Thiết kế mạch ổn áp có đầu ra thay đổi .

SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
- - -    - - -
BÁO CÁO ĐỒ ÁN CƠ SỞ
ĐỀ TÀI :
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI
Giáo viên hướng dẫn : Th.s Nguyễn Mai Anh
Sinh viên thực hiện : Hoàng Văn Công
Lớp : ĐH Điện 5ANĐ
Khóa : 2011 – 2015
TP Nam Định , năm 2014
Nhận xét ( của giáo viên hướng dẫn )
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 1
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………

………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
A. Nhiệm vụ đồ án .
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 2
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
1. Nêu được khái niệm về nguồn ổn áp một chiều .
2. Nắm được nguyên lý hoạt động của các khối : biến áp .
chỉnh lưu , bộ lọc và ổn áp .
3. Vẽ đươc mạch nguyên lý : mạch ổn áp có đầu ra thay
đổi .
4. Tìm được loại IC chính xác có chức năng điều chỉnh

điện áp ở đầu ra .
5. Phương án thiết kế .
B. MỤC LỤC
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 3
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH

Mở Đầu
Phần I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
I. Khái niệm về nguồn áp một chiều .
II. Lý thuyết khối biến áp , khối chỉnh lưu , nguyên tắc ổn áp
78xx – 79xx , các loại IC điều chỉnh điện áp.
1. Khối biến áp nguồn .
2. Khối chỉnh lưu .
2.1. Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ .
2.2. Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ .
2.3. Mạch chỉnh lưu bội áp ( n=2).
2.4. Mạch chỉnh lưu cầu .
3. Nguyên tắc ổn áp 78xx – 79xx .
3.1 Họ IC 78xx .
3.2 Họ IC 79xx.
3.3 Ứng dụng của IC 78xx và IC 79xx vào bộ nguồn.
4. IC điều chỉnh điện áp .
4.1. IC LM317.
4.2. IC LM337.
III. Lọc các thành phần xoay chiều .
1. Lọc bằng tụ điện C.
2. Lọc bằng cuộn cảm L .
3. Bộ lọc hình L khác hình π .
4. Bộ lọc cộng hưởng.
IV. Ổn định điện áp .

1. Nguyên tắc mạch ổn áp có hồi tiếp .
2. Bộ ổn áp tuyến tính IC .
Phần II. THIẾT KẾ MẠCH NGUỒN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 4
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
I. Sơ đồ khối .
1. Lựa chọn thiết bị và linh kiện .
a. Biến áp .
b. Mạch chỉnh lưu .
c. Bộ lọc nguồn .
d. Khối ổn áp .
2. Phương án thiết kế.
II. Phương án thiết kế .
III. Mạch thực tế .
Phần III .KẾT LUẬN
MỞ ĐẦU
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 5
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
Ngày nay , với đòi hỏi của sự phát triển của Khoa học – Kỹ thuật ,
thì các thiết bị điện tử ngày càng xuất hiện nhiều và có những ảnh
hưởng đáng kể đến các lĩnh vực trong kinh tế và công nghiệp . Và
các thiết bị điện tử thì đều đòi hỏi nguồn cung cấp phải có điện áp
phù hợp , độ ổn định cao để thiết bị có thể hoạt động tốt và đạt độ
chính xác cao và hệ thống hoạt động ỏn định . Các kỹ thuật chế tạo
các nguồn ổn áp , công suất cao , kích thước nhỏ gọn , độ ổn định
cao đang là một trong những vấn đề được quan tâm hàng đầu .
Từ tầm quan trọng của việc ứng dụng nguồn ổn áp thay đổi giá
trị đó vào trong thực tế thì nhóm em đã chọn đề tài : “ Thiết kế
nguồn ổn áp có đầu ra thay đổi ” .
Trong quá trình thực hiện đề tài chúng em chân thành cảm ơn sự

giúp đỡ , hướng dẫn tận tâm , của cô giáo : Th.s Nguyễn Mai Anh
đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài này .
Do kiến thức và khả năng bản thân chúng em còn nhiều hạn chế
nên quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài còn nhiều thiếu xót ,
nên chúng em rất mong sự góp ý của các thầy cô để chúng em có
thể hoàn thiệ các đề tài lần sau một cách hoàn thiện và tốt hơn .

