Mạch tận dụng tính ổn áp của diot zêne và điện áp phân cực thuận của tranzito để thiết lập mạch ổn áp ( Hình 6.5 )
Hình 6.5 : Mạch ổn áp tham số dùng tranzito NPN Q. : Tranzito ổn áp
Rb: Điện áp phân cực B cho tranzito và điot zêne
Ở mạch này cực B của tranzito được giữ mức điện áp không thay đổi nhờ điot zêne và điện áp ngõ ra là điện áp của điện áp zêne và điện áp phân cực thuận của tranzito
Vbe
Vz
Vo= +
Vz: Điện áp zêne
Vbe: Điện áp phân cực thuận của Tranzito (0,5 – 0,8v)
Điện áp phân phối cho mạch được lấy trên cực E của tranzito, tùy vào nhu yếu mạch điện mà mạch được phong cách thiết kế có dòng cung ứng từ vài mA đến
hầng trăm mA, ở những mạch điện có dòng cung ứng lớn thường song song với mạch được mắc thêm một điện trở Rc khoảng chừng vài chục đến vài trăm Ohm như hình 6.6 gọi là trở gánh dòng .
Việc chọn tranzito cũng được chọn thích hợp với dòng tiêu thụ của mạch điện để tránh dư thừa làm mạch điện cồng kềnh và dòng phân cực qua lớn làm cho điện áp phân cực Vbe không không thay đổi dẫn đến điện áp cung ứng cho tải kém không thay đổi .
Hình 6.6 : Mạch ổn áp tham số dùng tranzito NPN có điện trở gánh dòng
b. Mạch ổn áp có điều chỉnh: Hình 6.7
Mạch ổn áp này hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh được điện áp ngõ ra và có độ không thay đổi cao nhờ đường vòng hồi tiếp điện áp ngõ ra nên cò được gọi là ổn áp có hồi tiếp .
Hình 6.7 : Mạch ổn áp có kiểm soát và điều chỉnh Nhiệm vụ của những linh phụ kiện trong mạch như sau :
+ Q1 : Tranzito ổn áp, cấp dòng điện cho mạch + Q2 : Khuếch đại điện áp một chiều
+ Rc : Trở gánh dòng + R1, R2 : Phân cực cho Q2
+ R3 : Hạn dòng cấp nguồn cho Q3
+ R4 : Phân cực cho zener, tạo điện áp chuẩn cố định và thắt chặt cho cực E Q3 gọi là tham chiếu
+ R5, R6, Vr : cầu chia thế phân cực cho B Q3 gọi là lấy mẫu. + C1 : Chống đột biến điện áp .
+ C2 : Lọc nguồn sau ổn áp cách li nguồn với điện áp một chiều từ mạch ngoài .
Hoạt động của mạch được chia làm hai giai đoạn như sau:
Giai đoạn cấp điện: Là giai đoạn lấy nguồn ngoài cấp điện cho mạch
được triển khai gồm Rc, Q1, Q2, R1, R2 Nhờ quy trình cấp điện từ nguồn đến cực C của Q1, Q2 và phân cực nhờ cầu chia điện áp R1, R2 làm cho hai tranzito Q1, Q2 dẫn điện. Trong đó Q2 dẫn điện phân cực cho Q1, dòng qua Q1 cùng với dòng qua điện trở Rcgánh dòng cấp nguồn cho tải. Trong những mạch có dòng phân phối thấp thì không cần điện trở gánh dòng Rc .
Giai đoạn ổn áp: Điện áp ngõ ra một phần quay trở về Q3 qua cầu chia
thế R5, R6, Vr đặt vào cực B. do điện áp tại chân E được giữ cố định nên điện
áp tại cực C thay đổi theo điện áp tại cực B nhưng ngược pha, qua điện trở R3
đặt vào cực B Q2 khuếch đại điện áp một chiều thay đổi đặt vào cực B của Q1
để điều chỉnh điện áp ngõ ra, cấp điện ổn định cho mạch. Điện áp ngõ ra có
thể điều chỉnh được khoảng 20% so với thiết kế nhờ biến trở Vr. Hoạt động
của Q1 trong mạch giống như một điện trở biến đổi được để ổn áp.
