệ số khuyếch đại cường độ dòng điện β cực lớn Ngoài ra, để tăng công suất cho tải, cần ghép transistor theo kiểu Darlington theo hai cách đây: VCC V Supply VCC V Supply Q1 Q1 1k Q2 Vref D1 C2 1000/16V C1 12V hình a 1000UF/25V 1000UF/25V Q2 R1 R1 1k C2 D1 C1 1000/16V Vref 12V hình b Trên mạch đây, ta xác định hệ số khuyếch đại tích hợp β cặp Darlington tạo hai transistor NPN gồm Q1 Q3 hệ thức: β = (β2 + 1).β1 (40) Đối với trường hợp thứ hai, mạch Darlington tạo transistor NPN transistor PNP hệ số khuyếch đại cường độ dòng điện tích hợp xác định bởi: β = β2.(β1 + 1) (41) Nhờ ta tạo mạch nguồn cung cấp với dòng điện có cường độ lớn cho tải Vấn đề cuối cần phải xác định thông số làm việc cho transistor công suất Các thông số transistor công suất xác định hệ thức đây: Cường độ dòng điện làm việc cực đại: Được xác định cường độ dòng điện cực đại tải IMax; Điện áp ghánh cực đại: Điện áp ghánh hay gọi điện áp rơi transistor công suất xác định bởi: US = VCC Max – VSupply (42) Công suất ghánh cực đại: Là công suất rơi transistor công suất xác định bởi: PS = US.IMax = (VCC Max – VSupply)/IMax (43) Đây thông số quan trọng nhất, để transistor làm việc tốt cần phải chọn transistor có công suất làm việc cho phép tối thiểu phải lớn gấp ba lần công suất nói có cường độ dòng điện làm việc cho phép tối thiểu phải lớn gấp ba cường độ dòng tải tối đa Ngoài ra, để đảm bảo cho an toàn transistor điện áp làm việc cho phép tiếp giáp C – E phải lớn điện áp VCC Max 1000UF/25V • Nguồn tích cực tham chiếu * Nguyên lý Nguồn tích cực loại nguồn tự động điều chỉnh điện áp nhờ mạch tham chiếu VOut VIn Khuyếch đại công điện áp giữ chuẩn suất nguồn VREF điện áp VSupply gọi VError Mạch so sánh điều VComp Tạo mẫu Tạo điện áp VREF So sánh chỉnh Ta thấy điện áp so chuẩn VREF điều chỉnh rõ điều qua mạch sánh đây: Mạch thêm vào linh kiện so sánh điều chỉnh điện áp Q2, R3, R4 biến trở VR5 Transistor Q1 lúc đóng vai trò khuyếch đại công suất nguồn, khác với mạch nguồn thụ Q1 động Q1 vừa phần tử so sánh NPN VCC V Supply hiệu chỉnh điện áp vừa R1 1k R3 khuyếch đại công suất cho nguồn, 1k R2 Q2 C2 hiệu chỉnh điện áp Vcomp NPN 1000/16V 1k R5 mạch hoàn toàn dựa vào Vref C1 1k transistor Q2 D1 R4 12V Thật vậy, điện áp so sánh 1k tạo mạch phân áp gồm R3 – VR5 – R4 tạo điện áp so sánh VComp tham chiếu với điện áp chuẩn VREF Zener D1 tạo để tạo điện áp sai số VError theo hệ thức: VError = VComp – VREF (44) Mà điện áp UBE2 transistor điện áp sai số VError nên VError tăng lên mà VError tăng VComp tăng lên VComp tăng điện áp mạch cung cấp cho tải tăng lên: VComp = VSupply(R4 + VR5)/(R3 + R4 + VR5) (45) Thì làm cho cường độ dòng điện IC2 qua qua cực Collector transistor Q2 tăng lên nên điện cực Base Q1 bị giảm xuống: VB1 = VCC – VR1 = VCC – IC2.R1 (46) Vì VB1 bị giảm nên hiệu điện UBE1 bị