Báo cáo thực tập tốt nghiệp thiết kế mạch nguồn một chiều ổn áp có điện áp ra thay đổi (0 15v) 3a

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BÁO CÁO
THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Nội dung: Thiết kế mạch nguồn một chiều ổn áp có điện áp
ra thay đổi (0
÷
15V) 3A
Nơi thực tập: CÔNG TY TNHH VSIP
GV hướng dẫn: Lê Đức Toàn
Sinh Viên: Nguyễn Văn Hòa
Lớp: D10DTMT
MSV: 1021020036
Hà Nội, 07/2014
LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ
trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt thời
gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều
sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè. Với lòng biết ơn sâu sắc
nhất, đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu
cho chúng em trong suốt thời gian thực tập tại Viện. Và đặc biệt, trong kỳ thực tập này
này, Viện đã tổ chức cho chúng em được thực tập với các đề tài rất hữu ích đối với sinh
viên ngành Công nghệ phần mềm cũng như tất cả các sinh viên thuộc các chuyên
ngành khác. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã tận tâm hướng dẫn em trong
suốt quá trình thực tập. Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của thầy cô thì em
nghĩ bài thu hoạch này của em rất khó có thể hoàn thiện được. Một lần nữa, em xin
chân thành cảm ơn thầy. Bài thu hoạch được thực hiện trong suốt quá trình thực tập.
Bước đầu đi vào thực tế, kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy,
không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý
kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô để kiến thức của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

2
MỤC LỤC
Phần A: GIỚI THIỆU CÔNG TY VSIP 6
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10
1.1. Khái niệm chung về nguồn một chiều 10
1.2.Biến áp nguồn và chỉnh lưu 11
1.2.1. Biến áp nguồn 11
1.2.2. Chỉnh lưu 11
1.3.Lọc các thành phần xoay chiều của dòng điện ra tải 14
1.3.1. Lọc bằng tụ điện 15
1.3.2. Lọc bằng cuộn cảm L 15
1.3.3. Bộ lọc hình L ngược và hình 16
1.3.4. Bộ lọc cộng hưởng 17
1.4.Ổn định điện áp 18
1.4.1. Nguyên tắc mạch ổn áp có hồi tiếp 18
1.4.2. Bộ ổn áp tuyến tính IC 21
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ NGUỒN MỘT CHIỀU ỔN ÁP CÓ ĐIỆN ÁP RA THAY
ĐỔI TỪ 0 -15V 21
2.1. Sơ đồ khối của khối nguồn 21
2.2. Lựa chọn phương áp thiết kế 22
2.2.1. Biến áp 22
2.2.2. Mạch chỉnh lưu 22
2.2.3. Bộ lọc nguồn 22
3
2.2.4. Khối ổn áp 22
CHƯƠNG III:TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ LẮP RÁP MẠCH
THỰC TẾ 28
3.1. Tính toán các thông số cho từng khối mạch 28
3.1.1. Biến áp 28
3.1.2. Khối chỉnh lưu 30

