nghiên cứu thiết kế nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

Mục lục

Lời nói đầu

1

Chơng I
Nghiên cứu bộ nguồn chỉnh lu ổn áp
1-1. Bộ nguồn chỉnh lu ổn áp tuyến tính
1-2. Bộ nguồn ổn áp kiểu xung ngắt mở
1-3. Mạch nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở có cách ly
giữa nguồn và tải

2
2
2
12
18

Chơng II
Phân tích sơ đồ nguyên lý nguồn ổn áp dải rộng trong máy thu hình
2-1. Mạch chống nhiễu và khử từ
2-2. Mạch thích ứng điện áp vào
2-3. Mạch dao động
2-4. Mạch điều chế dao động
2-5. Mạch bảo vệ
2-6. Mạch điều từ xa

21
21
22

24
25
25
26

3-1.
3-2.
3-3.
3-4.

Chơng III
Khảo sát phân tích các mạng nguồn
trong máy thu hình màu thông dụng
Máy Nationnal TC 185 * ( 2187 )
Nguồn máy SONY KV- 1485
Nguồn máy JVC 140 ME
Nguồn máy SAM SUNG P 54 SB

Chơng IV
Thiết kế bộ nguồn ổn áp dải rộng
cho máy thu hình màu thông thờng
4-1. Sơ đồ thiết kế
4-2. Mạch chống nhiễu và khử từ
4-3. Bộ nắn lọc và phơng thức điều khiển nắn lọc
4-4. Chọn Tranzitor T4 và biến áp xung
4-5. Tính bộ tạo điện áp chuẩn
4-6. Tính bộ khuếch đại so sánh T6 và mạch điều khiển T3
4-7. Tính mạch bảo vệ
Tài liệu tham khảo

27
27
34
36
44

51
53

51
60
65
67
72
73

Lời nói đầu

Trong những năm gần đây, ngành kỹ thuật truyền hình trên phạm vi
toàn thế giới đã đạt đợc nhiều thành tựu quan trọng và phát triển mạnh mẽ.


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

Để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao, hệ thống truyền hình ngày càng đổi
mới cả về số lợng và chất lợng. Nguồn điện một chiều không thể thiếu đối với
thiết bị điện tử, độ tin cậy của thiết bị điện tử phụ thuộc rất nhiều vào độ ổn
định của nguồn điện cung cấp. Do vập nguồn ổn áp dải rộng ngày nay đang

đợc ứng dụng hầu hết cho các thiết bị điện tử nói chung và cho TV nói riêng,
bởi nó cung cấp đợc nhiều mức điện áp khác nhau đáp ứng yêu cầu sử dụng
của các khối chức năng trong các thiết bị điện tử với độ ổn định về điện áp và
dòng điện.
Nguồn ổn áp dải rộng đạt hiệu suất cao, gọn nhẹ, tính năng tốt, độ tin
cậy cao.
Nghiên cứu thiết kế nguồn ổn áp dải rộng là đề tài trong báo cáo tốt
nghiệp này.
Để hoàn thành báo cáo tốt nghiệp này em đợc sự quan tâm giúp đỡ tận
tình của thầy giáo Phạm Minh Việt, các thầy, cô của trờng Đại học bách khoa
Hà Nộivà các bạn đồng nghiệp.
Em kính mong đợc các thầy, cô và các bạn đồng nghiệp tận tình giúp
đỡ em để em đợc hoàn thiện hơn trong việc thiết kế sau này.

SV thực hiện: Lê Hữu Lơng
Lớp ĐTVT K37

Chơng I
Nghiên cứu bộ nguồn chỉnh lu ổn áp
.

Khối nguồn đóng vai trò quan trọng, cung cấp năng lợng cho toàn máy
làm việc. Ngày nay các bộ nguồn đều đợc thiết kế với nguồn xung ngắt mở
Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

2


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

tạo ra dải điện áp vào rất rộng từ 90 - 260 V. Năng lực sửa sai trong thời
gian ngắn tính bằng às nên đa ra điện áp rất ổn định và chính xác.
Do nguồn xung thiết kế với biến áp xung nên độ cách ly điện rất cao an
toàn cho ngời sử dụng và dể tạo ra điện áp cấp cho các khối chức năng khác
nhau theo nhu cầu hiệu suất cao và ổn định. Do vậy khối nguồn cũng quyết
định đến sự ổn định và chất lợng của toàn máy.

1.1. Bộ nguồn chỉnh lu điện áp tuyến tính.

A. Sơ đồ khối.
UVAC

Biến áp

Chỉnh
lu

Khối lọc

ổn áp
một
chiều

URDC

Thiết
bị
phụ

Hình 1.1
Các thiết bị điện tử phải dùng nguồn 1 chiều để đảm bảo chế độ làm
việc ổn định cao mà lới điện quốc gia là điện xoay chiều bởi vậy ngời ta phải
biến đổi từ nguồn xoay chiều thành nguồn 1 chiều. Tuỳ theo những yêu cầu
cụ thể của các thiết bị mà ngời ta thiết kế ra các bộ nguồn khác nhau.
B. Chức năng các khối.