giảm dẫn đến cường độ IC1 bị giảm mà làm cho hiệu điện mạch cung cấp cho tải bị giảm xuống Ngược lại, điện áp mạch cấp cho tải bị giảm xuống mức qui định VError bị giảm xuống làm cho transistor Q2 bị khoá nên dòng chạy qua tiếp giáp C – E Q2 toàn cường độ dòng điện R1 tạo qua cực Base Q1 nên lúc Q1 khuyếch đại với dòng toàn phần tạo dòng tải lớn nên tạo sụt áp lên tải tăng lên cho giá trị điện áp qui định Như vậy, nhờ có tham chiếu điện áp chuẩn VRef sai số điện áp mà điều chỉnh điện áp thực cách tích cực nên mạch cấp nguồn gọi mạch ổn áp tích cực * Đặc điểm nguồn tích cực Nhờ có tham chiếu điện áp điện áp chuẩn nên khả điều chỉnh điện áp mạch đạt độ xác cao so với nguồn thụ động Tuy nhiên, độ xác nguồn tích cực phụ thuộc vào hệ số phân áp VComp tạo R3, R4 VR5 (R5) Dễ chứng minh rằng, hệ số phân áp nhỏ sai số lớn, theo hệ thức (44) ta có: VComp = VSupply.(R4 + VR5)/( R3 + R4 + VR5) (47) Nếu gọi tỷ số (R4 + VR5)/( R3 + R4 + VR5) = k ta thấy k < nên sai số thực điện áp so với giá trị điện áp yêu cầu VSupply giá trị ∆V phân áp mạch nói ta thu VComp nhỏ ∆V k lần tức là: VComp = k ∆V (48) Điều cho thấy rằng, sai số điện áp thực đưa vào so sánh VError nhỏ sai số điện áp thực k lần nên làm giảm độ xác mạch nguồn 1000UF/25V • Nguồn tích cực hai tham chiếu Trên sở đó, tác giả mạo muội đề xuất định luật tác giả phát kiến: Định luật sai số: Sai số phép đo (so sánh) đạt cực tiểu đại lượng lấy mẫu tham chiếu có giá trị giá trị cần đo (so sánh) Có nghĩa rằng, để có giá Q1 NPN VCC V Supply trị tham chiếu sát thực với sai số điện áp cần phải tạo điện Vref2 R1 1k D2 áp chuẩn VREF (VREF gọi đại R2 12V NPN C2 Q2 lượng lấy mẫu tham chiếu) 1000/16V Vcomp 1k C1 giá trị điện áp VSupply tức là: Vref1 D1 12V VError = VSupply – VREF (49) R3 1k Để làm điều ta cần phải thực phương án đây: VREF1 bởi: Ta cần phải tạo hai nguồn điện áp chuẩn (theo hình bênt) gồm VREF2 để tạo thành nguồn điện áp chuẩn VREF xác định VREF = VREF1 + VREF2 (50) Trên sở đó, điện áp đưa vào so sánh là: VComp = VSupply – VREF2 (51) Và sai số điện áp xác định bởi: VError = VComp – VREF1 = VSupply – VREF1 – VREF2 = VSupply – (VREF1 + VREF2) = VSupply – VREF (52) Tại ta không đặt giá trị VREF1 VSupply!? Là nếu: VREF1 = VSupply Thì theo trên, hiệu điện tiếp giáp C – E transistor Q2 xấp xỉ xác định bởi: UC2E2 = VC2 – VE2 = VB1 – VE2 (53) Mà VB1 điện cực Base Q1 lớn so với VSupply khoảng 0, 7V Nên hiệu điện UC2E2 ≈ 0,7V, với hiệu điện transistor làm việc Vì thế, ta phải tách thành hai nguồn điện áp chuẩn VREF1 VREF2 minh hoạ hình Tuy nhiên, lại vấn đề đáng nói hiệu chỉnh điện áp theo mong muốn, mạch tạo chuẩn nguồn VREF độ xác không cao điều chỉnh điện áp cách linh hoạt nhờ vào việc điều chỉnh giá trị biến trở VR5 (R5) mà ta thay đổi điện áp với giá trị mong muốn Còn mạch có hai nguồn chuẩn tham chiếu