Tải bản đầy đủ (.pdf) (7 trang)

Điện Tử - Kỹ Thuật Mạch Điện Tử (Phần 2) part 4 ppt

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (154.83 KB, 7 trang )


162


Hình 2.133: Bộ biến đổi xung tam giác thành hình sin dùng JFET
2.6. NGUỒN MỘT CHIỀU
2.6.1. Khái niệm chung
Ngu

n m

t chi

u có nhi

m v

cung c

p n
ă
ng l
ượ
ng m

t chi

u cho các m

ch và
các thi


ế
t b


đ
i

n t

ho

t
độ
ng. N
ă
ng l
ượ
ng m

t chi

u c

a nó t

ng quát
đượ
c l

y t



ngu

n xoay chi

u c

a l
ướ
i
đ
i

n thông qua m

t quá trình bi
ế
n
đổ
i
đượ
c th

c hi

n trong
ngu

n m


t chi

u.





Hình 2.134: Sơ đồ khối nguồn một chiều
Hình 2.134 bi

u di

n s
ơ

đồ
kh

i c

a m

t b

ngu

n hoàn ch


nh v

i ch

c n
ă
ng các
kh

i nh
ư
sau:
– Bi
ế
n áp
để
bi
ế
n
đổ
i
đ
i

n áp xoay chi

u U
1
thành
đ

i

n áp xoay chi

u U
2
có giá
tr

thích h

p v

i yêu c

u. Trong m

t s

tr
ườ
ng h

p có th

dùng tr

c ti
ế
p U

1
không c

n
bi
ế
n áp.
– M

ch ch

nh l
ư
u có nhi

m v

chuy

n
đ
i

n áp xoay chi

u U
2
thành
đ
i


n áp m

t
chi

u không b

ng ph

ng U
t
(có giá tr

thay
đổ
i nh

p nhô). S

thay
đổ
i này ph

thu

c
c

th


vào t

ng d

ng m

ch ch

nh l
ư
u (xem 2.1.3).
– B

l

c có nhi

m v

san b

ng
đ
i

n áp m

t chi


u
đậ
p m

ch U
t
thành
đ
i

n áp m

t
chi

u U
01
ít nh

p nhô h
ơ
n.
Bi
ế
n áp Ch

nh
l
ư
u

B

l

c

n áp
(

n dòng)
T

i
U
1



163

– B



n áp m

t chi

u (


n dòng) cáo nhi

m v



n
đị
nh
đ
i

n áp (dòng
đ
i

n)


đầ
u
ra c

a nó U
o2
(I
t
) khi U
o1
b


thay
đổ
i theo s

m

t

n
đị
nh c

a U
o1
hay I
t
. trong nhi

u
tr
ườ
ng h

p n
ế
u không có yêu c

u cao thì không c


n b



n áp hay

n dòng m

t chi

u.
Tu

theo
đ
i

u ki

n và yêu c

u c

th

mà b

ch

nh l

ư
u có th

m

c theo nh

ng s
ơ

đồ
khác nhau và dùng các lo

i van ch

nh l
ư
u khác nhau. B

ch

nh l
ư
u công su

t v

a
và l


n th
ườ
ng dùng m

ch ch

nh l
ư
u ba pha. D
ướ
i
đ
ây kh

o sát t

ng kh

i nêu trên
trong b

ngu

n m

t chi

u. Riêng ph

n m


ch ch

nh l
ư
u xem (2.1.3) và (2.4).
2.6.2. Lọc các thành phần xoay chiều của dòng điện ra tải
Trong các m