Sinh viên thực hiện

Hoàng Văn Công
Phần I . CƠ SỞ LÝ THUYẾT .
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 6
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
I. Khái niệm về nguồn áp một chiều .
Nguồn một chiều có nhiệm vụ cung cấp nguồn điện một
chiều cho các thiết bị điện tử hoạt động . Nguồn một chiều
được lấy từ nguồn xoay chiều dân dụng , qua biến đổi hạ
áp bằng biến áp , và xử lý qua mạch ổn áp và cố định ra
đến giá trị cần thiết .
Yêu cầu của loại nguồn này là : Đầu ra phải ít phụ thuộc
vào điện áp xoay chiều , các tác nhân khác nhau như nhiệt
độ , độ bất ổn dòng xoay chiều , để đạt được điều đó thì
người ta thường sử dụng biến áp để hạ áp xoay chiều 220V
và sau đó ổn định dòng điện cũng như đưa dòng về các
mức một chiều cần thiết bằng hệ thống mạch gồm các linh
kiện ổn áp , chỉnh lưu , lọc v.v.
Sơ đồ khối :
Chức năng của các khối :
- Biến áp: có nhiệm vụ để biến đổi dòng xoay chiều
U

1
= 220V thành dòng xoay chiều có giá trị điện áp
U
2
phù hợp với yêu cầu .
- Mạch chỉnh lưu : Có nhiệm vụ chuyển điện áp U
2

thành dòng một chiều không bằng phẳng U
T
( có giá
trị thay đổi nhấp nhô ) . Sự thay đổi này phụ thuộc
vào từng dạng mạch chỉnh lưu .
- Bộ lọc : có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều U
T
thành điện áp một chiều U
O1
ổn định và ít nhấp nhô
hơn nữa .
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 7
Biến áp
Mạch
chỉnh lưu
Bộ lọc
Bộ ổn áp
(ổn dòng)
U
1
~ U
2

~ U
T
U
O1
U
O2
I
T
R
T
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
- Bộ ổn áp : có nhiệm vụ ổn định điện áp ( dòng điện)
ở đầu ra của nó U
O2
(I
T
) khi thay đổi theo sự mất ổn
định của U
O1
hay I
T
. Trong nhiều trường hợp nếu
không có yêu cầu cao nào thì không cần bộ ổn áp
hay ổn dòng một chiều .
II. Lý thuyết khối biến áp nguồn , khối chỉnh lưu ,nguyên tắc ổn
áp , các IC thay đổi điện áp .
1. Khối biến áp nguồn .
Khối biến áp nguồn làm nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay
chiều của mạng điện thành điện áp xoay chiều với trị số cần
thiết đối với mạch chỉnh lưu và ngăn cách mạch điện chỉnh

lưu với mạng điện xoay chiều về một chiều . . Nó bao gồm 1
cuộn dây sơ cấp và 1 cuộn dây thứ cấp được quấn trên một lõi
thép gồm các lá thép kỹ thuật điện được dát mỏng ghép lại
với nhau . Sở dĩ phải được cấu tạo từ các lá thép mà không
phải là một khối thép đặc là vì để tránh dòng Fuco chạy trên
đó, gây tỏa nhiệt .
Hình vẽ :