VREF1 VREF2 điện áp xác định giá trị tổng giá trị hai điện áp chuẩn nói * Tính toán thiết kế nguồn tích cực Về bản, để thiết kế mạch nguồn tích cực, quan trọng phải xác định thông số mạch nguồn Việc tính toán thiết kế cho mạch nguồn tích cực phần nhiều kế thừa kết tính toán loại nguồn dòng trình bày từ trước tới Vì thế, sở giới thiệu phần trước, phần bổ sung thêm hệ thức cho phần phát triển mới: Thông qua việc phân tích mạch thiết lập hệ thức nói thấy thông số thứ cần phải xác định công suất tải: Công suất tải xác định điện áp cần cung cấp VSupply cường độ dòng điện tiêu thụ cực đại IMax, từ xác định điện áp tham chiếu theo hệ thức (44) (45) ta có: VREF = VComp – VError Mà VError ≈ 0, 7V nên thực tế VREF lấy xấp xỉ diện VComp, theo hệ thức (45) ta có: VComp = VSupply.(R4 + VR5)/( R3 + R4 + VR5) ⇔ VREF ≈ VSupply.(R4 + VR5)/( R3 + R4 + VR5) – 0,7V – Xác định công suất chịu đựng transistor Việc xác định công suất chịu đựng hay gọi công suất tổn thất gọi công suất rơi hay công suất ghánh transistor Q1 PS hoàn toàn xác định giống mạch nguồn thụ động Cũng giống trường hợp khác, cần phải chọn transistor có công suất làm việc cực đại lớn công suất tổn thất cực đại mà transistor phải làm việc thực tế gấp lần làm nguội tốt phải gấp 10 lần không làm nguội tốt – Xác định thông số transistor điều khiển Bao gồm khoảng điện áp làm việc cho tiếp giáp C – E, B – E, cường độ IC cường độ IB Ta xác định dần thông số này: Để xác định hiệu điện làm việc tiếp giáp C – E Q2 ta dựa vào hệ thức § (52) ta có: UC2E2 = VC2 – VE2 = VB1 – VE2 = VB1 – VREF = (VSupply + UB1E1) – VREF (e2) Điều kiện để transistor Q2 làm việc cần phải xác định điện áp giữ mẫu VREF cho UC2E2 > 0,7V Ngoài ra, để xác định công suất chịu đựng transistor Q2, ta cần phải vào cường độ dòng điện IC2 sụt áp UC2E2 Q2: Ta thấy rằng, giống trường hợp xét cường độ dòng điện qua diode Zener D1, dòng điện IC2 đạt cực tiểu điện áp mạch VSupply giảm xuống tải tiêu thụ mạnh Ngược lại, điện áp VSupply tăng lên mạch trạng thái không tải cường độ dòng điện IC2 Q2 xác định bởi: IC2 = (VCC Max - VB1)/R1 = [VCC Max – (VSupply + UB1E1)]/R1 (i2) Với UB1E1 ≈ 0,7V Như vậy, công suất hao tổn Q2 xác định hệ thức gần đúng: PS2 ≈ UC2E2.IC2 Thế hệ thức (e2) (i2) vào ta có: PS2 ≈ [(VSupply + UB1E1) – VREF].[VCC Max – (VSupply + UB1E1)]/R1 Ta cần phải chọn transistor có công suất phù hợp với khả tổn thất lượng nói Cuối cùng, để xác định chế độ làm việc diode Zener, ta cần phải xác định cường độ dòng điện cực đại qua Theo sơ đồ nguyên lý ta thấy rằng, diode Zener D1 chịu hai dòng điện gồm dòng IE2 dòng điện qua R2 IR2 Và theo phân tích trên: IE2 = IC2 + IB2 ≈ IC2 IR2 = (VCC Max – VREF)/R2 ID1 = IE2 + IR2 Ta lại thấy điện áp vào VCC đạt cực đại transistor Q2 làm triệt tiêu cường độ dòng điện qua Base Q1 tức mở hoàn toàn