Tải bản đầy đủ (.pdf) (7 trang)

Điện Tử - Kỹ Thuật Mạch Điện Tử (Phần 2) part 5 doc

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (217.93 KB, 7 trang )


169

B



n áp tham s


ư
u
đ
i

m là m

ch
đơ
n gi

n, ti
ế
t ki

m, khuy
ế
t
đ
i


m c

a nó là
ch

t l
ượ
ng

n áp th

p và không thay
đổ
i
đượ
c m

c
đ
i

n áp ra U
2
theo yêu c

u.
Ổn áp loại bù dùng bộ khuếch đại có điều khiển (ph
ươ
ng pháp bù tuy
ế

n tính).
Để

nâng cao ch

t l
ượ
ng

n
đị
nh, ng
ườ
i ta dùng b



n áp ki

u bù (còn g

i là

n áp so
sánh ho

c

n áp có h


i ti
ế
p). Tùy theo ph
ươ
ng pháp c

u trúc, b



n áp bù có hai
d

ng c
ơ
b

n là ki

u song song và ki

u n

i ti
ế
p.
S
ơ

đồ

kh

i b



n áp ki

u song song
đượ
c có nguyên lý làm vi

c c

a lo

i này
t
ươ
ng t

b



n áp tham s

. Trong
đ
ó ph


n t



n áp m

c song song v

i t

i
đượ
c thay
b

ng ph

n t


đ
i

u ch

nh
để

đ

i

u ti
ế
t dòng
đ
i

n trong gi

i h

n c

n thi
ế
t qua
đ
ó
đ
i

u
ch

nh gi

m áp trên
đ
i


n tr

R
o
theo xu h
ướ
ng bù l

i: U
2
= U
1
- U
Rd
, do
đ
ó,
đ
i

n áp ra
t

i
đượ
c gi

không
đố

i. B

t

o
đ
i

n áp chu

n
đư
a E
ch
vào so sánh v

i
đ
i

n áp ra U
2



b

so sánh và
độ
l


ch gi

a chúng
đượ
c khu
ế
ch
đạ
i nh

kh

i Y.
Đ
i

n áp ra c

a Y s


kh

ng ch
ế
ph

n t



đ
i

u ch

nh D. S

bi
ế
n
đổ
i dòng
đ
i

n tài t

0 ÷ I
tmax
s

gây nên s


bi

n
đổ
i t

ươ
ng

ng dòng
đ
i

n qua ph

n t


đ
i

u ch

nh t

I
dmax
÷ 0.
Hình 2.139a, b bi

u th

s
ơ

đồ

kh

i b



n áp bù m

c n

i ti
ế
p, trong
đ
ó ph

n t


đ
i

u ch

nh D
đượ
c m

c n


i ti
ế
p v

i t

i, do
đ
ó dòng
đ
i

n qua t

i c
ũ
ng g

n b

ng dòng
qua D. Nguyên lý ho

t
độ
ng c

a b




n áp d

a trên s

bi
ế
n
đổ
i
đ
i

n tr

trong c

a
đ
èn
đ
i

u ch

nh D theo m

c
độ
sai l


ch c

a
đ
i

n áp ra (sau khi
đ
ã
đượ
c so sánh và khu
ế
ch
đạ
i) Ví d

, do nguyên nhân nào
đ
ó làm cho U
2
bi
ế
n
đố
i, qua m

ch so sánh và khu
ế
ch

đạ
i Y tín hi

u sai l

ch s

tác
độ
ng vào
đ
èn
đ
i

u ch

nh D làm cho
đ
i

n tr

c

a nó bi
ế
n
đổ
i theo chi


u h
ướ
ng là U
đ/c
trên hai c

c c

a
đ
èn bù l

i s

bi
ế
n
đổ
i c

a U
1
. Ta có: U2
= U
1
– U
đ/c
(h. 2.189a,b) do có s


bi
ế
n
đổ
i cùng chi

u gi

a U
1
và U
đ/c
, U
2
s



n
đị
nh
h
ơ
n.