Trong đó :
N
p
: là số vòng của cuộn sơ cấp .
N
s
: là số vòng dây của cuộn thứ cấp .
U
p
: điện áp xoay chiều đặt ở đầu vào cuộn sơ cấp .
U
s
: điện áp xoay chiều ở đầu ra của cuộn thứ cấp .
Nguyên tắt làm việc của biến áp như sau :
Khi đầu vào sơ cấp của biến áp ta đặt một điện áp xoay chiều
U
p
= U
lưới
có dạng hình sin ( f=50Hz) , trong lõi thép xuất
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 8
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH

hiện một từ trường biến thiên theo quy luật hình sin giống
như đầu vào (f=50Hz) . Từ thông biến thiên này cảm ứng
sang bên cuộn dây thứ cấp một điện áp xoay chiều cũng ở
dạng hình sin với f=50Hz nhưng có biên độ nhỏ hơn . ta có
quan hệ giữa biên độ điện áp và điện áp vào tỷ lệ thuận với tỷ
số vòng dây N
p
và N
s
:


Do đó , khi N
p
>N
s
thì U
p
>U
s
.
Thực tế biên độ điện áp U
s
có quan hệ tỉ lệ thuận với yếu
tố sau :
+ Biên độ điện áp U
p
.
+ Tỉ độ N
p

/N
s
.
+ S : Diện tích lõi biến áp .
+ Độ từ thẩm của vật liệu làm lõi biến áp .
+ f : Tần số của điện áp hình sin đầu vào .
Trong bản thiết này ta sẽ hạ mức điện áp lưới từ 220 V
xuống còn khoảng 18 V . Trên cơ sở đó , ta sẽ tính toán
các thông số của khối biến áp như số vòng dây cuốn trên
hai cuộn sơ cấp , thứ cấp , đường kính dây cuốn , tiết
diện của các lá thép … sao cho phù hợp với những yêu
cầu của đề bài .
2. Khối chỉnh lưu.
Các phần tử tích cực dùng để chỉnh lưu là các phần tử có
đặc tuyến Volt-Ampe không đối xứng sao cho dòng điện đi
qua nó chỉ đi qua một chiều .
Người ta thường dùng chỉnh lưu Silic , để có công suất nhỏ
hoặc trung bình cũng có thể dùng chỉnh lưu Selen . Để có
công suất ra lớn (>100W) và có thể điều chỉnh điện áp ra tùy
ý , người ta dùng Thyristor để chỉnh lưu .
Các sơ đồ chỉnh lưu thường gặp là chỉnh lưu nửa chu kỳ ,
sơ đồ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ , mạch chỉnh lưu bội áp và sơ
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 9
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
đồ chỉnh lưu cầu mà trong sở đồ chỉnh lưu cầu có nhiều ưu
điểm hơn cả .
Mạch chỉnh lưu phải có hiệu suất ( tỷ số giữa công suất ra và
công suất hữu ích ở đầu vào ) cao , ít phụ thuộc vào tải và độ
gợn sóng của điện áp ra nhỏ .
Sau đây ta sẽ xét về sơ đồ chỉnh lưu nửa chu kỳ và sơ đồ

chỉnh lưu cầu .
2.1. Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ :
Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ sử dụng một điốt (diode)
mắc nối tiếp với tải tiêu thụ , ở chu kỳ dương khiến cho
điốt được phân cực thuận do đó có dòng điện đi qua điốt
và đi qua tải . Ở chu kỳ âm , điốt bị phân cực ngược do
đó không có dòng qua tải .
Dòng điện áp đầu ra của chỉnh lưu nửa chu kỳ :
 Nhận xét :
- Ưu điểm : Mạch đơn giản , chỉ dùng 1 điốt .
- Nhược điểm : Mạch điện chỉ làm việc trong mỗi
nửa chu kỳ nên hiệu suất sử dụng biến áp nguồn
thấp . Dạng sóng ra có độ gợn sóng , tần số sóng là
50Hz , việc lọc san bằng độ gợn sóng khó khăn ,
hiệu quả kém nên thực tế ít dùng .
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 10
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
2.2. Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ :
Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ biến đổi cả hai thành
phần cực tính của dạng sóng đầu vào thành một chiều .
Do đó nó có hiệu suất cao hơn . Tuy nhiên trong mạch
điện không có điểm giữa của biến áp người ta sẽ cần đến
4 điốt thay vì một như trong mạch chỉnh lưu 2 nửa chu
kỳ .
 Điều này có nghĩa là đầu cực của điện áp ra sẽ cần đến 2
điốt .
Hình : Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ (chỉnh lưu toàn sóng ).
Bộ chỉnh lưu toàn sóng biến đổi cả 2 nửa chu kỳ thành
một điện áp đầu ra có một chiều duy nhất : dương (hoặc
âm) vì nó chuyển hướng đi của dòng điện của nửa chu

