Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử - Chương 6

Giáo trình Kỹ thuật điện tử được biên soạn dựa theo nhiều tài liệu của những tác giả đã được xuất bản, cập nhật thông tin trên mạng sau đó chọn lọc, tổng hợp mà đặc biệt là bài giảng m

Chương 6: Mạch ổn áp một chiềuBi giảng môn Kỹ thuật điện tửChương 6: Mạch ổn áp một chiềuMạch ổn áp một chiều có nhiệm vụ ổn định điện áp một chiều ở đầu ra củamạch khi điện áp một chiều ở đầu vào mạch thay đổi trong một phạm vi cho phép.Mạch ổn áp một chiều thường đặt sau bộ chỉnh lưu và lọc.6.1. Đặc tuyến V-A. Tính chất ổn áp của diod Zener :Ký hiệu của Diod ZenerHình 6.1. Đặc tuyến V -A của Diod ZenerCác tham số cơ bản của Diod Zener:Điện áp ổn định VZ: là điện áp ngược đo được trên hai đầu DZkhi DZ đượcphân cực nghịch với dòng ch ảy qua DZ là IZ sao cho IZmin<IZ<IZmax.Nếu IZ<IZmin thì DZ không có tính ổn áp, nếu IZmax<IZ thì DZ sẽ bị hỏng.Tính chất ổn áp của diod Zener là khi điện áp tren DZ đạt đến giá trị đánhthủng VZ , dòng qua DZ biến thiên từ IZmin đến IZmax thì điện áp trên DZ vẫn khôngđổi và bằng VZ.6.2. Các loại mạch ổn áp:Nguồn ổn áp DC được phân thành hai loại là ổn áp tuyến tính và ổn áp xung. ổnáp tuyến tính có hiệu suất thấp, tầm biến thiên điện áp vào hẹp, độ ổn định điện ápngõ ra không cao, nhưng mạch thiết kế đơn giản.IZmaxIZminIDNghịchThuận-VZVVDD2DIODE ZENER Chương 6: Mạch ổn áp một chiềuBi giảng môn Kỹ thuật điện tử6.2.1. ổn áp tuyến tính :Hình 6.2.Mạch ổn áp song song dùng Diod Zener Tác dụng linh kiện:DZ: Diod Zener làm nhiệm vụ ổn áp.Ri: điện trở dùng để điều chỉnh sự thay đổi của điện áp đầu vàoRt: điện trở tải Nguyên lý làm việc:Ta có Ii=IZ+It( định luật Kirchhop I)VV=VRi+VZ( định luật Kirchhop II)Nếu VV thay đổi thì dòng IZ cũng thay đổi nhưng nếu thiết kế sao choIZminIZIZmax thì VZ=constKhi tải tiêu thụ dòng thấp IL=ILmin, dòng Ii chủ yếu chảy qua DZ. Ngược lại, khitải tiêu thụ dòng cực đại IL=ILmax, dòng qua DZ sẽ tối thiểu.Như vậy khi chọn Ri phải đảm bảo hai điều kiện sau:Khi dòng tải cực đại IL=ILmax, dòng qua DZ là IZ>Imin để DZ vẫn ổn định điênáp VZKhi dòng tải cực tiểu IL=ILmin, dòng qua DZ là IZ<Imax để DZ không bị pháhỏng vì vượt quá công suất tiêu tán cho phép.Khi hở tải, IL=0, IL=Ii, nghĩa là lúc đó DZ tiêu thụ dòng cực đại. Do đó linhkiện ổn áp DZ phải gánh hầu như toàn bộ dòng vào trong trường hợp này.6.2.2. Mạch ổn áp thực hiện theo nguy ên lý bù:Mạch ổn áp thực hiện theo nguyên lý bù là mạch ổn áp có hồi tiếp nhờ lấyđiện áp mẫu ở ngõ ra đưa về so với điện áp chuẩn bằng linh kiện khuếch đại saibiệt. Sơ đồ khối:Điện áp vàochưa ổn địnhViPhần tửđiều chỉnhKh. đạisai lệchLấy điệnáp mẫuTạo điệnáp chuẩnĐiện áp raổn định VoLấy điệnáp mẫu VSViIiVoItRiD2RtIZ Chương 6: Mạch ổn áp một chiềuBi giảng môn Kỹ thuật điện tửMạch tạo điện áp chuẩn:Có nhiệm vụ tạo ra một mức điện áp không đổi VR(Reference), nó chính