Tài liệu Nguồn ổn áp dài rộng kiểu xung ngắt mở

Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Lêi nãi ®Çu Nguån æn ¸p d¶i réng ngµy nay ®îc øng dông trong hÇu hÕt c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö nãi chung vµ trong TV nãi riªng, bëi nã cung cÊp ®îc nhiÒu møc ®iÖn ¸p kh¸c nhau ®¸p øng yªu cÇu sö dông cña c¸c khèi chøc n¨ng trong c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö víi æn ®Þnh vÒ ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn rÊt ®¸ng tin cËy. Nguån æn ¸p d¶i réng víi møc vµo rÊt kh¸c nhau nªn ®îc sö dông trªn toµn cÇu víi mçi quèc gia cã mét tiªu chuÈn ®iÖn ¸p riªng. Nguån æn ¸p d¶i réng ®¹t hiÖu suÊt cao gän nhÑ, tÝnh n¨ng tèt nªn nghiªn cøu nguån æn ¸p d¶i réng lµ ®Ò tµi trong b¸o c¸o tèt nghiÖp nµy. §Ó hoµn thµnh b¸o c¸o tèt nghiÖp, xin ch©n thµnh c¶m ¬n ThÇy Hµ Quang Thanh, ®· híng dÉn vµ gióp ®ì em hoµn thµnh c«ng viÖc. Do thêi gian vµ kh¶ n¨ng cã h¹n nªn trong b¸o c¸o sÏ kh«ng tr¸nh khái sai sãt. RÊt mong ®îc sù chØ dÉn cña c¸c thÇy, c« vµ c¸c b¹n ®ång nghiÖp kh¸c ®Ó cã ®îc kinh nghiÖm trong thiÕt kÕ sau nµy. Xin ch©n thµnh c¶m ¬n. SV thùc hiÖn: NguyÔn Ngäc Kiªn Líp: C§§T7-K2 NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 1 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Ch¬ng 1: Vai trß chøc n¨ng c¸c khèi trong m¸y thu h×nh mµu Trong m¸y thu h×nh mµu bao gåm nhiÒu khèi, nhiÒu chøc n¨ng ho¹t ®éng riªng biÖt kh¸c nhau nhng cã liªn quan chÆt chÏ ®Õn nhau. Mçi khèi chøc n¨ng ®¶m nhiÖm mét c«ng viÖc kh¸c nhau nªn nguån cung cÊp cho tõng khèi kh¸c nhau. Song ®Ó c¸c khèi lµm viÖc æn ®Þnh th× nguån ®iÖn ¸p kh¸c nhau còng ph¶i cã nh÷ng yªu cÇu chÊt lîng cao kh¸c nhau. H×nh vÏ trang 7 m« t¶ c¸c khèi chøc n¨ng trong m¸y thu h×nh mµu. 1.1. Khèi lÖnh NhËn tÝn hiÖu cao tÇn tõ ¨ng ten thu víi c¸c d¶i sãng: VHF(L): 45,25 ÷ 103,25 MHz VHF(H): 138,25 ÷ 224,25 MHz UHF: 471 ÷ 863,25 MHz §a ra trung tÇn IF: 38 Hz Nh vËy khèi kªnh ph¶i phèi hîp trë kh¸ng víi ¨ng ten thu ®¶m b¶o ®é nh¹y c¸c tÝn hiÖu cao tÇn sè 50-100 µ V. KhuÕch ®¹i cao tÇn, t¹o dao ®éng ngo¹i sai t¹i chç ®Ó ph¸ch tÇn, ®a ra tÇn sè trung tÇn cã d¶i th«ng biªn ®é theo yªu cÇu. §Ó khèi kªnh hoµn thµnh c¸c chøc n¨ng kh¸c nhau nguån mét chiÒu ®îc cÊp: 12V DC cÊp cho c¸c b¨ng sãng VHF, UHF, qua bé chuyÓn m¹ch. 12V cÊp cho khuÕch ®¹i cao tÇn. 0-30 V cÊp cho c¸c ®ièt varicap ®Ó dß sãng. NhËn c¸c møc ®iÖn ¸p AGC, AFC tõ trung tÇn ®a tíi ®Ó æn ®Þnh chÕ ®é c«ng t¸c. Do vËy, ®Ó khèi kªnh lµm viÖc æn ®Þnh víi tÊt c¶ c¸c d¶i tÇn th× viÓc cÊp nguån mét chiÒu ®ßi hái chÝnh x¸c vµ æn ®Þnh cao. NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 2 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở 1.2. M¹ch khuÕch ®¹i trung tÇn chung Khèi trung tÇn cã nhiÖm vô khuÕch ®¹i tÇn sè trung gian tõ khèi kªnh ®a tíi. TÇn sè chung cho c¶ ®¬ng kÝnh vµ ®êng tiÕng lµ 38 MHz. Víi c¸c ®êng tiÕng: HÖ SECAM: 31,5 MHz (d¶i th«ng 6,5 MHz). 