Hình 2.139: a) Sơ đồ khối bộ ổn áp nối tiếp dương,
a*) Sơ đồ khối bộ ổn áp mắc nối tiếp âm

170


Trong hai s
ơ

đồ
trên, ph

n t


đ
i

u ch

nh gây ra t

n hao ch

y
ế
u v

n
ă
ng l
ượ
ng
trong b




n áp và làm hi

u su

t c

a b



n áp không v
ượ
t quá
đượ
c 60%. Trong s
ơ

đồ

m

c song song, công su

t t

n hao ch

y
ế

u xác
đị
nh b

ng công su

t t

n hao trên R
đ

và trên ph

n t


đ
i

u ch

nh D là:
P
th
= (U
1
- U
2
)(I
t

+ I
D
) + U
2
I
D
= (U
t
- U
2
)I
t
+ U
1
I
D

Trong s
ơ

đồ
m

c n

i ti
ế
p, công su

t t


n hao ch

do ph

n t


đ
i

u ch

nh quy
ế
t
đị
nh
P
th
= (U
t
- U
2
)I
t

V

y s

ơ

đồ
n

i ti
ế
p có t

n hao ít h
ơ
n s
ơ

đồ
song song m

t l
ượ
ng là U
t
I
đ
nên hi

u
su

t cao h
ơ

n và nó
đượ
c dùng ph

bi
ế
n h
ơ
n.
Ư
u
đ
i

m c

a s
ơ

đồ
song song là không gây nguy hi

m khi quá t

i vì nó làm ng

n
m

ch

đầ
u ra. S
ơ

đồ
n

i ti
ế
p yêu c

u ph

i có thi
ế
t b

b

o v

vì khi quá t

i, dòng qua
ph

n t


đ

i

u ch

nh và qua b

ch

nh l
ư
u s

quá l

n gây h

ng.

Hình 2.140 : Mạch ổn áp kiểu bù và kết quả mô phỏng

171

Hình 2.140
đư
a ra m

ch nguyên lí c

a m


t b



n áp c

c tính âm bù m

c n

i ti
ế
p
c

u t

o theo s
ơ

đồ
kh

i 2.139a
đ
ã nêu trên.
Gi

thi
ế

t U
1
gi

m, t

c th

i U
2
gi

m, gây nên s

gi

m c

a U
ht
.
Đ
i

n áp so sánh U
i

= U
ht
- E

ch
= U
BE1
c

a T
1
gi

m. Vì v

y U
rc
gi

m, U
b2
âm h
ơ
n nên U
BE2
t
ă
ng, dòng T
2

t
ă
ng. Do
đ

ó U
đc
gi

m.
Ta có U
2
= U
1
– U
đc

N
ế
u gia s

gi

m c

a U
t
và U
đc
b

ng nhau, thì U
2
= const
N

ế
u dòng t

i t
ă
ng d

n
đế
n
đ
i

n áp U
2
gi

m t

c th

i thì m

ch ho

t
độ
ng t
ươ
ng t



trên s

gi



n
đị
nh U
2
.
Các t

C
1
và C
3

để
l

c thêm và kh

dao
độ
ng kí sinh, C
2


để
nâng cao ch

t l
ượ
ng

n
đị
nh
đố
i v

i các thành ph

n m

t

n
đị
nh bi
ế
n
đổ
i ch

m theo th

i gian. R

2

để
thay
đổ
i m

c
đ
i

n áp ra (d

ch
đ
i

m tr
ượ
t xu

ng thì |U
2
| t
ă
ng). L
ư
u ý: Khi mu

n


n
đị
nh
đ
i

n
áp c

c tính d
ươ
ng, c

n thay
đổ
i các tranzito là lo

i npn,
đổ
i chi

u
đ
iôt D
z
và các t


hóa trong s

ơ

đồ
2.140.
H

s



n
đị
nh c

a m

ch
đượ
c tính theo công th

c:
)
r
R//R
+1(
r
r
R+A.r
R
=K

B
21
E
B
cv
c
ôđ
(2-271)
Trong
đ
ó r
v
, r
b
, r
E

đ
i

n tr

vào,
đ
i

n tr

baz
ơ


đ
i

n tr

colect
ơ
T
2


2
21
v
đ
βr
R//R
+
r
r
+1=A

là h

s


đ
i


u ch

nh, trong
đ
ó: r
đ
-
đ
i

n tr


độ
ng c

a D
z
; R
1
và R
2
-
đ
i

n tr

b


phân áp;
β
2
- h

s

khu
ế
ch
đạ
i dòng
đ
i

n c

a T
2
.
H

s

A nêu lên

nh h
ưở
ng c


a
đ
iôt

n áp, c

a T
2

đế
n ch

t l
ượ
ng

n
đị
nh: A
th
ườ
ng có giá tr

l,5 ÷ 2.
Đ
i

n tr


ra c

a b



n áp:

Arr+BrR
A.r.R.r
=R
cvBc
vcE
ra
(2-272)
Trong
đ
ó .