kỳ âm (hoặc dương) của dạng sóng xoay chiều . Nửa còn
lại sẽ kết hợp với nửa kia thành một điện áp chỉnh lưu
hoàn chỉnh .
Đối với nguồn xoay chiều một pha , nếu dùng biến áp có
điểm giữa , chỉ cần 2 điốt nối đấu lưng với nhau
( nghĩa là anốt với anốt hoặc catốt với catốt ) có thế
thành một mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ .
Hình vẽ :
II.3. Mạch chỉnh lưu bội áp ( tăng điện áp ra khối chỉnh lưu lên n
lần so với điện áp vào , ở đây n là hệ số bội áp ) :
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 11
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
Xét trường hợp n = 2 :
Sơ đồ mạch nguồn chỉnh lưu nhân 2
Để trở thành mạch chỉnh lưu nhân 2 ta phải dùng hai
tụ hóa cùng trị số mắc nối tiếp , sau đó đấu 1 đầu của
điện áp xoay chiều vào điểm giữa hai tụ .
 Ta sẽ thu được điện áp tăng gấp 2 lần .
Ở mạch trên , khi công tắc K mở , mạch trở về
dạng chỉnh lưu thông thường . Khi công tắc K
đóng, mạch trở thành mạch chỉnh lưu nhân 2 , và
kết quả là ta thu được điện áp ra tăng gấp 2 lần .
II.4. Mạch chỉnh lưu cầu :
Sơ đồ cầu thường được dùng trong trường hợp điện
áp xoay chiều tương đối lớn .
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 12
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
 Nguyên tắc hoạt động của mạch chỉnh lưu cầu như
sau :
Khi t

0
< t < t
1
: D
1
và D
3
thông , D
2
và D
4
tắt , dòng
điện chảy từ cực + U
2
→ D
1
→ R
t
→ D
3
→ cực –
U
2
, U
0
≈ U
2
.
( trong đó U
2

là Uvào và U
0
là Ura ).
Khi t
1
< t < t
2
: D
2
và D
4
thông , D
1
và D
3
tắt , dòng
điện chảy từ cực + U
2
→ D
2
→R
t
→ D
4
→ cực –
U
2
, U
0
≈ U

2
.
 Nhận xét :
Bản thiết kế này dùng chỉnh lưu cầu do nó có nhiều
ưu điểm hơn so với các phương pháp chỉnh lưu
khác là :
+ Có hiệu suất sử dụng biến áp cao hơn so với
chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ thông thường ( do trong
chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ thông thường thì mỗi nửa
chu kỳ 1 trong 2 cuộn dây sẽ không làm việc ).
+ Tính ổn định của điện áp ra sau chỉnh lưu , điện
áp ngược tối đa mà mỗi điốt phải chịu đựng chỉ
bằng ½ so với chỉnh lưu nửa chu kỳ và độ gơn sóng
của phương pháp chỉnh lưu này cũng giảm đi 2 lần
so với chỉnh lưu nửa chu kỳ .
 Lý giải tại sao mạch ổn áp trong đề tài này chúng
em lại chọn mạch chỉnh lưu cầu .
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 13
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
3. Nguyên tắc ổn áp 78xx – 79xx:
Với những mạch điện không đòi hỏi cố định điện áp cao ,
sử dụng IC ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch
khá đơn giản . Các loại ổn áp thường được sử dụng là IC
78xx – 79xx với xx là điện áp cần ổn áp .
 Sự kết hợp của IC 78xx với IC 79xx sẽ tạo ra được
bộ nguồn đối xứng .
Ví dụ : 7805 ổn áp 5V , 7812 ổn áp 12V hay 7905 ổn áp điện
áp -5V, 7912 ổn áp – 12V v v.
3.1. Họ IC 78xx :