30,0 MHz (d¶i th«ng 6,0 MHz). HÖ PAL: 32,5 MHz (d¶i th«ng 5,5 MHz). HÖ NTSC: 33,5 MHz (d¶i th«ng 4,5 MHz). §a tÝn hiÖu Video ra víi møc chuÈn tõ 1-5 Vp-p §a tÝn hiÖu Audeo ra víi møc chuÈn tõ 350-450 mv §a ra c¸c møc ®iÖn ¸p AFC,AGC ®Ó æn ®Þnh khèi kªnh. Do vËy, ®Ó æn ®Þnh chÕ ®é c«ng t¸c cña khèi khuÕch ®¹i trung tÇn vÒ ®é lín vµ d¶i th«ng th× nguån cung cÊp còng ®îc æn ®Þnh vµ chÝnh x¸c. Khèi nµy thêng ®îc cÊp nguån tõ 12V-24 VDC 1.3. Khèi xö lý tÝn hiÖu mµu TÝn hiÖu trung tÇn sau tach sãng ®a ra tÝn hiÖu Video ®îc ®a tíi khèi xö lý tÝn hiÖu mµu. Khèi nµy nhËn d¹ng vµ kh«i phôc l¹i sãng mang mµu phô: PAL: 4,43 MHz SECAM: 4.40625-4,25 MHz NTSC: 3,58-4,43 MHz Qua m¹ch gi¶i m· ®a ra 3 tÝn hiÖu s¾c ER-EY, EB -EY, EG-EY. Khèi nµy thêng ®îc cÊp nguån tõ 12 V-13,2 V 1.4. Khèi m¹ch ®Ìn h×nh Khèi m¹ch ®Ìn h×nh nhËn tÝn hiÖu sau khi khèi xö lý mµu ®a ra 3 tÝn hiÖu s¾c ER-EY, EB-EY, EG-EY khuÕch ®¹i ®ñ lín ®ång thêi kÕt hîp víi tÝn hiÖu chãi EY tõ khèi xö lý ®é s¸ng ®a tíi trén t¸ch mµu ®Ó t¹o ra 3 tÝn hiÖu mµu tõ ®µi ph¸t chuyÓn ®i ER, EB, EG. Ba tÝn hiÖu mµu nµy ®îc ®a vµo catèt cña ®Ìn h×nh ®Ó t¸i t¹o l¹i h×nh ¶nh vµ mµu s¾c cña c¶nh ban ®Çu. NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 3 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Khèi m¹ch ®Ìn h×nh lµm nhiÖm vô khuÕch ®¹i c«ng suÊt s¾c vµ ®iÒu chÕ tÝn hiÖu mµu nªn thêng ®îc cÊp ®iÖn ¸p mét chiÒu rÊt cao tõ 125 - 160 V ®Ó t¹o ra c«ng suÊt lín ®ång thêi t¹o ra ®iÖn thÕ gi÷a catèt vµ c¸c líi cña ®Ìn h×nh. Trong m¹ch khuyÕch ®¹i ®Ìn h×nh thêng cã thªm c¸c m¹ch t¹o v¹ch, ch÷, sè. M¹ch nµy thêng ®îc cung cÊp nguån 12 -13,2 V. 1.5. Khèi xö lý tÝn hiÖu ®é s¸ng TÝn hiÖu vµo khèi nµy ®a ra sau t¸ch sãng h×nh vµ ®îc xö lý qua c¸c m¹ch khuÕch ®¹i, thùc hiÖn khuÕch ®¹i chãi tríc khi tíi catèt ®Ìn h×nh. TÇng khuÕch ®¹i ®Çu tiªn thùc hiÖn ®iÒu chØnh ®é mÞn ¶nh (SAHRP). TÇng khuÕch ®¹i gi÷a thùc hiÖn ®iÒu chØnh ®en tr¾ng ¶nh (PICTUER). TÇng khuÕch ®¹i cuèn thùc hiÖn ®iÒu chØnh ®é s¸ng ¶nh (BRIGHT). Trong khèi xö lý ®é s¸ng cßn cã m¹ch giíi h¹n ®é s¸ng ABL nh»m giíi h¹n ®é s¸ng cña ®Ìn h×nh vµ thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng xo¸ tia quÐt ngîc. 1.6. Khèi t¸ch xung ®ång bé (Ph©n li ®ång bé) Khèi nµy b»ng c¸c m¹ch vi ph©n tÝch vµ tÝch ph©n d¹ng c¸c xung ®ång bé dßng, mµnh tõ ®µi ph¸t nÐn tÝn hiÖu cao tÇn, chia t¸ch ®a sang c¸c khèi chøc n¨ng: QuÐt dßng hoÆc quÐt m¹ch 1.7 Khèi quÐt ngang Dao ®éng chuÈn thêng ®îc lÊy tõ c¸c dao ®éng chuÈn cña th¹ch anh qua m¹ch chia tÇn t¹o ra tÇn sè quÐt ngang: ƒh = 500 KHz = 