2. Diode ổn âp (diode zener) 1 Ký hiệu vă hình dạng
3.4. Ứng dụng của diode biến dung
Diode biến dung được dùng ở cao tần, thay thế cho câc tụ biến đổi trước đđy. Việc bân dẫn hóa tụ biến đổi khơng những lăm giảm rất đâng kể kích thước, độ chính xâc, độ bền của câc thiết bị điện tử mă còn giúp dễ dăng điều hưởng câc khung dao động, đưa đến việc điều hưởng từ xa câc phương tiện thu vă phât sóng điện tử.
Hình 3.27 lă sơ đồ ngun lý một khung dao động có thể thay đổi liín tục tần số dao động riíng dùng varicap.
57 Khung dao động gồm cuộn cảm L vă hai tụ điện gồm tụ C vă điện dung của varicap DV nối tiếp nhau. Tụ C không tham gia văo thông số của khung dao dộng, nó có nhiệm vụ ngăn dịng điện một chiều của nguồn điều khiển không văo cuộn cảm L lăm chây cuộn cảm năy. Tần số tạo ra bởi khung dao động năy được tính theo cơng thức Thomson:
DV0 0 LC 2Π 1 f =
Khi điều chỉnh VR điện âp phđn cực nghịch văo varicap DV thay đổi lăm điện dung CDV của varicap thay đổi theo, ta đê điều chỉnh được tần số dao động của khung dao động.
Tóm tắt chương
Xem hình 3.3, ta có ký hiệu vă hình dạng của diode chỉnh lưu. Diode chỉnh
lưu lăm bằng Silic, dùng để chỉnh lưu điện xoay chiều sang điện một chiều. Diode chỉnh lưu có hai thơng số cơ bản: Dịng thuận tối đa vă điện âp nghịch tối đa. Khi UAK > 0, ta nói diode phđn cực thuận.Thực tế vẫn tồn tại dịng ngược nhưng rất nhỏ, ta khơng cần quan tđm trong câc ứng dụng công nghiệp. Mọi diode chỉnh lưu đều không dẫn điện theo chiều nghịch, nhưng nếu điện âp nghịch lớn hơn điện âp đânh thủng VBR, dòng điện qua diode tăng nhanh vă đânh thủng diode. Đối với diode chỉnh lưu, khi UAK = 0,6V diode đê bắt đầu dẫn điện vă khi UAK = 0.7V dòng qua diode đê đạt đến văi chục mA. Đặc tuyến VA của một Diode lă đường biểu diễn của hăm số I = f(U), mô tả quan hệ giữa dòng điện qua diode theo điện âp UAK đặt văo nó. Khi phđn cực thuận dịng điện tăng nhanh theo điện âp, đến điện âp ngưởng điện âp hầu như đứng n cịn dịng điện tiếp tục tăng Khi phđn cực nghịch, dịng điện tăng rất ít, vă bằng dịng điện trơi I0. Có hai cơ chế đânh thủng Diode: đânh thủng thâc đổ vă đânh thủng xuyín hầm. Diode chỉnh lưu được dùng trong câc nguồn cung cấp. Mạch chỉnh lưu bân kỳ có sơ đồ ngun lý như hình 3.8. M M M M DC O O Π 0 O Π 0 O O 0,318U Π U t cos 2Π U t ωtd sin U 2Π 1 U = ∫ ϖ = ϖ = =
Công suất biến âp: PBA= kp . Ut . It . 2 Điện âp ra của biến âp khi không tải:
2 ΔU ΔU U U T D BA 2 + + = VAC
58 Mạch chỉnh lưu toăn kỳ có sơ đồ ngun lý như hình 3.11.
MM M M DC O O Π 0 O O 0,636U Π 2U t ωtd sin U 2Π 2 U = ∫ ϖ = =
Diode zener cịn gọi lă điốt ổn âp có ký hiệu vă hình dạng như hình 3.13. Diode zener chỉ sử dụng ở chế độ phđn cực nghich. Khi phđn cực nghịch diode zener sẽ gim một mức điện âp cố định bằng giâ trị UZ mă nhă sản xuất ghi trín diode. Diode zener có câc thơng số cơ bản: điện âp ổn dịnh UZ vă dòng điện tối đa qua diode IZm.
Diode biến dung có ký hiệu vă hình dạng như hình 3.26. Nó chỉ hoạt động
khi phđn cực nghich, thường được sử dụng thay thế cho tụ điện biến đổi loại trục
xoay. Diode biến dung có câc thơng số cơ bản: điện âp phđn cực nghịch VR, dòng điện nghịch IR vă điện dung. Sơ đồ ngun lý một khung dao động có thể thay đổi liín tục tần số dao động riíng dùng varicap xem ở hình 3.27.