3.1.3. Khối lọc nguồn 30
3.1.4. Khối phân áp lấy điên áp ra 31
3.1.5. Khối tạo điên áp âm 32
3.1.6. Transistor tăng dòng ra tải 33
3.1.7. Khối lọc điện áp ra 34
KẾT LUẬN 37
Tài Liệu Tham Khảo 37
4
5
Phần A: GIỚI THIỆU CÔNG TY VSIP
I. Quá trình hình thành
Khu công nghiệp Việt Nam Singapore (VSIP) được hình thành dựa trên nền
tảng tình hữu nghị và hợp tác kinh tế giữa Việt Nam và Singapore, được Thủ tướng Võ
Văn Kiệt lần đầu tiên đề xướng đến Thủ tướng Goh Chok Tong vào tháng 3 năm 1994.
Dự án chính thức ra đời vào ngày 31 tháng 01 năm 1996 tại Singapore. Tiếp đó, ngày
14/5/1996, Lễ động thổ đã diễn ra tại VSIP I dưới sự chứng kiến của Thủ tướng hai
nước lúc bấy giờ.
Từ năm 2005, VSIP nhanh chóng mở rộng dự án VSIP thứ hai tại tỉnh Bình
Dương, VSIP thứ ba tại tỉnh Bắc Ninh (2007), VSIP thứ tư tại thành phố Hải Phòng
(2010) và gần đây nhất là dự án VSIP thứ năm tại tỉnh Quảng Ngãi (2013). Trong quá
trình phát triển, VSIP đã chuyển mình từ một khu công nghiệp truyền thống trở thành
khu liên hợp đô thị - công nghiệp, đem lại những giải pháp đô thị mới như quy hoạch
tổng thể quốc tế, hạ tầng bền vững và thu hút nhà đầu tư nước ngoài sản xuất giá trị gia
tăng cao hơn. Đến nay, VSIP đã thu hút gần 500 nhà đầu tư với tổng vốn đầu tư trực
tiếp nước ngoài 6,4 tỷ đô-la Mỹ và tổng giá trị kim ngạch xuất khẩu khoảng 8 tỷ đô-la
Mỹ, tạo ra 140.000 việc làm cho người lao động.
Với quan hệ hợp tác chặt chẽ với các công ty toàn cầu, khách hàng của VSIP
đến từ 23 quốc gia và vùng lãnh thổ khác nhau trên thế giới.
Luôn đặt mục tiêu phát triển bền vững lên hàng đầu, VSIP phát triển các dự án
của mình theo hướng sạch và xanh. VSIP là nơi làm việc và sinh sống lý tưởng cho

người lao động, kỹ thuật viên, kỹ sư, các nhà quản lý và các chuyên gia.
II. Các cổ đông
Với sự hỗ trợ mạnh mẽ từ phía Chính phủ hai nước Việt Nam và Singapore,
VSIP được thành lập dưới hình thức liên kết vốn đầu tư giữa các tập đoàn có uy tín và
kinh nghiệm trong lĩnh vực bất động sản và xây dựng hạ tầng trong và ngoài nước, bao
gồm Becamex (Việt Nam) và một nhóm các công ty do Sembcorp Development
(Singapore) dẫn đầu cùng với các đối tác Singapore khác như Mitsubishi Corporation
Development Asia và KMP Việt Nam.
6
Sembcorp Development là công ty 100% vốn của Tập đoàn Sembcorp
Industries, một tập đoàn uy tín trong lĩnh vực năng lượng, nguồn nước và hàng hải trên
khắp sáu châu lục. Sembcorp Industries là nhà cung cấp uy tín giải pháp về năng
lượng, nguồn nước cho các khu công nghiệp và các khách hàng trong nhiều lĩnh vực
khác nhau. Sembcorp Industries còn dẫn đầu thế giới trong lĩnh vực cơ khí giàn khoan,
hàng hải và là nhà phát triển đô thị có thương hiệu nhiều năm.
Sembcorp Development là nhà phát triển đô thị và công nghiệp hàng đầu châu
Á với hơn 20 năm kinh nghiệm quy hoạch tổng thể, chuẩn bị đất, phát triển hạ tầng để
chuyển từ quỹ đất thô trở thành những khu đô thị quy mô lớn. Hiện công ty đang sở
hữu, phát triển, quản lý và tiếp thị các dự án khu liên hợp đô thị – công nghiệp – dịch
vụ tại Việt Nam, Trung Quốc và Indonesia.
Tổng công ty đầu tư và phát triển công nghiệp - TNHH Một thành viên
(Becamex IDC) là một công ty quốc doanh có trụ sở đặt tại Bình Dương. Được thành
lập từ năm 1976, đến nay Becamex IDC đã trở thành thương hiệu có uy tín trên lĩnh
vực đầu tư và xây dựng hạ tầng Khu công nghiệp, Khu dân cư, Đô Thị và hạ tầng giao
thông.
Becamex có 28 công ty thành viên hoạt động trong các lĩnh vực: chứng khoán,
tài chính, bảo hiểm, ngân hàng, xây dựng, thương mại, bất động sản, dịch vụ, viễn
thông – công nghệ thông tin, sản xuất bê tông, vật liệu xây dựng, khai thác khoáng sản,
dược phẩm, y tế và giáo dục.
III. Tầm Nhìn & Văn Hóa VSIP