15625 Hz 32 KÕt hîp víi xung ®ång bé ngang tíi m¹ch c«ng suÊt ngang t¹o nªn ®iÖn ¸p quÐt ®a tíi cuén l¸i ngang, l¸i tia ®iÖn tö tõ tr¸i sang ph¶i cung cÊp c¸c cung cho m¹ch xo¸ tia quÐt ngîc gi¶i m·, nguån. NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 4 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Khèi nµy thêng ®îc cÊp nguån 90-125V. Khèi nµy còng t¹o ra c¸c ®iÖn ¸p 12 V, 24 V, 140 V vµ cao ¸p cÊp cho anèt ®Ìn h×nh, khèi c«ng suÊt quÐt ngang ®îc coi nh mét nguån phô. 1.8. Khèi quÐt däc C¸c tÇn sè dao ®éng däc còng ®îc lÊy tõ tÇn sè chuÈn cña th¹ch anh víi tõng tiªu chuÈn quÐt kh¸c nhau t¹o nªn nh÷ng tÇn sè quÐt däc kh¸c nhau. Tiªu chuÈn quÐt hÕt mét mµn h×nh la 625 dßng th× tÇn sè quÐt däc lµ: ƒ50 = 15625 = 50 Hz 625 Víi tiªu chuÈn quÐt hÕt mét mµn h×nh lµ 525 dßng th× tÇn sè quÐt däc lµ: ƒ60 = 15625 = 60 Hz 525 TÇn sè däc nµy kÕt hîp víi tÝn hiÖu xung quÐt däc tõ ®µi ph¸t ®a tíi m¹ch c«ng suÊt t¹o ra ®iÖn ¸p l¸i däc tíi cuén l¸i däc cña ®Ìn h×nh. Khèi nµy cÊp ®iÖn ¸p tõ 12 V tíi 24 V. 1.9. Khèi vi xö lý Khèi nµy lµ trung t©m ®iÒu khiÓn mäi ho¹t ®éng cña m¸y. Cã thÓ nhËn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tõ xa b»ng cæng hång ngo¹i hoÆc b»ng phÝm bÊm. Tuú theo kiÓu m¸y cña tõng h·ng nªn c¸c chøc n¨ng cña m¸y cã Ýt hoÆc nhiÒu, song nguyªn t¾c ho¹t ®éng thêng lµ sù biÕn ®æi tõ tÝn hiÖu sè sang tÝn hiÖu ®iÖn ¸p møc ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c chøc n¨ng ho¹t ®éng cña m¸y mµ ngêi xö dông yªu cÇu. Nguån 5V cÊp tríc (M¸y t¾t chê). Nguån 5V cÊp bæ sung sau khi m¸y ®· æn ®Þnh h¬n vµ c¸c ®êng nguån céng trõ ®èi xøng cho IC nhí hoÆc 12 VDC. NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 5 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở 1.10. Khèi ©m tÇn Khèi nµy thùc hiÖn khuÕch ®¹i ©m tÇn ®a ra loa vµ thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng kh¸c nh»m ®iÒu chØnh hiÖu qu¶ ©m thanh. Khèi nµy ®îc cÊp nguån 12V hoÆc lín h¬n víi c¸c m¹ch t¹o c«ng suÊt ©m thanh lín. 1.11. Khèi nguån Khèi nµy ®ãng vai trß quan träng cung cÊp n¨ng lîng cho toµn m¸y lµm viÖc. Ngµy nay c¸c bé nguån ®Òu ®îc thiÐt kÕ víi nguån xung ng¾t më t¹o ra d¶i ®iÖn ¸p vµo rÊt réng tõ 90-260V. N¨ng lùc söa sai trong thêi gian ng¾n tÝnh b»ng µs nªn ®a ra ®iÖn ¸p rÊt æn ®Þnh vµ chÝnh x¸c. Do nguån xung thiÕt kÕ víi biÕn ¸p xung nªn ®é c¸ch ly ®iÖn rÊt cao an toµn cho ngêi sö dông vµ dÔ t¹o ra ®iÖn ¸p cÊp cho c¸c khèi chøc n¨ng kh¸c nhau theo nhu cÇu víi hiÖu suÊt cao vµ æn ®Þnh. Do vËy khèi nguån còng quyÕt ®Þnh ®Õn sù æn ®Þnh vµ chÊt lîng cña toµn m¸y. 1.12. NhËn xÐt: Trong c¸c m¸y thu h×nh mµu t¬ng tù ngµy nay ®¹i ®a sè ®Òu cã ®Çy ®ñ c¸c khèi trªn song tuú theo tõng nh·n hiÖu m¸y mµ kÕt cÊu cã thÓ thay ®æi Ýt