Giáo trình mô đun Sửa chữa, bảo trì mạch điện tử (Nghề: Điện tử công nghiệp – Trình độ cao đẳng) – CĐ Kỹ thuật Công nghệ BR–VT

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:45

Thêm vào BST

Báo xấu

38
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình mô đun Sửa chữa, bảo trì mạch điện tử (Nghề: Điện tử công nghiệp – Trình độ cao đẳng) gồm có 5 bài học, cung cấp cho người học những kiến thức cơ bản về: Bộ nguồn tuyến tính, bộ nguồn ổn áp xung, mạch khuếch đại công suất, mạch driver công suất, mạch inverter. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình mô đun Sửa chữa, bảo trì mạch điện tử (Nghề: Điện tử công nghiệp – Trình độ cao đẳng) – CĐ Kỹ thuật Công nghệ BR–VT

BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 Ban hành lần: 3 ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ BR-VT GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: SỬA CHỮA, BẢO TRÌ MẠCH ĐIỆN TỬ NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆNTỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG – TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐKTCN ngày…….tháng….năm ................... của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR – VT) BÀ RỊA-VŨNG TÀU, NĂM 2020
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp ở trình độ Cao đẳng và trung cấp, giáo trình sửa chữa, bảo trì mạch điện tử là một trong những giáo trình môn học được biên soạn theo chương trình của Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR-VT. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặc chẽ nhau. Giáo trình cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và mục tiêu đào tạo có tính thực tiễn cao. Nội dung giáo trình được biên soạn với lượng thời gian đào tạo 75 giờ gồm có: Bài 1: Bộ nguồn tuyến tính Bài 2: Bộ nguồn ổn áp xung Bài 3: Mạch khuếch đại công suất Bài 4: Mạch Driver công suất Bài 5: Mạch inverter BR-VT, ngày 10 tháng 07 năm 2020 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên Trương Thiện Quân 2
MỤC LỤC TRANG Lời giới thiệu ............................................................................................................... 2 Bài 1: Bộ nguồn tuyến tính .......................................................................................... 6 1. Định nghĩa........................................................................................................... 6 2. Nguyên lý hoạt động ........................................................................................... 7 2.1 Nguyên lí hoạt động của từng khối: ............................................................... 7 2.2 Hiệu suất hoạt động ..................................................................................... 10 2.3 Các đặc tính khác ........................................................................................ 11 2.4 Ưu điểm - Nhược điểm ................................................................................ 12 3. Ứng dụng của nguồn tuyến tính ......................................................................... 12 4. Khảo sát bộ nguồn ±35V ................................................................................... 12 5. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục....................................................... 13 Bài 2: Bộ nguồn ổn áp xung...................................................................................... 14 1. Định nghĩa ......................................................................................................... 14 2. Cấu tạo của một bộ nguồn xung ........................................................................ 15 3. Nguyên lý hoạt động. ......................................................................................... 18 4. Chức năng các linh kiện ..................................................................................... 18 4. Khảo sát bộ nguồn ổn áp xung ATX .................................................................. 20 4.1 Mạch chỉnh lưu: .......................................................................................... 20 4.2 Nguồn cấp vào: ........................................................................................... 21 4.3 Nguồn chính: ............................................................................................... 21 4.4 Ưu và nhược điểm của nguồn xung ............................................................. 22 5. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục....................................................... 22 Bài 3: Mạch Khuếch Đại Công Suất .......................................................................... 28 1. Nguyên lý hoạt động mạch khuếch đại công suất ............................................... 28 2. Các mạch khuếch đại công suất ......................................................................... 29 2.1 Mạch khuếch đại công suất chế độ A ......................................................... 29 2.2 Mạch khuếch đại công suất chế độ B .......................................................... 31 2.3 Mạch khuếch đại công suất chế độ C .......................................................... 34 3. Khảo sát mạch khuếch đại công suất .................................................................. 35 3.1 Mạch OCL................................................................................................... 35 3.2 Mạch OTL ................................................................................................... 35 4. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục....................................................... 35 Bài 4: Mạch Driver Led ............................................................................................. 37 1. Định nghĩa: ........................................................................................................ 37 1.1 LED Driver là gì? ........................................................................................ 37 1.2 Vai trò của led Driver đối với đèn led .......................................................... 37 2. Chọn driver led .................................................................................................. 37 2.1 LED driver dòng không đổi (constant current) ............................................. 38 2.2 LED driver điện áp không đổi (constant voltage) ......................................... 38 2.3 LED Driver sử dụng điện trở để hạ áp ......................................................... 39 2.4 Nguồn LED sử dụng IC ............................................................................... 39 3