để toàn cường độ dòng điện R1 tạo chạy qua nó: IC2 ≈ IR1 Từ đó, ta xác định cường độ dòng điện cực đại qua diode Zener D1 bởi: ID1 Max = IE2 Max + IR2 Max >= IC2 Max + IR2 Max ≈ IR1 Max + IR2 Max Vì nên cần phải xác định cường độ nói cho cường độ dòng điện qua D1 không vượt giới hạn cho phép Q1 NPN DAR VCC Q3 PNP VCC R2 C1 1k Vref D1 12V Q3 NPN Q2 Vcomp 1k C2 R5 1k R4 1k 1000/16V 1000UF/25V 1000UF/25V 1k R3 NPN R3 R1 V Supply V Supply 1k Q1 R1 1k NPN Q2 R2 R5 Vcomp C2 1k C1 1k Vref D1 12V R4 1k Để nâng công suất cho tải lớn, cần phải sử dụng mạch Darling ton cho phần công suất trình bày hai hình nói Cách tính toán cho phần công suất sử dụng Darlington hoàn toàn giống trình bày phần nguồn thụ động • Nguồn tích cực cho điện áp cao Các mạch nguồn nói sử dụng nguồn cung cấp có điện áp thấp 24VDC Còn trường hợp cần thiết kế cho điện áp cung cấp có hiệu điện cao, ví dụ máy thu hình Nội địa Nhật vài trường hợp khác sử dụng điện lưới với hiệu điện 100 ÷ 120VAC biến đổi trực tiếp thành dòng chiều hiệu điện dòng điện chiều lúc là: 1000/16V VDC = VAC.21/2 ≈ 1,41VAC Trong đó, VDC điện áp qui đổi sang điện áp chiều, VAC điện áp hiệu dụng dòng xoay chiều Với dòng xoay chiều cung cấp ban đầu lớn nên sau chỉnh lưu điện áp chiều thu lại lớn Khi đó, với điện áp cao, thường gây dòng nạp ban đầu vào tụ lọc với cường độ lớn Tại thời điểm điện áp ban đầu tụ C2 dòng điện nạp cho cực lớn tạo cho tụ C2 điện kháng ban đầu xem mà làm cho transistor Q1 gần phải ghánh toàn điện áp VCC nguồn cung cấp nên tạo Q1 công suất tức thời pQ1 cực lớn bằng: pQ1 = IC2 Max.VCC 10UF/160V 100UF/180V Công suất tức thời lớn gấp nhiều lần so với công suất chịu đựng cực đại cho phép Q1 nên làm hỏng Q1 Để tránh tình trạng này, cần phải áp dụng nguyên lý mới, nguyên lý ổn áp phân dòng (tích cực) hình Để đảm bảo tuổi 100 Ohm/10W R5 thọ làm việc cho Q1 cần phải VCC V Supply D2 Q1 thiết lập cho Q1 mạch bảo NPN Vref2 R9 R1 5k6 R7 vệ điện trở phân 3k9 R2 C2 5k6 dòng R5 (điện trở R4 R8 100UF/160V C1 C3 6k8 chọn loại điện trở chịu 1k 10k Q2 công suất lớn Vref1 Vcomp chịu nửa dòng D1 NPN R3 tải giúp cho Q1) 12V 5k6 * Các thông số R5 Khi đó, ta cần phải xác định thông số điện trở phân dòng R5 sau: Ta thấy rằng, điện trở phân dòng R5 ghép song song với transistor Q1 nên dòng tải I tổng hai dòng qua Q1 IE1 qua R5 IR5: I = IE1 + IR5 Trong đó, cường độ dòng điện mạch rẽ qua R5 xác định điện áp rơi (sụt áp) Vs transistor công suất Q1: IR5 = VS/R5 = (VCC – VSupply)/R5 Vì thế, hiệu chỉnh dòng điện tải tuân theo nguyên tắc khống chế cường độ dòng điện IE1 cho tổng cường độ chúng cường độ tiêu thụ tức thời tải * Xác định cực tiểu Theo hình trên, ta lại thấy rằng, dòng qua R5 gọi dòng khả khống chế xác định điện áp rơi Q1 Cho nên, ổn định điện áp mạch thực nguyên tắc không chế điều chỉnh dòng điện qua Q1 