nhiÒu: C¸c khèi xö lý mµu, xö lý ®é s¸ng, t¸ch xung ®ång bé thêng ®îc thiÕt kÕ chung mét khèi. C¸c khèi kªnh, trung tÇn còng ®îc thiÕt kÕ chung thµnh mét khèi. HÖ thèng giao tiÕp gi÷a c¸c khèi còng ®îc sè ho¸ mét phÇn. HÖ thèng ©m thanh víi nhiÒu chøc n¨ng m¹nh ®îc t¨ng cêng t¹o c¶m gi¸c cho ngêi sö dông. HÖ thèng mµn ¶nh ph¼ng nªn cã thªm c¸c m¹ch söa mÐo. Tãm l¹i: C¸c m¸y thu h×nh d©n dông ®Òu cã c¸c khèi m¹ch c¬ b¶n trªn chØ thay ®æi kÕt cÊu theo tõng kiÓu m¸y kh¸c nhau. NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 6 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Ch¬ng 2: Nguån mét chiÒu- ph¬ng ph¸p æn ¸p trong d¶i hÑp 2.1. C¸c bé n¾n ®iÖn t¹o ®iÖn ¸p mét chiÒu 2.1.1. N¾n ®iÖn nöa chu kú (h×nh 2.1) Ung i1 AC in U1 U2 D i0 + C 0 U0 _ H×nh 2.1: S¬ ®å nguyªn lý m¹ch n¾n ®iÖn nöa chu kú M¹ch cung cÊp ®iÖn cho thiÕt bÞ cã c«ng suÊt thÊp 10 ÷ 15W, ®é gîn sãng yªu cÇu kh«ng cao, m¹ch n¾n ®iÖn nöa chu kú cã ®Æc ®iÓm ®¬n gi¶n, chØ dïng 1 ®ièt. Tô C0 cã t¸c dông lµm cho ®iÖn ¸p sua khi n¾n ®iÖn b»ng ph¼ng h¬n. H×nh 2.2 lµ ®å thÞ ®iÖn ¸p n¾n ra theo thêi gian cã ®iÖn dung C 0 vµ kh«ng cã ®iÖn dung C0. C¸c tham sè tÝnh to¸n trong m¹ch n¾n ®iÖn nöa chu kú: U2 = I2 = π 2 U 0 = 2,22U 0 π I 0 = 1,57I 0 2 U ng = 2 2U 2 W = 1,21 TÇn sè trong c¸c tham sè trªn lÊy ë 50 Hz. Trong ®ã: U2, I2 : LÇn lît lµ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn hiÖu dông trong m¹ch thø cÊp biÕn ¸p. NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 7 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Ung : lµ ®iÖn ¸p ngîc ®Æt trªn ®ièt. W : lµ hÖ sè gîn sãng H×nh 2.2. Lµ ®å thÞ d¹ng n¾n 1/2 chu kú ®iÖn ¸p theo thêi gian U1 t U0 t H×nh 2.2. §å thÞ d¹ng n¾n 1/2 b¸n kú 2.1.2. N¾n ®iÖn 2 nöa chu kú (h×nh 2.3) i1 AC in U1 i2 Ung U2 i0 C0 U0 Ung H×nh 2.3. S¬ ®å nguyªn lý m¹ch n¾n ®iÖn c¶ hai b¸n kú §å thÞ n¾n ®iÖn hai n÷a chu kú (h×nh 2.4) §iÖn ¸p theo thêi gian (toµn sãng) §å thÞ n¾n ®iÖn hai nöa chu kú (h×nh 2.4) §iÖn ¸p theo thêi gian NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 8 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở U1 t U0 t H×nh 2.4. §å thÞ n¾n ®iÖn c¶ hai b¸n kú C¸c tham sè tÝnh to¸n cho m¹ch n¾n ®iÖn ë chu kú U2 ∏ I2 = 2 U 0 ≈ 2,22U 0 Khi C 0 = 0 ∏ I 0 ≈ 0,79I 0 Khi C 0 4 Ung = 2U 2 Khi C 0 ≠ 0 W = 0,49 (hÖ sè gîn sãng) ≈ 0,49 ë tÇn sè 100Hz 2.1.3. M¹ch n¾n cÇu (hai nöa chu kú) M¹ch n¾n ®iÖn nµy biÕn ¸p ra kh«ng cÇn ®iÓm gi÷a. M¹ch n¾n cung cÊp dßng kh¸ lín, c«ng suÊt cña m¹ch tõ vµi chôc ®Õn vµi tr¨m W (h×nh 2.5). U0 D AC in U1 U2 + C0 U 0 H×nh 2.5. S¬ ®å nguyªn lý m¹ch n¾n ®iÖn c¶ hai b¸n kú b»ng cÇu ®ièt NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 9 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở D¹ng sãng n¾n ®iÖn (h×nh 2.6) B»ng cÇu ®ièt: §iÖn ¸p theo thêi gian U1 t U0 t H×nh 2.6. §å thÞ d¹ng n¾n ®iÖn c¶ hai b¸n kú C¸c tham sè tÝnh to¸n: U2 = I2 = ∏ 2 2 ∏ 2 2 U 0 ≈ 1,11U 0 Khi C 0 = 0 I 0 ≈ 1,11I 0 Khi C 0 = 0 U ng = 2U 2 Khi C 0 ≠ 0 W = 0,49 TÇn sè tÝnh to¸n lµ 100Hz 2.1.4. M¹ch n¾n béi ¸p (h×nh 2.7) Ung B+ §1 AC in U1 C1 U2 U0/2 U0 C2 U0/2 §2 Ung H×nh 2.7. S¬ ®å nguyªn lý m¹ch n¾n ®iÖn béi ¸p NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 10 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Thêng dïng t¹o cao ¸p cho ®Ìn tia ©m cùc, anèt ®Ìn ®iÖn sãng, ®Ìn h×nh ti vi víi yªu cÇu dßng nhá hoÆc c¸c nguån kh«ng cÇn dïng biÕn ¸p. M¹ch ®îc dïng trong trêng hîp ®Æc biÖt, VÝ dô: Khi yªu cÇu ®iÖn ¸p cao mµ dßng cì (µA). Khi dïng 1 tÇng (H×nh 27 th× t¹o ra ®iÖn ¸p 1 chiÒu U 0 lín gÊp ®«i ®iÖn ¸p ®Ønh cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®Çu vµo U2 v× C1, C2 ®îc n¹p tíi gi¸ trÞ ®Ønh cña ®iÖn ¸p vµo qua D1 vµ D2 trong hai nöa chu kú ©m vµ d¬ng. C¸c tham sè: U2 = ∏ .U 02 2 (Khi C1 = 0 U 0 = U C1 + UC2 U ng = 2 2.U 2 Khi C1C 2 ≠ 0 Trªn h×nh 2.7 trong chu kú ©m cña ®iÖn ¸p U 2, C1 ®îc n¹p ®Õn gi¸ trÞ gÇn b»ng gi¸ trÞ ®Ønh cña U2 th«ng qua D1. Trong chu kú tiÕp theo C2 còng ®îc n¹p gÇn tíi gi¸ trÞ ®Ønh cña U2. 2.1.5. M¹ch n¾n ®iÖn nh©n ¸p Dïng trong c¸c bé t¹o cao ¸p cho anèt ®Ìn h×nh, líi ®Ìn h×nh vµ c¸c ®iÖn ¸p cho ®Ìn hiÖn sãng cña c¸c m¸y ®o (h×nh 2.8) I1 AC in U1 U0/K 2U0/K C1 C3 Ung U2 C2 C4 2U0/K 2U0/K U0 H×nh 2.8. S¬ ®å nguyªn lý m¹ch n¾n ®iÖn nh©n ¸p NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 11 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Trong m¹ch k lµ sè tÇng ghÐp; m¹ch cho dßng ®iÖn nhá cì 3÷8 mA (Trong m¹ch n¾n bé ¸p h×nh 2.7 la trêng hîp riªng cña m¹ch n¾n nh©n ¸p víi hÖ sè k=1). Nãi chung trong c¸c m¹ch n¾n nhan ¸p k ≤ 10. Khi m¹ch n¾n nhan ¸p víi k tÇng th× U0 ≤ 2k U2. Trong dã U0 lµ ®iÖn ¸p ra. - §iÖn ¸p chÞu ®ùng tô thø 1 ®îc chän U c1 = U0 k - §iÖn ¸p chÞu ®ùng tô thø 2 ®îc chän U c2 = 2U 0 k - §iÖn ¸p chÞu ®ùng tôt thø k ®îc chän U U ck = 2U 0 1 2.2. C¸c bé läc nguån. §Ó cã ®iÖn ¸p t¬ng ®èi b»ng ph¼ng ngoµi ®iÖn dung t¶i C 0 thêng c¸c m¹ch t¹o mét chiÒu ®îc m¾c thªm c¸c bé läc. §Ó ®Æc trng cho tÝnh chÊt kh©u läc ngêi ta dïng hÖ sè G: lµ tû sè ®é gîn sãng ®Çu vµo kh©u läc trªn ®é gîn sãng ®Çu ra cña kh©u läc. 2.2.1. Bé läc LC Dïng trong bé nguån cã c«ng su©t lín, hiÖu qu¶ cao. Song kÝch thíc lín, kh«ng cã t¸c dông trong sù biÕn ®æi chËm cña dßng ®iÖn vµ b¶n th©n cuén chÆn l¹i lµ nguån can nhiÔu hoÆc g©y nªn nguån qu¸ ®é trong thiÕt bÞ lµm lÖch chÕ ®é c«ng t¸c cña thiÕt bÞ h×nh (2.9) U U0 C0 G0 C ∆U G H×nh 2.9. M¹ch läc b»ng LC NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 12 Báo cáo thực tập G= Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở ∆U 0 = ω2 .L.C ∆U Trong ®ã: ∆U0 lµ ®é gîn sãng ®Çu vµo cña kh©u läc ∆U lµ ®é gîn sãng ®Çu ra cña kh©u läc ω = 2∏f (f lµ tÇn sè qua kh©u läc) L lµ trÞ sè ®iÖn c¶m cña cuén chÆn C lµ ®iÖn dung cña tô tham gia h©u läc V× ®iÖn trë mét chiÒu cña cuén c¶m nhá nªn hiÖu suÊt läc cao, Ýt phô thuéc vµo t¶i. §iÖn ¸p qua kh©u läc U = 0,8 U0 2.2.2. C¸c bé läc RC Bé läc RC cã hiÖu suÊt thÊp, tæn hao trªn R lín. Bé läc RC coi nh mét bé läc th«ng thÊp. H×nh 2.10 ∆U0 U0 C0 C U ∆U H×nh 2.10. M¹ch läc b¨ng RC HÖ sè gîn sãng G: G = ω.RC Trong ®ã: R: lµ ®iÖn trë cña kh©u läc C: lµ trÞ sè ®iÖn dung cña kh©u läc ω = 2πf (trong ®ã f lµ tÇn sè qua kh©u läc) NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 13 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Do vËy, G lu«n tØ lÖ víi f. Khi f lµ tÇn sè hµi bËc cao th× G t¨ng lªn theo tÇn sè hµi vµ tÇn sè hµi ®îc nÐn nhiÒu h¬n mµ tÇn sè ®Þnh läc (f = 50Hz). Do tæn hao trªn R lín, do vËy ¶nh hëng ®Õn dßng t¶i nªn R thêng chän nhá, bï l¹i C ®îc chän lín cì hµng tr¨m µF, ®Ó ®¹t ®îc G theo yªu cÇu. U = U0 - I t¶i. R 2.2.3. Bé läc b¸n dÉn Nhê néi trë nhá h¬n nªn hiÖu suÊt n¾n läc cao h¬n so víi m¹ch läc R, C hoÆc LC (h×nh 2.11) + i0 U0 R1 C1 C2 Rt R2 H×nh 2.11. M¹ch läc b»ng Tranzisto Cùc C cña Tranzsito m¾c nèi tiÕp R1, chän R1C1 sao cho dßng t¶i biÕn ®æi nhanh nhng dßng Ic kh«ng ®æi. R2 thiÕt lËp chÕ ®é lµm viÖc cña Tranzisto. Tranzsito ®îc chän sao cho cã dßng lín Ýt nhÊt 2 lÇn dßng t¶i: ICmin ≥ 2It¶i. §iÖn ¸p UCE trong m¹ch kh«ng vît qu¸ UCE cho phÐp ®Ìn b¸n dÉn, c«ng suÊt tiªu t¸n ≤ PCmax cña ®Ìn b¸n dÉn. R1 chän 80÷100Ω R2 chän hµng chôc KΩ C1 ≥ 0,5 1 mfR m lµ sè chu kú n¾n, f lµ tÇn sè trong m¹ch n¾n ®iÖn UC1 = 1,5I0R1, (I0 lµ dßng ®iÖn n¾n) NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 14 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở 2.3. C¸c ph¬ng ph¸p æn ®Þnh ®iÖn ¸p 2.3.1. Nguån æn ¸p dïng linh kiÖn thô ®éng Tiªu biÓu cho lo¹i nguån nµy lµ c¸c m¸y biÕn ¸p cã céng hëng bï cña Liªn X« hoÆc c¸c m¸y biÕn ¸p quÐt chæi than. C¸c m¸y biÕn ¸p dïng céng hëng bï cã ®iÖn ¸p ®Çu ra biÕn thiªn 0.5% khi ®Çu vµo biÕn thiªn 2%-3%. H×nh 2.12. m« t¶ nguyªn lý ho¹t ®éng cña mét bé biÕn ¸p céng hëng tÇn sè bï ®iÖn ¸p. 1 D1 U1 K C L2 AC in R L1 D2 U2 L3 H×nh 2.12. S¬ ®å nguyªn lý æn ¸p b»ng céng hëng tÇn sè Nguyªn lý ho¹t ®éng cña bé nguån æn ¸p ®¬n gi¶n nµy lµ tô C kÕt hîp víi cuén d©y L1 t¹o thµnh khung céng hëng cã tÇn sè gÇn tÇn sè ®iÖn líi thêng dïng (cì 48 Hz). Khi ®iÖn ¸p xuèng thÊp tøc tÇn sè xuèng díi 48 Hz th× m¹ch céng hëng nµy cã trë kh¸ng thay ®æi tù thÝch øng víi ®iÖn ¸p ®Çu vµo. §iÖn trë R cì 1 MΩ ÷ 2 MΩ ®Ó b¶o vÖ. Bé nguån æn ¸p nµy Ýt ®îc dïng v× ®iÖn ¸p