2.5 LED Driver Dimmable ................................................................................ 39 3. Khảo sát mạch driver LED................................................................................. 40 3.1 Cấu tạo bộ nguồn đèn LED (LED Driver).................................................... 40 3.2 Nguyên lý hoạt động ................................................................................... 41 4. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục....................................................... 42 Bài 5: Mạch Inverter .................................................................................................. 43 1. Sơ đồ mạch inverter ........................................................................................... 43 2. Mạch inverter .................................................................................................... 43 2.1 Mạch inverter 100w sử dụng CD4047 và IRF540 ........................................ 44 2.2 Mạch inverter 100w sử dụng CD4047 và 2N3055 ....................................... 44 4. Phân tích hư hỏng thường gặp và cách khắc phục .............................................. 45 4
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Sửa chữa, bảo trì mạch điện tử Mã mô đun: MĐ 17 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: - Vị trí: - Vị trí: môn học được bố trí sau khi học xong các môn học mô đun sau: An toàn lao động, Kỹ thuật điện, Đo lường điện - điện tử, Kỹ thuật điện tử, Thiết kế và chế tạo mạch điện tử, Kỹ thuật xung - số, Kỹ thuật cảm biến, PLC…. - Tính chất: là môn học chuyên môn bắt buộc. - Ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: Giúp cho người học có khả năng sửa chữa, bảo trì các mạch điện tử dân dụng và công nghiệp. Mục tiêu của môn học/mô đun: - Về kiến thức: + Phân tích các hiện tượng hư hỏng ở các thiết bị điện và máy móc, thiết bị điện tử để sửa chữa và bảo trì nhanh chóng. + Trình bày được về cấu tạo, trình bày về nguyên lý hoạt động, tính chất, cùng với ứng dụng của các linh kiện điện tử. + Trình bày được về cấu tạo, trình bày được về nguyên lý hoạt động, ứng dụng, của các mạch điện tử cơ bản thường dùng, tìm hiểu được các mạch điện chuyên biệt được dùng trong thiết bị điện tử công nghiệp hiện nay. + Phân tích được nguyên lý hoạt động của từng mạch điện, của từng thiết bị điện tử trong thiết kế và kiểm tra sửa chữa. + Thiết kế được một số mạch điện thay thế hoặc mạch điện ứng dụng. Đáp ứng được yêu cầu về công việc sửa chữa hay cải tiến chế độ làm việc của từng thiết bị điện tử công nghiệp. - Về kỹ năng: + Vận hành được các thiết bị điện, thiết bị điện tử +Lắp đặt, kết nối các thiết bị điện tử. + Bảo trì, sửa chữa được tất cả các thiết bị điện tử ứng với yêu cầu trong công việc. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Người học có khả năng làm việc độc lập hoặc làm nhóm, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ lẫn nhau trong học tập và rèn luyện, có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm trong công việc. Nội dung của mô đun: 5
