Báo cáo môn thiết kế mạch tương tự đề tài mạch chỉnh lưu cầu 4 diode

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG
TIN

BÁO CÁO MÔN
THIẾT KẾ MẠCH TƯƠNG TỰ
Đề Tài: Mạch Chỉnh Lưu Cầu 4 Diode
Giảng viên hướng dẫn: Ths.Nguyễn Văn Sơn

1


Lời nói đầu
Mạch chỉnh lưu là một mạch điện bao gồm các linh
kiện điện - điện tử, dùng để biến đổi dòng điện xoay
chiều(AC) thành dòng điện một chiều(DC) . Mạch
chỉnh lưu có thể được sử dụng trong các bộ nguồn
cung cấp dòng điện một chiều, hoặc trong các mạch
tách sóng tín hiệu vơ tuyến điện trong các thiết bị vơ
tuyến.
Phần tử tích cực trong mạch chỉnh lưu có thể là
các điốt bán dẫn, các đèn chỉnh lưu thủy ngân hoặc
các linh kiện khác
Trong bài báo cáo này, với sự hướng dẫn tận tình của
thầy Nguyễn Văn Sơn em xin được phép trình bày về
mạch chỉnh lưu 4 diode.

2


LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn đến tất cả các
thầy cô trong khoa điện tử đã tận tình giúp đỡ, tạo
điều kiện cho em để có thực hiện mơn học.
Đặc biệt, em cảm ơn thầy Nguyễn Văn Sơn đã trực
tiếp hướng dẫn và chỉ bảo cho em hết sức tận tình để
có thể hồn thành đề tài.
Với thời gian ít ỏi cùng kiến thức hạn hẹp nên bài
tiểu luận cịn nhiều thiếu sót, mong thầy và các bạn
đóng góp ý kiến thêm để bài tiểu luận được đầy đủ
hơn.
Em xin trân thành cảm ơn!

3


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.....................................................2
LỜI CẢM ƠN......................................................
3
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÁC KINH KIỆN
………
5
1.1: Điện Trở.........................................................
5
1.2: Biến Áp..........................................................7
1.3: Tụ Điện..........................................................
9
1.3.1: Tụ Điện Phân Cực……………………………
10
1.3.2: Tụ Điện Không Phân

Cực………………………....................................11
1.4:
Diode………………………………………………
13
1.5: Cuộn
Cảm……………………………………………...15
1.6: Giới thiệu chung về mạch chỉnh
lưu………………….............................................17
CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ
4


NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG
2.1: Sơ Đồ Mạch Chỉnh lưu cầu diod………………..
22
2.2: Nguyên Lí Hoạt
Động……………………………..........................23
2.3: Sơ Đồ Mạch
In……………………………………...................24
KẾT
LUẬN……………………………………………
25

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN
1.1: Điện Trở
5


- Khái niệm:
Điện trở hay Resistor là một linh kiện điện tử thụ

động gồm 2 tiếp điểm kết nối, thường được dùng để hạn
chế cường độ dòng điện chảy trong mạch, điều chỉnh mức
độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt các linh kiện
điện tử chủ động như transistor, tiếp điểm cuối trong đường
truyền điện và có trong rất nhiều ứng dụng khác. Điện trở
cơng suất có thể tiêu tán một lượng lớn điện năng chuyển
sang nhiệt năng có trong các bộ điều khiển động cơ, trong
các hệ thống phân phối điện. Các điện trở thường có trở
kháng cố định, ít bị thay đổi bởi nhiệt độ và điện áp hoạt
động. Biến trở là loại điện trở có thể thay đổi được trở
kháng như các núm vặn điều chỉnh âm lượng. Các loại cảm
biến có điện trở biến thiên như: cảm biến nhiệt độ, ánh
sáng, độ ẩm, lực tác động và các phản ứng hóa học.
Điện trở là loại linh kiện phổ biến trong mạng lưới điện,
các mạch điện tử, Điện trở thực tế có thể được cấu tạo từ
nhiều thành phần riêng rẽ và có nhiều hình dạng khác nhau,
ngồi ra điện trở cịn có thể tích hợp trong các vi mạch IC.
Điện trở được phân loại dựa trên khả năng chống chịu, trở
kháng....tất cả đều được các nhà sản xuất ký hiệu trên nó.