kh«ng phô thuéc vµo tÇn sè nhiÒu nªn hiÖu qu¶ kÐm æn ®Þnh tèc ®é æn ¸p chËm. 2.3.3. Nguån æn ¸p d¶i hÑp dïng linh kiÖn tÝch cùc Nguån æn ¸p d¶i hÑp dïng linh kiÖn tÝch cùc trùc tiÕp biÕn ®æi dßng mét chiÒu do c¸c bé n¾n t¹o b»ng biÕn ¸p h¹ ¸p hay trùc tiÕp víi c¸c nguån AC. NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 15 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở a. æn ¸p b»ng ®ièt Zªnr (h×nh 2.13). I R U0 Uæn = UZ §Z Uz Uz Izmax ∆I Imax ∆U H×nh 2.13: M¹ch æn ¸p dïng §ièt Zener vµ ®Æc tuyÕn Von ampe Khi U0 vît qu¸ UZ cña ®ièt th× dßng ®¸nh thñng sÏ rÊt lín, dßng nµy sÏ t¹o ra sôt ¸p trªn R sao cho Ura = U0 - Iz R = Uæn. R lµ ®iÖn trë h¹n chÕ. b. Nguån æn ¸p b»ng b¸n dÉn kiÓu bï. * S¬ ®å khèi (h×nh 2.14). PhÇn tö ®iÒu khiÓn Uvµo PhÇn tö khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p lÊy mÉu Ura §iÖn ¸p chuÈn H×nh 2.14: S¬ ®åi khèi cña m¹ch æn ¸p dïng b¸n dÉn. NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 16 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở PhÇn tö ®iÒu khiÓn gièng nh mét ®iÖn trë t¨ng gi¶m ®îc nhê ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn tõ phÇn tö khuyÕch ®¹i ®a tíi. §iÖn ¸p khuÕch ®¹i ®îc lÊy do sù so s¸nh mÉu ®iÖn ¸p chuÈn ®a vÒ. NÕu ®iÖn ¸p lÊy mÉu lín h¬n so víi ®iÖn ¸p chuÈn: phÇn tö ®iÒu khiÓn t¨ng néi trë, ®iÖn ¸p ®a ra sÏ nhá ®i. NÕu ®iÖn ¸p chuÈn: phÇn tö ®iÒu khiÓn t¨ng néi trë, ®iÖn ¸p ®a ra sÏ nhá ®i. NÕu ®iÖn ¸p lÊy mÉu nhá h¬n so víi ®iÖn ¸p chuÈn: phÇn tö ®iÒu khiÓn gi¶m néi trë ®Ó ®iÖn ¸p ra t¨ng lªn ®óng yªu cÇu. * M¹ch æn ¸p ®¬n gi¶n. §¬n gi¶n nhÊt lµ c¸c IC æn ¸p nguån hä 78: NZ7805, AN7812, 3 1 Uin T 5-9V 470 B2x85 5,6v Uoutput = 5V LM7805, M7805 mµ ruét cña nã lµ c¸c æn ¸p bï (h×nh 2.15). 2 H×nh 2.15: M¹ch æn ¸p ®¬n gi¶n. §iÖn ¸p lÊy mÉu ®a vµo ®ièt æn ¸p B2x85 (5,6V) so s¸nh. T võa khuÕch ®¹i võa ®iÒu khiÓn. * M¹ch nguyªn lý æn ¸p d¶i hÑp kiÓu bï (h×nh 2.16). T1 R3 Uv R1 T2 U2 Ur R2 H×nh 2.16: Nguyªn lý m¹ch æn ¸p kiÓu bï b»ng b¸n dÉn. NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 17 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở §iÖn ¸p lÊy mÉu qua bé ph©n ¸p R1, R2. §iÖn ¸p chuÈn t¹i ®ièt Zener: U2 = UchuÈn. - PhÇn lÊy mÉu: R3, R4, VR1. §iÒu chØnh VR1 (®iÒu chØnh VR1 cña T2). - PhÇn tham chiÕu: R10 ph©n ¸p cho ®ièt Zener cã ®îc ®iÖn ¸p mÉu UZ. - PhÇn dß sai: R7, R6, R5, T2 khi nguån bÊt æn ¸p lÊy mÉu thay ®æi dÉn tíi UC cña T2 thay ®æi, dÉn tíi UC cña T3 thay ®æi (T3 ®ãng vai trß khuyÕch ®¹i) ®iÒu khiÓn UB cña T1 dÉn tíi T1 ®ãng më cho ®óng Ur = 105U. D1, R8, R9, C4 m¾c song song víi T2 gióp cho T2 æn ®Þnh h¬n. - PhÇn khuÕch ®¹i: R11, T13, R12. - PhÇn b¶o vÖ: D2 b¶o vÖ BE cña T1 ®Ó UBE kh«ng vît qu¸ 0,7V. D4 b¶o vÖ BE cña T12 ®Ó UBE kh«ng vît qu¸ 0,7V. CÇu chia R13, R14 h¹ 140V xuèng qua R15, D3. CÇu chia R16 ®ang nèi vµo 105V vµo qua D3. Khi ch¹m hoÆc nÆng t¶i D3 th«ng. B×nh thêng th× T4 kh«ng lµm viÖc khi D3 th«ng sÏ lµm T4 rÏ dßng gióp T3, T1 ng¾t b¶o vÖ T3, T1. 