BÀI 1: BỘ NGUỒN TUYẾN TÍNH Giới thiệu: Mọi mạch điện tử đều hoạt động bằng một nguồn điện đẳng áp (điện áp không đổi) nào đó. Nguồn cấp phải liên tục duy trì điện áp đầu ra ở một mức nào đó (3.3V; 5V…) kể cả khi điện áp đầu vào thay đổi, hoặc dòng đầu ra thay đổi. Lấy ví dụ IC nguồn phổ biến nhất LM7805 Hình 1.1: IC nguồn LM7805 – Với điện áp đầu vào Vin thay đổi (5-35V) và dòng điện ở đầu ra thay đổi (0-1A), điện áp Vout luôn được giữ ổn định ở mức 5V. – Vậy nguồn cấp ảnh hưởng gì đến mạch điện của bạn? Như các bạn đã biết mọi mạch điện tử đều hoạt động dựa trên các mức logIC 0,1. Các mức logIC này được quy định bởi các mức điện áp. Ví dụ với mạch điện hoạt động ở điện áp 5V, logIC 0 được hiểu là điện áp 0V-0.7V; logIC 1 được hiểu là điện áp từ 2V – 5V. Để mạch điện hoạt động ổn định thì điện áp cung cấp phải luôn được duy trì ổn định ở 5V để tránh bị nhiễu giữa các mức logIC . – Vai trò của nguồn cấp đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng đo lường. Các loại cảm biến chỉ hoạt động đúng theo các đặc tính trong datasheet khi nguồn cấp cho chúng ổn định, và chính xác. Lấy ví dụ cảm biến siêu âm HC-SR05, hoạt động dựa trên sóng siêu âm ở tần số 40KHz. Chưa tính đến ảnh hưởng của chất lượng cảm biến (thạch anh 4MHz, PCB, Opamp…) nếu nguồn cấp không ổn định, tần số sóng siêu âm sẽ không chính xác ở 40KHz dẫn đến kết quả đo khoảng cách bị sai lệch. – Một số ứng dụng khác lại không yêu cầu độ ổn định và chính xác nhưng lại đề cao khả năng kéo tải, yêu cầu nguồn công suất cao và nhỏ gọn… Phần tiếp theo của bài viết hướng dẫn các bạn phân biệt các loại nguồn cấp và sử dụng nó cho ứng dụng của mình. Mục tiêu: Sau khi học xong bài này người học có khả năng: -Kiến thức: + Trình bày đúng các khối chức năng của nguồn tuyến tính công suất lớn. + Phân tích đúng nguyên lý hoạt động - Kỹ năng: + Chẩn đoán, kiểm tra, sửa chữa được những hư hỏng. + Rèn luyện tính tích cực, chủ động, đảm bảo an toàn, tiết kiệm. Nội dung chính: 1. Định nghĩa 6
- Mạch nguồn tuyến tính là mạch điện biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều ở tần số thấp thông thường chủ yếu là ở 50hz sau đó được lọc phẳng trên tụ điện và được khống chế thành điện áp cố định để cấp cho tải . Trong quá trình sửa chữa rất nhiều mạch nguồn trong các thiết bị thực tế như bếp từ ,nồi cơm , lò vi sóng ,máy giặt ,điều hòa thì chúng tôi thấy thực tế nguồn tuyến tính có sơ đồ khối như sau - Cấu trúc Hình 1.2: cấu trúc một bộ nguồn tuyến tính 2. Nguyên lý hoạt động 2.1 Nguyên lí hoạt động của từng khối: Biến áp : có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều từ điện thế này sang điện thế khác có cùng tần số , trong mạch nguồn tuyến tính thì nó làm nhiệm vụ hạ áp từ 220VAC xuống một mức điện áp xoay chiều nào đó tùy nhà thiết kế để cấp cho mạch chỉnh lưu. Hình 1.3: Cá loại biến áp sử dụng trong bộ nguồn tuyến tính Khối chỉnh lưu : Chỉnh là nắn , lưu là dòng nên có thể hiểu chỉnh lưu là biến dòng điện ( điện áp ) xoay chiều thành dòng điện ( điện áp ) một chiều để cấp cho mạch điện tử . Trong thực tế khối này thường sử dụng diode đơn lẻ hoặc diode cầu để biến đổi điện áp .Để tôi minh hoa cho các bạn dễ hiểu các mạch chỉnh lưu thường dùng trong thực tế . Chỉnh lưu nửa chu kì : 7
Hình 1.4: Sơ đồ mạch chỉnh lưu bán kỳ và dạng sóng ngõ ra Chỉnh lưu toàn kì có điểm giữa. Hình 1.5: Sơ đồ mạch chỉnh lưu toàn kỳ có điểm giữavà dạng sóng ngõ ra Chỉnh lưu toàn kì cho ra điện áp sau chỉnh lưu liên tục với diode DS1 và DS2 thay phiên nhau làm việc ,trong trường hợp các bạn muốn lấy điện áp âm thì chỉ việc mắc ngược lại giống với chỉnh lưu nửa chu kì đã xét ở phía trên . Chỉnh lưu toàn sóng sử dụng cầu diode : Hình 1.6: Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu Trong thực tế kiểu sử dụng cầu diode này được dùng rất nhiều trong thực tế vì nó cho ra toàn sóng nên cho hiệu suất cao ,sử dụng được trong những mạch điện áp cao và công suất lớn .Cầu diode này có thể sử dụng 4 con diode đơn lẻ ghép với nhau hoặc sử dụng luôn 1 cầu diode dc tích hợp sẵn 4 con bên trong 8
