http://www.ebook.edu.vn 70
Chương 4. Mạch nguồn
Bài giảng số 1
Thời lượng: 5 tiết.
Tóm tắt nội dung :
¾ Nguồn chỉnh lưu
¾ Nguồn ổn áp 1 chiều tuyến tính
o Ổn áp tham số
o Ổn áp một chiều kiểu bù
o Ổn áp xung
4.1 Nguồn chỉnh lưu
Mạch chỉnh lưu là mạch biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.
4.1.1 Mạch chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ:
Hình 4.1.1.1. Mạch chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ.
Các linh kiện trong mạch:
• V1 là điện áp lưới 220V, 50Hz.
• T1 là biến áp, thực hiện biến đổi dòng xoay chiều thành dòng xoay chiều có biên độ thay
đổi.
• D1 là diode bán dẫn, nhờ tính chất van dòng điện sẽ chỉnh lưu dòng xoay chiều phía
thứ cấp của biến áp thành dòng 1 chiều.
Mạch điện thực hiện biến đổi điện áp lưới thành điện áp một chiều. Dạng sóng tín hiệu vào-ra
của mạch chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ được trình bày như trong hình vẽ:
http://www.ebook.edu.vn 71
Hình 4.1.1.2. Dạng sóng tín hiệu vào-ra của mạch chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ.
Tín hiệu vào là tín hiệu tuần hoàn theo chu kỳ T, do đó ta chỉ cần tính toán trên 1 chu kỳ
từ 0 đến T. Các chu kỳ còn lại tín hiệu sẽ tuần hoàn.
0 < t < T/2:
U
2>0 => diode phân cực thuận => U0=U2 .
T/2 < t < T:
U
2<0 => diode phân cực ngược => U0=0.
Nhận xét:
• Tại đầu ra, điện áp luôn ≥0 nên mạch đã thực hiện việc chỉnh lưu điện áp xoay chiều
thành điện áp 1 chiều. Tuy nhiên, điện áp ra chỉ tồn tại trong nửa chu kỳ dương của
điện áp vào. Vì vậy, mạch được gọi là mạch chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ.
• Giá trị trung bình của điện áp ra được tính như sau (giả sử U2 là điện áp hình sin, có
giá trị hiệu dụng là U2)
2
2
2
0
2
0
2
___
045.0
.2
2
)2cos(
.
.2
)sin(..2
1U
U
f
ft
T
U
dttU
T
U
T
T
==
−
== ∫
ππ
π
ω
• Tín hiệu ra U0 là tín hiệu 1 chiều tuy nhiên tín hiệu này không ổn định. Tín hiệu 1
chiều mong muốn là tín hiệu bằng phẳng và ổn định. Để làm cho tín hiệu ra bằng
phẳng hơn, ta mắc thêm tụ điện vào mạch như sau:
D1
V1
220 V
50 Hz
0Deg
R1
T1
U2
C1
Hình 4.1.1.3. Mạch chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ có tụ điện.
http://www.ebook.edu.vn 72
Do quá trình phóng và nạp của tụ điện làm cho điện áp ra bằng phẳng hơn.
Hình 4.1.1.4. Dạng sóng tín hiệu của mạch chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ có tụ điện.
4.1.2 Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ:
D1
V1
220 V
50 Hz
0Deg
R1
10k
Ω
T1
D2
U
21
U
22
Hình 4.1.2.1. Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ.
Các linh kiện trong mạch:
• V1 là điện áp lưới, 220V, 50Hz.
• T1 là biến áp có điểm đất chung ở giữa. Hai điện áp ra U21 và U22 sẽ ngược pha nhau.
• Hai diode D1 và D2 phối hợp với nhau đảm bảo điện áp ra tồn tại trong cả hai chu
kỳ.
Mạch điện thực hiện biến đổi điện áp lưới thành điện áp một chiều.
http://www.ebook.edu.vn 73
Hình 4.1.2.2. Dạng sóng tín hiệu vào-ra của mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ.
Tín hiệu vào là tín hiệu tuần hoàn theo chu kỳ T, do đó ta chỉ cần tính toán trên 1 chu kỳ từ
0 đến T. Các chu kỳ còn lại tín hiệu sẽ tuần hoàn.
0 < t < T/2:
U
21>0 => Diode 1 phân cực thuận
U
22<0 => Diode 2 phân cực ngược
T/2 < t < T:
U
21<0 => Diode 1 phân cực ngược
U
22>0 => Diode 2 phân cực thuận
Nhận xét:
• Tại đầu ra, điện áp ra luôn ≥0 nên mạch đã thực hiện việc chỉnh lưu điện áp xoay chiều
thành điện áp 1 chiều. Điện áp ra tồn tại trong cả hai nửa chu kỳ. Vì vậy, mạch được gọi
là mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ.
• Giá trị trung bình của điện áp ra được tính như sau (giả sử U21 và U22 là điện áp hình sin,
có giá trị hiệu dụng là U2). Dễ thấy giá trị trung bình của điện áp ra trong mạch chỉnh
lưu 2 nửa chu kỳ gấp đôi trường hợp chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ, vậy 2
___
09.0 UU =
• Để đánh giá độ bằng phẳng của điện áp ra, thường sử dụng hệ số gợn sóng được định
nghĩa đối với thành phần sóng bậc n:
•
0
U
U
qnm
n= với Unm là biên độ sóng có tần số n.ω, U0 là thành phần điện áp 1 chiều
trên tải. Đối với mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ ta có: q1 = 0.67
Tín hiệu ra U0 là tín hiệu 1 chiều tuy nhiên tín hiệu này không ổn định. Tín hiệu 1 chiều mong
muốn là tín hiệu bằng phẳng và ổn định. Để làm cho tín hiệu ra bằng phẳng hơn, ta mắc thêm tụ
điện vào mạch như sau:
=> U0=U21
=> U0=U22
http://www.ebook.edu.vn 74
D1
V1
220 V
50 Hz
0Deg
R1
T1
U
D2
21
U
22
C1
Hình 4.1.2.3. Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ có tụ điện.
Do quá trình phóng và nạp của tụ điện làm cho điện áp ra bằng phẳng hơn.
Hình 4.1.2.4. Dạng sóng tín hiệu của mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ có tụ điện.
Khi có thêm tụ điện, giá trị trung bình của điện áp ra sẽ tăng 2
___
0.2 UU = và hệ số gợn sóng
giảm q1 ≤ 0.02.
4.1.3 Mạch chỉnh lưu cầu:
V1
220 V
50 Hz
0Deg
R1
T1
D1 D2
D3
D4
U2 U0
Hình 4.1.3.1. Mạch chỉnh lưu cầu.
Các linh kiện trong mạch:
• 4 diode D1, D2, D3, D4 mắc như trên gọi là mắc theo hình cầu.
• V1 là nguồn điện áp lưới.
• T1 là biến áp.