L ời giới thiệu
2. Các mạch khuếch đại công suất
2.2 Mạch khuếch đại công suất chế độ B
Hiệu suất thấp của mạch khuếch đại chế độ A phát sinh từ thực tế là ngay cả khi không có tín hiêu vào, Transistor vẫn tiêu thụ công suất. Giải pháp cho vấn đề này là cố định điểm Q gần với miền ngắt. Trong trường hợp này, nếu không có tín hiêu vào, dòng collector 30 là rất thấp. Tuy nhiên, khi có tín hiêu vào, chỉ có dòng ra trong nửa chu kỳ dương của tín hiêu vào. Mỗi nửa chu kỳ âm của tín hiêu vào mà thấp hơn giá trị ngắt cut-off , sẽ ngăn dòng collector. Hình trên là ví dụ của bộ khuêch đại tín hiêu ac ở chế độ B.
Với tín hiêu ac, dòng collector chỉ chảy trong nửa chu kỳ tín hiêu có nghĩa 1800 . Góc này được gọi là góc dẫn. Để có được tín hiêu ra lặp lại dạng của tín hiêu vào, sẽ cần đến 2 linh kiên tích cực cùng hoạt động trong chế độ B. Mỗi một linh kiên sẽ khuêch đại tín hiêu trong 1/2 chu kỳ. Có 3 kiểu mạch thực hiên nguyên tắc này:
- Mạch đẩy kéo push-pull. Sơ đồ khối:
Hình 3.4 : Sơ đồ khối mạch khuếc đại đẩy kéo
Mạch khuêch đại đẩy kéo gổm 2 Transistor NPN mà kêt nối đối xứng với nhau và có điểm E chung như hình bên. Tại đầu ra của 2 tầng, có 1 biến áp với điểm giữa đấu nguổn. Vì 2 Transistor là cùng loại, mỗi dòng collector chỉ chảy trong một nửa cuộn
32
dây của biến áp, chúng sẽ có hướng ngược nhau và sẽ tạo 2 dòng chảy ngược chiều. Trong chế độ tĩnh, vì cả 2 Transistor hoạt động ở chế độ B nên chúng sẽ ngắt.
Trong chế độ động hay chế độ ac, giả thiêt mỗi T sẽ thay phiên dẫn trong mỗi nửa chu kỳ của tín hiêu. Vì 2 nửa sóng trên cuộn thứ cấp là ngược chiều nhau, dạng sóng sin hoàn chỉnh sẽ được tạo lại trên tải.
Mạch đẩy kéo sử dụng 2 Transistor dẫn luân phiên. Một biên áp vào có điểm giữa nối đất có nhiêm vụ đưa đến base của 2 Transistor hai tín hiêu bằng nhau nhưng ngược pha. Một cách khác là dùng mạch đảo pha giống như trường hợp của mạch khuêch đại tải kép. Điều này sẽ cải thiên đáp ứng tần số hơn viêc sử dụng biên áp.
- Mạch kết cuối đơn (single – ended).
Một trong những xu hướng đáng quan tâm nhất trong thế giới âm thanh hi-end trong hơn 25 năm qua đó là sự trở lại đầy tự tin của các ampli đèn single-end triode. Mạch SE là kiểu mạch khuếch đại đầu tiên từng được nghiên cứu và phát triển, mà công đầu thuộc về Lee de Forest với bằng sáng chế đèn 3 cực năm 1907 và bằng sáng chế ampli SE đầu tiên năm 1912. Ampli Single-End nhìn chung có công suất rất nhỏ, chỉ từ vài cho đến khoảng chục Watts mà thôi.
Một sự thật là: rất nhiều người yêu nhạc đang dần thay thế những ampli bán dẫn hiện đại của họ để trở lại với ampli đèn SE với hơn 100 năm công nghệ tưởng chừng lỗi thời. Nói như vậy dường như là hàng trăm năm phát triển các dòng ampli khác là phí công sức? Thế nhưng với nhiều người, điều đó đúng là như vậy, bởi các ampli hiện đại vẫn chưa cho ra được chất âm quyến rũ như ampli đèn Single-End.
Trào lưu trở lại ampli đèn SE bắt đầu ở Nhật Bản vào cuối những năm 70 của thế kỷ trước. Đặc biệt với những thiết kế của Nobu Shishido, người đã khéo léo kết hợp single-end ampli với dòng loa kèn độ nhạy cao. Rất nhiều người khi nghe ampli tube SE chơi với loa độ nhạy cao đã phải giật mình kinh ngạc, vì âm thanh sống động đến mức dường như “nhảy được ra khỏi loa”, nghĩa là tính hiện diện rất cao của nó. Trào lưu chơi ampli Single End ở Nhật nở rộ và đi trước Mỹ khoảng 10 năm. Ngày nay, khi mở các tạp chí về âm thanh, bạn không thẻ thấy thiếu vắng những bài viết hay quảng cáo cho ampli tube SE công suất thấp.
