Mạch nguồn được hướng dẫn trong mục này là mạch nguồn đôi ±5Vdc loại sử dụng IC ổn áp nguồn họ 78XX (nguồn dương) và 79XX (nguồn âm).
Bài toán
Thiết kế, vẽ mạch và thi công mạch in mạch nguồn đôi ±5Vdc sử dụng IC ổn áp.
Yêu cầu:
Mạch được thiết kế chính xác, hoạt động tốt. Giải thích được nguyên lý hoạt động của mạch. Tiết kiệm chi phí thiết kế và thi cơng.
Tổng quan
Mạch nguồn ±5Vdc được sử dụng rất nhiều trong thiết bị điện tử, đóng vai trị cung cấp điện áp ngõ ra ổn định ở hai mức +5Vdc và -5Vdc. Ví dụ, nguồn được dùng để cấp điện cho mạch sử dụng IC số, mạch nạp và mạch ứng dụng vi điều khiển, Arduino, vi mạch cảm biến,… (loại sử dụng nguồn 5Vdc). Có thể nói bộ nguồn đôi ±5Vdc không thể thiếu đối với các bạn chuyên ngành điện –điện tử, cơ điện tử.
Mạch nguồn có thể được thiết kế ở dạng nguồn xung (nguồn Switching). Đây là nguồn có độ ổn định cao, cơng suất tiêu hao ít. Tuy nhiên, việc thiết kế nguồn này địi hỏi bạn đọc có thêm kinh nghiệm. Bước đầu làm quen với công tác thiết kế và thi cơng mạch thì các bạn nên chọn nguồn ổn áp sử dụng IC tương tự.
IC ổn áp loại tương tự có 2 dịng: 78XX và 79XX.
+ IC 78XX: 7805, 7808, 7809, 7812, 7815, 7818, 7824, 7836 (7805 ổn áp nguồn 5Vdc, 7808 ổn áp nguồn 8Vdc,…).
Hình 3.1. IC ổn áp nguồn dương và IC ổn áp nguồn âm
+ IC 79XX: 7905, 7908, 7909, 7912, 7915, 7918, 7924, 7936 (7905 ổn áp nguồn -5Vdc, 7908 ổn áp nguồn -8Vdc,…).
Khi khảo sát, thí nghiệm hay sửa chữa trên các bo mạch sẵn có thì IC ổn áp thường xuất hiện trong vùng mạch nguồn có thể có thêm cuộn dây lọc xoay chiều, diac, diod ổn áp zener, điện trở công suất, tụ chống sét (quá áp)và cầu chì, sị nguồn. Tuy nhiên, trong phần này chỉ hướng dẫn bạn đọc ráp mạch nguồn cơ bản đủ ổn định để cấp cho các mạch điện tử công suất nhỏ với dòng điện từ 3A trở xuống.
1. Mạch nguyên lý
1.1. Sơ đồ mạch nguyên lý tham khảo
Hình 3.2. Sơ đồ mạch nguyên lý nguồn ±5Vdc
Yêu cầu: Trình bày nguyên lý hoạt động của mạch.
1.2. Thiết kế mạch nguyên lý
Thực hành vẽ mạch nguyên lý theo các bước sau: - Tạo Project, định dạng trang vẽ
- Lấy linh kiện, sắp xếp và hiệu chỉnh linh kiện - Nối đường mạch, tạo điểm nối và ghi nhãn - Kiểm tra sơ đồ mạch nguyên lý
Thư viện các linh kiện:
Tên linh kiện Tên thư viện
Cầu diode Discrete\Bridge hoặc BR8050
Tụ phân cực C1 ÷ C4 Discrete\Cap hoặc C Tụkhơng phân cực C5 ÷ C8 Discrete\Cap NP Điện trở Discrete\R Led đơn Discrete\Led Connector 3 (J1, J2) Connector\Con3
Sau khi tìm kiếm và lấy linh kiện ra trang vẽ Capture, ta cần hiệu chỉnh sơ đồ chân của cầu diode và IC 7805, 7905. Tham khảo phần II mục 2.3 “Chỉnh sửa sơ đồ chân linh kiện” ở chương một.
2. Mạch in
2.1. Thiết kế mạch in
Thực hành vẽ mạch in theo các bước sau:
- Liên kết footprint và tạo file Netlist - Tạo bản vẽ Layout - Sắp xếp linh kiện - Vẽ mạch - Hoàn thiện bo mạch - Đo kích thước và in ấn bo mạch Lưu ý:
+ Khảo sát kích thước các linh kiện cẩn thận để bố trí phù hợp, tránh hiện tượng chồng lấn linh kiện sau khi hàn.
+ IC 7805 và IC 7905 có bề mặt gắn nhôm tản nhiệt nên quay ra hướng cạnh bo mạch.
+ Bố trí connector J1 và J2 ở hai đầu bo mạch. + Ghi nhãn nguồn xoay chiều và nguồn ±5Vdc.
2.2. Thi công mạch in
Thi công bản mạch in theo các bước sau:
- Chuẩn bị nguyên phụ liệu - In bản mạch
- Gia công phay, rửa mạch
- Khoan mạch, gắn và hàn linh kiện - Kiểm tra và xửlý bề mặt mạch in Lưu ý:
+ Chuẩn bị linh kiện đúng chủng loại, đúng giá trị + Đo, kiểm tra linh kiện trước khi hàn.
+ Hàn đúng cực tính linh kiện.
+ Sử dụng ống hơ nhiệt (ống co) và silicon để cách điện và bảo vệ chống điện giật tại mối hàn dây nguồn sơ cấp (ngõ 0Vac và 220Vac).
Hình 3.3. Các loại linh kiện được sử dụng trong mạch nguồn đôi ±5Vdc
3. Kiểm tra, hiệu chỉnh
- Kiểm tra hoàn chỉnh bản mạch như bảo vệ bề mặt bản mạch, đấu dây, cắt chân linh kiện,…
- Kiểm tra bằng ngoại quan: Nếu có nguồn +5Vdc thì led 1 sáng; nếu có nguồn - 5Vdc thì led 2 sáng.
- Kiểm tra bằng đồng đo VOM: Chuyển đến giai đo 10VDC
+ Đo nguồn +5Vdc: que đỏ vào cọc 1 (+5Vdc) trên J1, que đen vào cọc 2 (0V) trên J1; quan sát thang đo 0 ÷ 10. Nếu kim đồng hồ chỉ 5 thì kết quả đúng.
+ Đo nguồn -5Vdc: que đỏ vào cọc 2 (0Vdc) trên J1, que đen vào cọc 3 (-5Vdc) trên J1; quan sát thang đo 0 ÷ 10. Nếu kim đồng hồ chỉ 5 thì kết quả đúng.
Nếu kết quả kiểm tra bằng ngoại quan và bằng đồng hồ đo khơng đúng thì tắt điện và đo, kiểm tra lại các linh kiện, các đường mạch và chân hàn, kiểm tra cực tính linh kiện, chủng loại và giá trị linh kiện.
- Hiệu chỉnh các điểm bị lỗi trong q trình thi cơng như: bong tróc đường mạch hoặc chân hàn, đường mạch bị đứt nét hoặc có nguy cơ chạm, chập. Hàn lại các mối hàn chưa đạt (mối hàn chân linh kiện đâm xuyên được xem là đẹp khi mối hàn có hình bánh ú, vừa đủ chì).
- Hiệu chỉnh bằng cách thay các linh kiện bị hư trong quá trình kiểm tra.