Mạch ổn áp này có dòng điện phân phối cho mạch tương đối lớn hoàn toàn có thể lên đến vài Amp và điện áp cung ứng lên đến hàng trăm Volt .
c. Mạch ổn áp không tuyến tính:
Mạch ổn áp không tuyến tính có điểm yếu kém khó phong cách thiết kế nhưng có nhiều ưu điểm như : có độ không thay đổi cao ngay cả khi nguồn ngoài biến hóa, tổn thất hiệu suất thấp, không gây hư hỏng cho mạch điện khi ổn áp bị đánh thủng và hoàn toàn có thể phong cách thiết kế được những mức điện áp, và dòng điện theo ý muốn. Trong thực tiễn mạch ổn áp không tuyến tính cũng có nhiều dạng mạch khác nhau, trong đó mạch dùng tranzito và IC là thông dụng lúc bấy giờ Chủ yếu là ổn áp kiểu xung dùng xê dịch nghẹt. Mạch điện nổi bật dùng tranzito có dạng mạch đơn thuần như hình 6.8
Hình 6.8 : Mạch ổn áp ổn áp kiểu xung dùng giao động nghẹt
Trong mạch Tranzito Q đóng vai trò là thành phần xê dịch đồng thời là thành phần ổn áp, T là biến áp xê dịch nghẹt đồng thời là biến áp tạo nguồn thứ cấp phân phối điện cho mạch điên hoặc thiết bị. C1, R1 giữ vai trò là mạch hồi tiếp xung để duy trì giao động. R4 làm trách nhiệm phân cực bắt đầu cho mạch hoạt động giải trí. D3, R4, C4, C5 làm trách nhiệm chống quá áp bảo vệ tranzito. Các linh phụ kiện D1, R2, C3, C2. Tạo nguồn cung cho mạch ổn áp. D2 làm trách nhiệm tạo điện áp chuẩn cho mạch ổn áp gọi là tham chiếu .
Hoạt động của mạch cũng tương tự như mạch ổn áp có điều chỉnh gồm
có hai giai đoạn.
Giai đoạn tạo nguồn. Được thực hiện như sau: Điện áp một chiều từ
nguồn ngoài được tiếp tế đến cực C của Q qua cuộn sơ cấp của biến áp T, một
phần được đưa đến cực B của tranzito qua điện trở phân cực R3 làm cho
tranzito chuyển trạng thái từ không dẫn điện sang trạng thái dẫn điện sinh ra
dòng điện chạy trên cuộn sơ cấp của biến áp T, dòng điện biến thiên này cảm
ứng lên các cuộn thứ cấp hình thành xung hòi tiếp về cực B của Tranzito Q để
duy trì dao động gọi là dao động nghẹt. Xung dao động nghẹt lấy trên cuộn
thứ cấp khác được nắn bởi điôt D4 và lọc bởi tụ C7 hình thanh nguồn một
chiều thứ cấp cung cấp điện áp cho mạch điện lúc này điện áp ngõ ra chưa
được ổn định.
Giai đoạn ổn áp. Được thực hiện bởi một nhánh thứ cấp khác nắn lọc
xung để hình thành điện áp một chiều có giá trị âm nhờ D1, C3 đặt vào cực B của tranzito Q. qua Diot zener D2 kiểm soát và điều chỉnh điện áp phân cực của tranzito Q. để không thay đổi điện áp ngõ ra. Giữ điện áp ngõ ra được không thay đổi .
Để hiểu rõ nguyên tắc không thay đổi điện áp của mạch, giả thuyết điện áp ngõ ra tăng đồng thời cũng làm cho điện áp âm được hình thành từ D1 và C3 cũng tăng làm cho điện áp tại anôt của zener D2 tăng kéo theo điện áp tại catôt giảm làm giảm dòng phân cực cho Q. ổn áp dẫn điện yếu điện áp ngõ ra giảm
bù lại sự tăng khởi đầu giữ ở mức không thay đổi. Hoạt động của mạch sảy ra ngược lại khi điện áp ngõ ra giảm cũng làm cho điện áp âm tại Anod của D2 giảm làm cho điện áp tại catôt tăng nên tăng phân cực B cho tranzito Q. do đó Q. dẫn mạnh làm tăng điện áp ngõ ra bù lại sự giảm bắt đầu điện áp ra không thay đổi .
Mạch điện Hình 6.8 chỉ được dùng phân phối nguồn cho những mạch điện có dòng tiêu thụ nhỏ và sự dịch chuyển điện áp ngõ vào thấp. Trong những mạch cần có dòng tiêu thụ lớn, tầm dò sai rộng thì cấu trúc mạch điện phức tạp hơn, dùng nhiều linh phụ kiện hơn, kể cả tranzito, những thành phần của mạng lưới hệ thống ổn áp được hoàn hảo không thiếu sẽ có : ổn áp, dò sai, tham chiếu, lấy mẫu và bảo vệ nếu mạng lưới hệ thống nguồn cần độ bảo đảm an toàn cao .
d. Mạch ổn áp dùng IC ổn áp
Hình 6.2 : Mạch ổn áp dùng IC
Mạch ổn áp dùng Diode Zener như trên có ưu điểm là đơn thuần nhưng điểm yếu kém là cho dòng điện nhỏ ( ≤ 20 mA ). Để hoàn toàn có thể tạo ra một điện áp cố định và thắt chặt nhưng cho dòng điện mạnh hơn nhiều lần người ta mắc thêm Transistor để khuyếch đại về dòng như sơ đồ dưới đây .
Ở mạch trên điện áp tại điểm A hoàn toàn có thể biến hóa và còn gợn xoay chiều nhưng điện áp tại điểm B không biến hóa và tương đối phẳng .
Nguyên lý ổn áp : Thông qua điện trở R1 và Dz gim cố định và thắt chặt điện áp chân B của Transistor Q1, giả sử khi điện áp chân
E đèn Q1 giảm => khi đó điện áp UBE tăng => dòng qua đèn Q1 tăng => làm điện áp chân E của đèn tăng, và ngược lại …
Mạch ổn áp trên đơn thuần và hiệu suất cao nên được sử dụng rất rộng dãi và người ta đã sản xuất những loại IC họ LA78 .. để thay thế sửa chữa cho mạch ổn áp trên, IC LA78 .. có sơ đồ mạch như phần mạch có mầu xanh của sơ đồ trên .
Hình 6.3 IC ổn áp
Lưu ý :
Họ IC78 .. chỉ cho dòng tiêu thụ khoảng chừng 1A trở xuống, khi ráp IC trong mạch thì U in > Uout từ 3 đến 5V khi đó IC mới phát huy công dụng
❖ Mạch ổn áp tuyến tính 78XX- 79XX
Họ 78 xx : Ổn định điện áp dương. xx là giá trị điện áp đầu ra ví dụ điển hình 7805 : 5V, 7809 : 9V …
– Họ 79 xx : Ổn định điện áp âm, xx là giá trị điện áp đầu ra ví dụ điển hình 7905 : – 5V, 7909 : – 9V, ..
– Kết hợp của 78 xx + 79 xx sẽ tạo ra được bộ nguồn đối xứng
78xx để ổn định điện áp dương đầu ra với điện áp đầu vào luôn luôn lớn hơn
đầu ra 3V .
78 xx gồm 3 chân :
1 : Vin – Nguồn vào 2 : GND – Nối đất 3 : Vo – Nguồn ra .
Nguyên lý mạch : Mạch ổn áp dùng Diode Zener có ưu điểm là đơn thuần nhưng điểm yếu kém là cho dòng điện bé ( ≤ 20 mA ). Để hoàn toàn có thể tạo ra một điện áp không thay đổi nhưng cho dòng điện lớn hơn người ta mắc thêm Transistor để khuyếch đại dòng như sơ đồ hình dưới .
