Mạch ổn ỏp xung là mạch ổn ỏp dựng khúa điện tửđể làm phần tửđiều khiển. Khúa điện tử
cú nhiệm vụđúng ngắt điện ỏp theo một chu kỳ làm việc thay đổi theo cỏc yờu cầu của tải. Ưu điểm của mạch ổn ỏp xung đú là do Transistor hoạt động trong chếđộkhúa điện tử nờn cụng suất tiờu tỏn ở phần tử rất thấp, do đú nú rất hữu hiệu và thớch hợp cho cỏc ứng dụng cú yờu cầu dũng tải lớn.
Khi Transistor thụng thỡ nú dẫn năng lượng từ nguồn ngoài đến phần tử tớch lũy năng lượng (cú thể là cuộn cảm của mỏy biến ỏp hoặc tụ điện). Khi Transistor ngắt thỡ phần tử tớch lũy năng lượng sẽ cung cấp năng lượng cho mạch sao cho trờn tải luụn cú điện ỏp ra. Muốn vậy thỡ cần phải cú bộ lọc thụng thấp để san phẳng cỏc xung điện ỏp tại đầu ra đểthu được điện ỏp một chiều khụng đổi. Tần sốđúng ngắt của khúa Transistor thường nằm trong dải từ vài chục
Hz đến vài chục KHz.
Hỡnh 6.12 mụ tảsơ đồ khối của mạch ổn ỏp xung và hỡnh 6.13 mụ tả cấu tạo bờn trong của bộ điều khiển.Điện ỏp đầu ra được so sỏnh với điện ỏp chuẩn. Điện ỏp sai lệch giữa điện ỏp
Hỡnh 6.10. Mạch ổn ỏp song song dựng 2 Transistor
160
ra và điện ỏp chuẩn được dựng đểđiều chế độ rộng xung do bộ tạo dao động phỏt ra. Chuỗi xung này sẽđiều khiển Transistor T với tần số cốđịnh nhưng cú độ rộng xung thay đổi được. Tại cực Emitter của Transistor, chuỗi xung dũng đú sẽđược lọc qua bộ lọc LC đểthu được
điện ỏp bằng phẳng tại đầu ra.
Bộđiều khiển Hỡnh 6.12. Sơ đồ khối mạch ổn ỏp xung Mạch tạo dao động Mạch điều chế độ rộng xung (PWM) Tớn hiệu điều khiển Điện ỏp chuẩn Hỡnh 6.13. Cấu tạo của bộđiều khiển
Hỡnh 6.14. Điện ỏp đầu ra tỷ lệ thuận với độ rộng xung T1 on/off
T1 on/off T1 on/off
161
Bộ điều chế được thiết kế sao cho khi điện ỏp đầu ra giảm thỡ tớn hiệu điều khiển sẽ cho
chuỗi xung cú độ rộng lớn hơn nhằm làm cho dũng trung bỡnh qua Transistor tăng lờn, do đú
làm cho tăng trở lại ổn định điện ỏp. Như vậy, điện ỏp tại đầu ra tỷ lệ thuận với độ
rộng xung chuyển mạch. Như vậy, điện ỏp đầu ra tỷ lờ thuận với độ rộng xung chuyển mạch
(Hỡnh 6.14).
Trong hỡnh 6.15 (a),(b), (c) lần lượt mụ tả sơ đồ của mạch ổn ỏp xung trong ba trường hợp:
giảm ỏp, tăng ỏp và đảo cực tớnh. Trong cỏc sơ đồ đú mạch phõn ỏp , và đúng vai trũ là mạch lấy mẫu, diode Zener cung cấp điện ỏp chuẩn. Điện ỏp trờn phụ thuộc vào điện ỏp đầu ra theo cụng thức:
Điện ỏp qua được đưa tới đầu vào đảo của Op_Amp để so sỏnh với điện ỏp chuẩn do diode
Zener cung cấp. Đầu ra của Op_Amp được đưa tới khối tạo dao động và điều chế độ rộng xung để điều khiển dũng qua Transistor , từ đú điều khiển điện ỏp tại đầu ra. Diode D cú
nhiệm vụ bảo vệ quỏ ỏp cho Transistor do khi ngắt thỡ cú một dũng ngược rất lớn do tụ
C phúng qua mạch.