- Điện trở thực tế và trong các mạch điện tử:
Trong thực tế điện trở là một loại linh kiện điện tử
không phân cực, nó là một linh kiện quan trọng trong
các mạch điện tử. Điện trở được làm từ các chất của
cacbon và kim loại và được pha theo tỉ lệ mà tạo ra
6


các con điện trở có dung tích khác nhau.

Hình dạng của điện trở trong mạch điện tử

Kí hiệu điện trở
- Giá trị điện trở:

7


Bảng đọc giá trị điện trở

1.2: Biến Áp
- Là thiết bị điện thực hiện truyền đưa năng
lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch
điện thông qua cảm ứng điện từ.

8


Kí hiệu Biến áp
- Cấu tạo: 3 bộ phận chính:
+ Lõi thép của máy biến áp: Lõi thép gồm có Trụ và
Gơng. Trụ là phần để đặt dây quấn cịn Gông là phần
nối liền giữa các trụ để tạo thành một mạch từ kín.
Lõi thép của máy biến áp được chế tạo từ nhiều lá
sắt mỏng ghép cách điện với nhau và thường được
chế tạo bằng các vật liệu dẫn từ tốt.
+ Dây quấn ( Cuộn dây ) của máy biến áp: Phần dây
quấn này thường được chế tạo bằng đồng hoặc nhơm
bên ngồi bọc cách điện. Nó có nhiệm vụ nhận năng
lượng vào và truyền năng lượng ra.

9


Phần có nhiệm vụ nhận năng lượng vào ( nối với
mạch điện xoay chiều ) được gọi là cuộn dây sơ cấp,
cịn phần có nhiệm vụ truyền năng lượng ra ( nối với
tải tiêu thụ ) được gọi là cuộn dây thứ cấp.
Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc
nhiệm vụ của máy mà có thể N1 > N2 hoặc ngược lại

Cuộn dây máy Biến áp
+ Vỏ của máy biến áp :Phần vỏ này tùy theo
từng loại máy biến áp mà thường được làm từ nhựa,
gỗ, thép, gang hoặc tơn mỏng, có cơng dụng để bảo
vệ các phần tử của máy biến áp ở bên trong nó, bao
gồm : nắp thùng và thùng.
Nắp thùng : dùng để đậy trên thùng. Bên trên có các
bộ phận như : Sứ ra của dây quấn cao áp và dây quấn
hạ áp, Bình dãn dầu (bình dầu phụ) và ống bảo hiểm.
- Nguyên lí hoạt động:

10


Trong đó:
U1 và N1 là điện áp và số vịng dây cuộn sơ cấp.
•U2 và N2 là điện áp và số vịng dây cuộn thứ
cấp.
•

Thơng qua cơng thức chúng ta thấy được tỷ lệ thuận
giữa điện áp và số vòng dây của từng cuộn cụ thể. Từ
đó chúng ta có thể nhận xét được mối quan hệ của
chúng như sau:
Nếu hệ số k > 1 (tức là U1 > U2 hoặc N1 > N2)
thì chúng ta có máy tăng áp.
•Nếu hệ số k < 1 (tức là U1 < U2 hoặc N1 < N2)
thì chúng ta có máy hạ áp.
•

1.3: Tụ điện
- Khái niệm:

11


+ Tụ điện là linh kiện cản trở và phóng nạp khi cần
thiết và được đặc trưng bởi dung kháng, phụ thuộc
vào tần số điện áp:
+ Tụ điện một thiết bị điện tử không thể thiếu trong
các mạch lọc, mạch dao dộng và các loại mạch truyền
dẫn tín hiệu xoay chiều, kí hiệu C. Tụ điện có 2 chân
có thể ở dạng phân cực hoặc không phân cực, đối với
tụ với phân cực cần cấp đúng điện áp để tụ có thể
hoạt động (cực dương có hiệu điện thế cao hơn cực
âm)
+ Tụ điện là một linh kiện có 2 cực thụ động lưu trữ
năng lượng điện. Hay tích tụ điện tích bởi 2 bề mặt
dẫn điện trong một điện trường. 2 bề mặt dẫn điện
của tụ điện được ngăn cách bởi điện môi (dielectric)

– là những chất không dẫn điện như: Giấy, giấy tẩm
hoá chất, gốm, mica…
+ Khi 2 bề mặt có sự chênh lệch về điện thế, nó cho
phép dòng điện xoay chiều đi qua. Các bề mặt sẽ có
điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu.

Kí hiệu Tụ điện
12


- Cấu tạo:
+ Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song
song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi.
+ Điện môi sử dụng cho tụ điện là các chất không
dẫn điện gồm thủy tinh, giấy, giấy tẩm hố chất, gốm,
mica, màng nhựa hoặc khơng khí. Các điện mơi này
khơng dẫn điện nhằm tăng khả năng tích trữ năng
lượng điện của tụ điện.
+ Tùy thuộc vào chất liệu cách điện ở giữa bản cực
thì tụ điện có tên gọi tương ứng. Ví dụ như nếu như
lớp cách điện là khơng khí ta có tụ khơng khí, là giấy
ta có tụ giấy, cịn là gốm ta có tụ gốm và nếu là lớp
hóa chất thì cho ta tụ hóa.

13


Cấu tạo của tụ điện

1.3.1: Tụ điện phân cực:

Hầu hết tụ hóa là tụ điện phân cực, tức là nó có cực
xác định. Khi đấu nối phải đúng cực âm - dương.
•

•

Thường trên tụ có kích thước đủ lớn thì cực
âm phân biệt bằng dấu - trên vạch màu sáng
dọc theo thân tụ, khi tụ mới chưa cắt chân thì
chân dài hơn sẽ là cực dương.
Các tụ cỡ nhỏ, tụ dành cho hàn dán SMD thì
đánh dấu + ở cực dương để đảm bảo tính rõ
ràng.

Trị số của tụ phân cực vào khoảng 0,47μF - 4.700μF,
thường dùng trong các mạch tần số làm việc thấp,
dùng lọc nguồn.
.

14


Các loại tụ điện phân cực
1.3.2: Tụ điện không phân cực:
Tụ điện khơng phân cực thì khơng xác định cực
dương âm, như tụ giấy, tụ gốm, tụ mica,...
Các tụ có trị số điện dung nhỏ hơn 1 μF thường
được sử dụng trong các mạch điện tần số cao hoặc
mạch lọc nhiễu. Các tụ cỡ lớn, từ một vài μF đến cỡ
Fara thì dùng trong điện dân dụng (tụ quạt, mơ tơ,...)

hay dàn tụ bù pha cho lưới điện.

15


Các loại tụ điện không phân cực

1.4: Diode
- Khái niệm:
Diode là một linh kiện điện tử bán dẫn được chế tạo
bởi hợp chất giữa Silic, Photpho và Bori. 3 nguyên tố
này được pha tạp với nhau tạo ra hai lớp bán dẫn loại
P và loại N được tiếp xúc với nhau. Một cực của
diode đấu với lớp P được gọi là Anot, cực còn lại đấu
với lớp N được gọi là Katot. Đặc tính cơ bản nhất của
một diode đó là chỉ cho phép dòng điện đi từ A sang
K.
- Kí hiệu:

16


- Cấu tạo:
Diode bán dẫn có cấu tạo gồm hai lớp chất bán dãn.
Lớp chất bán dẫn loại P và chất bán dẫn loại N.