III.1. Tầm nhìn VSIP
Chúng ta là nhà phát triển khu liên hợp đô thị - công nghiệp hoàn thiện, thân
thiện với môi trường và xem con người là trọng điểm, nhằm xây dựng môi trường
sống, học tập, làm việc và vui chơi tối ưu cho mọi người.
7
III.2. Văn hóa VSIP
III.2.1.Khách hàng là trung tâm
Chúng ta cam kết với khách hàng mọi thứ chúng ta làm. Chúng ta tin rằng
những thành công tiếp nối phụ thuộc vào mối quan hệ chiến lược và thân thiết với tất
cả khách hàng và đối tác của chúng ta.
III.2.2.Tính chuyên nghiệp và chất lượng
Cung cấp dịch vụ và sản phẩm chất lượng là nhiệm vụ kinh doanh hàng đầu.
Chúng ta hướng đến sự chuyên nghiệp nhằm cung cấp những cam kết có chất lượng
hàng đầu trong mọi lĩnh vực. Không ngừng cải tiến chất lượng và đào tạo liên tục để
duy trì giá trị cốt lõi của chính sách chất lượng.
III.2.3.Quan tâm và chăm sóc
Chúng ta đánh giá cao các nhân viên và thừa nhận sự thành công của công ty
phụthuộc vào sự năng động, gắn bó và cống hiến của họ. Chúng ta cam kết mang lại
một môi trường lợi ích nhất cho mọi người để phấn đấu và đạt đến thành công.
Chúng ta là một phần của một cộng đồng lớn và phải hoàn thành trách nhiệm
của mình để đảm bảo sự phát triển bền vững, hòa hợp với việc bảo vệ môi trường và
phát triển xã hội. Chúng ta cùng tham gia tích cực vào các hoạt động cộng đồng để hỗ
trợ những hoàn cảnh khó khăn. Chúng ta giữ vững niềm tin vào việc phải bảo vệ môi
trường cho thế hệ tương lai.
III.2.4.Làm việc theo nhóm và kỹ năng giao tiếp
Chúng ta tin rằng làm việc theo nhóm sẽ mang lại nhiều thành công hơn. Chúng
ta tin tưởng vào việc giao tiếp cởi mở trực tiếp với khách hàng, mọi người và đối tác.
III.2.5.Tính trung thực
Tính trung thực là yếu tố quan trọng khi làm việc với khách hàng, nhà cung cấp,
đối tác và mọi người. Chúng ta luôn xử sự chân thành và tôn trọng nhau.

Phần B: NỘI DUNG THỰC TẬP
8
ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử
đang và sẽ được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong hầu hết trong các lĩnh vực kinh tế -
xã hội cũng như trong đời sống. Trong tất cả các thiết bị điện tử vấn đề nguồn cung cấp
là một trong những vấn đề quan trọng nhất quyết định đến sự làm việc ổn định của hệ
thống. Hầu hết các thiết bị điện tử đều sử dụng các nguồn điện một chiều được ổn áp
với độ chính xác và ổn định cao. Hiện nay kỹ thuật chế tạo các nguồn điện ổn áp cũng
đang là một khía cạnh đang được nghiên cứu phát triển với mục đích tạo ra các khối
nguồn có công suất lớn, độ ổn định, chính xác cao, kích thước nhỏ (các nguồn xung).
Từ tầm quan trọng trong ứng dụng thực tế của nguồn điện một chiều ổn áp và
dựa vào những kiến thức được học cũng như tự tìm hiểu, em đã chọn đề tài: “Thiết kế
mạch nguồn một chiều ổn áp có điện áp ra thay đổi (0
÷
15V) 3A” để qua đó tìm hiểu
kĩ hơn về nguyên lí hoạt động của các mạch nguồn đồng thời củng cố thêm kĩ năng
trong thiết kế các mạch điện tương tự.
Do khả năng kiến thức bản thân còn hạn chế, đề tài chắc chắn sẽ không tránh
những thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn
để đề tài được hoàn thiện hơn.
9
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Khái niệm chung về nguồn một chiều
Nguồn một chiều có nhiệm vụ cung cấp năng lượng một chiều cho các mạch và
các thiết bị điện tử hoạt động. Năng lượng một chiều của nó tổng quát được lấy từ
nguồn xoay chiều của lưới điện thông qua một quá trình biến đổi được thực hiện trong
nguồn một chiều.
Yêu cầu đối với loại nguồn này là điện áp ra ít phụ thuộc vào điện áp mạng, của
tại và nhiệt độ. Để đạt được yêu cầu đó cần phải dùng các mạch ổn định (ổn áp, ổn