78xx là loại dòng IC dùng ổn định điện áp dương đầu
ra với điều kiện vào luôn luôn lớn hơn đầu ra 3V . Tùy
loại IC 78xx mà nó ổn áp đầu ra là bao nhiêu .
Hình vẽ :
78xx gồm có 3 chân :
1. INPUT – chân nguồn đầu vào .
2. GND – chân nối đât .
3. OUTPUT – chân nguồn đầu ra .
Những dạng seri của 78xx :
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 14
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
Dạng seri 78xx Output Voltage (V) Minnimum
Input Voltage (V)
LA7805 + 5 7.3
LA7806 + 6 8.3
LA7808 + 8 10.5
LA7810 + 10 12.5
LA7812 + 12 14.6
LA7815 + 15 17.7
LA7818 + 18 21.0
LA7824 + 24 27.1
 Các IC 78xx dòng cho điện áp ra tương ứng với
dòng là 1A .
3.2. Họ IC 79xx :
Cũng như họ IC 78xx thì họ IC 79xx có hoạt động
tương tự những điện áp đầu ra là âm ( - ) trái ngược với
78xx .
 Nó chịu được dòng là 1A và 0.1 A .
 Cách xác định như hình vẽ :
1. GND – chân nối đất .

2. IN – chân nguồn đầu vào .
3. Out – chân nguồn đầu ra .
3.3. Ứng dụng của 78xx và 79xx vào bộ nguồn :

Trong các bộ nguồn thì IC 78xx và IC 79xx được sử
dụng rất nhiều trong các mạch nguồn để tạo ra điện áp
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 15
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
đầu ra mong muốn đặc biết những thiết bị này cần điện áp
đầu vào cố định không thay đổi lên xuống . Đây là mạch
nguyên lý của 78xx và 79xx .
4. IC điều chỉnh điện áp .
4.1. IC LM317 : điều chỉnh điện áp dương .
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 16
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
Hình vẽ và sơ đồ nguyên lý của LM317 .
LM317 gồm có 3 chân :
1. ADJUST (ADJ) – chân điều khiển .
2. VOUT(VO) – điện áp đầu ra .
3. VIN(VI) – điện áp đầu vào .
Đây được coi là một linh kiện chuyển đổi khá là tiện
dụng . Dùng để chuyển đổi điện áp dương từ + 1.25 đến
+ 37 . Và có khả năng cung cấp dòng quá 1.5A .
 Thông số của LM317 :
+ Điện áp đầu vào VI = 40V .
+ Nhiệt độ vận hành t = 0 -125
0
.
+ Dòng điện điều chỉnh là từ : 5 .
+ Công suất tiêu thụ lớn nhất là 20W .

+ Dòng điện đầu ra lớn nhất I
max
= 1.5A .
+ Đảm bảo thông số 3V ≤ VI – VO ≤ 40V .
+ 1,2V ≤ V
OUT
≤ 35V.
+ I
ADJ
= (50 ÷100) µA. với I
ADJ
là dòng điện ra tại
chân ADJ .
Với sơ đồ trên ta có thể điều chỉnh điện áp đầu ra bằng
điện trở R
1
và biến trở R
2
được nối như hình vẽ .
Điện áp đầu ra được tính xấp xỉ bằng :
V
OUT
= 1.25( 1+ (R
2
/ R
1
)) + ( I
ADJ
x R
2