làcơ sở cho việc ổn áp, điện áp ngõ ra Vo sẽ bị điều khiển bởi điện áp chuẩn.Mạch lấy điện áp mẫu:Có nhiệm vụ lấy một phần điện áp ngõ ra, điện áp này gọi là VS(sample)bằng hay gần bằng mức điện áp chuẩn.Mạch khuếch đại sai lệch:Có nhiệm vụ so sánh mức điện áp mẫu VSvới mức điện áp chuẩn VR. Điệnáp ra sau mạch khuếch đại sai lệch dùng để thay đổi trạng thái dẫn điện củaphần tử điều chỉnh.Phần tử điều chỉnh:Phần tử điều chỉnh thường là linh kiện điện tử công suất. Tuỳ theo cách thiết kế phần tử điều chỉnh mà có các loại mạch ổn áp sau:Mạch ổn áp tuyến tính nối tiếp: có phần tử điều chỉnh mắc nối tiếp với tảingoài.Mạch ổn áp tuyến tính song song: mạch này có phần tử điều chỉnh mắcsong song với tải ngoài.Mạch ổn áp xung:Trong mạch này, phần tử điều chỉnh làm việc theo chế độ đóng mở.Ta xét mạch ổn áp tuyến tính có phần tử điều chỉnh mắc nối tiếp với tải: Sơ đồ mạch:Hình 6.3.Mạch ổn áp tuyến tính theo nguyên lý bù dùng Diod Zener Tác dụng linh kiện:DZ: tạo điện áp chuẩn.R2, R3 : lấy điện áp từ Vo phân cực cho Q1.Q2: phần tử điều khiển dùng để so sánh điện áp hồi tiếp với điện áp chuẩnvà khuếch đại sai lệch đó.Q1: BJT công suất dùng để điều ch ỉnh điện áp ra theo điện áp vào.VccD2ViR1VoIB1RtIB1+IZIZR2Q1Q2R3IC2 Chương 6: Mạch ổn áp một chiềuBi giảng môn Kỹ thuật điện tử Nguyên lý hoạt động:Khi đóng mạch, Q1dẫn nên Q2dẫn. Ta cóV0=Vi-VCE1Giả sử Vi tăng, V0 tăng tức thời, nên điện áp lấy mẫu VS tăng. Điện áp VS cũngchính là điện áp đưa vào cực nền B của Q2nên Q2 dẫn mạnh, nên VCE2 giảm, Q1dẫn yếu nên VCE1tăng, nên V0giảm theo.Giải thích tương tự khi UVgiảm.Ta tính được điện áp ra6.3. Các vi mạch ổn áp DC tuyến tính:Chúng được sử dụng rất rộng rãi do các ưu điểm như tích hợp toàn bộ linhkiện trong một kích thước bé, có thể sử dụng thêm một vài linh kiện ngoàiMột trong những vi mạch ổn áp DC tuyến tính là họ vi mạch 7800(ổn ápdương) và 7900(ổn áp âm) có ba chân. Tuỳ theo hình dạng vỏ ngoài, các vimạch này có thể cung cấp dòng từ 100mA đến 1A và cho điện áp ra cố định ởnhiều giá trị khác nhau tương ứng với mã số theo bảng dưới đây:Mã số Điện áp ra(V) Mã số Điện áp ra(V)7805 5 7905 -57808 8 7908 -87809 9 7909 -97812 12 7912 -127815 15 7915 -157824 24 7924 -24Hình 6.4. Bảng thông số của vi mach ổn áp DCDạng mạch điện dùng vi mạch ổn áp ba chân như hình dưới, trong đó Ciđược thêm vào khi vi mạch đặt xa nguồn chỉnh lưu và lọc để ổn định điện ápngõ ra; C0 khoảng vài nF để lọc nhiễu cao tần. Điên áp ngõ vào tối thiểu phảicao hơn điện áp ngõ r a 3V để vi mạch vẫn hoạt động tốt3220.RRRVVS232)(RRRVVVBEZo 78XX (79XX)ViV0CiC0 . Chương 6: Mạch ổn áp một chiềuBi giảng môn Kỹ thuật điện t Chương 6: Mạch ổn áp một chiềuMạch ổn áp một chiều có nhiệm vụ ổn định điện áp một. VoLấy điện p mẫu VSViIiVoItRiD2RtIZ Chương 6: Mạch ổn áp một chiềuBi giảng môn Kỹ thuật điện tửMạch tạo điện áp chuẩn:Có nhiệm vụ tạo ra một mức điện