dòng). Các mạch cấp nguồn cổ điển thường dùng biến áp, nên kích thước và trọng
lượng của nó khá lớn. Ngày nay người ta có xu hướng dùng các mạch cấp nguồn
không có biến áp.
Sơ đồ khối của một bộ nguồn hoàn chỉnh được biểu diễn như sau:

Chức năng của các khối như sau:
ـ Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều U
1
thành điện áp xoay chiều U
2
có giá trị
thích hợp với yêu cầu. Trong một số trường hợp có thể dùng trực tiếp U
1
mà
không cần biến áp.
ـ Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều U
2
thành điện áp 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.
ـ Bộ lọc có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều dập mạch U
T
thành điện áp một
chiều U
O1
ít nhấp nhô hơn.
ـ Bộ ổn áp một chiều (ổn dòng) có nhiệm vụ ổn định điện áp (dòng điện) ở đầu ra
của nó U

O2
(I
T
) khi U
O1
thay đổi theo sự mất ổn định của U
O1
hay I
T
. Trong
nhiều trường hợp nếu không có yêu cầu cao thì không cần bộ ổn áp hay ổn dòng
một chiều.
Tùy theo điều kiện và yêu cầu cụ thể mà bộ chỉnh lưu có thể mắc theo những sơ
đồ khác nhau và dùng các van chỉnh khác nhau. Bộ chỉnh lưu công suất vừa và lớn
10
BiÕn ¸p
M¹ch chØnh l
u
Hình 1: Sơ đồ
khối của một bộ
nguồn hoàn chỉnh
Bé läc
æn ¸p mét chiÒu
(æn dßng)
U
1
~ U
2
~ U
T

U
O1
U
O2
I
T
R
T
Hình 1.1: Sơ đồ khối của một bộ nguồn hoàn chỉnh
thường dùng mạch chỉnh lưu ba pha. Dưới đây chúng ta sẽ đi khảo sát từng khối nêu
trên trong bộ nguồn một chiều.
1.2. Biến áp nguồn và chỉnh lưu
1.2.1. Biến áp nguồn
Biến áp nguồn làm nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều của mạng điện thành
điện áp xoay chiều có trị số cần thiết đối với mạch chỉnh lưu và ngăn cách mạch chỉnh
lưu với mạng điện xoay chiều về một chiều:
Hình 1.2: Biến áp nguồn
1.2.2. 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 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, sơ đồ chỉnh lưu cầu mà trong đó sơ 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 hai nửa chu kỳ và sơ đồ chỉnh lưu cầu.
a. Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ:

11
Đặc điểm của mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ là trong cả hai nửa chu kì của điện
áp xoay chiều đều có dòng điện chạy qua tải. Có hai loại sơ đồ chỉnh lưu hai nửa chu
kỳ: sơ đồ cân bằng và sơ đồ cầu.
D1
D2
Ct R
Ur
Uv
Hình 1.3: Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ
a. Sơ đồ cân bằng
b. Đồ thị thời gian của điện áp ra
Điện áp cực đại khi không tải:
n
UUU −=
2
ˆˆ
Trong đó U
n
là điện áp ngưỡng của diode, U
2
điện áp trên cuộn thứ cấp của biến
áp.
Điện áp ngược đặt lên diode (trong trường hợp C
t
≠ 0): U
ng
=
2
U