) .
Do I
ADJ
có giá trị rất nhỏ ( 50 - 100µA) . Nên có thể tính
gần đúng V
OUT
hay U
RA
như sau :
U
RA
= 1.25( 1+ (R
2
/ R
1
)) .
Với công thức trên ta chỉ cho R
1
là một giá trị nhất
định . Một điều quan trọng là sự kết hợp giữa điện trở R
1
và R
2
coi như là một cầu phân áp khi đó điện áp giữa
chân điều chỉnh ADJ và chân đầu ra phải có một điện áp
nhất định tức là ở giữa hai điện trở R
1
và R
2
điện áp luôn

bằng 1.25V ( Hằng số không đổi ) .
 Do vậy ta mới công thức trên .
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 17
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
4.2. IC LM337 – điều chỉnh điện áp âm .
Tương tự như cách tính của LM317 ở trên nhưng điện
áp đầu vào là – 40V . Điện áp giữa chân điều khiển và
chân ra là
– 1.25V . Điện áp đầu ra có giải là -1.25V đến – 37V .
Những thông số nó y hệt như LM317 nhưng nó ở mức
âm .
Sơ đồ nguyên lý :
 Ví dụ cách tính toán khi sử dụng LM337.
III. Lọc các thành phần xoay chiều .
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 18
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
Trong các mạch chỉnh lưu nói trên điện áp hay dòng điện ra
tải tuy có cực tính không đổi , nhưng các giá trị của chúng
thay đổi theo thời gian một cách chu kỳ , gọi là sự đập mạch
( gợn sóng ) của điện áp hay dòng điện sau chỉnh lưu .
Một cách tổng quát khi tải thuần trở , dòng điện tổng hợp ra
tải là :
∑∑
∞
=
∞
=
++=
11
0

cossin
n
n
n
nt
tnBtnAIi
ωω
Trong đó :
I
0
là thành phần một chiều .
∑∑
∞
=
∞
=
+
11
cossin
n
n
n
n
tnBtnA
ωω
là tổng các sóng hài xoay chiều
có giá trị , pha và tần số khác nhau phụ thuộc vào loại mạch
chỉnh lưu .
Vấn đề đặt ra là phải lọc các thành phần sóng hài này để
cho i

t
ít đập mạch , vì các sóng hài gây ra sự tiêu thụ năng
lượng vô ích và gây ra nhiễu loạn cho sự làm việc của tải .
Trong mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ thành phần một chiều I
0
tăng lên gấp đôi so với mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ , thành
phần sóng hài cơ bản ( n=1) bị triệt tiêu , chỉ còn các sóng hài
bậc từ n = 2 trở lên . Vì vậy chỉnh lưu hai nửa chu kỳ có tác
dụng lọc bớt sóng hài .

Người ta định nghĩa hệ số đập mạch K
p
của bộ lọc :

THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 19
K
p
=
Biên độ sóng hài lớn nhất của i
t
(hay u
t
)
Giá trị trung bình của i
t
(hay u
t
)
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
K

p
càng nhỏ thì chất lượng của bộ lọc càng cao .
Người ta đã tính toán rằng khi chỉnh lưu nửa chu kỳ K
p
=1,58
khi chỉnh
lưu hai nửa chu kỳ K
p
=0,667 .
Để thực hiện nhiệm vụ lọc nói trên , các bộ lọc sau đây thường
dùng .
1. Lọc bằn tụ điện C .
Trường hợp này đã được nêu ra trong trường hợp tải điện
dung của mạch chỉnh lưu. Nhờ có tụ nối song song với tải,
điện áp ra tải ít nhấp nhô hơn.

