CÁC LOẠI MẠCH, NGUYÊN LÝ KHỐI NGUỒN VÀ ỔN ÁP

CHƯƠNG 15 NGUỒN VÀ MẠCH ỔN ÁP I Giới thiệu: Khối nguồn khối biến đổi lượng xoay chiều ac thành lượng chiều DC để cung cấp nguồn phân cực cho mạch điện tử.Một nguồn DC bao gồm khối sau: • Biến áp: hạ áp từ lưới điện nguồn 220V/50Hz xuống mức điện áp cần thiết cho điện áp DC chuyển đổi tương ứng ngõ • Mạch chỉnh lưu: biến đổi từ dòng ac thành dòng DC, khối khối nguồn • Mạch lọc: có chức làm giảm độ gợn sóng điện áp chỉnh lưu • Mạch ổn áp: có nhiệm vụ ổn định điện áp ngõ điện áp ngõ vào thay đổi, bảo vệ tải bảo vệ nguồn tải có cố *Các thông số nguồn: Điện áp ngõ mạch chỉnh lưu mạch lọc điện áp DC mà thành phần điện áp AC biến thiên gọi điện áp gợn sóng Độ gợn sóng: Là tỉ số trị hiệu dụng điện áp gợn sóng với trị trung bình điện áp chỉnh lưu trị hiệu dụng điện áp gợn sóng trị trung bình điện áp DC ngõ điện áp gợn sóng đỉnh V Vr(p-p) Vdc t Một mạch chỉnh lưu lọc lí tưởng có độ gợn sóng 0% Mạch ổn áp: mạch nguồn DC ổn áp lí tưởng điện áp DC ngõ Vo số không bị ảnh hưởng thay đổi điện áp ngõ vào hay thay đổi tải Độ ổn định: Độ ổn định điện áp theo điện áp vào: II Mạch chỉnh lưu: • Các thông số mạch chỉnh lưu gồm: • Điện áp trung bình ngõ VDC • Dòng điện trung bình ngõ ra: IDC • Công suất chiều ngõ ra: PDC • Hệ số gợn sóng ngõ : r% • Các thông số giới hạn diode 1.Mạch chỉnh lưu bán kì: Vi VD T _+ V0 +_ Vo T ii Mạch ổn áp song song dùng hai transistor: Vidc VCE VL RL Vidc VCE VL= const Vidc =const VCE VL Nguyên lý ổn áp song song dùng hai Transistor Vo (Điện áp ổn định) RS Vi (Điện áp không ổn định) Q1 Q2 + VZ RL R1 VL VZ VBE1VBE2 Q2 Transistor dò điện áp sai lệch (dò sai), Q1 Transistor công suất phân cực nhờ nguồn Vi; Diode Zener phân cực nhờ nguồn Vi qua điện trở RS trạng thái dẫn, ghim điện áp phân cực cho Q2 cực Q2 Khi Vidc thay đổi tăng lên, nhờ có khối ổn áp, điện áp cực VBE2 tăng lên làm Q2 dẫn mạnh dẫn tới IE2 = IC2 tăng lên; suy IE2 = IB1 tăng lên Ta có Transistor Q1 dẫn mạnh IC VCE lượng V bù lượng tăng xảy tải bảo vệ tải VL số, ta kết luận khối ổn định điện áp hoàn thành nhiệm vụ ổn định điện áp bảo vệ tải nguồn thay đổi ii Mạch ổn áp dùng Op-amp: Vi RS R3 Vo (=VL) ISH IL R1 + + VZ - Q1 RL R2 Op-Amp đóng vai trò khối so sánh, tín hiệu chuẩn lấy Diode Zener điện trở R3, khối mẫu cầu phân áp R1 R2 Khi điện áp ngõ thay đổi, điện áp R2 thay đổi làm điện áp ngõ vào cộng Op-Amp thay đổi theo dẫn đến áp ngõ thay đổi theo làm áp cực B transistor thay đổi dẫn đến dòng IC thay đổi theo trì điện áp tải không đổi VZ Vo  ( R1  R2 ) R2 b Mạch ổn áp nối tiếp: Thành phần điều khiển Vi Mạch lấy mẫu Điện áp tham chiếu Mạch so sánh Ổn áp nối tiếp Vi Vo (Ngõ ổn định) Vo C Vi Vi =const VCE VCE (Chiều 1) (Chiều 2) Vo =const Vo Nguyên lý ổn áp mạch ổn áp nối tiếp i Mạch ổn áp nối tiếp đơn giản: RT Vi (Ngõ vào không ổn định) VCE Vi R Vo Q1 VZ RL Vo (Ngõ ổn định) Chức linh kiện mạch ổn áp nối tiếp: Transistor Q1 đóng vai trò phần tử ổn định điện áp, phân cực nhờ Vi, R Zener ghim áp tải cực B, RT bảo vệ transistor Q1 Diode