I. Khối biến áp:
Là biến áp tự ngẫu hoặc biến áp thờng (gồm cuộn sơ cấp và thứ cấp) có
nhiệm vụ tăng hay hạ áp theo tỷ lệ :
U V n1
=
UR n2

Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

3


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

Sao cho đầu ra của biến áp có mức điện áp theo yêu cầu với các thiết bị
điện tử có công suất không lón lắm, thờng ngời ta dùng biến áp thờng (biến
áp có cuộn sơ cấp và thứ cấp) và nó còn nhiệm vụ ngăn nguồn xoay chiều với
thiết bị chỉnh lu.
II. Khối chỉnh lu:
Có nhiệm vụ chỉnh lu điện áp xoay chiều theo yêu cầu của cuộn thứ cấp

biến áp thành điện áp 1 chiều. Linh kiện thờng dùng là điode chỉnh lu. Có đặc
điểm là chỉ cho dòng điện chảy theo 1 chiều, ngăn dòng điện chảy theo chiều
ngợc lại. Điện trở trong của điode phụ thuộc chủ yếu vào chiều và trị số điện
áp đặt lên nó. Khi thay đổi cực tính của điện áp đặt lên điode thì điện trở của
nó cụ thể nh sau.
+ Chiều điện áp đặt lên diode mà điode có điện trở trong nhỏ thì dòng
chảy qua diode lớn nhất gọi là chiều thuận.
+ Chiều điện áp đặt lên diode có điện trở trong lớn thì dòng chảy qua
diode nhỏ gọi là chiều ngợc.
Mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp của diode đợc biểu thị bằng đặc
tuyến Vôn - Ampe cho ta thấy tính dẫn điện của diode.

I

U
0

Hình 1.2
Điều kiện của chỉnh lu:

+ Điện trở của phân tử chỉnh lu phải nhỏ.
+ Công suất tổn hao trên điode phải nhỏ.
+ Điode phải chịu đợc điện áp lớn.
Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

4


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

+ Đảm bảo dòng điện ngợc qua điode bé nhất ở giá trị cho trớc của
điện áp ngợc.
+ Hiệu suất chung của điode phải lớn.
+ Các tham số của điode ít chịu ảnh hởng của nhiệt độ, độ ẩm áp suất
của môi trờng xung quanh.
Trong mạch điện ngời ta thờng dùng 3 phơng pháp sau:
- Chỉnh lu một nửa chu kỳ :

+
D
UV AC

UR CD

Rt

Hình 1.3

B

Mạch này cho phép dùng cho các thiết bị, các mạch yêu cầu công suất
thấp, độ gợn sóng cho phép cao hoặc mạch làm việc ở tần số cao.

UV
t
UR
t
Hình 1.4. Đồ thị dạng nắn điện 1/2 chu kỳ

- Chỉnh lu nhân áp:
là mạch chỉnh lu mà điện áp ra lớn gấp đôi điện áp đa vào. Dựa trên
nguyên lý của tụ điện mắc nối tiếp nhau phóng điện qua tải.

+
UV AC

D1

C1
C1

+
+
-

UR DC
-

D2
Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

5


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

Hình 1.5
UDC.out = UC1 + UC2
Nếu C1 = C2 thì UC1 + UC2 UDC.out = 2 UAC.in
- Chỉnh lu hai nửa chu kỳ :( dùng 2 diode )

D1

+
-

C

UAC IN

UDC OUT

Hình1. 6

D2

UV
t
UR
t
Hình 1. 7. Đồ thị nắn điện cả 2 bán kỳ

- Chỉnh lu hai nửa chu kỳ kiểu cầu dùng 4 điode :

D4

D1

UAC in

+
D3
D2

C

UDC OUT

Hình 1.8
Mạch chỉnh
U V lu cầu đợc sử dụng phổ biến hơn vì có nhiều u điểm hơn
chỉnh lu một nửa chu kỳ và cũng đợc sử dụng trong mạch thiết kế phần sau.

t

UR

Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

6

t


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

Hình1. 9. Đồ thị nắn điện cả 2 bán kỳ dùng cầu diode

III. Khối lọc:
Điện áp một chiều sau chỉnh lu vẫn còn có thành phần xoay chiều lọt
sang, thành phần xoay chiều này sẽ làm cho điện áp một chiều sau khi chỉnh
lu không bằng phẳng (có gợn sóng) gây ảnh hởng trực tiếp đến chế độ làm
việc của thiết bị điện tử, gây ra nhiễu làm méo dạng tín hiệu ra. Làm tiêu hao
năng lợng, giảm hiệu suất của bộ nguồn cũng nh toàn bộ thiết bị.
* Yêu cầu đối với bộ lọc:
+ Bộ lọc phải không làm ảnh hởng đến chế độ làm việc của nguồn cung
cấp và linh kiện trong mạch.
+ Tổn hao trong bộ lọc phải nhỏ nhất tức là bộ lọc phải có hiệu suất
cao.
+ Không có quá trình quá độ và trong quá trình quá độ không có hiện tợng quá áp, dòng vợt quá mức cho phép.
* Nguyên tắc lọc:
ứng dụng tính chất của cuộn cảm và tụ điện C đối với tần số.
- Cuộn cảm có XL = i. . L
+ Đối với điện 1 chiều : = 0 XL = 0
+ Đối với điện xoay chiều : 0 XL 0
Tức là cuộn cảm cho dòng một chiều đi qua dễ dàngvà chặn dòng xoay
chiều. Những thành phần xoay chiều có tần số càng cao thì cuộn cảm càng có
tác dụng chặn càng lớn. Chính vì thế tính chất đó mà cuộn cảm đợc mắc nối
tiếp với tải có tác dụng làm suy giảm thành phần xoay chiều giảm đợc gợn
sống của dòng nắn.
- Tụ điện có cảm kháng:

Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

7


Đồ án tốt nghiệp

XC =

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

1
j..C

+ Đối với điện 1 chiều 0 = 0 XC có giá trị vô cùng lớn tụ không cho
dòng 1 chiều qua.
+ Đối với điện xoay chiều C 0 XC có giá trị tới hạn tụ điện cho
các thành phần xoay chiều đi qua dễ dàng. Tần số càng cao thì X C càng nhỏ
dòng xoay chiều càng dễ đi qua. Vì tính chất trên mà tụ C thờng đợc mắc
song song với tải để thoát thành phần xoay chiều.
IV. Khối ổn áp một chiều:
Sau bộ nắn và lọc trị số trung bình của điện áp ra biến động theo sự
biến động của điện áp vào, hơn nữa còn sự gợn sóng đáng kể vì tụ lọc không
thể chọn vô cùng lớn để làm phẳng điện áp này. Để hạn chế các yếu tố trên ta
cần dùng bộ ổn áp một chiều.
Trong các mạch điện tử dùng bàn dẫn và IC điện áp 1 chiều cung cấp
đòi hỏi phải ổn định nếu không mạch sẽ không làm việc hoặc làm việc kém
chất lợng.
Mạch ổn áp kiểu tham số dùng diode Zener: Ưu điểm: là mạch đơn
giản có tác dụng ổn định do điode Zener quyết định, do đó mạch ổn áp này
chỉ có tác dụng cục bộ khi cần mở. Vậy phạm vi ổn áp ta có thể dùng mạch
phân áp để phân chia điện áp hoặc có thể dùng 2 điode Zener mắc nối tiếp để

tăng phạm vi ổn áp.
Zener thờng nằm trong mạch điện áp đầu ra bằng điện áp danh định
trên Zener.
I

L
UDC IN

C2

+
-

C2

+
-

D

Rt

UZ

U
0
I Z min

Hình1. 10. Mạch ổn áp dùng điode Zener và đặc tuyến Vôn Ampe

Chính vì lý do hạn chế của Zener nh vậy nên trong các mạch ổn áp ngời ta dùng ổn áp kiểu bù.
Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37
Hình 1.11. Sơ đồ khối mạch ổn áp tuyến tính

8


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

Bộ ổn áp kiểu bù (tuyến tính) nh một điện trở tự động điều chỉnh mức
điện áp ra ổn định.
U
Phần tử

+

điều chỉnh
U 01

U 02
Tạo điện V C Khuếch đại V M

Điện áp

áp chuẩn

Lấy mẫu

So sánh

Rt

-

Hình 1.12
Phần tử điểu chỉnh tơng ứng với một điện trở biến đổi R, trị số của R
phụ thuộc vào điện áp điều chỉnh của bộ khuếch đại so sánh. Vì vậy điện áp
ra ổn định U02 là:
U02 = U01 - I0R (I0 là dòng tiêu thụ)
U02 = U01 - U
U01 : điện áp 1 chiều ở đầu ra của bộ chỉnh lu
U02 : điện áp 1 chiều đã đợc ổn định cung cấp cho Rt
Trong quá trình làm việc điện áp ở đầu ra U02 đợc đa một phần về qua
bộ biến áp lấy mẫu VM để so sánh với điện áp chuẩn VC. Bộ khếch đại so sánh
có nhiệm vụ so sánh giữa điện áp lấy mẫu V M và điện áp chuẩn VC. Sự sai
lệch giữa VM vàVC đợc bộ khuếch đại so sánh khuếch đại để điều khiển phần
tử điều chỉnh R, nhằm thay đổi sụt áp U để đảm bảo cho điện áp ra U 02 đợc
ổn định.

U

Ta xét một sơ đồ ổn áp tuyến tính sau:

R1
U 01

T1

+
R2

R3
R4

UB1

Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

VC

DZ

VM

U 02
C 02

R5
-

9


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

Hình 1.13. Mạch điện nguyên lý

T1 là phần tử điều chỉnh.
Tranzitor T2 là phần tử khuếch đại so sánh.
Điện trở R2 là mạch cung cấp điện áp ngợc cho điode Zener DZ để tạo
điện áp chuẩn VC đặt ở cực Emitơ của T2. Bộ phân áp gồm điện trở R3, R4, R5
để lấy điện áp mẫu Mm trên R4 đa vào cực bazơ của T2.
Giả sử điện áp nguồn xoay chiều (U) tăng lên dẫn tới điện áp 1 chiều
U01 tăng lên thì điện áp ở đầu ra bộ ổn định U02 có khuynh hớng tăng, nhng
khi U02 tăng dẫn tới điện áp mẫu VM tăng do đó UB02 tăng. Điện áp UB02 tăng
trong khu UE đợc giữ không đổi làm cho dòng côlectơ (IC2) của T2 tăng nên
điện áp cực bazơ của T1 giảm.
UB1 = U01 - IC2 . R1
Điện áp UB1 giảm làm cho điện trở trong (REC1) của T1 tăng khoá bớt
dòng IC1 sụt áp trên T1 tăng lên.
U = REC1 . I
U02 = U01 - U
Kết quả: Khi U01 tăng, qua quá trình hoạt động của bộ ổn áp làm cho sụt áp
U trên phần tử điều khiển tăng theo. Do đó điện áp đầu ra U02 đợc ổn định.
V. Thiết bị phụ:
Để đảm bảo an toàn và nâng cao tuổi thọ của bộ nguồn, ngoài những
khối chính ngời ta còn thiết kế thêm thiết bị phụ nh hệ thống làm mát, mạch
bảo vệ quá áp, quá dòng, chập tải. Mạch nguồn càng lớn, càng yêu cầu chất lợng thì càng yêu cầu thiết bị phụ phức tạp hơn.
* Các chỉ tiêu chung của bộ nguồn:
+ Điện áp ra ổn định, ít phụ thuộc vào điện áp vào và dòng tải.
+ Điện áp trung bình bằng phẳng, có độ gợn sóng nhỏ.
+ Mạch bảo vệ tốt.
Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

10

Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

+ Hiệu suất cao, kích thớc nhỏ, trọng lợng nhỏ và kinh tế.
+ Làm việc tin cậy, ít bị ảnh hởng của môi trờng xung quanh...
*. Nhợc điểm của bộ nguồn ổn áp kiểu bù:
- Hiệu suất thấp, tổn hao điện năng do tranzitơ ổn áp gây ra.
- Khi đầu vào điện áp tụt thấp thì mắt lọc có tác dụng kém. Do lúc đó
đèn công suất phải mở lớn.
- Không có khả năng cách ly giữa nguồn và tải.
Nếu Q1 bị thơng thì toàn bộ điện áp cao ở đầu vào đợc đa ngay ra tải.
Nếu Q1 bị hỏng thì toàn bộ điện áp cao ở đầu vào đợc đa ngay ra tải làm hỏng
các phần và linh kiện khác.
Chính vì vậy những nhợc điểm của bộ ổn áp kiểu bì tuyến tính mà thiết
bị điện tử yêu cầu đầu vào phải đảm bảo công suất và độ ổn định cao mặc dù
điện nguồn cung cấp có nhiều biến đổi. Cho nên ta đi sâu vào nghiên cứu bộ
nguồn kiểu xung ngắt mở và đây là bộ nguồn có nhiều u điểm.
1-2

bộ ổn áp kiểu xung ngắt mở

I. Nguyên lý cơ bản:

K
+
UV -

+

C

+
-

R3

UR
T
t

UV
UVO
0

URO
t

t
T

UV
UV> UVO
(b)
UV

URO
t

T'

t

t

UV> UVO
Hoàng Ngọc
(c) Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37
0
t

URO
t

11


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

Hình 1.14. Mạch điện nguyên lý và biểu đồ điện áp UV và UR :
UR0 : giá trị điện áp trung bình của điện áp ra
UV0 : giá trị của điện áp vào
Mạch điện nh hình a : Điện áp 1 chiều cung cấp cho mạch là U V, khoá
K ngắt mở theo chu kỳ T, do đó điện áp ra trên điện trở R T có dạng xung
vuông. Giá trị trung bình của điện áp ra bằng :
Ura =

U V .t x U V

=
T
Q

Trong đó :

Q=

T
: là độ rỗng xung
tx

Từ biểu thức giá trị trung bình của điện áp ra U ra ta nhận thấy : khi điện
áp vào UV thay đổi, muốn có điện áp ra ổn định (không đổi) ta có những biện
pháp sau:
- Giữ nguyên chu kỳ T, thay đổi thời gian t x. Giả sử khi UV tăng để Ura
ổn định phải giảm thời gian mở tx (hình 1.4b).
- Giữ nguyên thời gian t x, thay đổi chu kỳ T. Giả sử khi U V tăng để Ura
ổn định phải tăng chu kỳ T (hình 1.4c).
- Thay đổi thời gian mở tx, đồng thời thay đổi chu kỳ T. Giả sử khi UV
tăng để Ura ổn định phải giảm tx và tăng chu kỳ T.
Để thực hiện mạch nguyên lý trên ta dùng 1 tranzitơ làm việc ở trạng
thái "ngắt mở" đóng vai trò khóa K theo chu kỳ T. Ta dùng bộ đa hài hay dao
động nghẹt tạo xung vuông để điều khiển.
+
Uv

+

T

+

+

U ra

Tạo xung
điều khiển
UV
UR
0

t

UV
UR

Hoàng Ngọc
0 Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37
t

12


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

Hình 1.15. Khoá ngắt mở dùng tranzitơ và dạng xung :

