CHƯƠNG 2 : LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH
2.3.4Thực hành đọc trị số điện trở
Hình 2.8 : Các điện trở khác nhau ở vịng mầu thứ 3
Khi các điện trở khác nhau ở vịng mầu thứ 3, thì ta thấy vịng mầu bội số này thường thay đổi từ mầu nhũ bạc cho đến mầu xanh lá , tương đương với điện trở < 1 Ω
đến hàng MΩ
Hình 2.9 : Các điện trở có vịng mầu số 1 và số 2 thay đổi .
Ở hình trên là các giá trị điện trở ta thường gặp trong thực tế, khi vòng mầu số 3 thay đổi thì các giá trị điện trở trên tăng giảm 10 lần.
2.3.5 Các trị số điện trở thơng dụng.
Hình 2.10: Các điện trở thơng dụng
2.3.6 Phân loại điện trở.
Điện trở thường : Điện trở thường là các điện trở có cơng xuất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W
Điện trở cơng xuất : Là các điện trở có cơng xuất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W.
Điện trở sứ, điện trở nhiệt : Là cách gọi khác của các điện trở cơng xuất , điện trở này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng toả nhiệt.
2.3.7 Công xuất của điện trở.
Khi mắc điện trở vào một đoạn mạch, bản thân điện trở tiêu thụ một cơng xuất P tính được theo cơng thức
Theo cơng thức trên ta thấy, cơng xuất tiêu thụ của điện trở phụ thuộc vào dịng điện đi qua điện trở hoặc phụ thuộc vào điện áp trên hai đầu điện trở.
Công xuất tiêu thụ của điện trở là hồn tồn tính được trước khi lắp điện trở vào mạch.
Nếu đem một điện trở có cơng xuất danh định nhỏ hơn cơng xuất nó sẽ tiêu thụ thì điện trở sẽ bị cháy.
Thơng thường người ta lắp điện trở vào mạch có cơng xuất danh định > = 2 lần cơng xuất mà nó sẽ tiêu thụ.
Hình 2.11 Điện trở cháy do q cơng xuất
Ở sơ đồ trên cho ta thấy : Nguồn Vcc là 12V, các điện trở đều có trị số là 120Ω nhưng có cơng xuất khác nhau, khi các cơng tắc K1 và K2 đóng, các điện trở đều tiêu thụ một cơng xuất là
P = U2 / R = (12 x 12) / 120 = 1,2W
Khi K1 đóng, do điện trở có cơng xuất lớn hơn công xuất tiêu thụ , nên điện trở khơng cháy.
Khi K2 đóng, điện trở có cơng xuất nhỏ hơn công xuất tiêu thụ , nên điện trở bị cháy .
2.4 PC817
Phần tử cách ly PC817 dùng để cách ly giữa mạch điều khiển với mạch điện cơng suất. Nó có cấu tạo như hình vẽ sau :
Hình 2.12: Kích thước chân và cấu trúc bên trong của PC 817
Gồm một diode phát quang và một photo transistor. Khi có điện áp điều khiển đặt vào diode nó phát ra quang. Ánh sáng này kích hoạt cực B của photo transistor làm transistor này dẫn. Do đó mạch điện điều khiển và mạch điện cơng suất được cách ly.
Thông số kỹ thuật của PC817 :
Tham số Kí hiệu Giới hạn Đơn vị
Vào
*1 Dịng một chiều IF 50 mA
*2 Dòng một chiều cực đại IFM 1 A
Điện áp ngược VR 6 V *1 Công suất phát tán P 70 mW Ra Điện áp cực góp - phát VCEO 35 V Điện áp cực phát - góp VECO 6 V Dịng cực góp IC 50 mA *1 Cơng suất phát tán cực góp PC 150 mW
*1 Tổng công suất phát tán Ptot 200 mW
*3 Điện áp cô lập Viso 5 kVrms
Nhiệt độ hoạt động Topr -30 ¿ +100 0C
Nhiệt độ dự trữ Tstg -55 ¿ +125 0C
Nhiệt độ hàn TsoI 260 0C
2.5 Mosfet IRF 540
trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dịng điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợp cho khuyếch đại các nguồn tín hiệu yếu.
2.5.1 Cấu tạo của Mosfet
Khác với BJT, Mosfet có cấu trúc bán dẫn cho phép điều khiển bằng điện áp với dòng điện điều khiển cực nhỏ.
Cấu tạo của Mosfet ngược Kênh N G : Gate gọi là cực cổng
S : Source gọi là cực nguồn D : Drain gọi là cực máng
Trong đó : G là cực điều khiển được cách lý hoàn tồn với cấu trúc bán dẫn cịn lại bởi lớp điện mơi cực mỏng nhưng có độ cách điện cực lớn dioxit-silic (Sio2). Hai cực còn lại là cực gốc (S) và cực máng (D). Cực máng là cực đón các hạt mang điện.
