2.1. Giới thiệu chung
Nguồn một chiều có chức năng cung cấp năng lượng cho các mạch và các linh kiện điện tử hoạt động. Năng lượng một chiều này có thể được cung cấp từ các bộ nguồn một chiều có sẵn trên thị trường như pin, ắc quy hoặc kết hợp với các bộ chuyển đổi DC/DC. Tuy nhiên, việc thiết kế nguồn điện một chiều thực hiện biến đổi từ nguồn điện xoay sẽ có ưu điểm về giá thành, chất lượng và đơn giản trong thiết kế. Do đó trong phần này sẽ trình bày cách thiết kế một mạch nguồn một chiều biến đổi từ nguồn điện xoay chiều. Một bộ nguồn một chiều được thiết kế tốt thì ngoài việc có thể tạo ra các mức điện áp ổn định theo yêu cầu, có khả năng cung cấp dòng điện phù hợp với yêu cầu của tải còn phải thỏa mãn các yêu cầu khác như cách ly tốt với nguồn điện xoay chiều, có khả năng hiệu chỉnh tốt, ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu, đáp ứng nhanh với sự thay đổi của tải, kích thước nhỏ gọn…Về cơ bản, cấu trúc của một mạch nguồn một chiều gồm có các thành phần như hình 2.1.
Hình 2.1. Các thành phần cơ bản của một mạch nguồn
Trong đó:
- Biến áp: Dùng để biến đổi điện áp xoay chiều từ lưới (220V) thành điện áp xoay chiều có giá trị phù hợp theo yêu cầu ở thứ cấp.
- Mạch chỉnh lưu: Có chức năng biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều. Giá trị của điện áp trung bình sau bộ chỉnh lưu cũng như mức độ bằng phẳng của nó tùy thuộc vào từng phương pháp chỉnh lưu được sử dụng.
- Mạch lọc: Có chức năng giảm bớt độ nhấp nhô của điện áp sau khi chỉnh lưu nhằm nâng cao chất lượng điện áp ra của mạch.
- Mạch ổn áp (bộ phận điều chỉnh): Có chức năng ổn định điện áp đầu ra dưới sự thay đổi của điện áp vào và sự thay đổi của tải.
2.2. Xác định yêu cầu của mạch nguồn cần thiết kế2.2.1. Yêu cầu về điện áp 2.2.1. Yêu cầu về điện áp
Về cơ bản các phần tử Op-Amp và các IC tuyến tính yêu cầu nguồn cấp là ± 15V, còn các mạch TTL và các mạch số thường yêu cầu nguồn cấp là + 5V. Ngoài giá trị điện áp ± 15V và +5V thì một số các giá trị điện áp khác được sử dụng khá phổ biến trong các mạch điện tử bao gồm +9V, +12V, +18V và +24V. Trong đó, các linh kiện sử dụng nguồn cấp +12V và +18V vẫn có thể hoạt động tốt với nguồn +15V. Ngoài ra, nguồn cấp +9V và +12V cũng có thể được tạo ra từ nguồn +15V bằng cách sử dụng mạch đi-ốt Zener để chia áp.
2.2.2. Yêu cầu về dòng điện
Việc xác định yêu cầu về dòng điện tương đối phức tạp, rất khó có thể xác định được chính xác giá trị dòng điện yêu cầu, mà chỉ có thể ước lượng một cách tương đối. Dựa trên giá trị ước lượng, mạch nguồn được thiết kế phải đảm bảo cung cấp dòng với một hệ số dự trữ nhất định.
2.3. Các phương pháp thiết kế mạch nguồn cơ bản2.3.1. Mạch nguồn không điều chỉnh 2.3.1. Mạch nguồn không điều chỉnh