Tài liệu Tính toán và thiết kế bộ nguồn ổn áp xung nguồn, chương 1 ppt

Chương I:
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ỔN ÁP DC
I. LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ ỔN ÁP
-Chức năng của mọi ổn áp DC và biến đổi điện áp vào DC
( một chiều) thành điện áp ra DC xác đònh , ổn đònh và duy trì
điện áp đó không đổi trên một tầm rộng của các điều kiện điện
áp vào và dòng tải. Để thực hiện việc này, một ổn áp thường
gồm có.
1.“Phần tử chuẩn” để cung cấp một mức điện áp ra ổn đònh
biết trước (V
REF
).
2. “Phần tử lấy mẫu” để lấy mẫu điện áp ra.
3. “Phần tử khuếch đại sai biệt” để so sánh mẫu điện áp
chuẩn và tạo ra tín hiệu sai biệt.
4. “Phần tử điều khiển” để biến đổi điện áp ra thành điện áp
ra mong muốn khi điều kiện tải thay đổi và được điều
khiển bằng tín hiệu sai biệt.
- Mặc dù mạch thật sự có sự thay đổi, nhưng có 3 kiểu ổn áp
cơ bản là: Ổn áp nối tiếp, song song (shunt) và xung (còn gọi là
giao hoán hay ngắn đoạn). Nhưng 4 thành cơ bản ở điều có ở cả
3 kiểu ổn áp đó.
Phần tử
điều khiển
Khuếch đại
sai biệt
REF
Điện áp vào
Điện áp ra ổn đònh
Phần tử
chuẩn

o
Phần tử
lấy mẩu
Hình 1.1 Sơ đồ khối của một nguồn ổn áp cơ bản
II.CÁC THÀNH PHẦN CỦA ỔN ÁP
1. Phần tử chuẩn.
-Phần tử chuẩn là nền tản của tất cả các ổn áp và điện áp ra
được điều khiển trực tiếp bằng điện áp chuẩn V
REF
. Những biến
đổi của điện áp chuẩn qua khuếch đại sai biệt sẽ làm cho điện
áp ra thay đổi theo. Để có được sự ổn đònh như yêu cầu, phần tử
chuẩn phải ổn đònh, đối với mọi biến đổi của điện áp nguồn và
các nhiệt độ tiếp xúc có nhiều kỹ thuật phổ biến có thể dùng
giải quyết các bài toán thiết kế dùng IC ổn áp.
2. Phần tử lấy mẫu.
-Phần tử lấy mẫu giám sát điện áp ra và đổi nó thành một
mức điện áp bằng điện áp chuẩn khi điện áp ra đúng. Khi nó có
sự thay đổi điện áp làm cho điện áp cho điện áp hồi tiếp lớn hơn
hay nhỏ hơn điện áp chuẩn. Hiệu số điện áp của điện áp chuẩn
và điện áp lấy mẫu dùng để điều khiển ổn áp làm cho nó có đáp
ứng thích hợp và đúng với yêu cầu.
3. Khuếch đại sai biệt.
-Khuếch đại sai biệt của ổn áp dùng để so sánh điện áp
hồi tiếp với điện áp chuẩn. Nó cũng khuếch đại mức sai biệt để
lái mạch điều khiển để đưa điện áp ra về mức đặt trước.
4. Phần tử điều khiển.
a. Nối tiếp:
Vo=Vs -IL.Rs
b. Song song:

Rs
Vo =VI-(IL+Is).Rs
c. Xung:
Vo =Vs
Toff+Ton
Ton
Cấu hình của phần tử điều khiển
 Tất cả các phần tử đã giới thiệu ở trên hầu như không đổi
đối với các mạch ổn áp. Trái lại thì phần tử điều khiển thay đổi
theo ổn áp sẽ thiết kế. -Người ta dựa vào phần tử này để
phân loại ổn áp nối tiếp, song song hay ổn áp xung(switching).
II. PHÂN LOẠI ỔN ÁP.
1. Ổn áp nối tiếp
 Ổn áp nối tiếp có tên là “nối tiếp” là dựa vào phần tử điều
khiển, ở ổn áp này phần tử điều khiển mắc nối tiếp với tải. Phần
tử điều khiển thường là một transistor và nó có chức năng như
một điện trở thay đổi được(Rs). Tích số của Rs và dòng tải IL
làm cho sai biệt điện áp vào ra(Vi-Vo) thay đổi và điện áp này
bổ chính cho điện áp vào và dòng tải thay đổi.
 Ổn áp nối tiếp cơ bản được minh họa như hình vẽ sau:
Vo =Vref(1+R1/R2)
Vs
Vo
Rs
R
Is
Vref
R1
Với :Vref là điện áp chuẩn
 Bất lợi cơ bản của ổn áp nối tiếp là: Công suất tiêu thụ của

nó phụ thuộc vào dòng tải và sai biệt điện áp vào ra. Công suất
tiêu thụ sẽ trở nên đáng kể khi dòng tải tăng hay hiệu số điện
áp vào ra tăng.
2. Ổn áp song song.
 Ổn áp song song dùng linh kiện tích cực mắc song song với
tải và điều khiển dòng diện qua nó để bù các biến động của các
điện áp vào hay các điều kiện tải thay đổi.
 Ổn áp song song cơ bản dược minh họa như hình vẽ sau:
Với -V
ref
: điện áp chuẩn
-IL: dòng tải
-I
shunt
: dòng qua phần tử điều khiển
-Khi dòng IL tăng, Ishunt giảm để điều chỉnh sụt áp qua
Rs. Theo cách này thì Vo giữ không đổi.
-Vo=VI-Is.Rs
-Với Is=IL+Ishunt
-Vo=VI-Rs(IL+Ishunt)
 Rshunt: biểu diễn điện trở tương đương của phần tử điều
khiển.
*Ưu nhược điểm:
-Mặc dù ổn áp này thông thường ít hữu hiệu hơn ổn áp nối
tiếp hay ổn áp xung, nhưng đối với một số ứng dụng nó lại có
lợi. Ổn áp song song ít nhạy với những biến đổi tức thời của
điện áp vào, nó không phản ánh những biến đổi nhất thời của
dòng tải trở về nguồn.
3.Các vi mạch ổn áp DC tuyến tính.
-Các vi mạch ổn áp DC tuyến tính được sử dụng rất rộng rải

do những ưu điểm của nó như :Tích hợp toàn bộ linh kiện trong
một vỏ kích thước bé, không cần sử dụng hoặc chỉ sử dụng thêm
một vài linh kiện ngoài để tạo mạch hoàn chỉnh, mạch bảo vệ
quá dòng, quá nhiệt có sẳn bên trong vi mạch … Một trong
những lọai vi mạch ổn áp DC tuyến tính thông dụng là họ vi
mạch 78xx ( ổn áp dương) và ổn áp 79xx(ổn áp âm) có ba chân.
Tùy theo hình dạng vỏ, các vi mạch ổn áp ba chân có thể cung
cấp dòng từ 100mA đến 1A và cho điện áp ra cố đònh ở nhiều
giá trò khác nhau tương ứng với mã số:
-Dạng mạch điện dùng vi mạch ổn áp ba chân.
-Trong đó Ci được thêm vào khi vi mạch đặt xa nguồn
chỉnh lưu và lọc để ổn đònh điện áp ngõ vào; Co để lọc nhiễu
cao tần.
78XX
(79XX)
VI
V
o
CoCi