Hình 1.7: Các loại cầu diode Khối lọc nguồn : Khối này rất đơn giản là chỉ sử dụng một tụ hóa để lọc phẳng điện áp một chiều để cấp cho tải . Giá trị điện dung càng cao thì lọc càng phẳng, trong nhiều trường hợp muốn tăng giá trị điện dung thì các bạn có thể ghép song song 2 con tụ. Hình 1.8: tụ điện Khối ổn áp : Khối này có nhiệm vụ tạo điện áp cố định để cấp cho tải vì trong nhiều trường hợp điện áp AC của chúng ta trong thực tế có thể biến đổi do đó dẫn đến mạc bị biến đổi điện áp nếu không có mạch tạo điện áp cố định thì trong nhiều trường hợp có thể gây hỏng tải đằng sau. Trong thực tế người ta hay sử dụng IC ổn áp họ 78xx, 79xx để cấp điện áp cố định ra tải với xx thể hiện số điện áp. Sơ đồ mạch điện cơ bản Hình 1.9: Sơ đồ mạch ổn áp 5V 9
Hình 1.10: Ký hiệu và sơ đồ chân các loại IC ổn áp dương Trong nhiều trường hợp các nhà thiết kế không sử dụng IC ổn áp mà lại sử dụng một linh kiện thông dụng để tạo điện áp chuẩn đó là diode zenner. Mạch cơ bản như sau Hình 1.11: Sơ đồ mạch ổn áp dùng Zener Cách tính toán trên mạch nguồn này -Dòng điện Iz đi qua zener tối đa: Izmax=Pz/ Vz . Với Pz là công suất của diode, Vz là điện áp ổn áp của diode. -Chọn điện trở hạn dòng Rs nhỏ nhất: Rsmin= (Vin-Vz)/Izmax 2.2 Hiệu suất hoạt động – Dòng I(v) càng lớn thì IC nguồn tuyến tính tỏa nhiệt càng mạnh, tiêu tốn rất nhiều năng lượng và cần miếng tản nhiệt rất lớn. Ví dụ LM7805. Với điện áp vào 12V, điện áp ra 5V. Hiệu suất của LM7805 tính như sau: – Thay số ta có, hiệu suất của LM7805 chỉ là 5/12=41.66%. Điện áp đầu vào càng lớn thì hiệu suất càng tệ. Biểu đồ dưới đây mô tả liên hệ giữa tỉ lệ điện áp vào/ra với hiệu suất của các IC nguồn tuyến tính: 10
Hình 1.12: Biểu đồ điện áp và hiệu suất IC – Từ công thức tính hiệu suất, theo lý thuyết có thể thấy trường hợp cho hiệu suất cao nhất là khi điện áp đầu vào=đầu ra. Nhưng thực tế luôn có điện áp rơi trên IC nguồn tuyến tính (cụ thể là rơi trên Transistor). Do đó điện áp đầu ra luôn phải nhỏ hơn điện áp đầu vào. 2.3 Các đặc tính khác – Một đặc tính quan trọng cần đề cập đến nữa là các IC nguồn tuyến tính sẽ tự ngắt khi nhiệt độ quá cao. Sơ đồ nguyên lý của khối tự bảo vệ quá nhiệt như sau: Hình 1.13: Sơ đồ mạch bảo vệ quá nhiệt – Khối này hoạt động như sau: Cảm biến nhiệt đô Q1 sẽ được đặt gần với transistor (phần Voltage controlled). Q1 có 2 điều kiện mở là điện áp VBE=0.35V và nhiệt độ vượt ngưỡng 160 độ. Khi nhiệt độ của transistor vượt quá 160 độ, Q1 sẽ mở thông, kéo toàn bộ dòng vào nó. Lúc này dòng ở tải hạ xuống, năng lượng hao phí trên transistor (do tỏa nhiệt) không còn, nhiệt độ transistor sẽ giảm dần. Khi nhiệt độ đã xuống dưới ngưỡng 160 độ, Q1 sẽ đóng lại. – Lưu ý khi sử dụng các IC nguồn tuyến tính, nếu điện áp đầu vào lớn hơn nhiều so với điện áp đầu ra và đầu ra cần dòng hoạt động lớn thì bạn cần miếng tản nhiệt đủ lớn. Nên bố trí IC riêng 1 góc trên PCB của bạn để tránh ảnh hưởng các linh kiện khác. Ví dụ hình ảnh bên dưới là miếng tản nhiệt sử dụng cho 7812, với đầu vào cỡ 24VDC và đầu ra sử dụng dòng tới 1A. 11