ch ch

nh l
ư
u nói trên
đ
i

n áp hay dòng
đ
i

n ra t

i tuy có c

c tính
không
đổ
i, nh
ư

ng giá tr

c

a chúng thay
đổ
i theo th

i gian m

t cách có chu kì, g

i là
s


đậ
p m

ch c

a
đ
i

n áp hay dòng
đ
i

n sau khi ch


nh l
ư
u.
M

t cách t

ng quát khi t

i thu

n tr

, dòng
đ
i

n t

ng h

p ra t

i là:
ω
tcosnBsinn
ω
iAIi
1n

n
1n
not
∑∑

=

=
++=

Trong
đ
ó I
o
là thành ph

n m

t chi

u và
ω
tcosnBsinn
ω
iA
1n
n
1n
n
∑∑


=

=
+

là t

ng các sóng hài xoay chi

u có giá tr

, pha và t

n s

khác nhau ph

thu

c vào lo

i
m

ch ch

nh l
ư
u. V


n
đề

đặ
t ra là ph

i l

c các sóng hài này
để
cho i
t
ít
đậ
p m

ch, vì
các sóng hài gây s

tiêu t

n n
ă
ng l
ượ
ng vô ích và gây ra nhi

u lo


n cho s

làm vi

c
c

a t

i.
Trong m

ch ch

nh l
ư
u hai n

a chu kì thành m

t chi

u I
o
t
ă
ng g

p
đ

ôi so v

i ½ chu
kì, thành ph

n sóng hài c
ơ
b

n (n=1) b

tri

t tiêu, ch

còn các sóng hài có b

c n=2 tr


lên. V

y m

ch ch

nh l
ư
u hai n


a chu kì có tác d

ng l

c b

t sóng hài. Ng
ườ
i ta
đị
nh
ngh
ĩ
a h

s


đậ
p m

ch K
p
c

a b

l

c:

K
p
= Biên
độ
sóng hài l

n nh

t c

a i
t
(hay U
t
) / Giá tr

trung bình c

a i
t
(hay U
t
)
K
p
càng nh

thì ch

t l

ượ
ng c

a b

l

c càng cao.
Ng
ườ
i ta
đ
ã tính toán r

ng khi ch

nh l
ư
u ½ chu kì K=1,58 , khi ch

nh l
ư
u hai n

a
chu kì K=0,667.
Để
th

c hi


n nhi

m v

l

c nói trên, các b

l

c sau
đ
ây th
ườ
ng
đượ
c dùng:
a- Bộ lọc bằng tụ điện
Tr
ườ
ng h

p này
đ
ã
đượ
c nêu trong ph

n b


ch

nh l
ư
u t

i dung tính

2.1.3. Nh


có t

n

i song song v

i t

i,
đ
i

n áp ra t

i ít nh

p nhô h
ơ

n. Do s

n

p và phóng c

a t


qua các l/2 chu kì và do các sóng hài b

c cao
đượ
c r

qua m

ch C xu

ng
đ
i

m
chung, dòng
đ
i

n ra t


i ch

còn thành ph

n m

t chi

u và m

t l
ượ
ng nh

sóng hài b

c
th

p. Vi

c tính toán h

s


đậ
p m

ch c


a b

l

c dùng t

d

n t

i k
ế
t qu

:

164

t
p
ω
CR
2
K = (2-265)
Ngh
ĩ
a là tác d

ng l


c càng rõ r

t khi C và R
t
càng l

n (R
t
tiêu th

dòng
đ
i

n nh

).
V

i b

ch

nh l
ư
u dòng
đ
i


n công nghi

p (t

n s

50Hz hay 60 Hz), tr

s

t

C th
ườ
ng
có giá tr

t

vài µF
đế
n vài nghìn µF (t

hóa).
b - Lọc bằng cuộn dây L (cuộn chặn)
M

ch l

c b


ng cu

n L
đượ
c cho

hình 2.135b. Cu

n L m

c n

i ti
ế
p v

i t

i R
t

nên khi dòng
đ
i

n i
t
ra t


i bi
ế
n thiên
đậ
p m

ch, trong cu

n L s

xu

t hi

n s

c
đ
i

n
độ
ng t

c

m ch

ng l


i. Do
đ
ó làm gi

m các sóng hài (nh

t là các sóng hài b

c cao).
V

m

t
đ
i

n kháng, các sóng hài b

c n có t

n s

càng cao s

b

cu

n L ch


n càng
nhi

u. Do
đ
ó dòng
đ
i

n ra t

i ch

có thành ph

n m

t chi

u I
o
và m

t phân l
ượ
ng nh


sóng hài.