Ta dùng bộ dao động đa hài hay dao động nghẹt để tạo xung vùng điều
khiển. Tần số dao động của bộ dao động phải thật ổn định, thờng là bằng tần
số dao động dòng fH = 15625 HZ. Để đảm bảo yêu cầu này ta lấy xung quét
dòng ngợc từ biến áp dòng đa về đồng bộ tần số của bộ dao động nghẹt.
Để thay đổi thời gian mở tx của bộ dao động trong phạm vi rộng. ta lấy
điện áp ở đầu ra về so sánh với điện áp chuẩn của bộ khuếch đại so sánh, đa
ra điện áp sửa sai U0 biến đổi trong phạm vi rộng.
Ta có thể thay bán dẫn khoá K bằng IC ổn áp.
II. Sơ đồ khối của nguồn ổn áp theo phơng pháp xung:
~
UV

Chỉnh l u

Khoá

Bộ lọc

ngắt mở

Điện áp
lấy mẫu

Khuyếch đại

Từ biến áp dòng tới

Dao động
đa hài

UZ0

U0

Khuyếch đại
so sánh

Tạo điện áp
chuẩn
Hình 1.16. Bộ nguồn ổn áp xung dùng dao động đa hài :

Bộ chỉnh lu có nhiệm vụ nắn điện áp xoay chiều (U) thành điện áp 1
chiều U01, điện áp U01 cha đợc ổn định đa tới khoá ngắt mở. Khoá ngắt mở đợc
điều khiển bởi xung điều khiển tạo nên từ bộ dao động đa hài và đợc khuếch đại
để có biên độ xung đủ lớn, ở đầu ra của khoá ta có điện áp dạng xung vuông, do

Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

13


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

tụ có bộ lọc phóng nạp ta lấy ra đợc điện áp U02. Giá trị của điện áp U02 phụ
thuộc vào điện áp U01, chu kỳ T của khoá ngắt mở và thời gian tx.
Để điện áp U02 có độ gợn sóng nhỏ ta cho bộ dao động đa hài làm việc
ở tần số cao hàng chục KHZ. Do đó bộ lọc chỉ cần dùng những tụ điện có trị
số nhỏ cũng đủ đảm bảo điện áp U02 đạt đợc độ gợn sóng nhỏ.

Trong các máy thu hình ta thờng cho bộ dao động làm việc ở tần số nhỏ
hơn tần số quét dòng f H. Sau đó dùng xung quét dòng lấy từ biến áp dòng để
điều khiển bộ dao động đa hài nhằm đảm bảo cho bộ dao động đa hài có tần
số fH cố định (hay TH = const). Khi điện áp lới điện thay đổi (U) dẫn tới điện
áp sau chỉnh lu U01 thay đổi làm cho điện áp ra U 02 thay đổi. Sự biến đổi của
điện áp U02 đợc bộ khuếch đại so sánh khuếch đại và đa điện áp sửa sai U0
điều khiển dao động đa hài, để thay đổi thời gian mở t x của khoá ngắt mở. Kết
quả là điện áp ra U02 đợc ổn định.
III. Sơ đồ khối bộ nguồn ổn áp xung dùng mạch dao động nghẹt:

~
UV

Bộ chỉnh lu

~
U2

Dao động

U02

Bộ chỉnh lu
Tần số cao

nghẹt

Từ biến áp dòng tới

Điện áp

lấy mẫu

U'0 =KU0

VM
Khuếch đại
1 chiều

Hình 1.17

U0

Khuyếch đại
so sánh
VC
Tạo điện áp
chuẩn

Bộ chỉnh lu có nhiệm vụ nắn nguồn điện áp xoay chiều thành điện áp 1
chiều U01 cung cấp cho bộ dao động nghẹt có công suất lớn. Ta lợi dụng biến
áp của bộ dao động nghẹt để tạo một điện áp xoay chiều U 2 có tần số cao
trên cuộn thứ cấp của biến áp.
Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

14


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

Bộ chỉnh lu ở tần số cao khoảng 10 KHZ cho ra 1 điện áp 1 chiều U 02
có độ gợn sóng rất nhỏ mà không cần tự lọc lớn.
Để có điện áp 1 chiều U 02 có độ ổn định cao ta dùng phơng pháp bộ
khuếch đại so sánh có nhiệm vụ nhận điện áp mẫu V m lấy từ điện áp ổn định
U02 và điện áp chuẩn VC, so sánh 2 điện áp này và đa ra điện áp sửa sai U0 qua
bộ khuếch đại U'0 = K.U0 (K : hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại 1 chiều)
làm thay đổi điện áp phân cực của tranzitơ dao động nghẹt làm cho tần số dao
động nghẹt thay đổi dẫn tới điện áp U02 ổn định.
Mạch này đợc dùng trong máy thu hình, ngời ta thờng lấy xung quét
dòng ngợc đa về kích bộ dao động nghẹt. Tần số dao động nghẹt thờng nhỏ
hơn tần số quét dòng. Khi mở máy thu hình U 02 còn thấp cung cấp cho khối
quét dòng đa về kích cho bộ dao động nghẹt, làm cho tần số của bộ dao động
nghẹt tăng dần và bằng tần số quét dòng. Do đó điện áp U 02 tăng dẫn tới trị số
ổn định.
Khi điện áp của mạng điện tăng thì U 01 tăng dẫn đến U02 có khuynh hớng tăng. Khi U02 thì điện áp lấy mẫu Vm tăng làm cho tầng khuếch đại so
sánh đa ra điện áp sửa sai U0. Điện áp này làm giảm thời gian mở t x của bộ
dao động xung trong khi chu kỳ T không đổi do đó U02 đợc ổn định.
IV. Mạch ổn áp dải rộng:

Mạch ổn áp dải rộng hay bộ nguồn tự động (Auto Volt Power Supply)
là bộ nguồn ổn áp kiểu ngắt mở nhng có dải ổn định rất cao.
Điện áp vào từ 90V đến 260V thì nguồn điện 1 chiều ở đầu ra bộ ổn áp
U02 luôn ổn định.
Nguyên lý làm việc của mạch ổn áp dải rộng cũng giống nh nguyên lý
làm việc của mạch ổn áp theo phơng pháp xung nhng nó còn có một số đặc
điểm sau:
+ Tần số dao động của bộ dao động nghẹt phải thật ổn định và bằng tần
số dao động dòng fH = 15625 HZ.
Để đảm bảo yêu cầu này ta lấy xung quét dòng từ biến áp dòng đa về

đồng bộ tần số của bộ dao động nghẹt trong phạm vi rộng (chu kỳ T của bộ
khuếch đại không đổi).
+ Phần tử công suất nguồn phải có khả năng làm việc đợc ở mọi trờng
hợp:
- Khi điện áp khá cao mà dòng tiêu thụ nhỏ và ngợc lại.
Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

15


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

- Khi điện áp khá nhỏ mà dòng tiêu thụ lớn.

1-3 Mạch nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở

I. Dạng xung minh hoạ nguyên lý ổn áp bằng cách điều chỉnh độ
rộng xung :

U

(a)

0
tX1

U
(b)

T

t

T

tX1

tX1

0

t

U
t X2

t X2

t X2

Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

(c)

0

16

t


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

Hình 1.18
Để có chu kỳ T của bộ dao động nghẹt không đổi ta đa xung quét dòng
ngợc về điều khiển bộ dao động (Hình 4.5a).
+ Khi điện áp nguồn U rất cao thì thời gian mở tx1 của bộ dao động
nghẹt rất nhỏ (hình 4.5b).
+ Khi điện áp nguồn U rất thấp thì thời gian mở t x2 của bộ dao dộng
nghẹt rất lớn tx2 > tx1 (hình 4.5c).
II. Nguyên lý hoạt động:
Nguồn xoay chiều đầu vào có thể biến đổi trong phạm vi từ ( 80 260 )
V đợc trực tiếp chỉnh lu qua mạch cầu D D để lấy ra điện một chiều, qua
1
4
tụ hoá C1 để san bằng độ gợn sóng rồi đợc dẫn vào cuộn dây ( 1 ), ( 2 ) của
biến áp xung rồi đến của IC nằm chờ.
Đồng thời lúc này có một dòng điện nạp từ ( + ) nguồn qua R 2, C2 đến
chân số 2 của IC vào cực C sang cực E ra ở chân số 4 rồi qua R 1 trở về âm
nguồn khép kín mạch điện.
Chính dòng nạp cho C2 này là dòng mở cửa để bán dẫn khoá K dẫn
điện, khoá K thông lúc này mới có dòng điện i chảy qua cuộn dây ( 1 ), ( 2 )
và gây ra sụt áp 1(+), 2(-) xung âm ở chân số 4 qua R 3, C3 quay về chân số 2
của IC
tắt khoá K . Khoá K tắt làm dòng i đang chảy trong cuộn dây ( 1 ),
( 2 ) đột ngột giảm xuống = 0 nên đã sinh ra một Sđđ cảm ứng là EL

EL = L . di/dt và có cực dơng dới, âm trên. Điện áp này
ghép sang cuộn 3, 4 làm 3(-), 4(+) xung dơng ở chân số 4 qua R3, C3 qua R3,
C3 đến chân số 2 của IC để mở thông khoá K , khoá K thông lại có dòng i
chảy qua cuộn 1, 2 nh lúc đầu và quá trình cứ nh thế tiếp diễn để liên tục tạo
xung hình thành mạch nghịch lu. Nhờ sự liên tục thông tắt của khoá K ở trong
mạch nghịch lu mà dòng điện chảy trong cuộn dây 1, 2 đang là dòng điện
một chiều đã đổi thành các xung điện lúc có lúc không với tần số cao trên
15.000 Hz nên cũng coi nh điện xoay chiều và năng lợng của nó đã ghép biến
áp sang các cuộn dây bên thứ cấp và tuỳ theo tỷ số vòng dây cuốn nhiều hay
ít mà lấy ra đợc nhiều mức điện áp cao thấp khác nhau rồi chỉnh lu lần thứ 2

Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

17


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

bắng các diode tiếp mặt cao tần để lấy ra nhiều mức điện áp một chiều ổn
định nuôi Ti vi.
Việc ổn định điện áp lấy ra đã đợc thực hiện ngay trong quá trình
chuyển điện từ sơ cấp sang thứ cấp của biến áp xung bằng cách điều chỉnh độ
rộng xung của xung ngắt mở tức là thời gian thông để chuyển điện của khoá
K dài hay ngắn tuỳ theo mức nguồn điện đầu vào cụ thể nh sau:
- Khi điện đầu vào ở mức cao , hạ áp trên cuộn dây 1, 2 là cao ghép
sang cuộn 5 , 6 cũng cao chỉnh lu qua diode D5 lấy ra điện áp âm lớn đa về
chân số 1 của IC để so sánh dò sai với điện áp ngỡng đợc lấy từ chiếtổ chức
áp VR đa về chân số 5 của IC. Kết quả sẽ điều khiển cho khoá K thông rất

ngắn, tắt rất nhanh để lợng điện chuyển sang bên thứ cấp vẫn ổn định.
- Khi đầu vào ở mức thấp, hạ áp trên cuộn dây 1, 2 thấp ghép sang cuộn
5, 6 thấp chỉnh lu qua D5 dẫn đến điện áp âm thấp đến chân 1 của IC để so
sánh với điện áp ngỡng. Kết quả điều khiển khoá K thông thời gian kéo dài
lâu với tắt nên lợng điện chuyển sang bên thứ cấp vẫn ở mức ổn định.
Khi nguồn điện đã làm việc ngời ta lấy xung quét dòng có chu kỳ và
tần số ổn định đa về cỡng chế buộc khoá K phải theo đúng nhịp f H . Lúc này
nguồn điện với làm việc thực sự ổn định và cho ra mức điện theo đúng thiết
kế.
Toàn bộ gánh nặng, sức chịu đựng của mạch nguồn này đều đặt lên bán
dẫn khoóa K . Do vậy bán dẫn khóa K phải chịu đợc điện áp cao, dòng điện
lớn không chết.
III. Ưu điểm của bộ nguồn Switching:
- Tổn hao năng lợng nhỏ.
- Với một phần tử ổn áp có thể cho ra nhiều mức điện áp khác nhau
(bằng cách quấn số vòng dây của cuộn thứ cấp biến áp) và điều quan trọng là
các mức điện áp ra đều đợc ổn định.
- Bộ ổn áp Switching ghép biến áp có tác dụng cách ly giữa nguồn và
tải.
- Tần số xung thờng là cố định nên việc lọc thành phần xoay chiều
không mâu thuẫn với việc ổn định điện áp ở bộ nguồn ổn áp nối tiếp.

Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

18


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

Chơng II

Phân tích sơ đồ nguyên lý
Nguồn ổn áp dải rộng trong máy thu hình
2.1 Mạch chống nhiễu và khử từ

)

F

AC in

K

C1

L

C2

Tới bộ nắn điện

Rt
Lk

Hình 2.1 Mạch chống nhiễu và khử từ
Mạch chống nhiễu đợc thiết kế với mắt lọc hình gồm tụ C1, L, C2. Tụ
C1 và C2 có điện áp chịu đựng rất cao và có trị số nhỏ với tần số lới 50ữ60Hz,
C1 và C2 có trở kháng rất lớn ; với xung nhiễu nh đánh lửa ở cắm, sét nhẹ trên
đờng dây, nhiễ công nghiệp C1, C2 có trở kháng rất nhỏ.

L đợc quấn đối xứng trên lõi Ferit có điện dung ký sinh rất thấp. Trở
kháng rất cao với nhiễu và trở kháng lý tởng với f=50/60H z bằng 0. Mạch
khử từ gồm một bộ điện trở nhiệt RT và cuộn dây LR. Khi đóng K: RT tăng từ
vài lên ; từ trờng LK tăng đột ngột và mất đột ngột tạo thành từ trờng xoá
d trên đèn hình.

Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

19


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

2.2 Mạch thích ứng điện áp vào
Đợc thiết kế với hai đầu bộ nắn điốt D và D ; tụ lọc C4 và C5... dùng
tiristo T2 điều khiển nắn điện theo phơng thức bình thờng hoặc bội áp. Điện
áp điều khiển T2 đợc lấy trên sụt áp của T1 (hình 2.1)

R1
D
C4
B

D'

A

G

C5

Hình 2.2 Mạch nắn lọc hai nửa chu kỳ bằng cầu diode
Khi điện áp vào 160V tiristo ngắt bộ nắn điện hoạt động nh một bộ
nắn lọc 2 bán nửa chu kỳ. Khi AC vào 160V Tiristo đóng điểm A, B chập.
Bộ nắn hoạt động nh một bộ nắn bội áp. Điện áp ra = U C1+UC2=2UC2 = 2UV.
Để điều khiển đợc sự đóng ngắt của tiristo, ngời ta dùng mạch sau (hình 2.2)

D1
AC in

D2

C4
C5

R2
R6

C3
T2

R3
D3

R4

T1
D4

G
A

R5

R

C

B

Hình 2.3 . Mạch điện điều khiển tiristo

Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

20


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

Khi dùng AC 160V, điện áp phân cực cho T2 qua R2, R3, R4 đủ mở
thông D3 dần đến T1 thông điện áp trên UCT1 nhỏ bằng 0. Do không có điện áp
kích thích nên T2 mở nắn bộ lọc theo phơng thức 2 nửa chu kỳ với tụ lọc C 4,
C5 nốit tiếp.
Khi dùng AC 160 V, R2, R3, R4 không đủ phân cực cho D 3: D3 mở T1
không có điện áp do vậy UC rất lớn. Do có đợc điện áp mở dẫn đến T2 thông
làm điểm A đợc coi nh nối tắt với điểm B. Bộ nắn làm việc nh một bộ

nắn bội áp (hình 2.4).