Hình 1.14: Board mạch có gắn tản nhiệt cho IC – Ta cần bố trí IC nguồn ở riêng 1 góc của PCB và cần miếng tản nhiệt rất lớn như trên để đảm bảo mạch hoạt động bình thường. Nguồn tuyến tính rất cồng kềnh. 2.4 Ưu điểm - Nhược điểm - Ưu điểm + Đơn giản ,dễ lắp ráp ,dễ sửa chữa và điều chỉnh. + Nguồn này có hiệu suất làm việc khá cao, giá thành sản phẩm phù hợp với đa số người sử dụng. + Đặc biệt dải điện áp sơ cấp rộng, lấy được nhiều mức điện áp một cách dễ dàng - Nhược điểm: + Đối với tải có công suất lớn yêu cầu biến áp có công suất lớn dẫn đến cồng kềnh ,giá thành cao và từ trường tản do biến áp gây ra ảnh hưởng đến mạch điện tử. + Mạch ổn áp phải nối tiếp với tải và làm việc cùng tải . Với tải ăn dòng lớn thì ổn áp cũng phải làm viêc với dòng lớn dẫn đến phần tử ổn áp nóng nhiều ,tản nhiệt phải lớn dẫn đến cồng kềnh ,đắt tiền, tuổi thọ của ổn áp thấp ( không mong muốn ). + Giải ổn áp hẹp, độ ổn định không cao , điện trở trong của nguồn lớn. 3. Ứng dụng của nguồn tuyến tính – Sử dụng cho các ứng dụng đơn giản, chi phí thấp. – Sử dụng cho các ứng dụng dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu như radio, truyền thông, dùng trong các ứng dụng đo lường yêu cầu độ chính xác cao. Nguồn tuyến tính có ưu điểm là độ gợn sóng của điện áp đầu ra rất nhỏ (LM7805 là 45uV) các loại nguồn switching gần như không thể đạt được con số này (thường cỡ vài mV). – Ứng dụng cần đáp ứng đầu ra(transient response) nhanh khi điện áp đầu vào thay đổi liên tục. – Nếu Vin xấp xỉ Vout (thường lấy Vout=Vin -1) thì nguồn tuyến tính cho hiệu suất cao hơn nguồn switching. 4. Khảo sát bộ nguồn ±35V 12
Hình 1.15: Sơ đồ mạch nguồn đối xứng dùng cho amply 5. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục - Đứt cầu chì - Biến áp bị rò điện - Mạch đóng ngắt relay - Cầu diode hư - Phù tụ lọc - Nguồn ± 15V không có 13
BÀI 2: BỘ NGUỒN ỔN ÁP XUNG Giới thiệu: Với nền công nghiệp phát triển 4.0 như bây giờ thì các bạn sẽ không ngạc nhiên gì khi những thiết bị điện tử bây giờ ngày càng trở nên hiện đại hơn , chất lượng tốt hơn . Điều đặc biệt ở đây là trong quá trình sửa chữa hàng nghìn thiết bị điện tử bây giờ thì chúng tôi thấy hầu hết thiết bị điện tử bây giờ đếu sử dụng nguồn xung chứ không phải là nguồn tuyến tính thông thường nữa . Vậy nguồn xung là gì và nó có cấu tạo và nguyên lí hoạt động như thế nào. Mục tiêu: Sau khi học xong bài này người học có khả năng: - Kiến thức: + Xác định được nhiệm vụ và chức năng của từng khối nguồn. + Trình bày nguyên lý hoạt động của nguồn Switching - Kỹ năng: + Kiểm tra, sửa chữa được những hư hỏng trong mạch nguồn. + Rèn luyện tính tích cực, chủ động, đảm bảo an toàn, tiết kiệm. Nội dung chính: 1. Định nghĩa Nguồn switching hay thường gọi là nguồn xung hay nguồn tổ ong là là tên gọi thường dùng để phân biệt giữa nguồn dùng biến áp xung và biến áp thường là bộ nguồn có tác dụng biến đổi từ nguồn điện xoay chiều sang nguồn điện một chiều bằng chế độ dao động xung tạo bằng mạch điện tử kết hợp với một biến áp xung. Tùy theo mức điện áp đầu ra phù hợp với thiết bị sử dụng, các nhà sản xuất đã tính toán và thiết kế với mức điện áp ra mong muốn. Một số điện áp ngõ ra một chiều thường dùng như 5V DC, 9VDC, 12VDC, 24VDC, 48VDC... Hình 2.1: Bộ nguồn tổ ong Nguồn xung được thiết kế dựa trên chuyển mạch tần số cao dùng biến áp xung cho hiệu suất cao, tối giản được về kích thước và trọng lượng khi thiết kế, trong mạch sử dụng linh kiện chuyển mạch tần số cao ít suy hao như mosfet hoặc transistor 14
