CHƯƠNG 2: MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ CHỈNH LƯU VÀ HỆ THỐNG
2.1. Các kiến thức cơ bản
2.1.3. Các kỹ thuật chỉnh lưu
Một mạch chỉnh lưu là một mạch điện bao gồm các linh kiện điện - điện tử, dùng để biếnđổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Mạch chỉnh lưu có thể được sửdụng trong các bộ nguồn cung cấp dòng điện một chiều, hoặc trong các mạch tách sóngtín hiệu vô tuyến điện trong các thiết bị vô tuyến. Phần tử tích cực trong mạch chỉnh lưucó thể là các diode bán dẫn, các đèn chỉnh lưu thủy ngân hoặc các linh kiện khác. Mạch chỉnh lưu siêu cao tần cũng sử dụng cấu trúc tương tự khi các phần tử chỉnh lưu có tần số cắt cao trong dải sóng siêu cao tần sử dụng.
Khi chỉ dùng một diode đơn lẻ để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều, bằng cách khóa khôngcho phần dương hoặc phần âm của dạng sóng đi qua mạch điện, thì mạch chỉnh lưu đượcgọi là chỉnh lưu nửa chu kỳ hay chỉnh lưu nửa sóng. Trong các bộ nguồn một chiềungười ta hay sử dụng các mạch chỉnh lưu nhiều diode (2 hoặc 4 diode) với các cách sắp xếpkhác nhau để có thể biến đổi từ xoay chiều thành một chiều bằng phẳng hơn trường hợpsử dụng một diode riêng lẻ. Trước khi các diode bán dẫn phát triển, người ta còn dùng cácmạch chỉnh lưu sử dụng đèn điện từ chân không, đèn chỉnh lưu thủy ngân, các dãy bándẫn đa tinh thể seleni.
Chỉnh lưu nửa chu kỳ
Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ sử dụng một diode mắc nối tiếp với tải tiêu thụ, ở chu kỳ dương, diode được phân cực thuận do đó có dòng điện đi qua diode và đi qua tải; ở chu kỳ âm, diode bị phân cực ngược do đó không có dòng qua tải.
Hình 2.16: Chỉnh lưu nửa chu kỳ
Diodeđượccoi là lýtưởng: U AK ≥0: Diodethông hoàn toàn; U AK <0: Diodengắt.
Trong nửachu kỳdương, U AK ≥0,diodecho tínhiệuqua,v o =v i Trong nửa chu kỳ âm,U AK <0, diode ngắt, hở mạch,v o =0.
Chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ
Bộchỉnhlưutoànsóngbiếnđổicả 2
nửachukỳthànhmộtđiệnápđầuracómộtchiềuduynhất: dương (hoặcâm) vìnóchuyểnhướngđicủadòngđiệncủanửachukỳâm (hoặcdương) củadạngsóngxoaychiều.
Nửacònlạisẽkếthợpvớinửakiathànhmộtđiệnápchỉnhlưuhoànchỉnh.
Đốivớinguồnxoaychiềumộtpha, nếudùngbiếnápcóđiểmgiữa, chỉcần 2 diodenốiđấulưngvớinhau (nghĩalàanốt-với-anốthoặccatốt-với- catốt)cóthểthànhmộtmạchchỉnhlưutoànsóng.
Hình 2.17: Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ
Trong nửa chu kỳ dương: diode D 1 thông, D 2 ngắt, dòng qua D 1 và tải R.
Trong nửa chu kỳ âm: diode D 1 ngắt và D 2 thông, dòng qua D 2 và tải R. Vậy trên tải R xuất hiện điện áp trong cả 2 nửa chu kỳ.
Chỉnh lưu cầu
Mạch chỉnh lưu toàn sóng biến đổi cả hai thành phần cực tính của dạng sóng đầu vào thành một chiều. Do đó nó có hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên trong mạch điện không có điểm giữa của biến áp, người ta sẽ cần đến 4 diode thay vì một như trong mạch chỉnh lưu nửa sóng. Điều này có nghĩa là đầu cực của điện áp ra sẽ cần đến 2 diode để chỉnh lưu. Đầu ra còn lại cũng cần chính xác như thế, kết quả là phải cần đến 4 diode.
Các diode dùng cho kiểu nối này gọi là cầu chỉnh lưu.
Hình 2.18: Chỉnh lưu cầu
Điện áptại đầu ra của mạch chỉnh lưu cầu giống như mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ. Tuy nhiên do luôn có 2 diode phân cực ngược nên điện áp ngược đặt lên mỗi diode khi phân cực ngược chỉ bằng một nửa so với trường hợp mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ. Điều này rất có ý nghĩa khi chọn linh kiện cho mạch.
Chỉnh lưu bội áp
Chỉnh lưu tăng đôi điện áp dùng cầu diode:
Hình 2.19: Mạch tăng đôi điện áp dùng cầu diode
Giả sử tại nửa chu kỳ dương: Điểm 1 dương, điểm 2 âm, khi đó dòng điện sẽ đi từ điểm 1 để nạp vào tụ C2 và đi qua diode D1 để về điểm 2. Trong nửa chu kỳ này tụ C1 và diode D2 không hoạt động.
Đến nửa chu kỳ tiếp theo (nửa chu kỳ âm): Điểm 1 âm, điểm 2 dương, khi đó dòng điện từ điểm 2 chạy qua diode D2 để nạp vào tụ C1 và về điểm 1 để hoàn thành việc chỉnh lưu cả hai nửa chu kỳ thành một nguồn điện áp hai cực tính âm - dương có tổng giá trị điện áp bằng hai lần điện áp ra trên cuộn thứ cấp của biến áp.
Chỉnh lưu tăng đôi điện áp dùng hai diode:
Hình 2.20: Mạch tăng đôi điện áp dùng hai diode
Ở nửa chu kỳ dương, diode D 1 mở, D 2 đóng, tụ C 1 nạp đến điện thế đỉnh V m . Ở nửa chu kỳ âm, diode D 1 đóng, D 2 mở, tụ C 2 nạp đến điện thế C 2 = V m + V C1 = 2V m . Ở nửa chu kỳ dương tiếp theo, diode D 2 đóng, tụ C 2 phóng điện qua tảiR, đến nửa chu kỳ âm kế tiếp, tụ C 2 lại nạp điện bằng 2V m . Do đó mạch này còn gọi là mạch chỉnh lưu tăng đôi điện áp một nửa chu kỳ.
Chỉnh lưu tăng ba/tăng bốn điện áp:
Hình 2.21: Mạch tăng ba/tăng bốn điện áp
Tụ C 1 nạp điện đến V C1 =V m khi đó diode D 1 dẫn điện ở nửa chu kỳdương. Ở nửa chu kỳ âm diode D 2 dẫn điện, tụ C 5 nạp điện đến V C5 =2V m (tổng điện thế đỉnh của cuộn thứcấp và tụC 1 ).
Ở nửa chu kỳ dương kếtiếp, diode D 2 dẫn, tụ C 3 nạp điện đến V C3 =2V m (diode D 1 và D 2 dẫnnên điện thế 2V m của tụ C 5 nạp vào tụ C 3 ). Ở nửa chu kỳâm kếtiếp diode D 2 và D 4 dẫn, điện thế2V m của tụ C 3 nạp vào C 6 .