Máy biến áp là một thiết bị điện từ, nó rất thông dụng trong các mạch điện. máy biến áp thường có 2 công dụng:
* Nó biến đổi mức áp bên cuộn sơ cấp ra mức áp bên cuộn thứ cấp cho phụhợp với tải. Thí dụ: Bạn dùng máy biến áp chuyển đổi điện nhà đèn 220V ra mức áp 9V.
* Nó có chức năng tạo cách ly giữa các linh kiện hàn trên bo mạch với đường nguồn AC của nhà đèn. Nhờ có tính cách ly, khi Bạn cho tay chạm vào bo mạch sẽ không bị điện giật, tính cách ly giữa an toàn cho người sử dụng.
Hình vẽ sau cho thấy các thành phần cần có trong một mạch nguồn nuôi DC. Điện vào 220V, cho qua biến áp để giảm áp và tạo tính cách ly. Kế đó dùng 4 diode ráp thành mạch cầu nắn dòng toàn kỳ. Dòng nắn ra có dạng còn nhấp nhô dợn sóng, Bạn phải dùng tụ hóa lớn làm kho chứa điện, nó có tác dụng làm giảm độ dợn sóng ngả ra, và sau cùng dùng IC ổn áp, nó định mức áp ngả ra và cho mức nguồn có tính ổn áp rất tốt.
Hình vẽ cho thấy một máy biến áp với mức áp ngả vào là điện nhà đèn 220V và mức áp ngả ra trên cuộn thứ cấp là 9V. Điện nhà đèn có dạng Sin, tần số 50Hz. Chúng ta thấy không có sự "dính nhau" giữa bên cuộn thứ và bên cuộn sơ, điện ra trên cuộn thứ là do hiện tượng cảm ứng điện từ. Mức áp ra tỷ lệ theo số vòng quấn, quấn càng nhiều vòng, mức áp lấy ra càng cao.
Mạch dùng 4 diode ráp theo dạng cầu, người ta dùng 4 diode để nắn dòng xoay chiều ra dạng dòng xung một chiều. Đây là kiểu nắn dòng toàn kỳ nên lượng điện cấp cho tải sẽ nhiều hơn kiểu nắn dòng bán kỳ. Hình vẽ cho thấy mức áp ở ngả ra tuy là một pha, ở đây là pha dương nhưng mức dợn sóng còn rất lớn, nó chưa có dạng giống như điện của các nguồn pin, nên chưa thể dùng để cấp điện cho các mạch điện điện tử.
Hình động cho thấy nguyên lý hoạt động của cầu nắn dòng dùng 4 diode: Mỗi pha luôn có 2 diode đối diện dẫn điện, nhờ vậy mạch luôn cho điện ra dùng điện xoay chiều ở ngả vào luôn đổi pha. Nhờ vậy mạch nắn dòng toàn kỳ cho lượng điện ra nhiều hơn là mạch nắn dòng bán kỳ.
Người ta dùng tụ hóa lớn làm kho chứa điện, tụ sẽ nạp các dòng xung nắn ra từ cầu 4 diode và vì là phần tử kho nên tụ sẽ giữ điện trong tụ để "có điện thường xuyên cấp cho tải". Ở đây tụ hóa lớn có 3 chức năng:
* Tụ hóa lớn sẽ làm giảm độ dợn sóng của nguồn, mức áp ít dợn sóng hơn.
* Tụ hóa lớn sẽ nâng cao mức nguồn DC, nâng mức nguồn DC lên gần bằng mức volt cực đại của tín hiệu Sin
* Tụ hóa lớn sẽ làm kho chứa điện để luôn có điện cấp cho tải, dù điện nhà đèn có lúc chuyển qua trị 0V.
Sau cùng, người ta thường dùng các IC có chức năng ổn áp để tạo ra đường nguồn có mức áp đúng yêu cầu và có mức nguồn rất thẳng để cấp cho tải. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều IC
ổn áp. Với các IC ổn áp 3 chân họ 78xx, như: 7805, nó cho ra mức áp +5V và IC ổn áp 3 chân họ 79xx, như: 7905, nó cho ra mức áp -5V.
Sơ đồ trên cho thấy một mạch nguồn DC rất cơ bản, chúng ta phải hiểu rõ hoạt động của các loại mạch nguồn này, hư hỏng ở mạch nguồn nuôi sẽ làm cho thiết bị "chạy chập chờn" hay "chết máy".
4. Diode, Led
Trong mạch: diode dùng để nắn dòng, diode zener dùng để ổn áp và Led dùng biến đổi dòng điện ra ánh sáng
Diode vốn là van điện, dòng chảy theo chiều thuần thì mở cho dòng chảy qua, dòng chảy theo chiều ngược thì đóng, ngăn không cho dòng chảy qua. Vậy dùng diode có thể nắn dòng điện chảy theo hai chiều, quen gọi là dòng xoay chiều, thành dòng điện chảy theo một chiều. Do điện nhà đèn vốn là dòng xoay chiều, trong khi hầu hết các dạng thiết bị điện tử đều dùng nguồn một chiều, nên trong thiết bị người ta thường dùng diode để nắn dòng. Muốn có mạch nắn dòng toàn kỳ, người ta dùng cầu 4 diode. Hiện nay trên thị trường có bán rất nhiều dạng cầu diode, nó có 4 chân, trên đó ghi 2 chân là xoay chiều và chân + cho ra volt dương và chân - cho ra volt âm. Khi cằm trên tay một diode, chúng ta phải biết dòng làm việc của nó và phải biết mức áp nghịch của diode. Một diode khi dẫn điện thường ghim lại mức áp khoảng 0.6V, và khi nghịch ngăn dòng không cho qua, thì trên diode sẽ chịu một điện áp nghịch rất lớn.