high speed, biến áp xung nhỏ gọn. Có 2 kiểu thiết kế nguồn xung, thiết kế rời riêng biệt để cung cấp đến thiết bị như dùng nguồn để thắp sáng LED, điều khiển motor, đóng ngắt thiết bị và thiết kế mạch nguồn xung được tích hợp sẵn trong board mạch các thiết bị điều khiển tạo ra các điện áp như 3.3V, 5V, 9V, 12V, 24V...để làm nguồn nuôi cho các IC hoạt động... Nguồn tuyến tính cổ điển sử dụng biến áp sắt từ để làm nhiệm vụ hạ áp rồi sau đó dùng chỉnh lưu kết hợp với IC nguồn tuyến tính tạo ra các cấp điện áp một chiều mong muốn như 3.3V, 5V, 6V, 9V, 12V, 18V, 24V....để cấp nguồn cho các thiết bị như đầu công suất khuếch đại âm thanh, làm nguồn nuôi cho các mạch điều khiển, thắp sáng led...... Với cấu tạo như trên thì với công suất lớn bộ nguồn thường rất cồng kềnh và tốn vật liệu lên không còn được sử dụng nhiều. Mà thay vào đó là những bộ nguồn switching hiệu suất cao. 2. Cấu tạo của một bộ nguồn xung Sơ đồ mạch nguồn tổ ong Cấu tạo nguồn tổ ong gồm 5 khối chính là khối chỉnh lưu điện áp vào, khối tạo xung điều khiển, Khối công suất, khối chỉnh lưu điện áp ra, khối hồi tiếp Hình 2.2: Sơ đồ mạch bộ nguồn tổ ong Hình 2.3: Bố trí linh kiện trong bộ nguồn tổ ong 15
- Khối chỉnh lưu điện áp ngõ vào + Khối chỉnh lưu điện áp có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp vào 220VAC thành điện áp BUS trên 2 tụ là 310VDC ( 220V*1.41 = 310VDC) bao gồm các thành phần linh kiện chính là tụ chống sét, cầu chì, cuộn lọc nhiễucầu chỉnh lưu diode và tụ lọc nguồn, điện trở xả tụ. Hãy xem sơ đồ mạch sau. Hình 2.4: Sơ đồ mạch ngõ vào và các linh kiện sử dụng trong sơ đồ - Khối dao động tạo xung PWM Đối với Khối dao động PWM thường dùng IC TL494 hoặc KA7500C để tạo xung cung cấp cho tầng đệm khuếch đại qua biến áp rung để điều khiển transitor công suất. Transistor công suất thường dùng là E13009L Mạch lái đệm xung cung cấp cho biến thế rung thường sử dụng transistor 2SC2655 và cặp zener ghim áp 1N4752 Hình 2.5: Mạch tạo xung PWM - Khối công suất 16
Khối công suất sử dụng transistor công suất FJP1300L để tạo chuyển mạch push-pull thông qua xung cách ly từ biến áp TR1. Biến áp rung cách ly TR1 được cung cấp PWM bởi mạch lái transistor 2SC2655 và cặp zener ghim áp 1N4752 như giới thiệu ở khối tạo xung PWM dùng TL494. Mục đích làm cho biến thế xung TR2 ngắt dẫn liên tục ( được gọi là chuyển mạch xung ) để tạo hiệu ứng từ trường trên biến áp xung TR2. Như vậy sau biến áp xung TR2 sẽ xuất hiệu một hiệu điện thế tương ứng với xung nhịp và vòng dây quấn để đưa đến khối chỉnh lưu ngõ ra. Hình 2.6: Sơ đồ mạch khối công suất và IC sử dụng trong mạch - Khối chỉnh lưu điện áp ra Khối chỉnh lưu điện áp ra là khối chuyển đổi điện áp AC sau biến áp TR2 qua diode chỉnh lưu để tạo điện áp DC ngõ ra ví dụ như DC 5V, DC 12V, DC 24V..Diode chỉnh lưu sau biến áp là diode có tần số đáp ứng nhanh ( hay còn gọi là diode Schotky). Trong sơ đồ mạch sử dụng là diode STPS30H100C. Các loại thường sử dụng như diode MBR40100PT... Các thành phần linh kiện chính ở khối chỉnh lưu ngõ ra bao gồm, cuộn cảm L1 lọc hài, Các tụ ổn áp nguồn sau diode để có điện áp ngõ ra phẳng cung cấp đến thiết bị hoạt động ổn định, không gây sụt áp trên tải. Hình 2.7: Sơ đồ mạch khối chỉnh lưu và IC sử dụng trong mạch 17