B
21
r
R//R
+1=B

H

s




n
đị
nh có th


đạ
t vài tr
ă
m. R
ra

đạ
t ph

n ch

c
đế
n ph

n tr
ă
m ôm.
Để
nâng
cao ch

t l
ượ

ng

n
đị
nh có th

dùng nh

ng bi

n pháp sau
đ
ây:

172

+ T
ă
ng h

s

khu
ế
ch
đạ
i b

ng cách dùng 2 hay 3 t


ng khu
ế
ch
đạ
i ho

c thay T
2
b

ng
tranzito m

c t

h

p
để
có β l

n c

10
3
÷ 10
4
.
+ Kh



độ
trôi
đ
i

n áp do vi

c dùng b

khu
ế
ch
đạ
i ghép tr

c ti
ế
p b

ng cách dùng s
ơ

đồ
khu
ế
ch
đạ
i vi sai có bù nhi


t nh
ư
hình 2.141a. .
Đ
i

n áp

n
đị
nh do D t

o ra
đượ
c
đư
a vào B
1
c

a T
1
:
đ
i

n áp h

i ti
ế

p
đư
a vào B
2
c

a T
2
,
đ
i

n áp ra c

a m

ch khu
ế
ch
đạ
i vi sai l

y trên colect
ơ
c

a T
2
(
đầ

u ra không
đố
i x

ng)
đư
a vào kh

ng ch
ế
T
3
. Do
m

ch vi sai có
độ
trôi theo nhi

t
độ
r

t nh

nên ch

t l
ượ
ng


n
đị
nh
đượ
c t
ă
ng lên.

Hình 2.141: Các bộ ổn áp chất lượng cao
a) Sơ đồ dùng khuếch đại cân bằng; b) Sơ đồ dùng nguồn ổn định phụ
+ Dùng ngu

n 1 chi

u

n
đị
nh ph


để
cung c

p cho T
1
ngu

n này


n
đị
nh theo
s

bi
ế
n thiên c

a t

i và ngu

n nên ch

t l
ượ
ng

n
đị
nh t
ă
ng lên.
+ Dùng b

khu
ế
ch

đạ
i thu

t toán. Có th

dùng vi m

ch µA 741 thay cho T
1

khu
ế
ch
đạ
i. Do vi m

ch có h

s

khu
ế
ch
đạ
i l

n,

n
đị

nh cao nên ch

t l
ượ
ng b



n áp
t
ă
ng.
Ư
u
đ
i

m chung c

a các b



n áp theo ph
ươ
ng pháp bù liên t

c là ch

t l

ượ
ng

n
đị
nh cao và cho phép thay
đổ
i
đượ
c m

c
đ
i

n áp ra trong 1 d

i nh

t
đị
nh. Tuy nhiên,
hi

u su

t n
ă
ng l
ượ

ng th

p (d
ướ
i 50%) do t

n hao công su

t c

a ngu

n 1 chi

u trên
b



n
đị
nh t
ươ
ng
đố
i l

n.
Để
nâng cao ch


t l
ượ
ng

n áp
đặ
c bi

t là d

i
đ
i

u ch

nh
đ
i

n áp ra,
độ


n
đị
nh c

a

đ
i

n áp ra c
ũ
ng nh
ư
nâng cao hi

u su

t n
ă
ng l
ượ
ng, hi

n
nay ng
ườ
i ta s

d

ng ph
ươ
ng pháp

n áp bù không liên t


c (hay th
ườ
ng g

i là

n áp
xung).
- Ổn áp xung
+ Nguyên lý chung:

173

Đặ
c
đ
i

m quan tr

ng nh

t c

a b



n áp bù tuy
ế

n tính là s

sai l

ch
đ
i

n áp ra
đượ
c
đặ
t liên t

c lên m

t tranzito công su

t
để

đ
i

u khi

n, bù l

i sai l


ch này và giá tri
đ
i

n áp ra sau b



n
đị
nh:
U
ra
= U
ổn định
≤ U
vào min
v

i U
vào min
là giá tr

nh

nh

t c

a

đ
i

n áp
đư
a t

i b



n
đị
nh.