2hd
.
b. Mạch chỉnh lưu cầu:
Sơ đồ cầu thường được dùng trong trường hợp điện áp xoay chiều tương đối
lớn. Tuy cùng là sơ đồ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ nhưng nó ưu việt hơn sơ đồ cân bằng
ở chỗ cuộn thứ cấp được sử dụng toàn bộ trong hai nửa chu kỳ của điện áp vào và điện
áp ngược đặt lên điôt trong trường hợp này chỉ bằng một nửa điện áp ngược đặt lên
trong sơ đồ cân bằng. Điện áp ra cực đại khi không tải:
nr
UUU
′
−= 2
ˆˆ
2
nghĩa là nhỏ hơn
12
U
r
0 t
Không có C
t
Có C
t
chút ít so với điện áp ra trong sơ đồ cân bằng, vì ở đây luôn luôn có hai điốt mắc nối
tiếp.
Ct R
UrUv
Hình 1.4: Mạch chỉnh lưu cầu
Ta thấy rằng trong từng nửa chu kỳ của điện áp thứ cấp
2

U
, một cặp điốt có
anôt dương nhất và katốt âm nhất mở, cho dòng một chiều qua
t
R
, cặp điốt còn lại
khóa và chịu một điện áp ngược cực đại bằng biên độ
m
U
2
. Ví dụ tương ứng với nửa
chu kỳ dương của
2
U
, cặp điốt Đ
1
Đ
3
mở, Đ
2
Đ
4
khóa. Rõ ràng điện áp ngược đặt lên
van lúc khóa có giá trị bằng một nửa so với trường hợp sơ đồ chỉnh lưu cân bằng đã xét
trên, đây là ưu điểm quan trọng nhất của sơ đồ cầu. Ngoài ra, kết cấu thứ cấp của biến
áp nguồn đơn giản hơn.
Trong sơ đồ 1.4, nếu nối đất điểm giữa biến áp và mắc thêm tải ta có mạch
chỉnh lưu có điện áp ra hai cực tính. Đây thực chất là hai mạch chỉnh lưu cân bằng.
Ct R
+Ur

Uv
Ct R
-Ur
Hình 1.5: Chỉnh lưu điện áp ra hai cực tính
13
1.3. Lọc các thành phần xoay chiều của dòng điện ra tải
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
0
I
là thành phần một chiều và
∑∑

∞
=
∞
=
+
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 và loại mạch chỉnh
lưu. Vấn đề đặt ra là phải lọc các thành phần sóng hài này để cho
t
i
ít đập mạch, vì các
sóng hài gây sự tiêu thụ năng lượng vô ích và gây sự nhiễu loạn cho sự làm việc của
tải.
Trong mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ thành phần một chiều
0
I
tăng 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 mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ đã có tác dụng
lọc bớt sóng hài.
Người ta định nghĩa hệ số đập mạch K
P

của bộ lọc:
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 kì K
P
= 0,667.
Để thực hiện nhiệm vụ lọc nói trên, các bộ lọc sau đây thường được dùng:
14
K
p
=
Biên độ sóng hài lớn nhất của i
t
(hay u
t
)
Giá trị trung bình của i
t
(hay u
t
)
1.3.1. Lọc bằng tụ điện
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 1.6: 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).
1.3.2. Lọc bằng cuộn cảm L
Mạch lọc bằng cuộn cảm L được biểu diễn như sau
Rt Ur
L
Hình 1.7: Lọc bằng cuộn cảm
15
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 bạc 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.
1.3.3. Bộ lọc hình L ngược và hình
π
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
Hình 1.8: Lọc hình L ngược
16
Rt Ur
L
C1 C2
Hình 1.9: 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
Ω
k
.
1.3.4. Bộ lọc cộng hưởng

