Trong cỏc thiết bịđiện tử chất lượng cao người ta sử dụng ổn ỏp xung. Vớ dụ cỏc mỏy thu hỡnh màu hay cỏc mỏy tớnh cỏ nhõn ta sử dụng ngày nay làm việc rất ổn định, ta khụng cảm thấy cú sợ bất ổn của nguồn khi vận hành chỳng. Sở dĩ như vậy vỡ ổn ỏp xung cú những ưu điểm nổi bật so với ổn ỏp bự tuyến tớnh . Đú là :
• Trong ổn ỏp xung phần tử hiệu chỉnh khụng phải làm việc liờn tục mà chỉ thụng trong khoảng thời gian tồn tại của xung nờn tổn hao nhiệt trờn nú giảm, hiệu suất cũng như độ
bền của mạch tăng.
• Phạm vi hiệu chỉnh rộng.
• Mạch nguồn gọn nhẹ vỡ làm việc ở tần số khỏ cao.
Xột nguyờn lý ổn định khi một khoỏ cơ điều khiển đúng ngắt nguồn liờn tục như ở hỡnh 4.2.4.1a để tạo nờn điện ỏp xung hỡnh 4.2.4.1b
Giỏ trị trung bỡnh của xung được xỏc định bằng diện tớch xung h.tx trờn độ dài một chu kỳ
xung: Utb= T U.t T h.tx x =
Trong ổn ỏp xung người ta giữ cho giỏ trị trung bỡnh Utb của xung khụng đổi. Từ biểu thức trờn ta thấy muốn giữ cho giỏ trị trung bỡnh
của xung khụng đổi cần cho tỷ số
T tx
biến thiờn theo chiều ngược lại với chiều biến thiờn của U. Như vậy cú thể thay đổi chu kỳ hoặc độ rộng hay độ
rỗng (khoảng cỏch giữa cỏc xung) của xung đểđạt mục đớch trờn. Trong thực tế người ta sử dụng khoỏ điện tử trờn tranzisto cụng suất thay cho khoỏ cơ khớ K.
Ta xột nguyờn lý xõy dựng một mạch ổn ỏp xung theo sơđồ khối hỡnh 4.2.4.2.a. Khi thụng, khoỏ K dẫn năng lượng từ nguồn một chiều đến phần tử tớch luỹ năng lượng (là cuộn cảm và tụ điện ). Khi khoỏ tranzisto ngắt thỡ phần tử tớch luỹ cung cấp năng lượng cho mạch tải. Tần số đúng mở của khoỏ thường chọn trong khoảng 16ữ50 Khz để chỏnh nhiễu õm thanh. Trong dải tần số này tải là cuộn cảm cú lừi là pherit là thớch hợp nhất. Trong hỡnh 4.2.4.2a khoỏ K mắc nối tiếp với tải. Mạch so sỏnh thực hiện trờn khuếch đại thuật toỏn là mạch so sỏnh cú trễ. Khi
điện ỏp ra giảm đến mức U2 ( đồ thị hỡnh 4.2.4.2b) thỡ khoỏ K thụng, nguồn một chiều cấp năng lượng cho mạch, cuộn cảm nạp điện, điện ỏp trờn cuộn cảm tăng, điện ỏp ra tăng theo. Khi điện ỏp ra đạt giỏ trị Ur’=U1 thỡ khoỏ
http://www.ebook.edu.vn 83
ngắt, cuộn cảm phúng điện cựng chiều với tải. Quỏ trỡnh lặp lại cú chu kỳ. Độ gợn súng bằng hiệu hai điện ỏp ΔU=U1-U2 ( khoảng vài chục mV).
Cỏc mạch ổn ỏp xung trong thực tế thường được xõy dựng theo sơđồ khối hỡnh 4.2.4.3 .
• Mạch chỉnh lưu 1 chỉnh lưu điện ỏp xoay chiều của điện lưới 220V-50Hz thành điện ỏp một chiều để cấp cho mạch nghịch lưu và ổn ỏp.
• Mạch nghịch lưu biến đổi dũng một chiều thành xung “ngắt-mở” với tần số như trờn, nờn cú thể coi là dũng xoay chiều hỡnh sin. Năng lượng dũng xoay chiều này sẽ qua biến ỏp xung chuyển sang mạch thứ cấp.
• Mạch chỉnh lưu thứ hai nắn dũng xoay chiều tần số cao, cho tần sốđập mạch lớn, lấy ra cỏc điện ỏp một chiều cấp cho cỏc mạch trong mỏy để duy trỡ chếđộ làm việc ổn định của toàn mỏy.