33
Hình 3.5: Sơ đồ mạch công suất Linh kiện:
2 chân 2A3
2 Chân đèn 9 chân tăm cho 2 đèn 12AX7 1 chân đèn 8 chân cho 5AR4/GZ34 Biếnthếnguồn và Choke
Tụ, trở bên dưới bài, xem mạch sẽ thấy 2 con trimmer
2 con biến trở chỉnh hum loại tốt Biếnthếxuất âm
Cọc loa
2 jack RCA input
Volume 100k Stereo ( dùng ALPS Blue Velvet) Dây hook-up
Bóng : 2A3 của Electro Harmonic
34
- Mạch đẩy kéo –đối xứng bù (complementary symmetry).
Hình3.7: Mạch đẩy kéo – đối xứng bù dùng nguồn đôi
Hình3.8: Mạch đẩy kéo – đối xứng bù dùng nguồn đơn 2.3 Mạch khuếch đại công suất chế độ C
Trong mạch khuêch đại chế độ C, T sẽ được phân cực trong miền ngắt. Với tín hiêu vào hình sin, tín hiêu ra sẽ là các xung với độ rộng nhỏ hơn 1/2 chu kỳ như hình dưới đây. Méo trong trường hợp này là rất lớn. Hoạt động của mạch khuêch đại chế độ C không tuyên tính. Mạch khuêch đại lớp C thường sử dụng kêt hợp với tải cộng hưởng và chủ yếu để khuêch đại công suất tần số cao.
35
Mạch khuếch đại này không tiêu hao công suất trong chế độ tĩnh (vì ICQ= 0) trong khi công suất tiêu hao tại chế độ động phụ thuộc vào biên độ của tín hiêu vào v(t) và góc dẫn. Vì lý do đó, hiêu suất của mạch chế độ C là hàm của góc dẫn. Khi giảm góc dẫn ộ này, hiêu suất tăng và có thể đạt tới 100%. Thực tế không thể giảm góc dẫn nhiều vì công suất tổng sẽ giảm theo.
3. Khảo sát mạch khuếch đại công suất3.1 Mạch OCL 3.1 Mạch OCL
Hình 3.9: Mạch khuếch đại OCL 3.2 Mạch OTL
Hình 3.10: Mạch khuếch đại OTL 4. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục
36
- Tháo sò 2 kênh ra và đo: Nếu khác 0V hỏng mạch công suất ⇒kiểm tra thay thế mạch công suất IC công suất
- Tín hiệu ra điểm giữa khác không ⇒ kiểm tra board nguồn hoặc board tiền khuếch đại
- Hỏng transistor khuếch đại điện áp (nằm gần cặp khuếch đại vi sai) ⇒ kiểm tra và thay mới
37
BÀI 4: MẠCH DRIVER LED Giới thiệu:
Đèn led kể từ khi xuất hiện đã nhanh chóng được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống. Thay vì sử dụng tắc te như đèn truyền thống, đèn led sử dụng led Driver để nâng cao hiệu suất chiếu sáng và tiết kiệm chi phí điện năng gấp 3 lần. Vậy Led Driver là gì? Chúng ta sẽ tìm hiểu trong bài này.
Mục tiêu:
Sau khi học xong bài này người học có khả năng: - Kiến thức:
+ Xác định được nhiệm vụ và chức năng của từng linh kiện trong mạch. + Phân tích đúng nguyên lý hoạt động
- Kỹ năng:
+ Xác định được các hư hỏng thường gặp. + Thay thế được phần hư hỏng
Nội dung chính: 1. Định nghĩa:
1.1 LED Driver là gì?
LED Driver còn được gọi lànguồn LED, hay trình điều khiển LED là một nguồn điện khép kín để kiểm soát dòng điện và điện áp cung cấp cho đèn LED.
Hình 4.1: Các driver led
1.2 Vai trò của led Driver đối với đèn led
Nguồn led có vai trò rất quan trọng trong việc phát sáng của đèn led. Cung cấp nguồn điện áp thích hợp và giúp đảm bảo ổn định hoạt động của đèn led.
Trong quá trình hoạt động nếu có một sự thay đổi nhỏ cũng sẽ khiến đèn xảy ra vấn đề. Nên chúng sẽ bảo vệ đèn led khỏi biến động điện áp hoặc biến động dòng điện.