- Nguyên lí hoạt động:

17

+ Khi cấp nguồn cho diode theo mạch: Chân
dương cấp vào chân dương anode của diode, chân âm
nguồn cấp vào chân Cathode của diode. Khi nguồn
cấp lớn hơn 0.7V với chất bán dẫn loại Si hay 0.2V
với chất bán dẫn loại Ge, thì diode dẫn hay cịn gọi là
phân cực thuận. Lúc này dòng điện được đi qua
diode.
+ Ngược lại, khi chân dương nguồn cấp vào
chân Cathode của diode và chân âm nguồn cấp vào
chân Anode thì điốt khơng dẫn tức là khơng cho dịng
điện chạy qua. Người ta gọi trường hợp này là phân
cực ngược.
+ Diode có cực tính, điốt chỉ dẫn theo chiều thuận
cực.
1.5: Cuộn Cảm
- Khác với tụ điện, cuộn cảm không phải là một
thành phần quá quen thuộc trong các mạch điện tử.
Mặt khác, nó lại còn là một thành phần rất rắc rối
trong mạch điện tử. Cuộn cảm cũng có hai chân
nhưng cả hai đều không phân cực và cắm chiều nào
cũng được.
Cuộn cảm (hay cuộn từ, cuộn từ cảm) là một loại linh
18


kiện điện tử thụ động tạo từ một dây dẫn điện với vài
vịng quấn, sinh ra từ trường khi có dịng điện chạy
qua. Cuộn cảm có một độ tự cảm (hay từ dung) L đo
bằng đơn vị Henry (H).

-

Nguyên lý làm việc

Đối với dòng điện một chiều (DC), dòng điện có
cường độ và chiều khơng đổi (tần số bằng 0). Cuộn
dây hoạt động như một điện trở có điện kháng gần
bằng khơng hay nói khác hơn cuộn dây nối đoản
mạch. Dòng điện trên cuộn dây sinh ra một từ trường
(B) có cường độ và chiều khơng đổi.
Khi mắc điện xoay chiều (AC) với cuộn dây, dòng
điện trên cuộn dây sinh ra một từ trường (B) biến
thiên và một điện trường (E) biến thiên, nhưng ln
vng góc với từ trường. Cảm kháng của cuộn dây
19


phụ thuộc vào tần số của dòng xoay chiều.
Cuộn cảm L có đặc tính lọc nhiễu tốt cho các mạch
nguồn DC có lẫn tạp nhiễu ở các tần số khác nhau tùy
vào đặc tính cụ thể của từng cuộn dây, giúp ổn định
dòng, ứng dụng trong các mạch lọc tần số.
-

Cấu tạo của cuộn cảm

Dựa vào cấu tạo và phạm vi ứng dụng mà người ta
phân chia cuộn cảm thành những loại chính sau: cuộn
cảm âm tần, cuộn cảm trung tần và cuộn cảm cao tần.

Cuộn cảm cao tần và âm tần bao gồm một số vòng
dây quấn lại thành nhiều vòng, dây quấn được sơn
emay cách điện. Lõi cuộn dây có thể là khơng khí,
hoặc là vật liệu dẫn từ như Ferrite hay lõi thép kỹ
thuật.
-

Công dụng của cuộn cảm

Trong mạch điện tử, cuộn cảm là vật dụng dùng để
dẫn dòng điện một chiều. Ghép nối hay ghép song
song với tụ để tạo thành mạch cộng hưởng. Trong
mạch điện, cuộn cảm có tác dụng chặn dịng điện cao
tần
Các đại lượng đặc trưng của cuộn cảm:
•

•

20

Hệ số tự cảm: là đại lượng đặc trung cho sức
điện động cảm ứng của cuộn dây khi có dịng
điện biến thiên chạy qua.
Cảm kháng: là một trong những đại lượng đặc


•

trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn dây đối

với dòng điện xoay chiều.
Điện trở thuần của cuộn dây: là điện trở mà
người sử dụng có thể đo được thơng qua đồng hồ
vạn năng. Nếu cuộn dây có chất lượng thì điện
trở thuần sẽ tương đối nhỏ so với cảm kháng.
Điện trở thuần chính là điện trở hao tổn vì trong
quá trình hoạt động điện trở này sinh ra nhiệt
làm cho cuộn dây nóng lên.