• Mạch ổn ỏp: điện ỏp một chiều trờn được so sỏnh điện ỏp ra với một mức điện ỏp chuẩn; Sai số thụng qua mạch dũ sai được dựng đểđiều khiển ngắt mở khoỏ điện tử nhanh hay chậm (tốc độ ngắt mở-tức điều chế tần số xung) hoặc lõu hay chúng (tức là điều chếđộ
rộng của xung) tuỳ theo mức điện ỏp ra. Vớ dụ với phương phỏp điều chếđộ rộng của xung thỡ: mức cao thỡ thời gian thụng của khoỏ ngắn và ngược lại; tức là giữ cho giỏ trị
trung bỡnh theo là khụng đổi. Ur’ Đặc tớnh thực U1 U2 t Y t a) b)
Hỡnh 4.2.4.2 a)Một phương ỏn xõy dựng ổn ỏp xung
b)Đồ thị thời gian điện ỏp ra Ur’và điện ỏp ở bộ so sỏnh K Ur Ur' Rt Uch R3 R2 R1 L C
http://www.ebook.edu.vn 84
Vớ dụ ta xột mạch nguồn ổn ỏp xung trong một mỏy thu hỡnh màu trỡnh bày trờn hỡnh 4.2.4.4. Mạch ổn ỏp này duy trỡ chếđộ là việc ổn định của toàn mỏy khi điện ỏp lưới biến thiờn trong dải rất rộng: 80Vữ260V
Mạch nghịch lưu: Điện ỏp một chiều được cầu nắn trờn 4 diot D1-D4 chỉnh
lưu thành một chiều, được lọc bằng tụ C1 rồi dẫn đến cuộn (1)-(2) rồi đến chõn 3 của khoỏ T chờ. Nếu khoỏ K thụng thỡ mới cú dũng qua nú và điện trở R1. Chớnh dũng điện qua nạp cho tụ
C2 (dũng:+→R2→Bazơ khoỏ K
(3)→Emitơ(4)→R1→-) mở thụng khoỏ K lần đầu tiờn, làm cho dũng coletơ qua cuộn (1dương +) - (2õm - ) cảm ứng sang (3dương+) - (4õm -). Âm ở
(4) qua C3-R3 quay về bazơđúng tranzisto lại. Khoỏ tắt thỡ dũng qua (1)-(2) giảm đột ngột về 0, tạo nờn điện ỏp cảm ứng sang (3)-(4) ngược dấu khi trước. Xung dương ở (4) lại thụng khoỏ K và quỏ trỡnh nghịch lưu tiếp tục. Năng lượng xoay chiều qua biến ỏp xung qua cuộn thứ cấp và cỏc diot chỉnh lưu thành cỏc điện ỏp một chiều tương
ứng cấp cho cỏc mạch trong mỏy.
Mạch ổn ỏp: Khi nguồn vào ở mức cao thỡ hạ ỏp trờn cuộn (1)-(2) cao nờn ghộp sang cuộn (5)-(6) cũng cao. Diot D5 chỉnh lưu, đưa lượng một chiều lớn về chõn 1 IC dũ sai. Mức này được so sỏnh với ngưỡng lấy ra từ triết ỏp VR. Kết quả so sỏnh đem điều khiển tranzisto khoỏ K thụng trong thời gian rất ngắn. Vỡ vậy năng lượng chuyển sang thứ cấp vẫn ổn định. Khi nguồn thấp thỡ qỳa trỡnh diễn ra ngược lại. Trong mach này ,khi nguồn đó ổn định thỡ người ta đưa xung quột dũng về cưỡng chế mạch nghịch lưu thụng - tắt theo nhịp tần số quột dũng. Như vậy dạng dao động xung ở biến ỏp xung cú dạng như hỡnh 4.2.4.5. Hình 4.2.4.4.Nguồn ổn áp xung . Dò sai VR Chỉnh mức điện áp ra +115V +15V -30V R2 C2 R3 C3 C1 R1 1 2 3 4 5 (1) (2) (5) (6) (3) (4) C4 C5 C6 C7 D1 D2 D4 D3 80-260 V . K D5 D6 D7 D8 Chỉnh lu mức một Chỉnh lu mức hai Nghịch lu-ổn áp Xung tần số quét dòng t t
Xung nghịch lu khi mức điện ápcaoU=260V
t
Xung nghịch lu khi mức điện áp vừaU=180V
t
Xung nghịch lu khi mức điện áp thấpU=80V
Hình 4.2.4.5.