Đ
ó chính là tác d

ng l

c c

a cu

n L. H

s


đậ
p m

ch c

a b

l

c dùng cu

n
L là :
K
p
= R

t
/3ωL (2-266)

Hình 2.135: Sơ đồ các bộ lọc
a) Lọc bằng tụ điện; b) Lọc bằng cuộn chặn; c) Lọc hình L ngược; d) Lọc hình




165

Ngh
ĩ
a là tác d

ng l

c c

a cu

n L càng t
ă
ng khi R
t
càng nh

(t

i tiêu th


dòng
đ
i

n l

n). Vì vây, b

l

c này thích h

p v

i m

ch ch

nh l
ư
u công su

t v

a và l

n. Giá
tr


cu

n L càng l

n thì tác d

ng ch

n càng t
ă
ng; tuy nhiên c
ũ
ng không nên dùng L quá
l

n, vì khi
đ
ó
đ
i

n tr

m

t chi

u c

a cu


n L l

n, s

t áp m

t chi

u trên nó t
ă
ng và hi

u
su

t b

ch

nh l
ư
u gi

m.
c - Bộ lọc hình L ngược và hình
π

Các b


l

c này s

d

ng t

ng h

p tác d

ng c

a cu

n L và t

C
để
l

c (h.2.135c
và 2.135d), do
đ
ó các sóng hài càng b

gi

m nh


và dòng
đ
i

n ra t

i (hay
đ
i

n áp trên
t

i) càng ít nh

p nhô.
Để
t
ă
ng tác d

ng l

c có th

m

c n


i ti
ế
p 2 hay 3 m

t l

c hình π
v

i nhau. Khi
đ
ó dòng
đ
i

n và
đ
i

n áp ra t

i g

n nh
ư
b

ng ph

ng hoàn toàn.

Trong m

t s

tr
ườ
ng h

p
để
ti
ế
t ki

m và gi

m kích th
ướ
c, tr

ng l
ượ
ng c

a b


l

c, ta có th


thay cu

n L b

ng R trong các m

t l

c hình L ng
ượ
c hay hình π
(h.2.135c). Lúc
đ
ó R gây s

t áp c

thành ph

n m

t chi

u trên nó d

n t

i hi


u su

t và
ch

t l
ượ
ng b

l

c th

p h
ơ
n khi dùng cu

n L. Th
ườ
ng ng
ườ
i ta ch

n giá tr

R sao cho
s

t áp m


t chi

u trên nó b

ng (10-20)% U
o
kho

ng vài Ω
đế
n vài kΩ.
d - Bộ lọc cộng hưởng
Hình 2.136a bi

u th

b

l

c c

ng h
ưở
ng dùng m

ch c

ng h
ưở

ng song song L
k
C
k

m

c n

i ti
ế
p v

i t

i R
t
nh

v

y s

ch

n sóng hài có t

n s

b


ng t

n s

c

ng h
ưở
ng
c

a nó. Ngoài ra t

C
1
còn có tác d

ng l

c thêm.
Hình 2.136b bi

u th

b

l

c c


ng h
ưở
ng dùng m

ch c

ng h
ưở
ng n

i ti
ế
p L
K
C
K

m

c song song v

i t

i R
t
.

t


n s

c

ng h
ưở
ng n

i ti

p c

a m

ch L
K
C
K
tr

kháng c

a nó r

t nh

nên nó
ng

n m


ch các sóng hài có t

n s

b

ng hay g

n b

ng t

n s

c

ng h
ưở
ng.