Mosfet có điện trở giữa cực G với cực S và giữa cực G với cực D là vơ cùng lớn , cịn điện trở giữa cực D và cực S phụ thuộc vào điện áp chênh lệch giữa cực G và cực S
(UGS)
Khi điện áp UGS = 0 thì điện trở RDS rất lớn, khi điện áp UGS > 0 => do hiệu ứng từ trường làm cho điện trở RDS giảm, điện áp UGS càng lớn thì điện trở RDS càng nhỏ.
Ký hiệu
Qua đó ta thấy Mosfet này có chân tương đương với Transitor + Chân G tương đương với B
+ Chân D tương đương với chân C + Chân S tương đương với E
2.5.2 Nguyên lý hoạt động
Mosfet hoạt động ở 2 chế độ đóng và mở. Do là một phần tử với các hạt mang điện cơ bản nên Mosfet có thể đóng cắt với tần số rất cao. Nhưng mà để đảm bảo thời gian đóng cắt ngắn thì vấn đề điều khiển lại là vẫn đề quan trọng .
Mạch điện tương đương của Mosfet . Nhìn vào đó ta thấy cơ chế đóng cắt phụ thuộc vào các tụh điện ký sinh trên nó.
Ở đây tơi khơng nói rõ chi tiết cấu trúc bán dẫn của nó để nó đóng hoặc mở. Các pác nên hiểu nôn na là :
+ Đối với kênh P : Điện áp điều khiển mở Mosfet là Ugs0. Dòng điện sẽ đi từ S đến D + Đối với kênh N : Điện áp điều khiển mở Mosfet là Ugs >0. Điện áp điều khiển đóng là Ugs<=0. Dịng điện sẽ đi từ D xuống S.
Do đảm bảo thời gian đóng cắt là ngắn nhất người ta thường : Đối với Mosfet Kênh N điện áp khóa là Ugs = 0 V cịn Kênh P thì Ugs=~0.
Khi cơng tắc K đóng, nguồn UG cấp vào hai cực GS làm điện áp UGS > 0V => đèn Q1 dẫn => bóng đèn D sáng.
Khi cơng tắc K ngắt, Nguồn cấp vào hai cực GS = 0V nên. Q1 khóa ==>Bóng đèn tắt. => Từ thực nghiệm trên ta thấy rằng : điện áp đặt vào chân G khơng tạo ra dịng GS như trong Transistor thông thường mà điện áp này chỉ tạo ra từ trường => làm cho điện trở RDS giảm xuống
*Các thơng số thể hiện khả năng đóng cắt của Mosfet
Thời gian trễ khi đóng/mở khóa phụ thuộc giá trị các tụ kí sinh Cgs.Cgd,Cds. Tuy nhiên các thông số này thường được cho dưới dạng trị số tụ Ciss, Crss,Coss. Nhưng dưới điều kiện nhất đinh như là điện áp Ugs và Uds. Ta có thể tính được giá trị các tụ đó.
2.5.3. Xác định chân, kiểm tra-Mosfet
Thơng thường thì chân của Mosfet có quy định chung không như Transitor. Chân của Mosfet được quy định: chân G ở bên trái, chân S ở bên phải còn chân D ở giữa. *Kiểm tra Mosfet
Mosfet có thể được kiểm tra bằng đồng hồ vạn năng . Do có cấu tạo hơi khác so với Transitor nên cách kiểm tra Mosfet cũng khơng giống với Transitor.
* Mosfet cịn tốt
Là khi đo trở kháng giữa G với S và giữa G với D có điện trở bằng vơ cùng ( kim khơng lên cả hai chiều đo) và khi G đã được thốt điện thì trở kháng giữa D và S phải là
Bước 1 : Chuẩn bị để thang x1KW
Bước 2 : Nạp cho G một điện tích ( để que đen vào G que đỏ vào S hoặc D )
Bước 3 : Sau khi nạp cho G một điện tích ta đo giữa D và S ( que đen vào D que đỏ vào S ) => kim sẽ lên.
Bước 4 : Chập G vào D hoặc G vào S để thoát điện chân G.
Bước 5 : Sau khi đã thoát điện chân G đo lại DS như bước 3 kim không lên. => Kết quả như vậy là Mosfet tốt.