cho tổng hai cường độ dòng điện nói thoả mãn dòng tải tiêu thụ tức thời Theo trên, ta dễ suy luận cường độ dòng điện qua R5 khác điện áp rơi Q1 không bé 0,7V Vì thế, cần phải xác định giá trị cực tiểu dòng tải Imin cho phép (mạch áp dụng cho trường hợp tải tối thiểu không phép tức đầu không phép trạng thái không tải) cho tải cực tiểu điện áp xác định cường độ IR5 VSupply, tức là: Imin = (VCC – VSupply)/R5 >> Hoặc phải xác định giá trị cực tiểu R5 cho dòng tải cực tiểu điện áp vào cực đại điện áp giữ nguyên R5 = (VCC Max – VSupply)/Imin * Các khoảng thay đổi Từ hệ thức sở nói trên, lại xác định thông số lại cho mạch nguồn phân dòng sau: – Khoảng thay đổi cho phép điện áp vào: Sau xác định giá trị điện trở R5, khoảng biến thiên điện áp vào cho phép phải xác định cho dòng cực đại qua R5 IR5 Max phép bé dòng tải cực tiểu tức là: IR5 Max =< Imin Tại lại vậy, cường độ dòng tải I tổng cường độ dòng điện qua R5 cường độ dòng điện IE1 nên ta giả sử điện áp vào tăng đến giá trị cực đại mà điều khiển nguồn khống chế cường độ dòng điện IE1 = rõ ràng cường độ dòng điện tải Imin phải cường độ dòng điện cực đại qua R5 IR5 Max, lúc mạch nguồn bị rơi vào tình trạng gọi trạng thái khả khống chế tức là: VCC Max = VSupply + VS Max ⇒ VS Max = VCC Max – VSupply IE1 = Imin = IR5 Max = VS Max/R5 Vì thế, để tải không bị áp điện áp vào tăng mạnh dòng tải thấp cần phải xác định giá trị cực tiểu R5 khoảng biến thiên điện áp vào cho VCC Max không làm cho điện áp tải bị tăng lên tải đạt cực tiểu Chú ý: Theo phần lý giải trên, ta thấy rằng, thời điểm ban đầu đóng điện vào mạch tụ C2 bắt đầu nạp điện với dòng cực lớn nên cần phải "ngắt" Q1 khỏi mạch nguồn để Q1 không làm việc, chịu dòng tức thời (mà lúc điện trở phân dòng R5 thực hiện) Muốn vậy, cần phải làm trễ thời gian hoạt động Q1 cách tạo mạch R1C3 để làm trễ cường độ dòng điện IB1 sau khoảng thời gian số thời gian tạo τ1 = R1.C3 Và thời gian τ1 phụ thuộc τ2 = R5.C2 mạch thời gian R5 C2 tạo thành cho: τ1 > τ2 ⇔ R1.C3 > R5.C2 Sau khoảng thời gian Q1 bắt đầu hoạt động bình thường, tức sau tụ C2 nạp gần đầy điện áp điện trở phân dòng R5 cung cấp Q1 bắt đầu làm việc Khi bị nguồn cung cấp diode D2 có nhiệm vụ giúp tụ C3 phóng xả điện tích mạch nhanh tốt để nguồn cung cấp lại có điện áp trở lại tụ C3 lại cón thể bắt đầu nạp lại dòng điện từ đầu để làm trễ cho Q1 Mặt khác, làm việc điện áp vào cao transistor so sánh hiệu chỉnh điện áp Q2 phải chịu hiệu điện xác định bởi: UC2E2 = VC2 – VE2 = VB1 – VREF Hiệu điện lớn làm hỏng Q2 nên cần phải có ghép thêm điện trở ghánh R4 để giảm áp cho Q2 Giá trị R4 xác định cho ghánh nửa điện áp tạo VB1 – VREF cường độ dòng tải đạt giá trị trung bình (cường độ dòng tải trung bình IAve xác định bình quân dòng tải cực đại IMax dòng tải cực tiểu Imin tức là: IAve = (IMax + Imin)/2 ≈ IMax/2)