1.6: Giới Thiệu Chung Về Mạch Chỉnh Lưu
Mạch chỉnh lưu cầu được biết đến là một trong
những phần tử phổ biến của một bộ nguồn điện
tử. Nhiều mạch điện tử được thiết kế yêu cầu
nguồn DC qua chỉnh lưu để có thể cung cấp
nguồn cho các linh kiện điện tử trong mạch từ
nguồn cung cấp điện xoay chiều có sẵn. Chúng ta
có thể tìm thấy bộ chỉnh lưu này trong rất nhiều
các thiết bị điện gia dụng, bộ điều khiển động cơ,
…

21


Mạch chỉnh lưu cầu là một bộ chuyển đổi dòng
điện xoay chiều (AC) sang dòng một chiều (DC)
để giúp điều chỉnh đầu vào AC thành đầu ra DC.
Cầu chỉnh lưu được sử dụng rộng rãi trong các
mạch nguồn cung cấp điện áp DC cần thiết cho
các thiết bị hoặc các linh kiện điện tử.
Tùy thuộc vào yêu cầu của tải hiện tại để có thể

lựa chọn bộ chỉnh lưu sao cho phù hợp. Các
thơng số được tính đến như: Thơng số linh kiện,
điện áp sự cố, dải nhiệt độ, dòng điện chạy qua
mạch, dòng chuyển tiếp, yêu cầu lắp đặt,…Và
22


một số thơng số khác được tính đến trong q
trình chọn nguồn cung cấp chỉnh lưu cho mạch
điện tử thích hợp.

Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu 1pha chuyển từ AC
sang DC
Các loại chỉnh lưu cầu thường gặp:
Chỉnh lưu cầu được phân thành nhiều loại dựa
các yếu tố sau: Loại cung cấp, khả năng điều
khiển, cấu hình mạch,… Chỉnh lưu cầu chủ yếu
được phân thành 2 loại đó là chỉnh lưu 1 pha và
chỉnh lưu 3 pha. Cả 2 loại này đều được phân
thành các chỉnh lưu khơng kiểm sốt, bán kiểm
sốt và kiểm sốt tồn phần.

23


• Chỉnh lưu 1 pha và chỉnh lưu 3 pha

Chỉnh lưu cầu 1 pha và 3 pha
Nguồn cung cấp 1 pha hay 3 pha sẽ quyết định
các bộ chỉnh lưu này. Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha bao

gồm 4 diode để chuyển từ nguồn AC sang DC,
trong khi bộ 3 pha sử dụng đến 6 diode như hình.
Có thể sử dụng mạch kiểm sốt hoặc khơng kiểm
sốt tùy thuộc vào thành phần trong mạch là
Diode hay SCR.
• Chỉnh lưu cầu không điều khiển

24


Cầu chỉnh lưu 1 pha không điều khiển
Bộ chỉnh lưu này sử dụng diode để chỉnh lưu đầu
vào như trong hình. Vì diode là một trong những
linh kiện đơn hướng chỉ cho phép dòng điện chạy
theo 1 chiều. Với sự sắp xếp của diode này trong
bộ chỉnh lưu, nó sẽ không cho phép công suất
thay đổi tùy vào yêu cầu của tải. Vì vậy, chỉnh
lưu này được sử dụng trong các mạch nguồn
cung cấp cố định.
• Chỉnh lưu cầu có điều khiển

25