2.4. NhËn xÐt nguån d¶i hÑp: Nguån æn ¸p d¶i hÑp võa trùc tiÕp æn ¸p võa tham gia vai trß läc nh mét phÇn tö tÝch cùc. HÖ thèng b¶o vÖ b»ng viÖc lÊy mÉu ®iÒu khiÓn vµ b¶o vÖ t¬ng ®èi hoµn h¶o, nã ®¸p øng ®îc c¸c nhu cÇu tríc ®©y cña c¸c thiÕt bÞ viÔn th«ng. Linh kiÖn chÕ t¹o kh«ng ®ßi hái kh¾t khe chÝnh x¸c. Song bªn c¹nh ®ã nguån d¶i hÑp cã nh÷ng ®iÓm kh«ng hîp lý: - VÒ kÝch thíc: cång kÒnh, phøc t¹p do to¶ nhiÖt. - VÒ c«ng suÊt: HiÖu suÊt thÊp v× tæn hao rÊt lín. Pth = U V − U ra .I ≈ 25 ÷ 30%. Uv §é nh¹y vµ ®é æn ®Þnh kÐm do thêi gian thÝch øng chËm. NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 18 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Do lµm viÖc theo c¸ch m¾c nèi tiÕp kh«ng cã m¸t c¸ch ly nªn nguy hiÓm kh«ng an toµn. Khi nguån vµo ®ét ngét qu¸ cao, m¹ch kh«ng lµm viÖc kÞp dÉn ®Õn chËp nguån æn ¸p g©y nguy hiÓm cho phÇn tö sau (t¶i). Khi cÇn nhiÒu møc nguån kh¸c nhau th× nguån æn ¸p d¶i hÑp kh«ng ®¸p øng ®îc buéc ph¶i chÕ t¹o nhiÒu bé æn ¸p kh¸c nhau. Ngµy nay c¸c bé nguån æn ¸p d¶i hÑp chØ cßn ®îc sö dông ë nh÷ng m¹ch yªu cÇu c«ng suÊt thÊp, dßng nhá, víi c«ng nghÖ ®· ®îc tæng hîp nh c¸c IC hä 78 hoÆc STR… NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 19 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Ch¬ng 3: Nguyªn lý nguån æn ¸p d¶i réng Nguån æn ¸p d¶i réng kh¾c phôc ®îc nh÷ng khuyÕt ®iÓm cña nguån æn ¸p d¶i hÑp, cho ra nhiÒu møc ®iÖn ¸p æn ®Þnh khi ®iÖn ¸p ®Çu vµo thay ®æi lín, ®¶m b¶o chÕ ®é c«ng t¸c cña c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö. Nã ®îc dïng hÇu hÕt trong c¸c bé nguån cã c«ng suÊt nhá vµ võa ph¶i trong c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö ngµy nay. 3.1. C¬ së vËt lý cña nguån æn ¸p d¶i réng (nguån ng¾t më). Khi biÕn ¸p ®îc cÊp ®iÖn mét chiÒu qua kho¸ K nh m¹ch vÏ (h×nh 3.1). Bt L1 D1 V V1 D2 V V2 L L2 K H×nh 3.1: S¬ ®å nguyªn lý cña m¹ch ng¾t më Khi ®ãng, më kho¸ K: dßng ®iÖn ch¹y qua cuén L, trong L xuÊt hiÖn mét suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng. SuÊt ®iÖn ®éng c¶m øng nµy c¶m øng qua vËt liÖu dÉn tõ lµm s¸ng ®Ìn §1, §2. Kim ®ång hå V1, V2 ®Òu chØ thÞ. NhËn xÐt: - NÕu t¨ng nguån B lªn, ®ãng më kho¸ K th× ®Ìn § 1, §2 s¸ng h¬n V1, V2 chØ lín h¬n. NÕu gi¶m B ®i th× ®Ìn tèi h¬n vµ kim v«n kÕ chØ thÊp h¬n. - NÕu gi÷ nguyªn sè vßng L, thay ®æi vßng d©y L 1, L2 th× gi¸ trÞ chØ thÞ ë v«n kÕ còng kh¸c ®i. - NÕu ®ãng më K cµng nhanh th× § 1, §2 cµng s¸ng vµ V1, V2 chØ lín h¬n. NguyÔn Ngäc Kiªn - Líp C§ §iÖn tö 7 - K2 20