Trong sơ đồ mạch giảm ỏp, do Transistor hoạt động trong chếđộ xung nờn điện ỏp trung bỡnh tại đầu ra nhỏ hơn điện ỏp đầu vào (Step-down).
Trong sơ đồtăng ỏp, khi Transistor thụng, dũng qua cuộn cảm L. Khi ngắt, từ trường qua cuộn dõy đột ngột giảm mạnh, sẽ sinh ra một sức điện động cảm ứng để chống lại sự giảm đú của từtrường. Sức điện động cảm ứng sinh ra một dũng điện cảm ứng cựng chiểu với dũng điện khi Transistor thụng. Do đú, điện ỏp tại đầu ra lớn hơn điện ỏp đầu vảo (Step- up).
Với sơ đồ mạch ổn ỏp xung đảo cực tớnh: Khi Transistor thụng thỡ dũng qua cuộn cảm L và khi Transistor ngắt thỡ từtrường qua cuộn dõy biến thiờn sẽ sinh ra một sức điện động cảm
ứng để chống lại sự biến thiờn đú. Dũng điện cảm ứng cựng chiều với dũng điện qua cuộn cảm khi Transistor thụng. Do khi Transistor ngắt thỡ dũng điện qua tụ chỉ cú một chiều duy nhất, do đú nếu điện ỏp nạp cho tụđược giới hạn thỡ điện ỏp tại đầu ra sẽ mang cực tớnh õm.
T1
Hỡnh 6.15a. Mạch ổn ỏp xung (giảm ỏp) Mạch dao động
& mạch điều chế rộng xung
162 T Hỡnh 6.15b. Mạch ổn ỏp xung (tăng ỏp) Mạch dao động &mạch điều chế độ rộng xung Hỡnh 6.15c Mạch ổn ỏp xung (đảo cực tớnh) Mạch dao động &mạch điều chế độ rộng xung T1
163
CHƯƠNG 7: MẠCH CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ-SỐ VÀ SỐ TƯƠNG TỰ
Trong thực tế, cỏc tớn hiệu hữu ớch như tiếng núi, tớn hiệu chuyển đổi đo lường (nhiệt độ, tốc độ, ỏp suất…) là cỏc tớn hiệu liờn tục về biờn độ và thời gian gọi là cỏc tớn hiệu tương tự. Tuy
nhiờn, hiện nay trong cỏc hệ thống thụng tin, truyền thụng, điện tử dõn dụng… sử dụng chủ
yếu là phương phỏp số do tớn hiệu số cú nhiều ưu điểm hơn so với tớn hiệu tương tự như: tăng
tỷ lệ tớn hiệu trờn tạp õm S/N, cú thể ghộp nhiều đường thụng tin, tự động hoỏ cỏc quỏ trỡnh đo
và in kết quả…
Tớn hiệu số chỉ cú 2 trạng thỏi rời rạc là 0 và 1 trong khi tớn hiệu tương tự liờn tục và tồn tại
trong một dải điện ỏp rộng. Để chuyển đổi giữa hai miền tương tự và số cần cỏc phương phỏp
và mạch điện cụ thể.
Cỏc bộ chuyển đổi tớn hiệu tương tự sang tớn hiệu số (ADC) và số sang tương tự (DAC) sẽ
thực hiện cụng việc này để kết nối thế giới tương tự và thế giới số với cỏc cổng logic và vi xử
lý. Quỏ trỡnh xử lý tớn hiệu được mụ tả như trờn hỡnh (7.1).
Hỡnh 7.1: Quỏ trỡnh xử lý tớn hiệu.
Trong khuụn khổ của mụn Kỹ thuật điện tử tương tự, chỉ xem xột phần ADC và DAC, cũn cỏc phần khỏc ta sẽ nghiờn cứu trong cỏc mụn học: xử lý tớn hiệu số, lý thuyết tớn hiệu, kỹ
thuật số, hệ thống truyền dẫn...