C Rt Ur
Hình 1: Lọc bằng tụ điện
Do sự phóng và nạp tụ qua các 1/2 chu kỳ và do các sóng hài
được rẽ qua mạch C xuống điểm chung, dòng điện ra tải chỉ
còn thành phần một chiều và một lượng nhỏ sóng hài bậc thấp.
Việc tính toán hệ số đập mạch của bộ lọc dẫn tới kết quả:

t
P
CR
K
ω
2
=

Nghĩa là tác dụng lọc càng rõ rệt khi C và R
t
càng lớn (R
t
tiêu thụ dòng điện nhỏ).
Với bộ chỉnh lưu dòng điện công nghiệp (tần số 50Hz hay
60Hz), giá trị của tụ C thường có giá trị từ vài
F
µ
đến vài
nghìn
F
µ
(tụ hóa).
2. Lọc bằng cuộn cảm L .
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 20
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
Mạch lọc bằng cuộn cảm L được biểu diễn như sau :

Rt Ur
L
Hình 2: Lọc bằng cuộn cảm .
Cuộn cảm L được mắc nối tiếp với tải R
t
nên khi dòng điện
i
t
ra tải biến thiên đập mạch, trong cuộn L sẽ xuất hiện sức
điện động tự cảm chống lại. Do đó làm giảm các sóng hài
(nhất là các sóng hài bậc cao). Về mặt điện kháng, các sóng

hài bậc n có tần số càng cao sẽ bị cuộn cảm L chặn càng
nhiều. Do đó dòng điện ra tải chỉ có thành phần một chiều
0
I
và một lượng nhỏ sóng hài.
 Đó chính là tác dụng lọc của cuộn L.
Hệ số đập mạch của bộ lọc dùng cuộn L là:

L
R
K
t
P
ω
3
=
Nghĩa là tác dụng lọc của cuộn L càng tăng khi R
t
càng nhỏ
(tải tiêu thụ dòng điện lớn). Vì vậy bộ lọc này thích hợp với
mạch chỉnh lưu công suất vừa và lớn.
Giá trị của cuộn cảm L càng lớn thì tác dụng càng tăng, tuy
nhiên cũng không nên dùng L quá lớn, vì khi điện trở một
chiều của cuộn L lớn, sụt áp một chiều trên nó tăng và hiệu
suất của bộ chỉnh lưu giảm.
3. Bộ lọc hình L khác hình π .
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 21
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
Các bộ lọc này sử dụng tổng hợp tác dụng của cuộn cảm L
và tụ C để lọc, do đó các sóng hài càng giảm nhỏ và dòng điện

ra tải (hay điện áp trên tải) càng ít nhấp nhô. Để tăng tác dụng
lọc có thể mắc nối tiếp 2 hay 3 mắt lọc hình
π
với nhau. Khi
đó dòng điện và điện áp ra tải gần như bằng phẳng hoàn toàn.

Rt Ur
L
C

Hình3.1: Lọc hình L ngược .

Rt Ur
L
C1 C2

Hình3.2: Lọc hình
π
.
Trong một số trường hợp để tiết kiệm và giảm kích thước,
trọng lượng của bộ lọc ta có thể thay cuộn cảm L bằng R trong
mắt lọc hình L ngược hay hình
π
.

Lúc đó R gây sụt áp cả thành phần một chiều trên nó dẫn tới
hiệu suất và chất lượng của bộ lọc thấp hơn dùng cuộn L.
Thường người ta chọn giá trị R sụt áp một chiều trên nó bằng
(10 - 20)%U
0

khoảng vài
Ω
đến vài
Ωk
.
4. Bộ lọc cộng hưởng .
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 22
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
Hình 4.a biểu diễn bộ lọc cộng hưởng dùng mạch cộng
hưởng song song L
k
C
k
mắc nối tiếp với tải R
t
nhờ vậy sẽ
chặn sóng hài có tần số bằng tần số cộng hưởng của nó.
Ngoài ra tụ C
1
còn có tác dụng lọc thêm.
Rt
L
Ck
C2
Rt
Lk
Ck
L
(a) (b)
Hình 4: Các bộ lọc cộng hưởng