Zener cung cấp điện áp chuẩn, phân cực nhờ Vo, R dẫn điện với VZ xác định Điện trở R đóng vai trò phân cực hạn dòng cho Diode Zener Điện áp ổn áp tải mạch: VO  VZ  VBE ii Mạch ổn áp nối tiếp dùng hai transistor: Vi VCE R T R1 Ngõ vào DC không ổn định R2 Q1 Vo R3 Q2 R4 Ngõ DC ổn định D1 Transistor Q2 đóng vai trò dò sai, phân cực nhờ Vo, R3, R4 Diode Zener phân cực nhờ Vi, R2 Transistor Q2 phân cực ViR1 đến cực C Q2, Q2 trạng thái khuếch đại, ghim điện áp cực E VZ = IE.RE Transistor Q1 Transistor ổn định điện áp (Transistor công suất) phân cực ViR1; RT điện trở nhiệt bảo vệ Q1, bảo vệ BJT ổn áp R3  R4 (VZ  VBE ) Điện áp ổn áp tải mạch: Vo  R4 Để thay đổi điện áp ngõ mạch ổn áp cách mắc thêm biến trở R4 RT Q1 R1 Ngõ vào DC không ổn định R2 Q2 D1 R3 R4 R5 Ngõ DC ổn định iii Mạch ổn áp nối tiếp dùng Op-Amp: RT Vi (Ngõ vào không ổn định) Vo (Ngõ ổn định) Q1 R3 R1 + VZ R2 Điện áp ổn áp tải mạch: VZ Vo  ( R1  R2 ) R2 c Mạch bảo vệ dòng: RT R1 Mạch hạn dòng RSC 1Ω Q1 Q3 R3 R2 Q2 R4 R5 D1 Khi dòng tải tăng, điện áp RSC tăng điện áp đủ lớn điều khiển Q3 dẫn, Q3 dẫn mạnh rút dòng cực base Q1, làm Q1 dẫn yếu đi, dòng tải giảm Vậy giá trị điện trở RSC điện áp VBE transistor Q3 định dòng giới hạn cực đại tải I SC VBE  RSC 2.Mạch ổn áp dùng IC (Integrated Circuit - mạch tích hợp) ổn áp: Phân loại IC ổn áp chia thành hai loại: IC ổn áp âm IC ổn áp dương Những IC ổn áp thường chế tạo chịu dòng tải từ hàng trăm mA đến hàng chục ampe đáp ứng cho tải có công suất từ miliwatts đến hàng chục watts Chênh lệch điện áp vào + Ngõ vào không ổn định VIN IN Bộ ổn áp GND OUT Dòng tải ID + Ngõ ổn định Vo Tầm điện áp ngõ vào Tải - { ∆ Vo Điều chỉnh tải Điều chỉnh đường dây a IC ổn áp dương: i IC ổn áp dương có điện áp cố định: Ngõ Chân chung Ngõ vào Các thông số IC ổn áp: • Điện áp giới hạn ngõ vào • Điện áp tối thiểu ngõ vào • Công suất giới hạn tiêu tán • Điện áp ngõ • Độ ổn định điện áp ngõ • Dòng ngõ ngắn mạch • Dòng ngõ cực đại • Để IC hoạt động ổn áp (hay điện áp yêu cầu) điện áp ngõ vào phải lớn hay điện áp tối thiểu ngõ vào IC ii IC ổn áp dương có điện áp điều chỉnh được: + VIN LM 317 VOUT I1 VREF ADJ + R1 VIN Vo IADJ - Điện áp ra: R2 R2 Vo  Vref (1  )  I adj R2 R1 Trong LM317 thì: Vref  1.25V I adj  100 A - b IC ổn áp âm: IC ổn áp âm gồm hai loại: IC ổn áp âm có điện áp cố định IC ổn áp âm có điện áp thay đổi được: họ IC 79XX IC LM337 Sơ đồ mạch nguồn ổn áp tạo nguồn điện DC thực tế: ... Mạch ổn áp: mạch nguồn DC ổn áp lí tưởng điện áp DC ngõ Vo số không bị ảnh hưởng thay đổi điện áp ngõ vào hay thay đổi tải Độ ổn định: Độ ổn định điện áp theo điện áp vào: II Mạch chỉnh lưu: • Các. .. 2) Vo =const Vo Nguyên lý ổn áp mạch ổn áp nối tiếp i Mạch ổn áp nối tiếp đơn giản: RT Vi (Ngõ vào không ổn định) VCE Vi R Vo Q1 VZ RL Vo (Ngõ ổn định) Chức linh kiện mạch ổn áp nối tiếp: Transistor... Vidc số bảo vệ khối nguồn (bảo vệ khối lọc khối chỉnh lưu), ta kết luận khối ổn định điện áp hoàn thành nhiệm vụ ổn định điện áp bảo vệ nguồn tải thay đổi (Chiều 2) ii Mạch ổn áp song song dùng