Nguyên lý mạch : Mạch ổn áp dùng Diode Zener có ưu điểm là đơn thuần nhưng điểm yếu kém là cho dòng điện bé ( ≤ 20 mA ). Để hoàn toàn có thể tạo ra một điện áp không thay đổi nhưng cho dòng điện lớn hơn người ta mắc thêm Transistor để khuyếch đại dòng như sơ đồ hình dưới .
Hình 6.4 : Mạch ổn áp dùng zener
Ở mạch trên điện áp tại điểm 3 hoàn toàn có thể biến hóa và còn gợn xoay chiều nhưng điện áp tại điểm Rt không biến hóa và tương đối phẳng. Thông qua điện trở R2 và D1 gim cố định và thắt chặt điện áp chân Rt của Transistor Q1, giả sử khi điện áp chân E transistor Q1 giảm => khi đó điện áp UBE tăng => dòng qua transistor Q1 tăng => làm điện áp chân E của transtor Q1 tăng, và ngược lại …
Mạch ổn áp trên đơn thuần và hiệu suất cao nên được sử dụng rất thoáng rộng và người ta đã sản xuất những loại IC họ LA78 .. để sửa chữa thay thế cho mạch ổn áp trên, IC LA78 .. sẽ sửa chữa thay thế cho phần mạch lưu lại bằng nét đứt của sơ đồ trên .
Hình 6.5: Mạch ổn áp dùng IC ổn áp
* Seri 78XX : LA7805, LA7808, LA7809, LA7812 là dòng cho điện áp ra tương ứng với dòng là 1A. Ngoài ra còn những seri khác chịu được dòng 78L xx Chuyển đổi điện áp dương từ + 5V — > + 24V. Dòng 0.1 A
78M xx Chuyển đổi điện áp dương từ + 5V — > + 24V. Dòng 0.5 A 78S xx Chuyển đổi điện áp dương từ + 5V — > + 24V. Dòng 0.2 A
79xx
Cũng như họ 78 xx, họ 79 xx hoạt động giải trí tương tự như nhưng điện áp đầu ra là âm ( – ) .
Chân của 79 xx thì khác với 78 xx, được xác lập như hình bên dưới
Sử dụng tích hợp 78 xx với 79 xx tạo nguồn đối xứng
Hình 6.6 : Mạch ổn áp nguồn đối xứng
2.3 Lắp mạch ổn áp tham số
Mục tiêu
+ Rèn luyện kiến thức và kỹ năng kiến thiết mạch + Giải thích sơ đồ nguyên tắc mạch
+ Giải thích nguyên tắc bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá áp
Dụng cụ thực hành
+ Bàn thực hành thực tế
+ Mạch in đã làm trước + Mỏ hàn, chì hàn, kìm cắt + VOM, giao động ký + Linh kiện điện tử
Chuẩn bị lý thuyết
+ Nguyên lý hoạt động giải trí của mạch ổn áp có dòng tải lớn + Công dụng BJT ghép darlington
+ % ổn áp là gì, công thức tính % ổn áp
+ tác động ảnh hưởng của khối tạo áp chuẩn, trong mạch ổn áp tuyến tính + cách vẽ mạch in bằng những ứng dụng điện tử
+ cách thiết kế mạch in đã được vẽ bằng ứng dụng
Nội dung thực hành
6800uF/63V
10K
D468
D613
CD368
2
2
0
V
A
C
V OUT
OUT PUT
Hình 6.7: Mạch ổn áp tuyến tính
Chỉnh biến trở sao cho Vout= 12V
Đo giá trị các đại lượng sau
Vi Vout VCE T1 VB T3 VAC IN
– Gắn tải sao cho IL =1A ( có thể dùng đèn tròn 12V/10W) hoặc dùng
điện trở 12Ω – cần lưu ý công suất của điện trở
– Đo các giá trị các đại lương sau
Vi Vout VCE T1 VB T3 VAC IN
Từ Vout đo được ở trên, tính
IL PQ3 Phần tram ổn áptheo tải = (Vout có tải )/(Vout không tải )x
100%
Cho mạch hoạt động giải trí 10 phút, đo nhiệt độ miếng tản nhiệt ( hoặc sờ tay lên miếng tản nhiệt của transistior hiệu suất quan sát độ nóng của transistor hiệu suất
Bài thực hành nâng cao
Hình 6.8: Mạch ổn áp dùng diode zener
– Tính giá trị của R2 sao cho dòng qua zener là 10 mA
– Chỉnh biến trở sao cho Vout = 12V
– Đo giá trị những đại lượng sau
Vi Vout VCE T1 VB T3 VAC IN
– Gắn tải sao cho IL =1A ( có thể dùng đèn tròn 12V/10W) hoặc dùng
điện trở 12Ω – cần lưu ý công suất của điện trở
– Đo các giá trị các đại lương sau
Vi Vout VCE T1 VB T3 VAC IN
Từ Vout đo được ở trên, tính
IL PQ3 Phần tram ổn áptheo tải = (Vout có tải )/(Vout không tải )x
100%
Cho mạch hoạt động giải trí 10 phút, đo nhiệt độ miếng tản nhiệt ( hoặc sờ tay lên miếng tản nhiệt của transistior hiệu suất quan sát độ nóng của transistor hiệu suất ) 6800 uF / 63V 10K D468 D613 CD368 2 2 0 V A C V OUT OUT PUT R2 15V
Phần 2: thi công mạch
a. Yêu cầu
– Giải thích sự hoạt động giải trí của mạch trước khi thiết kế – Thiết kế và ủi mạch in ở nhà
b. Trình tự lắp ráp cáclinh kiện như sau
– Bước 1 : lắp mạch chỉnh lưu tụ lọc, đo và kiểm tra điện áp trên tụ lọc nguồn
– Bước 2 : lắp những zener ổn áp, điện áp trên những zener đạt nhu yếu không ?, nếu không, kiểm tra lại những giá trị điện trở hạn dòng cho zener
– Bước 3 : lắp biến trở kiểm soát và điều chỉnh điện áp và đo kiểm tra điện áp trên chân số 2 của biến trở, nếu điện áp này đổi khác từ 0V – 15V khi ta chỉnh biến trở là tốt
– Bước 4 : lắp op – amp khuếch đại đệm, đo điện áp ngõ ra của IC này ( chân số 6 ), nếu điện áp này đổi khác từ 0V – 15V khi tất cả chúng ta chỉnh biến trở là tốt
– Bước 5 : ngắn mạch B-E của transistor hiệu suất ( khi chưa gắn tải thì chưa thiết yếu lắp tranisitor hiệu suất ), lắp những linh phụ kiện còn lại, ngoại trừ những linh phụ kiện bảo vệ. chỉnh biến trở, nếu như Vout đổi khác từ 0V – 30V là mạch đã hoạt động giải trí .
– Bước 6 : tháo rời điểm nối B-E ở trên, lắp transistor hiệu suất và những linh phụ kiện còn lại .
– Bước 7 : kiểm tra hoạt động giải trí của mạch bằng cách gắn tải sao cho IL = 1A, tính phần tram ổn áp theo tải
Yêu cầu đánh giá
– Nguyên lý hoạt động giải trí của từng mạch – Kết quả đo
– Kết quả vẽ mạch in bằng ứng dụng điện tử
3. Mạch ổn áp có hồi tiếp
Mục tiêu
+ Hiểu được cấu trúc cơ bản dạng mạch có hồi tiếp
+ Lắp được mạch ổn áp có hồi tiếp
3.1 Các thành phần cơ bản của mạch ổn áp
+ Mạch ổn áp kiểu bù
+ Mạch ổn áp nối tiếp dùng khuếch đại thuật toán
+ Mạch hạn chế dòng điện.
3.2 Mạch ổn áp kiểu bù
Uv Ur
Rt
R1
R2
R3
R4
Dz
+
–
U2
T1
T2
+
–
Hai điện trở R1 và R2 đóng vai trò như một mạch lấy mẫu, diode zener Dz