các b



n áp xung, ng
ườ
i ta thay tranzito
đ
i

u khi

n b

ng m


t b

chuy

n
m

ch xung. Tr

s

trung bình (1 chi

u) c

a
đ
i

n áp

l

i ra
đượ
c
đ
i


u ch

nh nh

vi

c
đ
óng hay m

chuy

n m

ch theo 1 chu k

xác
đị
nh và v

i th

i gian
đ
óng hay m


th



đ
i

u ch

nh
đượ
c theo m

c
độ
sai l

ch c

a U
ra
. N
ế
u
đặ
t b

chuy

n m

ch
đ
i


n t




m

ch th

c

p c

a bi
ế
n áp ngu

n, ta nh

n
đượ
c b



n áp xung th

c


p. Trong tr
ườ
ng
h

p ng
ượ
c l

i, n
ế
u

m

ch s
ơ
c

p, ta có b



n áp xung s
ơ
c

p.
Để
gi


m nh

công su

t t

n hao c

a bi
ế
n áp, ng
ườ
i ta ch

n t

n s

làm vi

c c

a
chuy

n m

ch cao (vài kHz
đế

n vài ch

c kHz). B

ng cách
đ
ó, kích th
ướ
c, tr

ng l
ượ
ng
bi
ế
n áp gi

m vài l

n và hi

u su

t n
ă
ng l
ượ
ng chung c

a b




n áp có th


đạ
t t

i trên
80%.
C

p chuy

n m

ch
đ
i

n t

là các tranzito công su

t làm vi

c

ch

ế

độ
ng xung
(ho

c các tranzito). Vi

c
đ
i

u khi

n
đ
óng m

tranzito
đượ
c th

c hi

n nh

1 xung
vuông góc
đư
a t


i baz
ơ
, có chu k

xung không
đổ
i. T

n t

i 3 kh

n
ă
ng
đ
i

u khi

n
tranzito chuy

n m

ch là:

Thay
đổ

i
độ
xung vuông (t
ươ
ng

ng v

i th

i gian m

hay n

i m

ch c

a tranzito)
theo m

c sai l

ch c

a U
ra
nh



đ
ó
đ
i

u ch

nh
đượ
c


đ
i

n áp ra

m

t m

c

n
đị
nh.

Thay
đổ
i

độ
tr

ng c

a xung vuông (t
ươ
ng

ng v

i th

i gian khóa hay ng

t m

ch
c

a tranzito.
Thay
đổ
i
đồ
ng th

i c



độ
r

ng và
độ
tr

ng c

a xung
đ
i

u khi

n. T
ươ
ng

ng

3
kh

n
ă
ng trên có 3 d

ng m


ch nguyên lý th

c hi

n nh
ư
sau (ki

u th

c

p).
+ Ph
ươ
ng pháp thay
đổ
i
độ
r

ng xung:
S
ơ

đồ
kh

i c


a ph
ươ
ng pháp này cho trên hình 2.142.
Đặ
c
đ
i

m k
ế
t c

u c

a ph
ươ
ng pháp này là tranzito chuy

n m

ch T, cu

n ch

n L
và t

i m

c n


i ti
ế
p nhau,
đ
iôt m

c song song v

i t

i.

Tranzito T làm vi

c nh
ư
1 khóa
đ
i

n t

m

ho

c khóa v

i t


n s

không
đổ
i
(kho

ng 20 khz) do kh

i t

o xung nh

p c

a ph

n
đ
i

u khi

n t

o ra. Ph

n
đ

i

u khi

n
th

c hi

n vi

c so sánh
đ
i

n áp ra U
ra
v

i 1
đ
i

n áp chu

n U
cb
(do kh

i t


o
đ
i

n áp
chu

n t

o ra), k
ế
t qu

sai l

ch
đượ
c kh

i K khu
ế
ch
đạ
i sau
đ
ó
đ
i


u ch
ế

độ
r

ng xung
để
t

o ra xung vuông có
độ
r

ng thay
đổ
i (t

i kh

i t

o xung
đ
i

u khi

n) tr
ướ

c khi
đư
a
t

i khóa tranzito
để

đ
i

u ti
ế
t kho

ng th

i gian m

c

a nó. Trong kho

ng th

i gian ngh


c


a xung
đ
i

u khi

n, dòng
đ
i

n ra
đượ
c
đả
m b

o nh

t

l

c C và cu

n ch

n L.
Đ
iôt D
dùng

để
ng
ă
n ng

a vi

c xu

t hi

n
đ
i

n áp t

c

m trên cu

n L quá l

n lúc chuy

n
m

ch tranzito chuy


n t

m

sang khóa và do
đ
ó b

o v

tranzito kh

i quá áp
đ
ánh
th

ng U
CEngcmax
.