Hình 1.10.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 1.10: Các bộ lọc cộng hưởng
Hình 1.10.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.
17
1.4. Ổn định điện áp
Nhiệm vụ ổn định điện áp (gọi tắt là ổn áp) một chiều ra tải khi điện áp và tần số
điện lưới thay đổi, khi tải biến đổi (nhất là đối với bán dẫn) rất thường gặp trong thực
tế. Điện trở ra của bộ nguồn cung cấp yêu cầu nhỏ, để hạn chế sự ghép ký sinh giữa các
tầng, giữa các thiết bị cùng chung nguồn chỉnh lưu.
Việc ổn định điện áp xoay chiều có nhiều hạn chế nhất là khi điện áp lưới thay
đổi nhiều. Dùng bộ ổn áp một chiều bằng phương pháp điện tử được sử dụng phổ biến
hơn đặc biệt khi công suất ra tải yêu cầu không lớn và tải tiêu thụ trực tiếp điện áp một
chiều.
Các dạng bộ ổn áp trên thực tế được chia làm ba loại chính: ổn áp kiểu tham số
(ổn áp dùng điốt Zener), ổn áp kiểu bù tuyến tính (mạch ổn áp có hồi tiếp) và ổn áp
xung.
Trong phạm vi của đồ án này chúng ta chỉ xét đến mạch ổn áp có hồi tiếp với
nguyên tắc thực hiện các sơ đồ ổn áp có hồi tiếp, phân loại và một số loại IC ổn áp
tuyến tính.
1.4.1. 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 1.11: Sơ đồ khối minh họa nguyên tắc làm việc của các mạch ổn định có
hồi tiếp
18
PHẦN TỬ
ĐIỀU KHIỂN
BỘ KHUẾCH

ĐẠI
BỘ SO SÁNH NGUỒN
CHUẨN
(Điện áp một chiều
chưa ổn định)
®Þnh)
U’
r
U
r
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 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
theo xu hướng bù lại: U
2
= U
1
- U
Rd
,
do đó điện áp ra tải được giữ không đổi. Bộ tạo điện áp chuẩn đưa E
ch
vào so sánh với
điện áp ra U
2
ở bộ so sánh và độ sai lệch giữa chúng được khuếch đại nhờ khối khuếch
đại Y. Điện áp ra của Y sẽ khống chế phần tử điều chỉnh D. Sự biến đổi dòng điện từ 0
÷
I
tmax
sẽ gây nên sự biến đổi tương ứng dòng điện qua phần tử điều chỉnh từ I
tmax
÷
0.
19
R
t
U’
r
R
R

t
Điện áp
đưa về bộ
so sánh
Điện áp
đưa về bộ
so sánh
a. b.
Hình 1.13: a. Sơ đồ khối bộ ổn áp mắc song song
b. Sơ đồ khối bộ ổn áp mắc nối tiếp
Hình 1.13.b biểu thị sơ đồ khối bộ ổn áp bù mắc nối tiếp, trong đó phần tử điều
chỉnh D được mắc nối tiếp với tải, do đó dòng điện chạy qua tải cũng gần bằng dòng
điện chạy qua D. Nguyên lý họat động của bộ ổn áp dựa trên sự biến đổi điện trở trong
của phần tử điều chỉnh D theo mức độ sai lệch của điện áp ra (sau khi đã được so sánh
và khuếch đại). Ví dụ do nguyên nhân nào đó làm cho U
2
biến đổi, qua mạch so sánh
và khuếch đại Y tín hiệu sai lệch sẽ tác động vào phần tử điều chỉnh D làm cho điện trở
của nó biến đổi theo chiều hướng là U
đc
trên hai cực của D bù lại sự biến đổi của U
1
.
Khi đó ta có U
2
= U
1
- U
đc
do có sự biến đổi cùng chiều giữa U

1
và U
đc
, U
2
sẽ ổn định
hơn.
Trong hai sơ đồ trên, phần tử điều chỉnh gây ra tổn hao chủ yếu về năng lượng
trong bộ ổn áp và làm cho hiệu suất của bộ ổn áp không vượt quá được 60%.
Trong sơ đồ mắc song song, công suất tổn hao chủ yếu xác định bằng công suất
tổn hao trên R
d
và trên phần tử điều chỉnh D là:

