Các giá trị điện áp và dòng điện
Điện áp trung bình
54 Khi đo biên độ điện áp DC sau khi chỉnh lưu bằng VOM, giá trị đo được là điện áp trung bình của dạng sóng. Quan sát hình 1.5 chúng ta thấy giá trị điện áp trung bình nhỏ hơn một nửa giá trị điện áp đỉnh.
Điện áp trung bình đối với mạch chỉnh lưu một nửa chu kỳ được tính bằng cơng thức:
Ở đây là điện áp đo được bằng hầu hết các loại đồng hồ vạn năng (VOM)
- Điện áp đỉnh của nguồn cung cấp (trước khi chỉnh lưu)
Giá trị của điện áp AC luôn luôn được xem là điện áp hiệu dụng trừ khi nó được chỉ thị trên các dụng cụ đo. Chính vì vậy để tính toán trong mạch chỉnh lưu chúng ta cần chuyển đổi sang giá trị điện áp đỉnh bằng công thức sau:
Điện áp đỉnh đặt trên tảI sẽ nhỏ hơn điện áp đỉnh đưa vào chỉnh lưu 0,6V do sụt trên điốt. Cho ví dụ cụ thể ở hình 1.6, nếu nguồn cung cấp đưa vào mạch chỉnh lưu là 12VAC và điện áp sụt trên điốt là 0,6V thì điện áp đỉnh của nguồn cung cấp sẽ là:
Còn điện áp đỉnh đặt lên tảI là:
Khi đó điện áp trung bình trên tảI sẽ được xác định bởi cơng thức:
Trong ví dụ trên
Đây là điện áp đo được trên tảI bằng VOM ở thang DC và tảI chỉ có duy nhất điện trở RL.
- Dịng điện trung bình
Dịng điện trung bình và dịng điện đỉnh có thể dễ dàng tính ra từ điện áp trung bình và điện áp đỉnh. Dòng điện chạy qua tảI giống như dòng chạy qua điốt vì tảI mắc nối tiếp.
và
Điện áp ngược cực đại trên điốt trong mạch chỉnh lưu một nửa chu kỳ
Khi điốt ở trạng tháI phân cực ngược, biên độ điện áp đặt lên điốt lúc này là giá trị điện áp
P PP av V V V 1 0,318 av V PP V 2 Vav PP V 12V1,41416,968V V V V 0,6 16,368 968 , 16 ) ( 318 , 0 1 RL PP PP av V V V V Vav0.31816,3685,2 L av av R V I L PP PP R V I
55 từ đỉnh tới đỉnh của điện áp đưa vào chỉnh lưu. Vì thế các điốt mắc trong mạch chỉnh lưu cần có đủ khả năng chịu được điện áp này. Mức chịu điện áp ngược cực đại được các nhà sản xuất đưa ra trong các bảng tra cứu.
Khi chọn các điốt dùng cho các mạch chỉnh lưu, hoặc để thay thế cần chọn loại có mức chịu được lớn hơn điện áp ngược cực đại đặt lên chúng. Điện áp này trong các bảng tra cứu thường gọi là điện áp ngược và ký hiệu là PIV
Ưu, nhược điểm của mạch chỉnh lưu một nửa chu kỳ
Mạch chỉnh lưu một nửa chu kỳ có ưu điểm là đơn giản, ít linh kiện. Tuy nhiên nó có những nhược điểm chính như sau:
- Chỉ sử dụng ổn định khi tảI tiêu thụ dòng nhỏ
- Hiệu suất thấp, chỉ đạt chưa tới 50% vì điốt chỉ dẫn điện trong một nửa chu kỳ - Dịng điện đưa ra tảI khơng liên tục
2. Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ dùng biến áp có điểm giữa
Các giá trị điện áp và dịng điện
- Điện áp trung bình
- Dịng điện trung bình trên tải
- Dịng điện đỉnh trên tải
Điện áp ngược cực đại trên điốt trong mạch chỉnh lưucả chu kỳ dùng biến áp có điểm giữa
Điện áp ngược cực đại đặt lên điốt trong mạch bằng toàn bộ điện áp đỉnh đặt trên cuộn thứ cấp của biến áp. Trong hình1.6a khi D1 dẫn thì D2 đóng vì bị phân cực ngược. Điện áp phân cực ngược từ đầu dương của V1 thông qua D1 đặt vào catốt của D2. Trong khi đó anốt của D2 lại đấu với điểm âm của V2, vì thế điện áp đặt lên D1 à tổng hai điện áp V1 và V2! Đó là nhược điểm của mạch chỉnh lưu kiểu này.
Hiệu suất
Xét về mặt hiệu suất, mạch chỉnh lưu cả chu kỳ dùng biến áp có điểm giữa cao hơn nhiều so với mạch chỉnh lưu một nửa chu kỳ. Vì dịng chạy trong các cuộn thứ cấp của biến áp đã được sử dụng cả chu kỳ. Đạt được hiệu suất như thế là nhờ sử dụng biến áp có điểm chung ở thứ cấp như đã giới thiệu ở trên. Điều đó có nghĩa là số vịng của cuộn thứ cấp biến áp phảI tăng lên gấp đơivà vì vậy giá thành cũng tăng theo!
Ứng dụng ) ( 637 , 0 PPRL av V V L av av R V I L PP PP R V I
56 Trong những năm trước đây, mạch chỉnh lưu kiểu này rất phổ biến vì đáp ứng được yêu cầu về dịng điện. Ngày nay nó đã được thay thế bằng mạch chỉnh lưu cầu. Tuy nhiên trong một số các thiết bị hiện đang tồn tại, các kiểu mạch này vẫn cịn, vì thế học viên vẫn phảI tìm hiểu để xử lý khi gặp phải.
3. Mạch chỉnh lưu tồn kỳ hình cầu.
Điện áp trung bình
Hình 2.30 Điện áp trung bình
Trong mạch chỉnh lưu cầu dịng chạy qua tảI trong cả chu kỳ, vì vậy điện áp và dịng điện trung bình mà tảI nhận được gấp đôI so với mạch chỉnh lưu một nửa chu kỳ.
= và
Chú ý rằng các mạch chỉnh lưu đã giới thiệu ở trên chưa có tụ lọc, bởi thế giá trrị trung bình của điện áp và dịng điện khơng được sử dụng để tính cơng suất hao phí trên bất kỳ trở tải nào.
4. Mạch chỉnh lưu công suất một nửa chu kỳ
Điện áp ra trung bình trên tải
với α gọi là góc mở tính từ thời điểm điện áp đổi chiều từ âm sang dương, tức lúc U = 0
5. Mạch chỉnh lưu cơng suất hai nửa chu kỳ có điều khiển
Với Uin = UAB ta có điện áp trung bình lối ra: