Giáo trình Sửa chữa bộ nguồn (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng): Phần 2 - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội

Bài 4
Sửa chữa Biến thế
Mục tiêu
Phân tích được sơ đồ nguyên lý của biến thế
Khắc phục các sự cố hư hỏng của bộ biến thế
Tính cẩn thận, tỉ mỉ, đảm bảo an tồn tuyệt đối trong cơng việc
4.1. Thiết kế bộ biến thế
Cấu tạo máy biến thế
Máy biến áp bao gồm ba phần chính:
Lõi thép của máy biến áp (Transformer Core)
Cuộn dây quấn sơ cấp (Primary Winding)
Cuộn dây quấn thứ cấp (Secondary Winding)
Lõi thép: Được tạo thành bởi các lá thép mỏng ghép lại, về hình dáng có
hai loại: loại trụ (core type) và loại bọc (shell type)
Loại trụ: được tạo bởi các lá thép hình chữ U và chữ I. Một lượng lớn từ
trường sinh ra bởi cuộn dây sơ cấp không cắt cuộn dây thứ cấp, hay máy biến áp
có một từ thơng rị lớn. Để cho từ thơng rị ít nhất, các cuộn dây được chia ra với
một nửa của mỗi cuộn đặt trên một trụ của lõi thép.
Loại bọc: được tạo bởi các lá thép hình chữ E và chữ I. Lõi thép loại này
bao bọc các cuộn dây quấn, hình thành một mạch từ có hiệu suất rất cao, được
sử dụng rộng rãi.

62


Phần lõi thép có quấn dây gọi là trụ từ, phần lõi thép nối các trụ từ thành
mạch kín gọi là gông từ.
Dây quấn máy biến áp: Được chế tạo bằng dây đồng hoặc nhơm, có tiết
diện hình trịn hoặc hình chữ nhật. Đối với dây quấn có dịng điện lớn, sử dụng
các sợi dây dẫn được mắc song song để giảm tổn thất do dịng điện xốy trong
dây dẫn. Bên ngoài day quấn được bọc cách điện.

Dây quấn sơ cấp (Primary Winding)
Dây quấn thứ cấp (Second Winding)

Hình 4.1. Hình dạng máy biến áp một pha loại trụ

Hình 4.2. Hình dạng máy biến áp một pha loại bọc

Dây quấn được tạo thành các bánh dây ( gồm nhiều lớp ) đặt vào trong trụ
của lõi thép. Giữa các lớp hdây quấn, giữa các dây quấn và giữa mỗi dây quấn
và lõi thép phải cách điện tốt với nhau. Phần dây quấn nối với nguồn điện được
gọi là dây quấn sơ cấp, phần dây quấn nối với tải được gọi là dây quấn thứ cấp.
Các phần phụ khác
Ngoài 2 bộ phận chính kể trên, để MBA vận hành an tồn, hiệu quả, có độ
tin cậy cao ... MBA cịn phải có các phần phụ khác như: Võ hộp, thùng dầu, đầu
vào, đầu ra, bộ phận điều chỉnh, khí cụ điện đo lường, bảo vệ ...
Điện áp định mức ở cuộn dây sơ cấp và thứ cấp
Điện áp sơ cấp định mức U1đm (V, kV): Là điện áp qui định cho dây quấn
sơ cấp.
63


Điện áp thứ cấp định mức U2đm (V, kV): Là điện áp của dây quấn thứ cấp
khi máy biến áp không tải và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp bằng định mức.
Chú ý với máy biến áp một pha điện áp định mức là điện áp pha, còn máy
biến áp ba pha điện áp là điện áp dây.
Dòng điện định mức ở cuộn dây sơ cấp và thứ cấp
Dòng điện định mức(A): Là dòng điện qui định cho mỗi cuộn dây máy biến
áp ứng với công suất định mức và điện áp định mức
Với máy biến áp một pha:

I 1dm 

S dm
S
; I 2 dm  dm ;
U 2 dm
U 1dm

Với máy biến áp ba pha:

I1dm 

S dm
3U1dm

; I 2 dm 

S dm

;
3U 2 dm (2.1)

Hiệu suất MBA:
=

U .I
S2
= 2 2 = (75 - >90)%
U 1 .I 1
S1

(2.2)

Nếu  = 1  S1 = S2  U2đm. I2đm = U1đm. I1đm
Ngồi ra trên máy biến áp cịn ghi các thông số khác như: Tần số định mức
fđm, số pha m, sơ đồ và tổ nối dây quấn, điện áp ngắn mạch Un%, chế độ làm
việc, phương pháp làm mát,…
Công suất định mức của máy biến áp (S)
Công suất định mức Sđm (VA, kVA): Là công suất biểu kiến đưa ra ở dây
quấn thứ cấp của máy biến áp.
4.2. Kỹ thuật quấn dây
Các bước quấn dây máy biến áp
- Bước 1: Cố định khuôn vào máy quấn dây
Khi lắp khuôn vào máy quấn dây cần chú ý việc cố định khuôn quấn, nếu
khuôn không được cố định chắc chắn sẽ xảy ra lỗi trong q trình quấn như: sai
sót số vịng dây, khn dây bị lệch gây mất thẩm mỹ cho lõi MBA.
Bước 2: Lót giấy cách điện cho lớp dây đầu tiên
Để đảm bảo cho MBA hoạt động ổn định và lâu dài, tránh trường hợp
xước lớp cách điện dây quấn thì ta nên lót một lớp băng keo giấy hoặc giấy cách
điện cho lớp dây đầu tiên.
64


Bước 3: Tiến hành quấn dây cuộn sơ cấp MBA
Sau khi tính tốn tiết diện cũng như số vịng dây quấn sơ cấp MBA chúng
ta bắt đầu tiến hành vào dây cuộn sơ cấp.
Khi quấn ta đặt đầu vào của cuộn sơ cấp ở rãnh sâu nhất của khuôn nhựa
để cho việc quấn dây dễ dàng hơn và tránh trường hợp chồng chéo dây vì đặt ở
rãnh quá cao tiếp đó ta quay máy quấn dây đến số vịng cần quấn để tạo cuộn sơ
cấp cho MBA.

Do sơ cấp MBA chỉ có một cấp điện áp duy nhất nên chỉ có 2 đầu dây
Bước 4: Tiến hành quấn dây cuộn thứ cấp MBA
· Trước khi tiến hành quấn dây cuộn thứ cấp ta cần phải cách điện thật tốt
lớp dây giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp. Vì phần này dễ gây hư hỏng cho MBA nếu
cách điện không tốt
Cách vào dây cuộn thứ cấp cũng tương tự như cuộn sơ cấp nhưng chúng
khác nhau ở một điểm đó là cuộn thứ cấp có đến 4 cấp điện áp (5 đầu dây ra).
Do đó khi quấn đủ số vịng mỗi cấp như đã tính ở trên thì ta bắt đầu ra đầu dây
cho mỗi cấp. Nhưng tổng thể thì chúng vẫn là một cuộn duy nhất.
Khi ra dây cho mỗi cấp cần lót một lớp cách điện để đảm bảo tính cách
điện cho cuộn dây.
Mỗi đầu ra của cuộn thứ cấp cần lồng thêm 1 ống gen chịu nhiệt để đẩm
bảo an toàn cúng như khi MBA làm việc ống lồng khơng bị biến dạng vì nóng.
Bước 5: Cách điện cho lõi MBA
Sau khi quấn đủ số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp MBA, ta tiến hành
cách điện cho lõi MBA bằng cách quấn một lớp keo giấy bên trong và một lớp
giấy cách điện bên ngoài.
Tránh trường hợp quấn quá nhiều làm cho lõi MBA quá to so với lõi E, I.
Do đó cần quấn 1 lớp vừa đủ khoảng 1 đến 2 lớp là được.
Khi quấn cách điện lõi MBA cần đảm bảo tính thẩm mỹ, chắc chắn vì nếu
khơng cách điện tốt sẽ rất nguy hiểm nếu lớp cách điện bên trong dây quấ
bị xước. Đồng thời nó cũng là bộ mặt của MBA nên chúng ta cần chú ý
phần này.
4.3 Kỹ thuật lắp mạch từ
Bước 1: Tiến hành vào lõi thép E, I cho MBA
Khi tiến hành vào lõi thép cho MBA cần cẩn thận nếu không lõi thép sẽ
không được ép chặt gây nên tiếng ồn cho MBA.
65

Chúng ta phải vào xen kẽ giữa các lá thép chữ E, có thể là 1:1 (1 bên phải
và 1 bên trái xen kẽ nhau) hay 3:3; 5:5, tuỳ thuộc vào người lắp đặt nhưng thơng
thường thì tỉ lệ 1:1 là phổ biến nhất. Và cứ theo nguyên tắc đó để vào lõi thép
sao cho vừa với tiết diện khung nhựa là được.
Khi các lá thép chữ E đã vào đúng vị trí thì ta tiến hành vào các lá thép chữ
I ở các khe hở xen kẽ giữa các lá thép chữ E.
Do khoảng cách giữa các lá thép khá nhỏ nên ta có thể dùng búa cao su gõ
nhẹ để dễ vào lá thép hơn.
Sau khi vào đủ các lá thép E, I ta tiến hành chỉnh sửa lõi thép bằng búa cao
su sao cho chúng ép chặt với nhau để không gây nên tiếng ồn cho MBA.
Không nên gõ quá mạnh vào các lá thép vì chúng khá mỏng có thể gây
biến dạng MBA.
Bước 2: Tiến hành lắp khung và ép chặt cho MBA
Khi đã hoàn tất quá trình chỉnh sửa, ta tiến hành cố định khung và ép chặt
cho MBA bằng bu lông và đai ốc.
Khi cố định MBA cần ép thật chặt để không gây nên tiếng ồn khi MBA
đưa vào hoạt độn
Bước 3: Tiến hành kiểm tra các cấp điện áp cho MBA
Ta tiến hành cấp điện cho MBA hoạt động, sau đó dùng VOM kiểm tra
xem điện áp đầu vào và điện áp đầu ra có đúng u cầu đề bài hay khơng, sai số
5%.
Nếu MBA sai số điện áp quá lớn hay phát nóng trong q trình làm việc,
chúng ta nên kiểm tra lại cơng thức tính tốn để có giải pháp cho hợp lý. Chúng
ta nên thử MBA ở những nơi khác nhau xem độ lệch áp giữa các nơi có ảnh
hưởng nhiều đến điện áp đầu ra không.
Nếu các thông số đầu vào và ra ổn định thì ta tiến hành lập bảng kết quả so
sánh điện áp giữa các nơi để hồn thành
4.4. Sửa chữa biến thế
Trong q trình vận hành, máy biến áp phải tách ra khỏi vận hành đem đi
sửa chữa khi có những biểu hiện bất thường như có tiếng kêu khác lạ khơng đều,

có tiếng phóng điện bên trong máy, phát nóng cục bộ ở đầu cốt sứ, sứ bị nứt vỡ
Các công việc cần tiến hành
Kiểm tra nhiệt độ tiếp xúc.
Kiểm tra, bảo trì các điểm tiếp xúc máy biến áp.
66


Lọc sấy dầu bên trong máy biến thế (lọc trực tiếp).
Xông sấy máy biến thế, lọc và hút các teng sắt lâu ngày bên trong máy
biến thế.
Châm bổ sung dầu.
Đo độ cách điện của mẫu dầu bên trong máy biến thế.
Kiểm tra, đo điện trờ cao-hạ áp. - kiểm tra fco, la, lb,...
Kiểm tra mccb, acb tổng. - kiểm tra dây cao, hạ áp.
Kiểm tra hạt hút ẩm.

67


Bài 5
Sửa chữa mạch điều khiển
Mục tiêu
Phân tích được sơ đồ mạch điều khiển
Khắc phục các sự cố hư hỏng mạch điều khiển
Tính cẩn thận, tỉ mỉ, đảm bảo an tồn tuyệt đối trong cơng việc.
5.1. Các mạch điều khiển

Hình 5.1. Sơ đồ tổng quát mạch nguồn máy tính ATX

Để điều khiển công suất đầu ra của nguồn mạch nguồn ATX thường điều

khiển tốc độ chuyển mạch của hai bóng cơng suất ( đó là khối cơng suất trong
mạch )
Để các nguồn ra ln được ổn định, mạch dị sai sẽ dò ra các thay đổi ở
đầu ra đưa về mạch dao động sau đó mạch dao động điều khiển tốc độ chuyển
mạch của khối công suất đưa điện áp ra ổn định trở lại.
Mạch bảo vệ có chức năng bảo vệ cho nguồn chính khơng bị hư hỏng khi
phụ tải bị chập hoặc bảo vệ Mainboard khi nguồn chính có dấu hiệu đưa ra điện
áp quá cao vượt ngưỡng cho phép.
Lệnh P.ON thường đi qua mạch bảo vệ trước khi nó được đưa tới điều
khiển IC dao động, khi có hiện tượng q dịng (như lúc chập phụ tải) hoặc quá
áp (do nguồn đưa ra điện áp quá cao) khi đó mạch bảo vệ sẽ hoạt động và ngắt
lênh P.ON và IC dao động sẽ tạm ngưng hoạt động
68


5.2. Nguồn cung cấp cho mạch điều khiển
Nguồn cung cấp cho các mạch điều khiển chính là các nguồn điện một
chiều được chỉnh lưu từ các biến áp
Biến áp chính cho ra các điện áp một chiều
3,3 Vdc.

5Vdc.

12Vdc.

5Vdc.

12 Vdc
Biến áp cấp trước cho ra điện áp 5Vdc
Ngồi ra cịn điện áp một chiều có được sau chỉnh lưu cầu ở ngay đầu vào.

Điện áp một chiều này khá cao cỡ vài trăm vôn .
5.3. Các dạng xung
Định nghĩa xung
- Xung là tín hiệu tạo nên do sự thay đổi mức của điện áp hay dòng điện
trong một khoảng thời gian rất ngắn, có thể so sánh với thời gian quá độ của
mạch điện mà chúng tác động. Thời gian quá độ là thời gian để một hệ vật lý
chuyển từ trạng thái vật lý này sang trạng thái vật lý khác.
- Các tín hiệu xung được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử:
truyền thông, công nghệ thông tin, vô tuyến, hữu tuyến
Một số dạng xung cơ bản
- Một số tín hiệu liện tục (xem hình 5.3.1)

Hình 5.2.a. Tín hiệu sin Asin  t

Hình 5.2.b. Tín hiệu xung vng

Hình 5.2.c. Tín hiệu xung tam giác

69


- Một số tín hiệu rời rạc (hình 5.3.2).

Hình 5.3. Tín hiệu sin rời rạc - hàm mũ rời rạc

Ngày nay trong kỹ thuật vơ tuyến điện, có rất nhiều thiết bị, linh kiện
vận hành ở chế độ xung. Ở những thời điểm đóng hoặc ngắt điện áp, trong
mạch sẽ phát sinh quá trình quá độ, làm ảnh hưởng đến hoạt động của mạch.
Bởi vậy việc nghiên cứu các quá trình xảy ra trong các thiết bị xung có liên
quan mật thiết đến việc nghiên cứu quá trình quá độ trong các mạch đó.

Nếu có một dãy xung tác dụng lên mạch điện mà khoảng thời gian giữa
các xung đủ lớn so với thời gian quá độ của mạch. Khi đó tác dụng của một
dãy xung như một xung đơn. Việc phân tích mạch ở chế độ xung phải xác định
sự phụ thuộc hàm số của điện áp hoặc dòng điện trong mạch theo thời gian ở
trạng thái quá độ. Có thể dùng cơng cụ tốn học như: phương pháp tích phân
kinh điển. Phương pháp phổ (Fourier) hoặc phương pháp tốn tử Laplace.
Các thơng số của xung điện và dãy xung
Các thơng số của xung điện.
Tín hiệu xung vng như hình 5.3.3 là một tín hiệu xung vng lý tưởng,
thực tế khó có 1 xung vng nào có biên độ tăng và giảm thẳng đứng như vậy:

u

u

Um
0.9Um

tx

Um
0

tng

Um

T

Δu

0.1Um
0
t

A, xung vuông lý tưởng

ttr

tđ
tx

ts

B, xung vng thực tế

Hình 5.4. Dạng xung

70

t


Xung vuông thực tế với các đoạn đặc trưng như: sườn trước, đỉnh, sườn
sau. Các tham số cơ bản là biên độ Um, độ rộng xung tx, độ rộng sườn trước ttr
và sau ts, độ sụt đỉnh ∆u.
Biên độ xung Um xác định bằng giá trị lớn nhất của điện áp tín hiệu xung
có được trong thời gian tồn tại của nó.
Độ rộng sườn trước ttr, sườn sau ts là xác định bởi khoảng thời gian tăng
và thời gian giảm của biên độ xung trong khoảng giá trị 0.1Um đến 0.9Um

Độ rộng xung Tx xác định bằng khoảng thời gian có xung với biên độ trên
mức 0.1Um (hoặc 0.5Um).
Độ sụt đỉnh xung ∆u thể hiện mức giảm biên độ xung tương tứng từ 0.9U m
đến Um.
Với dãy xung tuần hoàn ta có các tham số đặc trưng như sau:
Chu kỳ lặp lại xung T là khoảng thời gian giữa các điểm tương ứng của 2
xung kế tiếp, hay là thời gian tương ứng với mức điện áp cao t x và mức điện áp
thấp tng , biểu thức (1.1)
T = tx + tng

(1.1)

Tần số xung là số lần xung xuất hiện trong một đơn vị thời gian (1.2)
F=

1
T

(1.2)

Thời gian nghỉ tng là khoảng thời gian trống giữa 2 xung liên tiếp có điện
áp nhỏ hơn 0.1Um (hoặc 0.5Um).
Hệ số lấp đầy γ là tỷ số giữa độ rộng xung tx và chu kỳ xung T (1.3)

 

tx
T

(1.3)

Do T = tx + tng , vậy ta ln có   1
Độ rỗng của xung Q là tỷ số giữa chu kỳ xung T và độ rộng xung tx (1.4)
Q

T
tx

(1.4)

Trong kỹ thuật xung - số, chúng ta sử dụng phương pháp số đối với tín
hiệu xung với quy ước chỉ có 2 trạng thái phân biệt
- Trạng thái có xung (tx) với biên độ lớn hơn một ngưỡng UH gọi là trạng
thái cao hay mức “1”, mức UH thường chọn cỡ từ 1/2Vcc đến Vcc.
71


- Trạng thái khơng có xung (t ng) với biên độ nhỏ hơn 1 ngưỡng U L gọi
là trạng thái thấp hay mức “0”, U L được chọn tùy theo phần tử khóa (tranzito
hay IC)
- Các mức điện áp ra trong dải UL < U < UH được gọi là trạng thái cấm.
Dãy xung :
Kỹ thuật xung không chỉ phát ra một xung đơn mà còn phát ra được một
dãy xung liên tiếp tuần hoàn với chu kỳ T, nghĩa là sau mỗi thời gian T lại có
một xung lăp lại hoàn toàn giống như xung trước.
Các dạng dãy xung tuần hồn thường gặp:
Dãy xung vng góc là dạng dãy xung thường gặp nhất trong kỹ thuật điện
tử. Các thông số đặc trưng cho dãy xung gồm: biên độ UM, độ rộng xung tx, thời
gian nghỉ tn, chu kỳ T= tx + tn, tần số f=1/T. Ngồi ra cịn có 2 thông số phụ đặc
trưng khác là hệ số lấp đầy  = tx/T và độ hổng (rỗng) Q= 1/  = T/tx. Nếu Q =

2, (tx = tn) thì dãy xung gọi là dãy xung vng góc đối xứng.
Dãy xung răng cưa thuần túy (tf = 0), chu kỳ T. Mạch phát dãy xung này
thường dùng trong thiết bị dao động kí điện tử, với vai trị bộ tạo sóng qt
ngang.
Dãy xung tuần hồn. Nó thường dùng để kích khởi những hoạt động có
tính chu kỳ. Các mạch phát xung tuần hồn thường là những mạch hoạt động
khơng chịu sự điều khiển bởi các xung kích
Dãy xung có thể khơng tuần hồn. Mạch phát các xung này thường là
những mạch hoạt động theo sự điều khiển của các xung kích khởi bởi ở bên
ngồi, và gọi là các mạch kích khởi. Ứng với mỗi xung kích thích bên ngồi,
mạch cho ra một xung có biên độ và độ rộng xung khơng thay đổi, nghĩa là dạng
xung đưa ra hồn tồn lặp lại giống nhau sau mỗi xung kích thích.
Độ rộng xung (hình 5.5)

Hinh 5.5. Độ rộng xung

72


Trong đó: Vm: Biên độ xung
∆V: Độ sụt áp đỉnh xung
tr: Độ rộng sườn trước
tp: độ rộng đỉnh xung
tf: độ rộng sườn sau
ton : độ rộng thực tế
Đây là dạng xung thực tế, với dạng xung này thì khi tăng biê n độ điện áp
sẽ có thời gian trễ tr, gọi là độ rộng sườn trước. Thời gian này tương ứng từ
10% đến 90% biên độ U. Ngược lại, khi giảm biên độ điện áp xung sẽ có thời
gian trễ tf, gọi là độ rộng sườn sau. Thời gian này tương ứng từ 90% đến 10%
biên độ U.

Độ rộng xung thực tế là: ton = tr+ tp +tf.
Độ sụt áp ∆V là độ giảm biện độ ở phần đỉnh xung.
Các dạng hàm cơ bản của tín hiệu xung.
Hàm đột biến (hình 5.3.5).
v(t) = a.1(t - t0).
- Đột biến xảy ra tại thời điểm t = t0 với biên độ là a.
- 1(t – t0) : Hàm đột biến đơn vị.
- Khi t < t0 : v = 0
- Khi t ≥ t0 : v = a

Hình 5.6. Hàm đột biến

Hàm tuyến tính (hình 5.3.6)
v(t) = k(t - t0)
- k : Độ dốc của hàm.
73


Hình 5.7. Hàm tuyến tính

Hàm mũ giảm (hình 5.3.7)
v(t) = a.e

−(t − t0 ) / τ

Hình 5.8. Hàm mũ giảm

Hàm mũ tăng (hình 5.3.8)
v(t) = a.(1− e

−(t − t0 ) / τ

)

Hình 5.9. Hàm mũ tăng

Để phân tích 1 tín hiệu xung, phải đưa về dạng tổng các hàm cơ bản.
Ví dụ: Như hình 5.3.9 ta phải đưa về tổng các hàm cơ bản, sau đó mới tính
ra được hàm của nó.

Hình 5.10.

74


Ta có : V(t) = V1(t) + V2(t)
Suy ra: V(t) = V1(t) + V2(t) = a.1(t) – a.1( t-t0 )
Tác dụng của R-C đối với các xung cơ bản
- Mục tiêu: Trình bày và phân tích sự giống và khác nhau giữa RC, RL đối
với các mạch của xung cơ bản.
Tác dụng của mạch RC đối với các xung cơ bản
Mạch lọc thơng thấp, hình 3.10

Hình 5.11. Mạch lọc thơng thấp

- Tín hiệu lấy ra trên C
- Mạch lọc thơng thấp cho các tín hiệu có tần số nhỏ hơn tần số cắt qua
hồn tồn .Tín hiệu có tần số cao bị suy giảm biên độ . Tín hiệu lấy trên tụ C
làm cho tín hiệu ra trể pha so với tin hiệu vào (1.5)
- Tần số cắt

fc 

1
2RC

(1.5)

Tại tần số cắt điện áp ta có biên độ

V0 

Vi
2



1.6 

Hình 5.12. Mạch lọc RC và đáp ứng xung của mạch lọc

75


Mạch tích phân RC
Mạch lọc RC là mạch mà điện áp ra V0 (t) tỉ lệ với tích phân theo thời gian
của điện áp vào Vi (t).
Trong đó K là hệ số tỉ lệ, mạch tích phân RC chính là mạch lọc thơng thấp
khi tín hiệu vào có tần số fi rất lớn so với tần số cắt fc của mạch.
Ta có cơng thức: Vi (t) = VR (t) +VC (t) (1.7)

Từ điều kiện tần số fi rất lớn so với tần số cắt fc ta có (1.8):
fi >> fc = 1/ 2 RC  R >> Xc = 1/2 fi C
 VR (t) >> VC (t)
(1.9)
(vì dịng I (t) qua R và C bằng nhau)
Từ (1.7) và (1.9) ta có Vi (t)  VR (t) = R.i (t)
 i(t) = Vi (t)/R

(1.10)

Điện áp ra V0 (t):
1
i (t ) dt
c 
1 Vi (t )
 V0 (t ) 
dt
c 
R
1
 V0 (t ) 
Vi (t )dt
RC 

V0 (t )  Vc (t ) 

1.11

Như vậy, điện áp ra V0(t) tỉ lệ với tích phân theo thời gian của điện áp vào
Vi (t) với hệ số tỉ lệ K = 1/RC khi tần số fi rất lớn so với fc .

Điều kiện mạch tích phân
fi >> fc  fi >> 1/2RC.
RC >> 1/2 fi   >> 1/2 fi = Ti / 2
Trong đó:  = RC là hằng số thời gian.
Ti là chu kỳ tín hiệu vào.
Ví dụ: Trường hợp điện áp vào Vi(t) là tín hiệu hình sin qua mạch tích
phân.

Vi (t )  Vm sin  (t )

1.12 

Điện áp ra:
V0 (t ) 

1

RC

V

m

sin tdt

Vm
cos .t
 RC
Vm
 V0 (t ) 

sin(t  900 )
 RC


76

1.13


Như vậy, nếu thỏa mãn điều kiện của mạch tích phân như trên thì điện áp
ra bị trễ pha 900 và biên độ bị giảm xuống với tỉ lệ là

1
.
 RC

Điện áp vào là tín hiệu xung vng: khi điện áp vào là tín hiệu xung vng
có chu kỳ Ti thì có thể xét tỉ lệ hằng số thời gian = RC so với Ti để giải thích
các dạng sóng ra theo hiện tượng nạp xả của tụ.
Giả sử điện áp ngõ vào là tín hiệu xung vng đối xứng có chu kỳ Ti (hình
5.3.12a).
- Nếu mạch tích phân có hằng số thời gian = RC rất nhỏ so với Ti thì tụ
nạp và xả rất nhanh nên điện áp ngõ ra V0(t) có dạng sóng giống như dạng điện
áp vào Vi(t) hình 3.12b.
- Nếu mạch tích phân có hằng số thời gian = Ti /5 thì tụ nạp và xã điện áp
theo dạng hàm số mũ, biên độ của điện áp ra nhỏ Vp hình 5.3.12c.
- Nếu mạch tích phân có hằng số thời gian  rất lớn so với Ti thì tụ C nạp
rất chậm nên điện áp ra có biên độ rất thấp hình 5.3.12d, nhưng đường tăng
giảm điện áp gần như đường thẳng. Như vậy, mạch tích phân chọn trị số RC
thích hợp thì có thể sửa dạng xung vng có ngõ vào thành dạng sóng tam giác

ở ngõ ra. Nếu xung vng đối xứng thì xung tam giác ra là tam giác cân.

Hình 5.13. Dạng sóng vào ra của tín hiệu xung vng

77


Mạch tích phân dùng OpAmp
- Mạch tích phân đảo hình 5.14

\
Hình 5.14. Mạch tích phân đảo hình

Thiết lập quan hệ vào ra. Với i1 = - i2
Mà
vv  v vv
dv (t )
 (v  v  0), i2 (t )  C r
R
R
dt
v (t )
dv (t )
1
 v C v
 vr (t )  
vv (t )dt
R
dt
RC 

i1 

Hệ số tỉ lệ K 

1
, hai linh kiệ R và C để tạo hằng số thời gian của mạch.
RC

Mạch lọc thông cao

- Mạch lọc thơng cao cho các tín hiệu có tần số cao hơn tần số cắt qua
hồn tồn, tín hiệu có tần số thấp bị suy giảm biên độ. Tín hiệu ra lấy trên R,
làm cho tín hiệu sớm pha so với tín hiệu vào.
Tương tự, ta có:
+ Tần số cắt:

fc 

1
2RC

+ Tại tần số cắt điện áp ra có biên độ:
V0 

Vi
2

Mạch vi phân RC: là mạch có điện áp ngõ ra V0 tỉ lệ với đạo hàm theo
thời gian của điện áp ngõ vào Vi (t).

78


Ta có:
V0 (t )  K

d
Vi (t )
dt

1.14 

Trong đó k là hệ số tỉ lệ mạch vi phân RC chính là mạch lọc thơng cao RC
khi tín hiệu vào có tần số fi rất thấp so với tần số cắt của fc của mạch.
Từ hình 1.15a, ta có:
Vi(t) = V R(t) + V C (t)

(1.15)

Từ điều kiện tần số fi rất thấp so với tần số cắt fc ta có : fi << fc = 1/2RC.
 R << Xc = 1/2fi C.
 V R (t) << V C (t)

(1.16)

( vì dịng i(t) qua R và C bằng nhau)
Từ (1.15) và (1.16) ta có : Vi (t)  VC (t) , đối với tụ C điện áp trên tụ còn
được tính theo cơng thức:

Vc (t ) 

q (t )
C

1.17 

Trong đó: q (t) là điện tích nạp vào tụ
Mặt khác, ta có:

dVi (t )
dVc (t )

dt
dt
1 dq (t )
1

 i (t )
c dt
c

1.18 

Từ đây ta có phương trình theo (1.18)

i (t )  C

dVi (t )
dt

1.19 

Điện áp ra V0(t):
V0 (t )  VR(t )  Ri (t )
 V0 (t )  RC

dV1 (t )
dt

1.20 

Như vậy điện áp ra V0(t) tỉ lệ với vi phân theo thời gian của điện áp vào
với hệ số tỉ lệ K là K = RC khi tần số fi rất thấp so với fc.
79


- Điều kiện mạch vi phân
fi << fc  fi << 1/2RC.
RC << 1/2 fi   << 1/2 fi = Ti / 2
Trong đó:  = RC là hằng số thời gian.
Ti là chu kỳ tín hiệu vào
Ví dụ: Trường hợp điện áp vào Vi(t) là tín hiệu hình sin qua mạch vi phân
Vi(t) =Vm.sinω(t)
Điện áp ra :
d
(Vm.sin t )
dt
  RCVm cos t

V0 (t )  R.C

 V0 (t )   R.C.Vm .sin(t  90 0 )

Như vậy, nếu thỏa mãn điều kiện của mạch vi phân như trên thì điện áp ra
bị sớm pha 900 và biên độ nhân với hệ số tỉ lệ là ωRC.
Đây là một bộ lọc thơng cao dạng căn bản, vì trở kháng của tụ giảm dần
khi tần số tăng ,các thành phần tần số cao của tín hiệu ngõ vào sẻ ít suy giảm
hơn các thành phần tần số thấp. Ở các tần số cao hầu như tự ngắn mạch và tất cả
các ngõ vào đều xuất hiện tại ngõ ra.
Khi ngõ vào dạng sóng sin: đối với ngõ vào sóng sin, tín hiệu ngõ ra
giảm về biên độ khi giảm tần số. Đối với mạch hình 5.3.14, độ lợi A và góc
pha  cho bởi:
A 

Với tần số cắt là :

1
f
1  ( )2
fc

, (   ar tan

fc 

1
2 RC

f
)

fc



1.21

1.22 

Nếu tần số f > fc (ở dãi tần số cao) thì điện áp ngõ ra giảm. Do vậy, xem
như ở ngõ ra khơng có thành phần tần số cao.
Nếu tần số f < fc (ở dải tần số thấp), điện áp ngõ ra có biên độ cao, tức ngõ
ra có thành phần tần số thấp.
Đây cũng là vấn đề gặp ở mạch khuếch đại tần số cao, xuất hiện tần số cắt
trên fc .
80


Hình 5.15. Đáp ứng tần số của mạch lọc

Mối quan hệ giữa tần số và độ lợi hình 5.3.15. Tại tần số fc độ lợi giảm – 3
dB, đây là giá trị lớn nhất của độ lợi tại tần số cao.Như vậy,tại tần số cắt thì
biên độ giảm -3dB.

Hình 5.16. Biểu diễn độ lợi

Khi ngõ vào là xung chữ nhật: uv(t) = E[u(t)-u(t-t1)], hình 5.3.16

Hình 5.17. Ngõ vào là xung chữ nhật

Trường hợp:

uv(t) = 0, nếu t < 0 và t  0
uv(t) = E, nếu 0

 t < t1

Trong khoảng thời gian từ 0 đến t1 ngõ vào có biên độ điện áp là E, tụ C
nạp điện, điện áp trên tụ C tăng dần theo quy luật hàm mũ.

t


n
uc (t )  E 1  e



81




 , với n



 RC .


Điện áp trên điện trở giảm dần cũng theo quy luật hàm mũ

uR (t )  Ee



Vậy, ta có: uR(t) = uV(t) – uC(t)

t

n

( 1.27)

Khi uc(t) tăng dần thì uR(t) giảm dần, tùy theo giá trị của t lớn hay nhỏ mà
tụ nạp trong thời gian dài hay ngắn khác nhau.
Trong khoảng thời gian t > t1, điện áp ngõ vào mạch RC có giá trị là 0.
Lúc này, tụ C là đóng vai trị như nguồn điện áp cung cấp cho mạch, nghĩa là tụ
C xả điện qua điện trở R. Do đó điện áp trên tụ C giảm dần theo quy luật hàm
mũ, còn điện áp trên điện trở tăng dần cũng theo quy luật hàm mũ, nhưng mang
giá trị âm.

vC (t )  E.e

 t / f

vR (t )   E.e

 t / f

( 1.28)

Điện áp vào là tín hiệu xung vng:
Khi điện áp vào là tín hiệu xung vng có chu kỳ Ti thì có thể xét tỉ lệ
hằng số thời gian  = RC so với Ti để giải thích các dạng sóng ra theo hiện tượng
nạp xả của tụ điện.
Giả sử điện áp ngõ vào là tín hiệu xung vng đối xứng có chu kỳ T i (hình
5.18a)

Hình 5.18. Dạng sóng vào và ra của mạch vi phân

82


+ Nếu mạch vi phân có hằng số thời gian = (Ti /5) thì tụ nạp và xả điện
tạo dịng i(t) qua điện trở R tạo ra điện áp giảm theo hàm số mũ. Khi điện áp ngõ
vào bằng 0V thì đầu dương của tụ nối mass và tụ sẽ xả điện áp âm trên điện trở
R. Ở ngõ ra sẽ có hai xung ngược nhau có biên độ giảm dần hình 5.3.17b
+ Nếu mạch tích phân có hằng số thời gian rất nhỏ so với T i thì tụ sẽ nạp
xả điện rất nhanh nên cho ra hai xung ngược dấu nhưng có độ rộng xung rất hẹp
được gọi là xung nhọn.
Như vậy, nếu thỏa điều kiện của mạch vi phân thì mạch RC sẽ đổi tín hiệu
từ xung vuông đơn cực ra xung nhọn lưỡng cực.

83


Bài 6
Sửa chữa mạch cơng suất
Mục tiêu
Phân tích được sơ đồ mạch công suất

Khắc phục các sự cố hư hỏng của mạch cơng suất
Tính cẩn thận, tỉ mỉ, đảm bảo an tồn tuyệt đối trong cơng việc.
6.1. Các mạch cơng suất đẩy kéo (Push-Pull)
Sơ đồ nguồn ATX

Hình 6.1. Sơ đồ nguồn ATX

Hình 6.2. Sơ đồ chỉ vị trí hai bóng cơng suất nguồn chính

84


Hai bóng cơng suất nguồn chính của mạch là 2SC4242
* Hoạt động của mạch
Khi bật công tắc PWR trên Mainboard, khi đó lệnh P.ON từ Mainboard
đưa lên điều khiển sẽ có mức Logic thấp (=0V), lệnh này chạy qua mạch bảo vệ
sau đó đưa đến điều khiển IC dao động.
– IC dao động hoạt động tạo ra hai xung dao động được hai đèn đảo pha
khuếch đại rồi đưa qua biến áp đảo pha sang điều khiển các đèn công suất.
– Các đèn công suất hoạt động sẽ điều khiển dòng điện biến thiên chạy qua
cuộn sơ cấp của biến áp chính, từ đó cảm ứng sang bên thứ cấp để lấy ra các
điện áp đầu ra.
– Các điện áp đầu ra sau biến áp sẽ được chỉnh lưu và lọc hết gợn cao tần
thông qua các đi ốt và bộ lọc LC rồi đi theo dây cáp 20 pin hoặc 24pin xuống
cấp nguồn cho Mainboard
– Mạch bảo vệ sẽ theo dõi điện áp đầu ra để kiểm soát lệnh P.ON, nếu điện
áp đầu ra bình thường thì nó sẽ cho lệnh P.ON duy trì ở mức thấp đưa sang điều
khiển IC dao động để duy trì hoạt động của bộ nguồn, nếu điện áp ra có biểu
hiện quá cao hay quá thấp, mạch bảo vệ sẽ ngắt lệnh P.ON (bật lệnh P.ON lên
mức logic cao) để ngắt dao động, từ đó bảo vệ được các đèn cơng suất khơng bị

hỏng, đồng thời cũng bảo vệ được Mainboard trong các trường hợp nguồn ra
tăng cao.
Các hư hỏng thường gặp ở mạch công suất
Hỏng cặp công suất nguồn Q1, Q2 2SC4242. Transistor này có dịng chịu
đựng 7A, chịu áp 400V, cơng suất 400W. Có thể thay tương đương
bằng E13005, E13007 có bán trên thị trường.
Chạm các diod xung nắng điện ở ngỏ ra (thường là diod đơi hình dạng 3
chân như Transistor công suất) D18, D28, D83-004… đo đây là Diod xung nên
chỉ thay bằng diod xung (tháo ra từ các nguồn khác) hoặc thay đúng Diod xung
không thay bằng các diod nắng nguồn thông thường được.
Chết IC điều xung TL494 ít nhưng vẫn thường xảy ra.
Thường thấy các tụ lọc ngỏ ra bị khơ hay phù có thể gây chập chờn không
ổn định hoặc sụt áp.
6.2. Các phương pháp phân cực và ổn định nhiệt
Mạch khuếch đại đẩy kéo dùng biến áp
85


Ở chế độ B, tranzito sẽ điều khiển dòng điện ở mỗi nửa chu kỳ của tín
hiệu. Để lấy được cả chu kỳ của tín hiệu của tín hiệu đầu ra, thì cần sử dụng 2
tranzito, mỗi tranzito được sử dụng ở mỗi nửa chu kỳ khác nhau của tín hiệu, sự
hoạt động kết hợp sẽ cho ra chu kỳ đầy đủ của tín hiệu.

Hình 6.3. Mạch khuếch đại đẩy kéo dùng biến áp

R1, R2: Mạch phân cực
Q1, Q2: Tranzito khuếch đại cơng suất.
T1: biến áp ghép tín hiệu ngõ vào
T2: Biến áp ghép tín hiệu ngõ ra.
Rt: Tải ngõ ra

Ưu điểm của mạch là ở chế độ phân cực tĩnh không tiêu thụ nguồn cung
cấp do 2 Tranzito không dẫn điện nên không tổn hao trên mạch. Mặt khác do
không dẫn điện nên không sảy ra méo do bão hoà từ. Hiệu suất của mạch đạt
khoảng 80%.
Nhược điểm của mạch là méo xuyên giao lớn khi tín hiệu vào nhỏ, khi cả
hai vế khuếch đại không được cân bằng.
Nguyên lý hoạt động của mạch: Tín hiệu ngõ vào được ghép qua biến áp
T1 để phân chia tín hiệu đưa và cực B của hai Tranzito .ở nửa chu kỳ dương của
tín hiệu ngõ vào Q1 được phân cực thuận nên dẫn điện, Q2 bị phân cực nghịch
nên không dẫn. ở nửa chu kỳ âm của tín hiệu ngõ vào Q1 bị phân cực nghịch
nên không dẫn, Q2 được phân cực thuận nên dẫn điện. Trong thời gian không
dẫn điện trên Tranzito khơng có dịng điện nguồn chảy qua chỉ có dịng điện rỉ
Iceo rất nhỏ chảy qua.ở biến áp T2 ghép tín hiệu ngõ ra dịng điện chạy qua 2
Tranzito được ghép trở lại từ hai nửa chu kỳ để ở ngõ ra cuộn thứ cấp đến Rt
tín hiệu được phục nguyên dạng toàn kỳ ban đầu. Tại thời điểm chuyển tiếp làm
việc của 2 Tranzito do đặc tính phi tuyến của linh kiện bán dẫn và đặc tính từ
trễ của biến áp sẽ gây ra hiện tượng méo xuyên giao (méo điểm giao).Để khắc
phục nhược điểm này người ta có thể mắc các mạch bù đối xứng.
86