Hình 2.136: Mạch điện các bộ lọc cộng hưởng


166

2.6.3. Đặc tuyến ngoài của bộ chỉnh lưu
Trong m


ch ch

nh l
ư
u do có
đ
i

n tr

thu

n c

a các cu

n dây bi
ế
n áp c

a các
đ
iôt và c

a các ph

n t

b


l

c m

c n

i ti
ế
p v

i t

i nên khi dòng
đ
i

n t

i I
o
t
ă
ng,
đ
i

n
áp 1 chi

u ra tài U

o
gi

m.
Đườ
ng bi

u th

quan h

gi

a U
o
và I
o
g

i là
đặ
c tuy
ế
n ngoài c

a b

ch

nh l

ư
u. Ta
có th

bi

u th

giá c

a
đ
i

n áp ra U
o
nh
ư
sau:
U
o
= E
o
– (Σ∆U
D
+ I
a
r
b-a
+ I

O
R
L
) (2-267)
U
D
là giá tr

trung bình c

a
đ
i

n áp h

trên các
đ
iôt c

a m

t v
ế
ch

nh l
ư
u: I
a

r
b-a

giá tr

trung bình c

a s

t áp trong các cu

n s
ơ
c

p và th

c

p bi
ế
n áp khi có dòng
đ
i

n qua 1 v
ế
, I
0
R

L
là s

t áp trên ph

n t

l

c m

c n

i ti
ế
p.
Hình 2.137 bi

u th

các
đặ
c tuy
ế
n ngoài c

a b

chinh l
ư

u hai n

a chu kì v

i các
b

l

c khác nhau.
Để
so sánh các tr
ườ
ng h

p trên, có th

c
ă
n c

vào:
-
Đ
i

n áp ra khi không t

i E
o


-
Độ
d

c c

a
đặ
c tuy
ế
n và d

ng c

a chúng
Tr
ườ
ng h

p không l

c,
đ
i

n áp không t

i b


ng tr

s

hi

u d

ng c

a d

ng m

t
n

a hình sin t

n s

100Hz. Trong các tr
ườ
ng h

p khác, do
đ
i

n tr


trong c

a van ph


thu

c vào dòng
đ
i

n t

i nên
đặ
c tuy
ế
n h
ơ
i cong,
độ
d

c c

a
đặ
c tuy
ế

n ph

thu

c
đ
i

n
tr

ra c

a b

ch

nh l
ư
u.
Đườ
ng 2

ng v

i tr
ườ
ng h

p t


l

c C. Do có t

l

c nên
đ
i

n áp không t

i t
ă
ng
lên khi dòng I
o
t
ă
ng, ngoài ra

nh h
ưở
ng c

a van, bi
ế
n áp, s


phóng nhanh c

a t

C
qua t

i c
ũ
ng làm cho U
o
gi

m nhanh h
ơ
n khi gi

m giá tr

t

l

c.