* Mosfet chết hay chập
Bước 1 : Để đồng hồ thang x 1KW
Đo giữa G và S hoặc giữa G và D nếu kim lên = 0 W là chập Đo giữa D và S mà cả hai chiều đo kim lên = 0 W là chập D S * Đo kiểm tra Mosfet trong mạch
Khi kiểm tra Mosfet trong mạch , ta chỉ cần để thang x1W và đo giữa D và S => Nếu 1 chiều kim lên đảo chiều đo kim khơng lên => là Mosfet bình thường, Nếu cả hai chiều kim lên = 0 W là Mosfet bị chập DS
* Ứng dụng của Mosfet
Mosfet có khả năng đóng nhanh với dịng điện và điện áp khá lớn nên nó được sử dụng nhiều trong các bộ dao động tạo ra từ trường Vì do đóng cắt nhanh làm cho dịng điện biến thiên. Nó thường thấy trong các bộ nguồn xung và cách mạch điều khiển điện áp cao.
2.6. Diot quang – LED2.6.1 Khái niệm 2.6.1 Khái niệm
-Đèn chiếu sáng sử dụng các LED phát ánh sáng trắng.
- LED (viết tắt của Light Emitting Diode, tạm dịch: điốt phát quang) là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại. Giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n.
- Tương tự như bóng đèn trịn bình thường nhưng khơng có dây tóc ở giữa, đèn LED tạo ra nhiều ánh sáng hơn, tỏa nhiệt ít hơn so với các thiết bị chiếu sáng khác.
2.6.2 Cấu tạo
- Mỗi điểm LED (Light Emitting Diode) là một diode cực nhỏ, phát sáng do sự vận động của các electron bên trong mơi trường bán dẫn. Để chiếu sáng tồn bộ màn hình, các đèn nền LED phải xếp tương ứng 1-1 với ma trận điểm ảnh màu. - Việc sắp xếp như vậy cho phép điều chỉnh độ sáng chính xác đến từng điểm ảnh trên tồn bộ màn hình, mang lại sự tương phản tốt hơn và loại bỏ được hiện tượng lệch màu tại các góc mà màn hình LCD chiếu sáng nền bằng đèn huỳnh quang (CCFL) thường gặp phải. Ngồi ra, "bóng đèn" LED lại tiêu tốn ít điện năng hơn những thiết bị phát sáng khác.
- Tuy nhiên, màn hình càng lớn càng cần nhiều LED và giá thành vì thế cũng leo thang đến mức chóng mặt.
2.6.3 Một số hình ảnh về LED
Hình 2.14 Các loại led thường gặp
2.7 Tụ điện2.7.1 Định nghĩa 2.7.1 Định nghĩa
Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động bao gồm hai mặt dẫn điện gọi là bản cực tụ, được phân cách bởi một chất cách điện, gọi là điện mơi (khơng khí, giấy, mica, dầu nhờn, nhựa, cao su, gốm, thuỷ tinh...)
Hình 2.15 Cấu tạo tụ điện
Giá trị của tụ điện là điện dung, được đo bằng đơn vị Farad (kí hiệu là F). Giá trị F là rất lớn nên hay dùng các giá trị nhỏ hơn như micro fara (μF), nano Fara (nF) hay picro
1F=106μF=109nF=1012pF
2.7.2 Phân loại tụ điện thường gặp:
a/ Theo tính chất lý hóa và ứng dụng: Có các loại tụ điện :
- Tụ điện phân cực: là loại tụ điện có hai đầu (-) và (+) rõ ràng, không thể mắc ngược đầu trong mạng điện DC. Chúng thường là tụ hóa học và tụ tantalium. - Tụ điện không phân cực: Là tụ không qui định cực tính, đấu nối "thoải mái" vào mạng AC lẫn DC.
Hình 2.16 Tụ phân cực
- Tụ điện hạ (thấp) áp và cao áp: Do điện áp làm việc mà có phân biệt "tương đối" này.
- Tụ lọc (nguồn) và tụ liên lạc (liên tầng): Tụ điện dùng vào mục tiêu cụ thể thì gọi tên theo ứng dụng, và đây cũng là phân biệt "tương đối".
- Tụ điện tĩnh và tụ điện động (điều chỉnh được): Đa số tụ điện có một trị số điện dung "danh định" nhưng cũng có các loại tụ điện cần điều chỉnh trị số cho phù hợp yêu cầu của mạch điện, như tụ điện trong mạch cộng hưởng hay dao động chẳng hạn.
b/ Theo cấu tạo và dạng thức :
Hình 2.17 tụ gốm
Nhà máy Sản xuất tụ điện ICTI (công nghệ màng mỏng) Đà Nẵng là một đơn vị cung cấp linh kiện điện tử tại Việt Nam.
- Tụ bạc - mica: là loại tụ điện mica có bàn cực bằng bạc, khá nặng. Điện dung từ vài pF đến vài nF, độ ồn nhiệt rất bé. Tụ này dùng cho cao tần là ... hết biết.