( )( )
DDtth
IUIIUUP
221
++−=
( )
Dtt
IUIUU
12
+−=
Trong sơ đồ mắc nối tiếp, công suất tổn hao chi do phần tử điều chỉnh quyết
định:
( )
ttth
IUUP
2

−=
20
D
Y
E
ch
U
1
R
t
U
2
U
dc
D Y
E
ch
U
1
R
t
I
t
U
2
I
d
a. b.
Vậy sơ đồ nối tiếp có tổn hao ít hơn sơ đồ song song một lượng là U
t

I
d
nên hiệu
suất cao hơn và nó được dùng phổ biến hơn.
Ưu điểm của sơ đồ song song là không gây nguy hiểm khi quá tải vì nó ngắn
mạch đầu ra. Sơ đồ nối tiếp yêu cầu phải có thiết bị bảo vệ vì khi quá tải, dòng qua
phần tử điều chỉnh và qua bộ chỉnh lưu sẽ quá lớn gây nên hỏng phần tử điều chỉnh
hoặc biến áp.
1.4.2. Bộ ổn áp tuyến tính IC
Để thu nhỏ kích thước cũng như chuẩn hóa các các tham số của các bộ ổn áp
một chiều kiểu bù tuyến tính người ta chế tạo chúng dưới dạng vi mạch, nhờ đó việc sử
dụng cũng dễ dàng hơn. Các bộ IC ổn áp trên thực tế cũng bao gồm các phần tử chính
là bộ tạo điện áp chuẩn, bộ khuếch đại tín hiệu sai lệch, transistor điều chỉnh, bộ hạn
dòng.
Các IC ổn áp thường đảm bảo dòng ra khoảng từ 100mA đến 1,5A điện áp tới
50V, công suất tiêu tán khoảng 500 - 800 mW. Hiện nay người ta cũng chế tạo các IC
ổn áp cho dòng tới 10A. Các loại IC ổn áp điển hình thường dùng là : serial 78xx hay
79xx, LM 105, LM 309,
µ
A 723, LM323, LM 317, LM 337…
Tùy thuộc vào tham số kỹ thuật như điện áp ra, dòng ra, hệ số ổn định điện áp,
khả năng điều chỉnh điện áp ra, dải nhiệt độ làm việc, nguồn cung cấp, độ ổn định theo
thời gian.v.v. mà người ta chế tạo ra nhiều loại khác nhau.
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ NGUỒN MỘT CHIỀU ỔN ÁP CÓ ĐIỆN ÁP RA
THAY ĐỔI TỪ 0 -15V
2.1. Sơ đồ khối của khối nguồn
Hình 2.1: Sơ đồ khối của một bộ nguồn hoàn chỉnh
21
BiÕn ¸p
M¹ch chØnh l

u
Bé läc
æn ¸p mét chiÒu
(æn dßng)
U
1
~ U
2
~ U
T
U
O1
U
O2
I
T
R
T
Các tiêu chuẩn kỹ thuật của khối nguồn:
- Điện áp vào 220VAV - 50Hz.
- Điện áp ra 0 - 15VDC.
- Dòng điện ra tải 3A.
- Công suất cực đại 45W.
2.2. Lựa chọn phương áp thiết kế
Dựa vào các tiêu chuẩn kỹ thuật của khối nguồn như trên ta lựa chọn phương áp
thiết kế cho từng khối của bộ nguồn và từ đó đưa ra sơ đồ nguyên lý của bộ nguồn:
2.2.1. Biến áp
Ở đây do nguồn ổn áp được sử dụng ở lưới điện xoay chiều (220V - 50Hz) và
công suất cực đại của nguồn là 45W (15V
DC