Giúp đèn led chiếu sáng ổn định, kéo dài tuổi thọ cho đèn led
Ngoài ra, bộ nguồn còn bảo vệ toàn diện, tăng độ bền cho trình điều khiển đèn LED. Nếu gặp các lỗi như điện thấp áp và cao áp cho đầu ra và đầu vào, tải mở và đầu ra sẽ được xử lý. Chức năng bảo vệ thích ứng nhiệt độ ở bộ vi mạch cũng giúp quản lý sức nóng đèn LED hiệu quả hơn.
38 2.1 LED driver dòng không đổi (constant current)
- Trong mỗi Driver dòng không đổi liên tục thay đổi điện áp trên mạch điện tử của nó để giữ và duy trì một dòng điện không đổi.
- Các driver cung cấp dòng không đổi cho các đèn LED điện yêu cầu dòng điện ra cố định và một dải điện áp đầu ra. Sẽ chỉ có một đầu ra hiện tại được chỉ định, được gắn nhãn trong amps hoặc milliamps, cùng với một loạt các điện áp sẽ thay đổi tùy thuộc vào tải (công suất) của đèn LED. Hình ví dụ bên dưới, đầu ra hiện tại là 700mA, và phạm vi điện áp đầu ra là 4-13V DC (volt của dòng điện trực tiếp).
Hình 4.2: Driver led dòng không đổi
Ưu điểm Nhược điểm
Tránh đèn vượt khỏi quy định dòng tối đa cho các đèn LED.
Hạn chế việc gia tăng nhiệt/cháy đèn. Dễ dàng cho nhà thiết kế chiếu sáng và ứng dụng điều khiển, tạo ra một ánh sáng với độ sáng ổn định và nhất quán hơn.
Hạn chế sử dụng cho đèn led công suất thấp
2.2 LED driver điện áp không đổi (constant voltage)
Các trình điều khiển điện áp không đổi các đèn LED điện yêu cầu điện áp đầu ra cố định với dòng đầu ra tối đa. Trong các đèn LED này, dòng điện đã được điều chỉnh, hoặc bằng các điện trở đơn giản hoặc một bộ điều khiển dòng không đổi bên trong, trong mô đun LED. Những đèn LED này yêu cầu một điện áp ổn định, thường là 12V DC hoặc 24V DC. Trong hình ví dụ bên dưới, điện áp đầu ra là 24V DC và dòng điện đầu ra tối đa là 1,04A.
Hình 4.2: Driver led áp không đổi
Ưu điểm Nhược điểm
Là một công nghệ quen thuộc giúp
39 kế và lắp đặt.
Các chi phí có thể thấp hơn, đặc biệt là khi ứng dụng quy mô lớn hơn.
mức điện thế nhất định 2.3 LED Driver sử dụng điện trở để hạ áp
Đây là loại nguồn led driver cơ bản và thô sơ nhất với nguyên tắc hoạt động đơn giản là sử dụng điện trở đến hạ áp .
Hình 4.2: Driver led sử dụng điện trở để hạ áp
Ưu điểm Nhược điểm
Có thể sử dụng trong thiết kế các loại đèn
giá rẻ, chất lượng thấp. Sản phẩm đời cũ nên còn ít các loại đèn Led sử dụng Drive này 2.4 Nguồn LED sử dụng IC
Drive này vượt trội hơn hẳn Drive đời đầu. Nó sử dụng IC và một hệ thống biến thế để điều chỉnh dòng điện.
Ưu điểm Nhược điểm
Là một công nghệ quen thuộc giúp cho các kỹ sư dễ dàng hơn trong việc thiết kế và lắp đặt.
Các chi phí có thể thấp hơn, đặc biệt là khi ứng dụng quy mô lớn hơn. +
Chỉ dùng cho đèn led hoặc hệ thống điện nào đã được xác định sẵn dùng cho một mức điện thế nhất định
2.5 LED Driver Dimmable
Đây là nguồn led có thể nói là hiện đại nhất và được sử dụng phổ biến. Bản thần nguồn led dimmable có thể thực hiện các công việc của các dòng đèn ở trên; bên cạnh đó có còn có thể thay đổi độ sáng cả ánh đèn.
Sản phẩm này có một thành phần được gọi là chiết áp và nhờ chiết áp đèn có thể cho người sử dụng thay đổi màu ánh sáng phát ra .
Ưu điểm Nhược điểm
Sở hữu tính năng vượt trội và được ứng dụng rộng rãi nhất để thiết kế các loại đèn led chiếu sáng hiện nay.
Có thể sử dụng với bộ chiết áp để
Quá trình lắp đặt phức tạp hơn, tốn kém thời gian.
Giá thành cao hơn các loại nguồn khác.
40 thay đổi độ sáng của ánh sáng đèn led theo ý muốn để phù hợp với từng không gian khác nhau
Các Driver LED sử dụng phổ biến cho đèn LED Driver LED 12V
Điện áp đầu ra: 12V, điện áp này đảm bảo an toàn cho đèn led và người dùng. Ứng dụng dùng cho đèn led chiếu sáng dân dụng, đèn led trang trí, quảng cáo,…
- Nguồn LED 24V
Điện áp đầu ra 24V phù hợp với không gian lắp đặt dễ có nước tác động.