- Tụ hóa học: Là tụ giấy có dung mơi hóa học đặc hiệu --> tạo điện dung cao và rất cao cho tụ điện. Nếu bên ngồi có vỏ nhơm bọc nhựa thì cịn gọi là tụ nhơm.
Hình 2.18: Tụ hóa học
- Tụ hóa sinh là Siêu tụ điện thay thế cho pin trong việc lưu trữ điện năng trong các thiết bị điện tử di động, dùng lginate trong tảo biển nâu làm nền dung mơi --> lượng điện tích trữ siêu lớn và giảm chỉ 15% sau mỗi chu kỳ 10.000 lần sạc
- Tụ tantalium : Tụ này có bản cực nhơm và dùng gel tantal làm dung mơi, có trị số rất lớn với thể tích nhỏ.
Hình 2.21: Tụ tantalium
- Tụ vi chỉnh và tụ xoay : Có loại gốm, loại mica và loại kim loại.
Hình 2.22: Tụ vi chỉnh và tụ xoay
2.7.3 Cách chọn tụ điện:
Chọn tụ điện để liên lạc giữa các tầng chức năng (thường là khuếch đại) thường được chọn "hàm hồ". Nghĩa là thường chọn theo cảm tính và kinh nghiệm, thường thì tài
Để chọn tụ liên lạc tốt giữa các tầng khuếch đại cần chú ý :
a/ Tổng trở xuất (ngõ ra) của tầng trườc phải tương đương với tổng trở nhập (ngã
vào) của tầng sau. Total trở kháng ra mixed (trộn) bởi các tầng trước bằng total trờ kháng ngõ vào của tầng sau.
Đây là một trong những vấn đề căn bản trong thiết kế mạch điện tử.
b/ Qui chuẩn tính chất vật lý của tín hiệu: Tần số, dạng tín hiệu v.v... phải được nắm bắt kỹ.
Ví dụ: có cả một dải tần đi qua tụ liên lạc đó, thì ta phải nắm được tần số trung tâm + dải tần số tác dụng. Tín hiệu dạng xung thì phải nắm được tần số chính và các hoạ tần của nó (hài - harmonic).
c/ Việc chọn tụ liên lạc (hay mạch liên lạc có tụ) đúng sẽ làm giảm nguy cơ nhiễu, tiếng ồn hay méo tín hiệu (noise, distortion) tự dao động, bức xạ ngồi ý muốn, tổn hao vơ ích v.v... trong các mạch khuếch đại, bảo đảm dạng tín hiệu. Ví dụ, tín hiệu là dạng xung thì phần liên lạc (có tụ) phải bảo đảm đưa được tần số trung tâm và tổng hài (total harmonics) của nó dạng xung ấy mới được đưa qua trọn vẹn mà không bị méo dạng. Như vậy thì vấn đề tụ liên lạc trở nên dễ dàng. Nếu lấy mạch đẳng hiệu thì ta có hai tổng trở R(zA) của ngõ ra tầng trước song song với R(zB) của ngõ vào tầng sau nối tiếp với Z(C) của tụ liên lạc, f(S) là tần số trung tâm của tín hiệu .
Thời hằng của mạch liên lạc: t = 1/ f(S) = (Sqrt)2 x RC.
Với R ~ R(zA) + R(zB) / R(zA) x R(zB) (ohm) = Z(C) d/ Chú ý:
- Khi tổng trở ngõ ra tầng trước sai khác với tổng trở ngõ vào tầng sau thì thêm R nối tiếp với C và R song song với các tổng trở để bù lại. Gọi là R-C "bù tổng trở". Đôi khi sự "bù" này khơng thoả mãn nổi thì phải có tầng phối hợp trở kháng nằm giữa hai tầng để làm nhiệm vụ này. Ví dụ : đưa tín hiệu ngõ ra của máy MP3 (~600 Ohm) vào ngõ Mic in (10K Ohm) chẳng hạn.
- Để bảo đảm dạng tín hiệu khơng sin hay dải thơng tín hiệu quá rộng có thể cần đến vài cụm liên lạc R-C ghép song song / nối tiếp nhau để đạt hiệu quả liên lạc mong muốn.
Ưu điểm: Giá thành rẻ , dễ lắm ráp
Nhươc điểm: Nhiệt sinh cao, dịng chịu khơng được cao Sơ đồ chân:
Hình 2.23 IC 7805
Chân 1 (Vin): Chân nguồn đầu vào Chân 2 (GND): Chân nối đất Chân 3 (Vout): Chân nguồn đầu ra Cách mắc 7805 điều chỉnh điện áp (5V)
Nguyên lý ổn áp: Thông qua điện trở R2 và D1 gim cố định điện áp chân Rt của Transistor Q1, giả sử khi điện áp chân E đèn Q1 giảm => khi đó điện áp UBE tăng =>