174


Hình 2.142: Ổn áp xung thứ cấp theo phương pháp điều chỉnh độ rộng xung điều
khiển

M


t trong nh

ng ph
ươ
ng án
đơ
n gi

n
để

đ
i

u ch
ế

độ
r

ng xung là dùng xung tam
giác có chu k

và biên
độ
không
đổ
i so sánh v

i

đ
i

n áp c

n

n
đị
nh nh
ư
minh h

a
trên hình 2.143.

Vi

c phân tích chi ti
ế
t s
ơ

đồ
kh

i hình 2.142 qua gi

n
đồ


đ
i

n áp và
đ
òng
đ
i

n (tìm
ph
ươ
ng trình U
L
(t) và I
L
(t) qua
đ
ó xác
đị
nh dòng tuy
ế
n tính I
L
(t) và ∆I
L
) cho phép rút ra
các k
ế

t lu

n chính
đố
i v

i ph
ươ
ng pháp này là:
+ T

s

U
ra
/U
vào
t

l

v

i t
mở
/T và do 0 ≤ t
mở
≤ T nên 0 ≤ U
ra
≤ U

vào
. T

c là d

i
đ
i

u
ch

nh c

a
đ
i

n áp ra

n
đị
nh n

m trong gi

i h

n 0 ÷ U
vào

.
Đ
i

n áp ra sau b



n áp luôn
không l

n h
ơ
n
đ
i

n áp vào.
+ Dòng trung bình qua tranzito chuy

n m

ch (là dòng
đ
i

n vào) luôn luôn nh

h
ơ

n
dòng ra t

i:
rav
I<I
.



175











Hình 2.l43: Một phương pháp điều chế độ rộng xung nhờ 1xung chuẩn dạng tam giác
+ B



n áp nh

n n

ă
ng l
ượ
ng c

a m

ch vào (U
vào
d
ướ
i d

ng không liên t

c và chuy

n
n
ă
ng l
ượ
ng 1 chi

u ra t

i d
ướ
i d


ng liên t

c theo th

i gian).
- Phương pháp điều chỉnh độ rộng xung
S
ơ

đồ
kh

i c

a ph
ươ
ng pháp này
đượ
c cho trên hình 2.144.
Đặ
c
đ
i

m k
ế
t c

u c


a ph
ươ
ng pháp này là cu

n ch

n L
đ
iôt b

o v

D và t

i m

c
n

i ti
ế
p nhau. Tranzito chuy

n m

ch T m

c song song v

i t


i phân cách qua
đ
iôt. Vi

c
phân tích nguyên lý ho

t
độ
ng t
ươ
ng t

nh
ư
trên, qua
đ
ó có th

rút ra các nh

n xét
chính sau :

Hình 2.144: Phương pháp điều chỉnh độ rỗng xung
+ Do s

d


ng tính ch

t t

c

m c

a cu

n ch

n L, có kh

n
ă
ng nh

n
đượ
c U
ra
> U
vào
t


s

U

ra
/U
vào
ty l

v

i T/t
khóa
. Vì U
o
≤ t
khóa
≤ T nên U
vào
≤ U
ra
≤ ∞ t

c là ph
ươ
ng pháp này
cho phép nh

n
đượ
c
đ
i


n áp ra l

n h
ơ
n
đ
i

n áp vào b



n
đị
nh hay d

i
đ
i

u ch

nh
r

ng h
ơ
n.
Đ
i


u này có th

gi

i thích tóm t

t do có hi

n t
ượ
ng tích l
ũ
y n
ă
ng l
ượ
ng t


tr
ườ
ng trong cu

n L lúc tranzito m

(t
ươ
ng


ng v

i kho

ng th

i gian t
mở
= t
x
c

a
U
t
U
đ.khiển
t

×