D2

R1
AC in <=160V

+B
C4

D1
A

R6

B

C5

R7

Hình 2.3 Mạch nắn điện theo phơng thức bội áp
Hình 2.4
ở bán chu kỳ + nguồn AC dòng qua R1 D2 nạp cho C4 về nguồn: Tụ C4
có U1
ở bán chu kỳ nguồn AC dòng qua C 5 về đất qua D1về nguồn: Tụ C5
có U2
Ura=U1+U2=2U

Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

21


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình
2.3 Mạch dao động

+

C4
C5

L3

R8

R9

T3

R11
C6

L2

L4

L

Hình 2.5 Mạch tạo dao động và khuếch đại công suất
Mạch dao dộng đợc tạo bởi cuộn dây L3, T3, L4, R11, C6. L4 đóng vai trò
điện áp hồi tiếp dơng ; T3 đóng vai trò vừa dao động vừa khuếch đại công
suất ; Tần suất dao động do L4 quyết định. Xung đồng bộ từ biến áp dòng tới
L2 đồng bộ dao động ở tần số fH.

Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

22


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

2.4 Mạch điều chế dao động
Nguyên tắc của mạch điều chế dao động nh sau (hình 2.5)
Điện áp mẫu đợc lấy qua bộ phân áp R17, R18, R19 đa về so sánh áp
chuẩn của điốt Zener trong IC1 cho ra điện áp sai qua bộ ghép quang đa về
khống chế T4. Trở kháng T4 tăng hay giảm dẫn đến T3 đóng ít hoặc nhiều tần
số xung thay đổi.
2.5 Mạch bảo vệ
Điện áp trên R14 chân E T4 là điện áp hồi tiếp âm. Khi mạch làm việc
quá nặng tải, dòng IC của T3 lớn nên điện áp trên R14 lớn dẫn tới UB của T4 dẫn
trở kháng vào của T3 thay đổi. T3 đợc bảo vệ.

L3

D9

T3
R10

R12
T4

D5
C7

R11

R14

R17

C6
L4

R15

D8

R18

R9

Hình 2.6. Mạch bảo vệ

Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

23


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình
2.6 Mạch điều từ xa

115V
105V
R20

T5

Text

115V
105V cho Hout

R20
T6

R21
R22

T7
R23

ON/OFF

fromCPU
[L/H]

Hình 2.7. Mạch nhận tín hiệu điều khiển từ xa đóng mở nguồn
Khi có lệnh ON (mức cao) T7 dẫn T5 và T6 đợc mắc theo kiểu dalingtơn
nên độ nhạy và dòng điện rất lớn T7 dẫn dòng IC của T7 tạo sụt áp trên R20
dẫn đến T5 và T6 thông, điện áp B = 115V đợc cấp cho công suất dòng. Khi có
lệnh OFF (mức thấp) T7 ngắt T5 ngắt, công suất dòng mất B = 115V. Máy
ngừng hoạt động ở trạng thái chờ.

Chơng 3
Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

24


Đồ án tốt nghiệp

Nguồn ổn áp dải rộng cho máy thu hình

Khảo sát phân tích một số mạch nguồn
cung cấp trong các tivi màu thông dụng
* Máy National TC-185 x (2187).
* Máy Sony KV-1485.
* Máy JVC - C140 ME.
* Máy Sam sung P-54B
3.1. Máy National TC-185 x (2187):
Mạch nguồn của máy thu hình màu National TC-185 x (2187) đợc lắp
riêng một mảng bố trí ở cạnh máy và chia làm 2 phần:
+ Một phần tạo điện áp 5V cấp cho IC vi xử lý để điều khiển các chức năng.

+ Một phần tạo ra 4 mức điện áp khác nhau 115V, 16V, 12V, 24V. Đây
là phần nguồn chính.
Trong đó :
Điện áp 115V cấo cho tầng công suất dòng, kích dòng và điện áp dò
kênh BT.
Điện áp 16V cấp cho dao động mành (IC601) mạch bảo vệ cao áp,
công suất tiếng.
Điện áp 24V cấp cho tầng công suất mành.
Điện áp 12V cấp cho nhiều tầng khác nhau.

Hai phần tạo điện áp này liên hệ với nhau qua IC vi xử lý (IC 1101 - ở
chân 32 "power").
Phần nguồn chính
tạo ra các mức điện áp

Phần tạo điện
áp điều khiển 5V

IC Vi sử lý IC 1101

Hoàng Ngọc Kim - Lớp Điện tử Viễn thông K37

25