Diode zener có tính ổn áp. Trong mạch diode zener luôn ở trạng thái phân cực nghịch và làm việc ở trạng thái bị đánh thủng. Khi diode zener bị đánh thủng, nó sẽ có tính ghim áp, lúc này mức áp đưa vào có thay đổi nhưng mức áp lấy ra trên diode zener là không đổi. Trong mạch diode zener luôn dùng với một điện trở hạn dòng để tránh bị quá công suất. Trong nhiều mạch điện người ta dùng diode zener không có điện trở hạn dòng để làm mạch bảo vệ tránh trường hợp thiết bị bị quá áp.
Trong mạch này, người ta dùng diode cho mắc ngang cuộn dây của relay để bảo vệ transistor.Bảo vệ ra sao? Chúng ta biết, khi transistor dẫn điện, nó cấp dòng cho cuộn dây để tạo ra sức hút nam
châm, hút lá kim để thay đổi vị trí của tiếp điểm. Nhưng khi transistor ngưng dẫn, nó cắt dòng cấp cho cuộn dây của relay, chính ngay lúc này, từ cuộn dây của relay sẽ "bung ra điện áp ứng", mức áp này thường có biên độ rất cao và dễ đánh thủng làm hư các mối nối bán dẫn. Để tránh điều tai hại này, người ta mắc ngang cuộc dây một diode dùng chống mức áp nghịch, diode sẽ vào trạng thái dẫn điện do có tính ghim áp, diode đã giữ cho mức áp ngang cuộn dây không thể tăng cao.
Led là linh kiện bán dẫn dùng biến đổi trực tiếp dạng điện năng ra dạng quang năng. Do Led là một diode, do đó khi dùng Led, Led phải ở trạng thái phân cực thuần. Hiện nay, Led rất được ưa dùng trong nhiều thiết bị.
Led có nhiều ưu điểm:
* Led có hiệu suất cao, do chuyển đổi trực tiếp điện ra quang nên Led cho hiệu suất rất cao. * Led có quán tính nhỏ nên có động tính rất nhanh, người ta dùng Led trong các bảng đèn hiển thị hình ảnh, con chữ...
* Led có thể làm việc ở mức áp thấp, ăn dòng nhỏ nên hiện rất thông dụng trong các máy sách tay.
Trong mạch, người ta thường dùng một điện trở cho mắc nối tiếp với Led để định mức dòng làm việc của Led. Bạn có thể dùng luật Ohm để tính được trị số Ohm của điện trở định dòng. Với dòng làm việc của các Led là 10mA, Led có mức ghim áp thường trên dưới 2V, Vậy với mức nguồn cấp cho mạch là 9V, điện trở R trong mạch sẽ được xác định theo hệ thức: R = (9V - 2V) / 10mA = 0.7K hay lấy điện trở 680 Ohm
Hiện nay Led đôi cho ra 3 chân cũng rất thông dụng (bạn xem hình), với Led đôi chúng ta có thể cho ra 3 màu, dùng chỉ 3 trạng thái của thiết bị. Nếu chỉ cấp nguồn volt dương cho chân a1 thì Led sẽ phát ra tia sáng màu đỏ. Nếu chỉ cấp nguồn volt dương cho chân a2 thì Led sẽ phát ra tai sáng màu xanh lá, và nếu cả 2 Led đều được cấp nguồn, lúc này Led sẽ phát ra tia sáng màu vàng (do tia đỏ kết hợp với tia xanh lá cho ra tia sáng màu vàng). Bạn nhở khi dùng Led đôi, mỗi Led phải dùng một điện trở hạn dòng riêng.
Hình trên cho thấy cách tính điện trở định dòng làm việc của Led. Với các Led mắc nối tiếp, chúng ta sẽ cho cộng tất cả các mức ghim áp của từng led lại rồi dùng luật Ohm để tính ra điện trở định dòng, dòng làm việc của các Led thường lấy trong khoảng từ 5mA đến 15mA là đủ sáng. Không nên để Led làm việc với mức dòng quá lớn, Led sẽ dễ bị hư.
Người ta còn dùng nhiều Led sắp xếp lại để tạo ra các bộ hiển thị, như: Thanh Led, Led số dùng mã 7 đoạn, Led chữ, Led ma trận.
Bạn xem cách cho hiện hình các con số thập phân 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 trên đèn số Led mã 7 đoạn.
Bạn thấy có 7 Led tạo ra hình chữ nhật 日, và mỗi Led được đặt tên là a, b, c, d, e, f, g, việc tắt mở các Led này sẽ làm hiện ra các con số:
* Để hiện ra số 0, chúng ta tắt Led g.
* Để hiện ra số 1, chúng ta cho sáng Led b và Led c. * Để hiện ra số 2, chúng ta cho sáng các Led, a, b, g, e, d. * Để hiện ra số 3, chúng ta cho tắt các Led, e, f.
* Để hiện ra số 4, chúng ta cho sáng các Led, f, g, b, c. * Để hiện ra số 5, chúng ta cho tắt các Led, b, e.
* Để cho hiện ra số 6, chúng ta cho tắt Led b, hay tắt Led a, Led b. * Để cho hiện ra số 7, chúng ta cho sáng các Led, a, b, c.
* Để cho hiện ra số 8, chúng ta cho sáng cả 7 Led.
* Để cho hiện ra số 9, chúng ta tắt Led e, hay tắt Led d và Led e