- Khối hồi tiếp Current loop compensation là khối hồi tiếp so sánh điện áp ngõ ra với điện áp tham chiếu mục đích tạo chu kỳ xung lặp lại để điều khiển linh kiện chuyên mạch Các khối khác như voltage sense là để chỉnh điện áp ngõ ra, tức sẽ điều chỉnh độ rộng xung PWM của IC TL494 3. Nguyên lý hoạt động. Nguyên lí hoạt động của nguồn xung khác so với nguồn tuyến tính. Đầu tiên điện áp AC sẽ qua một mạch lọc nhiễu cao tần để loại những nhiễu cao tần do đường dây điện gây ra có thể đánh chết cầu diode sau đó được chỉnh lưu qua cầu diode biến thành điện áp một chiều DC sau đó được san phẳng bởi tụ lọc sơ cấp ( thường sử dụng tụ 220uF 450V). -Điện áp sau chỉnh lưu sẽ có điện áp khoảng 300V ( nếu điện áp AC vào là 220V) hoặc 150V ( nếu điện áp AC vào là 110V) sau đó sẽ đi qua điện trở mồi và biến áp xung . Điện áp đi qua điện trở mồi sẽ bị sụt áp trên đó để cấp nguồn vào chân Vcc của IC nguồn. Sau một thời gian điện áp nguồn Vcc của IC nguồn sẽ lấy từ mạch nguồn phụ của biến áp xung.Mạch nguồn phụ này bao gồm một diode và 1 điện trở duy trì để IC nguồn hoạt động . - Khi IC nguồn hoạt động nó sẽ điều khiển Mosfet làm việc ở chế độ đóng mở để tạo ra từ trường bên sơ cấp khi đó sẽ tạo ra điện áp cảm ứng bên thứ cấp của biến áp xung. - Điện áp cảm ứng của biến áp xung bên thứ cấp sẽ được chỉnh lưu thành điện môt chiều và được san phẳng bởi tụ lọc .Tùy vào mạch nguồn có bao nhiêu điện áp ra mà có bấy nhiêu diode và tụ điện. Điện áp ra bên thứ cấp sẽ được kết nối với mạch lấy mẫu và mạch phát hiện điện áp lỗi để khống chế điện áp đầu ra .Khi điện áp đầu ra tăng hoặc giảm nó sẽ báo về IC nguồn để IC nguồn điều khiển mosfet khống chế điện áp ra. 4. Chức năng các linh kiện 18
Hình 2.7: Vị trí Transistor công suất và transisitor mạch dao động Hình 2.8: Vị trí IC nguồn, biến áp , hồi tiếp nguồn phụ trong mạch Hình 2.9: Vị trí IC nguồn, diode chỉnh lưu, biến áp xung 19
4. Khảo sát bộ nguồn ổn áp xung ATX - Nguyên lý hoạt động của bộ nguồn ATX . Hình 2.10: Sơ đồ khối của bộ nguồn ATX Bộ nguồn có 3 mạch chính là: - Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ đổi điện áp AC 220V đầu vào thành DC 300V cung cấp cho nguồn cấp trước và nguồn chính . - Nguồn cấp trước có nhiệm vụ cung cấp điện áp 5V STB cho IC Chipset quản lý nguồn trên Mainboard và cung cấp 12V nuôi IC tạo dao động cho nguồn chính hoạt động (Nguồn cấp trước hoạt động liên tục khi ta cắm điện) - Nguồn chính có nhiệm vụ cung cấp các điện áp cho Mainboard, các ổ đĩa cứng, đĩa mềm, đĩa CD Rom .. nguồn chính chỉ hoạt động khí có lệnh PS_ON điều khiển từ Mainboard . 4.1 Mạch chỉnh lưu: - Nhiệm vụ của mạch chỉnh lưu là đổi điện áp AC thành điện áp DC cung cấp cho nguồn cấp trước và nguồn xung hoạt động . - Sơ đồ mạch như sau: Hình 2.11 sơ đồ mạch chỉnh lưu - Nguồn ATX sử dụng mạch chỉnh lưu có 2 tụ lọc mắc nối tiếp để tạo ra điện áp cân bằng ở điển giữa. - Công tắc SW1 là công tắc chuyển điện 110V/220V bố trí ở ngoài khi ta gạt sang nấc 110V là khi công tắc đóng => khi đó điện áp DC sẽ được nhân 2, tức là ta vẫn thu được 300V DC - Trong trường hợp ta cắm 220V mà ta gạt sang nấc 110V thì nguồn sẽ nhân 2 điện áp 220V AC và kết quả là ta thu được 600V DC => khi đó các tụ lọc nguồn sẽ bị nổ và chết các đèn công suất. 20