Hình 4.b biểu diễn bộ lọc cộng hưởng dùng mạch cộng
hưởng nối tiếp L
k
C
k
mắc song song với tải R
t
. Ở tần số
cộng hưởng nối tiếp của mạch L
k
C
k
trở kháng của nó rất
nhỏ nên nó ngắn mạch các sóng hài có tần số bằng hay gần
bằng tần số cộng hưởng. Ngoài ra cuộn L còn có tác dụng
lọc thêm.
IV. ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP .
Có nhiệm vụ làm điện áp ổn định ở đầu ra khi điện áp và
tần số điện lưới thay đổi .
Điện trở ra của nguồn cung cấp yêu cầu nhỏ , để hạn chế
sự ghép ký sinh giữa các tầng , giữa các thiết bị cung cấp
nguồn chỉnh lưu .
Việc ổn định điện áp có nhiều hạn chế , nhất là đối với
nguồn điện lưới có điện áp thay đổi . Và phương pháp ổn
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 23
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
áp bằng điện tử được sử dụng nhiều khi yêu cầu công suất
tải ra không lớn .
Các loại ổn áp thường dùng : Ổn áp kiểu tham số ( dùng
Diode Zener ) , Ổ áp bù tuyến tính ( mạch ổn áp có hồi

tiếp) và Ổn áp xung .
Trong phạm vi tìm hiểu của đề tài này ta xét đến mạch ổn
áp bù tuyến tính và một số mạch sô IC ổn áp .
1. Nguyên tắc mạch ổn áp có hồi tiếp .
Để nâng cao chất lượng ổn định, người ta dùng bộ ổn
áp kiểu bù tuyến tính (còn gọi là ổn áp so sánh hoặc ổn
áp có hồi tiếp). Nguyên tắc làm việc của các sơ đồ ổn
định có hồi tiếp được biểu diễn như sau :
Hình 1: Sơ đồ khối minh họa nguyên tắc làm việc của các
mạch ổn định có hồi tiếp
Trong mạch này, một phần điện áp (dòng điện) ra được
đưa về so sánh với một giá trị chuẩn. Kết quả so sánh được
khuếch đại lên và đưa đến phần tử điều khiển. Phần tử điều
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 24
PHẦN TỬ
ĐIỀU KHIỂN
BỘ KHUẾCH
ĐẠI
BỘ SO SÁNH NGUỒN
CHUẨN
(Điện áp một chiều
chưa ổn định)
®Þnh)
U’
r
U
r
SVTH : HOÀNG VĂN CÔNG GVHD : Th.s NGUYỄN MAI ANH
khiển thay đổi tham số làm cho điện áp (dòng điện) ra trên
nó thay đổi theo xu hướng tiệm cận đến giá trị chuẩn.

Hình sau minh họa phương pháp lấy tín hiệu đưa về mạch
so sánh khi ổn áp và ổn dòng.
Hình 1.12: Cách lấy tín hiệu đưa về bộ so sánh
a. Khi ổn áp b. Khi ổn dòng.
Có thể thấy rằng, tất cả các nguồn áp (R
i
<<) và
nguồn dòng (R
i
>>) được thực hiện theo phương pháp hồi
tiếp, đều là những mạch ổn áp hoặc ổn dòng. Tuy nhiên do
yêu cầu về mặt công suất nên, nên trong các sơ đồ ổn áp
hoặc ổn dòng còn có thêm một bộ khuếch đại công suất
mắc trong mạch hồi tiếp.
Tùy theo phương pháp cấu trúc, các sơ đồ ổn định có
hồi tiếp được chia thành hai loại cơ bản: ổn định song song
và ổn định nối tiếp.
Sơ đồ khối bộ ổn áp kiểu song song được cho ở hình
1.13.a. Nguyên lý làm việc của loại sơ đồ này như sau:
Phần tử điều chỉnh D điều tiết dòng điện trong giới
hạn cần thiết qua đó điều chỉnh giảm áp trên điện trở R
d
THIẾT KẾ MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐẦU RA THAY ĐỔI Page 25
R
t
U’
r
R
R
t

Điện áp
đưa về bộ
so sánh
Điện áp
đưa về bộ
so sánh
a. b.