Điện áp này đảm bảo an toàn cho đèn led và người dùng khi dùng cho đèn chiếu sáng dưới nước hoặc đèn ngoài trời.
- Nguồn LED Driver 36V
Led Driver 36V có kích thước nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt.
Nguồn giúp biến đổi điện áp xoay chiều sang 1 chiều cấp nguồn cho các thiết bị.
Nguồn 36V thường sử dụng trong tủ điện công nghiệp, các hộ gia đình, cho camera, cho bảng quảng cáo led, máy bơm DC…
- Nguồn LED 220V
Thường dùng để biến đổi dòng điện 1 chiều AC 220V ra DC 220V. Thường được dùng để gắn cho đèn led dây; đèn nhà xưởng.
Nguồn 220v dùng cho led dây có sự đa dạng về công suất, nhằm đáp ứng tối đa mọi nhu cầu sử dụng.
Công suất tải tối đa 50M led dây. - Nguồn LED Driver 18w
Nguồn led Driver 18w là bộ nguồn chỉ dùng cho đèn led có công suất 18w. Ứng dụng cho các loại đèn led dân dụng hoặc đèn led trang trí công suất nhỏ. 3. Khảo sát mạch driver LED
41
Hình 4.3: Cấu tạo Driver led 4 bộ phận chính của Driver LED
- Diode chỉnh lưu
Có vai trò biến đổi dòng điện xoay chiều AC ra dòng điện một chiều DC. - Biến áp
Giúp cho việc hạ điện áp xuống ngưỡng điện áp hoạt động của đèn led.
Chất lượng của biến áp sẽ quyết định chất lượng cũng như khả năng tiết kiệm điện. - Tụ hóa
Tụ lọc nguồn đầu vào: San phẳng và lọc nhiễu điện áp đầu vào giúp dòng ổn định trước khi đưa qua tụ lọc thứ cấp.
Tụ lọc nguồn đầu ra: Các tụ lọc thứ cấp sẽ tiếp tục lọc điện áp đầu ra để thành điện áp một chiều giúp đèn chiếu sáng ổn định hơn.
- Mosfet công suất
Mosfet là bộ phận quan trọng trong nguồn led driver. Bộ phận mosfet có thể đóng cắt
với tần số rất cao. Cấu tạo mạch điện nguồn đèn led có chất lượng rất tốt hiện nay.
3.2 Nguyên lý hoạt động
Hình 4.3: Sơ đồ khối Driver led - Khối 1
Cầu diode có chức năng chỉnh lưu, biến nguồn điện xoay chiều AC đầu vào thành dòng điện một chiều DC.
- Khối 2
Đây là bộ phận được coi là như “trái tim” của bộ nguồn Driver bao gồm IC điều khiển cùng bộ đóng ngắt Mosfet.
Nguyên lý hoạt động của khối này là tạo nên những xung dao động một chiều, làm khối 4 hoạt động.
42
Dòng điện khi có những sự thay đổi thì IC sẽ điều khiển đóng ngắt Mosfet để giúp công suất luôn được đảm bảo.
- Khối 3
Khối có chức năng làm phẳng xung điện đầu ra của Mosfet. Khi xung một chiều ra khỏi mosfet do hoạt động đóng ngắt của Mosfet nên xung sẽ không phẳng mà bị nhiễu kim.
Khối 3 này sẽ có tác dụng làm phẳng xung điện, loại trừ nhiễu áp cao từ đó có thể giúp tăng tuổi thọ của bóng đèn led.
Chú ý: chỉ những bộ nguồn cao cấp mới sở hữu khối này. - Khối 4
Khối điều chỉnh ngưỡng điện áp xuống mức hoạt động của đèn led là 10V. 12V hay 24VDC.
Nếu biến áp càng tốt thì hiệu suất hoạt động của bộ nguồn càng cao. - Khối 5
Đây là các bộ tụ điện lọc điện áp đầu ra. San phẳng điện áp đầu ra giúp ánh sáng phát ra từ chip led hoạt động được ổn định.
Với các bộ nguồn kém chất lượng thì tụ điện sẽ không đủ lớn để xử lý và khiến cho đèn dễ xảy ra lỗi hơn trong quá trình hoạt động.
- Khối 6
Khối cuối cùng chính là đèn led. Chip led trong thân đèn phát sáng khi có dòng điện chạy qua làm điot phát sáng.
4. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục
- Cầu chì bị đứt – Thay cầu chì có thông số tương đương - Phù tụ cao áp - Tháo và thay tụ