Hình 2.137: Đặc tuyến ngoài của bộ chỉnh lưu
I
o

U
o

L

c C
Không l

c
L

c RC

L

c h
ì
nh
π



167

Đườ
ng 3

ng v

i tr
ườ
ng h

p l

c RC. Khi I
o
t
ă
ng, s

t áp trên
đ
i

n tr

l

c R t
ă

ng
nhanh nên
đ
i

n áp ra tài U
o
gi

m nhanh nh

t so v

i các tr
ườ
ng h

p nêu


đ
ây.
Đườ
ng 4

ng v

i tr
ườ
ng h


p l

c LC (hình L ng
ượ
c). Ph

n
đặ
c tuy
ế
n gi

m
nhanh do
đ
ó dòng t

hóa cho cu

n L ch
ư
a
đủ

để
g

y s


t áp c

m tính. Sau
đ
ó cùng
v

i s

t
ă
ng c

a dòng t

hóa cu

n L, s

t áp c

m tính trên cu

n L và

nh h
ưở
ng c

a

nó t
ă
ng lên làm cho U
o
gi

m ch

m nh
ư
ng v

n có
độ
d

c l

n h
ơ
n khi không l

c do
cu

n L có
đ
i

n tr


1 chi

u.
Đườ
ng 5

ng v

i b

l

c hình Π g

n gi

ng v

i tr
ườ
ng h

p l

c t

C do
đặ
c tuy

ế
n
ch

u

nh h
ưở
ng ch

y
ế
u c

a t

C.
Nhìn chung,
độ
d

c c

a
đặ
c tuy
ế
n ngoài ph

n ánh

đ
i

n tr

ra (
đ
i

n tr

trong)
c

a b

ch

nh l
ư
u. Do yêu c

u chung
đố
i v

i m

t ngu


n áp, chúng ta mong mu

n
đ
i

n
tr

này càng nh

càng t

t.
2.6.4. Ổn định điện áp và dòng điện
a - Ổn định điện áp
Nhi

m v



n
đị
nh
đ
i

n áp (g


i t

t là

n áp) m

t chi

u ra t

i khi
đ
i

n áp và t

n s


l
ướ
i
đ
i

n thay
đổ
i, khi t

i bi

ế
n
đổ
i (nh

t là
đố
i v

i bán d

n) r

t th
ườ
ng g

p trong th

c
t
ế
.
Đ
i

n tr

ra c


a b

ngu

n cung c

p yêu c

u nh

,
để
h

n ch
ế
s

ghép kí sinh gi

a
các t

ng, gi

a các thi
ế
t b

dùng chung ngu


n ch

nh l
ư
u.
Vi

c

n
đị
nh
đ
i

n áp xoay chi

u b

ng các b



n áp xoay chi

u có nhi

u h


n ch
ế

nh

t là khi
đ
i

n áp l
ướ
i thay
đổ
i nhi

u. Dùng b



n áp m

t chi

u b

ng ph
ươ
ng pháp
đ
i


n t


đượ
c s

d

ng ph

bi

n h
ơ
n
đặ
c bi

t khi công su

t t

i yêu c

u không l

n và t

i

tiêu th

tr

c ti
ế
p
đ
i

n áp 1 chi

u.
Các ch

tiêu c
ơ
b

n c

a m

t b



n áp là:
- H


s



n áp xác
đị
nh b

ng t

s

gi

a l
ượ
ng bi
ế
n thiên t
ươ
ng
đố
i c

a
đ
i

n áp
đầ

u vào và
đ
i

n áp
đầ
u ra khi gi

t

i

m

t giá tr

không
đổ
i.
const=R
U/dU
U/dU
=K
t
rara
vàovào
đ

(2-268)
Phân bi


t h

s



n áp theo
đườ
ng dây:

%
U
U∆
=K
ra
1ra
dây
là h

s



n áp theo t

i
%
U
U∆

=K
ra
2ra
tai



đ
ây ∆U
ra1
đượ
c xác
đị
nh khi dU
vào/
U
vào
= 10%
∆U
ra2

đượ
c xác
đị
nh khi ∆I
tải
= I
tmax.

-

Đ
i

n tr

ra
đặ
c tr
ư
ng cho s

bi
ế
n thiên c

a
đ
i

n áp ra khi dòng
đ
i

n t

i thay
đổ
i
(l


y giá tr

tuy

t
đố
i vì th
ườ
ng ∆U
ra
> 0 khi ∆I
t
> 0)

168

const=U
dt
dU
=R
v
t
ra
ra
(2-269)
- Hi

u su

t:

đ
o b

ng t

s

công su

t ra t

i và công su

t danh
đị
nh


đầ
u vào:
vvào
tra
IU
I.U

(2=270)
- L
ượ
ng trôi (l
ượ

ng không

n
đị
nh) c

a dòng (
đ
i

n áp) m

t chi

u ra t

i:
∆U
trôi
= ∆U
vào
/ K
ô.đ



Các d

ng b




n áp trên th

c t
ế

đượ
c chia thành ba loài chính:

n áp ki

u tham
s

,

n áp ki

u bù tuy
ế
n tính và

n áp ki

u bù xung.
Ổn áp kiểu tham số. Nguyên Ií và
đặ
c tuy
ế

n c

a b



n áp ki

u tham s

dùng
đ
iôt
zener
đ
ã
đượ
c nêu

2.l.3.


đ
ây, ch

c

n nh

c l


i vài nh

n xét chính sau:
+ Khi
đ
i

n áp vào U
1
bi
ế
n
đổ
i l
ượ
ng ∆U
1
khá l

n, t


đặ
c tuy
ế
n
đ
iôt


n áp silic, ta th

y
đ
i

n áp

n
đị
nh bi
ế
n
đố
i r

t ít và dòng
đ
i

n qua
đ
iôt I
ô
t
ă
ng lên khá l

n. V


y toàn b


l
ượ
ng t
ă
ng gi

m c

a U
1
h

u nh
ư
h

trên R
hc

đ
i

n áp ra t

i h

u nh

ư
không
đổ
i.
+ Tr
ườ
ng h

p n
ế
u nh
ư
U
1
= const và ch

có dòng t

i ít t
ă
ng s

gây nên s

phân ph

i
l

i dòng

đ
i

n. Khi
đ
ó I
o
gi

m xu

ng. K
ế
t qu


đ
òng
đ
i

n I
r
h

u nh
ư
không thay
đổ
i và

U
2
gi

không
đổ
i.

Hình 2.138: Mạch dùng nhiều điôt ổn áp mắc nối tiếp cho nhiều mức theo yêu cầu
+ H

s



n
đị
nh c

a m

ch t

l

v

i t

s


R
hc
/r
i
(r
i

đ
i

n tr

trong c

a ph

n t



n
đị
nh
lúc làm vi

c) ngh
ĩ
a là r
i

càng nh

càng t

t và gi

i h

n trên c

a R
hc
do dòng I
min
c

a
ph

n t



n
đị
nh quy
ế
t
đ
inh. Khi c


n

n
đị
nh
đ
i

n áp cao quá
đ
i

n áp

n
đị
nh c

a
đ
iôt
có th

m

c n

i ti
ế

p 2 hay nhi

u
đ
iôt

n áp, khi
đ
ó có th

nh

n
đượ
c nhi

u m

c
đ
i

n
áp

n
đị
nh (h. 2.138).

×