- 3A) nên ta sử dụng một biến áp có điện
áp vào 220V và điện áp ra 15V, dòng ra 3A.
2.2.2. Mạch chỉnh lưu
Do những ưu điểm của mạch chỉnh lưu cầu như điện áp ra ít nhấp nháy, điện áp
ngược mà điôt phải chịu nhỏ hơn so với phương pháp cân bằng nên ta sẽ chọn bộ chỉnh
lưu cầu.
2.2.3. Bộ lọc nguồn
Bộ lọc có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều dập mạch U
T
thu được sau khối
chỉnh lưu thành điện áp một chiều U
O1
ít nhấp nhô hơn.
Với những đặc điểm của phương pháp lọc bằng tụ điện như tính đơn giản cũng
như chất lượng lọc khá cao nên ở đây ta sẽ sử dụng phương pháp lọc này cho khối
nguồn.
2.2.4. Khối ổn áp
Theo yêu cầu thiết kế mạch ổn áp có điện áp ra thay đổi từ 0V đến 15V nên ta
sử dụng một IC ổn áp thông dụng là LM317. Do LM317 chỉ cho điện áp ra trong dải
1.2V - 35V (với cách mắc thông thường) nên ta phải sử dụng một cách mắc phối hợp
nhằm điều chỉnh điện áp ra về mức 0V bằng cách dùng một khối mạch để tạo ra điện
áp âm.
a. Nguyên lý khối mạch ổn áp có điện áp thay đổi
22
• Tổng quát về IC LM317
LM 317 là một IC ổn áp thông
dụng được ứng dụng nhiều trong thực tế
với các ưu điểm như điện áp ra ổn định
cũng như cách điều chỉnh điện áp ra khá
đơn giản (chỉ cần thay đổi giá trị một

phân áp).
Một số đặc điểm thông số kỹ
thuật cơ bản của LM 317 như sau:
∗ 1,2V ≤ U
OUT
≤ 35V.
∗ I
OUT MAX
= 1,5A.
∗ 3V ≤ U
IN
- U
OUT
≤ 40V.
∗ I
ADJ
= (50 ÷100) µA.
∗ 10 mA ≤ I
OUT
≤ I
MAX
Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của LM317 được trình bày như sau:
23
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý IC LM317
Mạch sử dụng IC LM317, với cách mắc thông thường (như hình 2.4) điện áp ra
chỉ nằm trong khoảng 1,2V đến 35V.
3
1
2
ADJ

OUTIN
LM317
0,1uF
C1
R1
R2
+
10uF
C2
Hình 2.3: Sơ đồ ổn áp dùng LM317
Điện áp ra có thể điều chỉnh được nhờ thay đổi phân áp R
1
, R
2
. Dòng điện ra tại
chân ADJ có giá trị rất nhỏ (50 - 100µA). Điện áp trên R
1
là 1,25V. Khi đó điện áp ra
được tính theo công thức:
2
1
2
125,1 RI
R
R
U
ADJra
+









+=
Do I
ADJ
có giá trị rất nhỏ nên có thể tính gần đúng U
ra
như sau:
24








+=
1
2
125,1
R
R
U
ra
• Phương pháp điều chỉnh U

r
về mức điện áp 0V:
Để có thể điều chỉnh U
r
về mức 0V ta sử dụng cách mắc mạch phối hợp như
sau:
3
1
2
ADJ
OUTIN
LM317
0,1uF
C1
R1
R2
U1
Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý chỉnh mức điện áp ra về mức 0V.
Nguyên lý chỉnh U
r
về mức 0V như sau:
Từ sơ đồ nguyên lý ta có:









+=−
1
2
125,1
1
R
R
U
r
U
1
1
2
125,1 U
R
R
r
U +








+=
Nếu ta có giá trị U
1
≤ -1,25V thì khi đó ta có thể điều chỉnh được điên áp U

r
về
mức 0V.
b. Nguyên lý của khối tạo điện áp âm
Nguồn âm có thể được tạo ra đơn giản bằng cách sử dụng một cuộn biến áp có
đầu ra âm và dương. Nhưng ở đây ta sẽ tạo ra một nguồn âm bằng cách dùng các
nguồn dương có sẵn.
25