Băi tập ơn tập chương
1/ Trình băy ký hiệu, cấu tạo vă hình dạng của diode chỉnh lưu 2/ Trình băy hai cơ chế đânh thủng của diode chỉnh lưu
4/ Vẽ vă phđn tích đặc tuyến VA của diode chỉnh lưu 4/ Vẽ vă phđn tích hoạt động của mạch chỉnh lưu bân kỳ 5/ Vẽ vă phđn tích hoạt động của mạch chỉnh lưu toăn kỳ 6/ Trình băy ký hiệu, cấu tạo vă hình dạng của diode zener 7/ Vẽ vă phđn tích đặc tuyến VA của diode zener
8/ Vẽ vă phđn tích hoạt động của mạch ổn âp đơn giản dùng diode zener 9/ Vẽ vă phđn tích hoạt động của mạch chống quâ âp dùng diode zener. 10/ Trình băy ký hiệu, cấu tạo vă hình dạng của diode biến dung
11/ Vẽ vă phđn tích hoạt động của khung dao động LC có dùng diode biến dung để thay đổi tần số tạo ra,
Câc nhiệm vụ học tập
- Sinh viín nắm vững câc hiện tượng, câc tính chất vật lý có liín quan đến cơ chế đânh thủng của diode chỉnh lưu
- Tải từ internet datasheet của diode chỉnh lưu, diode biến dung vă diode zener. Phđn tích câc tham số có ghi ở datasheet.
59 - Vẽ, phđn tích vă lắp râp câc sơ đồ ngun lý đê học.
- Sinh viín tìm kiếm câc loại diode đê học bằng câch mua ở thị trường hoặc thâo ở câc thiết bị điện tử hỏng. Tìm câch nhận diện từng loại diode, xâc định chất lượng của chúng.
Câc đề tăi sinh viín
Đề tăi 1: Nghiín cứu, tính tơn, thi cơng vă cđn chỉnh bộ nguồn cung cấp 12VDC dùng diode.
Đề tăi 2: Nghiín cứu, tính tơn, thi cơng vă cđn chỉnh khung dao động tạo sóng điện hình sin có thể điều chỉnh tần số từ 1MHz đến 2MHz. Việc điều chỉnh tần số được thực hiín bằng điện âp.
Đề tăi 3: Nghiín cứu diode chỉnh lưu ở những vấn đề sau: a/Lắp râp một mạch thí nghiệm để vẽ đặc tuyến VA.
b/ Tiến hănh lấy số liệu vă vẽ đặc tuyến VA của diode chỉnh lưu đang khảo sât.
c/ Phđn tích đặc tuyến vă cho biết câc tham số cơ bản của diode chỉnh lưu đang khảo sât.
Đề tăi 4: Nghiín cứu diode zener ở những vấn đề sau: a/Lắp râp một mạch thí nghiệm để vẽ đặc tuyến VA.
b/ Tiến hănh lấy số liệu vă vẽ đặc tuyến VA của diode zener đang khảo sât. c/ Phđn tích đặc tuyến vă cho biết câc tham số cơ bản của diode zener đang khảo sât.
Câc cđu hỏi đânh giâ
Cđu 1/Diode zener có ký hiệu như hình sau:
a/Hình 1 b/Hình2 c/Hình 3 d/Hình 4
Cđu 2/Diode varicap có ký hiệu như hình sau:
a/Hình 1 b/Hình2 c/Hình 3 d/Hình 4
60 a/Hình 1 b/Hình2 c/Hình 3 d/Hình 4
Cđu 4/ Hình sau đđy lă sơ đồ ngun lý mach:
a/ Chỉnh lưubân kỳ b/ Mạch ổn âp
c/Mạch dao động hình sin LC dMạch bảo vệ quâ âp bằng biến trở VR
Cđu 5: Hình sau đđy lă sơ đồ nguyín lý mach:
a/ Chỉnh lưubân kỳ b/ Mạch ổn âp
c/Mạch dao động hình sin LC dMạch bảo vệ quâ âp bằng biến trở VR
Cđu 6: Hình sau đđy lă sơ đồ ngun lý mach:
a/ Chỉnh lưubân kỳ b/ Mạch ổn âp
c/Mạch dao động hình sin LC dMạch bảo vệ quâ âp bằng biến trở VR
61 VDC(in) = 20V, Vz = 9V, Rs = 82Ω, RL = 100Ω
Question 7a: Calculate IL. Question 7b: Calculate IT. Question 7c: Calculate Iz
Question 7d: If zener Pz = 500mW, is Iz safe ?
Question 7e: Suppose load changes from 100 Ω to 200 Ω. Find new IL, Iz, IT. Is Iz safe ?
Question 7f: Suppose load changes from 100 Ω to 80 Ω. Find new IL, Iz, IT. Is Iz safe ?
Question 7g: Suppose zener regulator circuit has no load connected, is Iz safe ?
Question 7h: In the previous example, suppose VDC(IN), changes from 20V to 30V. Is Iz safe ?
Question 7i: Suppose VDC(in) changes from 20V to 18V. Is Iz safe ?
Cđu 8: Cho mạch điện như hình vẽ:
a/ Hêy cho biết đđy lă mạch gì?
b/ Trình băy hoạt động của mạch, tâc dụng của từng linh kiện c/Mắc nguồn như trín mạch có hoạt động được khơng? Tại sao?
d/ Khi mạch mắc đúng nếu VR nằm ở vị trí min thì mạch hoạt động ở tần số 100 MHz, nếu VR nằm ở vị trí max thì mạch sẽ hoạt động ở tần số bao nhiíu?
Cho biết: Khi VR ở vị trí min, DC có điện dung 30 pF. Khi VR ở vị trí max, DC có điện dung 120 pF
62