Tài liệu Mạch cung cấp nguồn pptx

Chương 7: Mạch cung cấp nguồn

182

CHƯƠNG 7: MẠCH CUNG CẤP NGUỒN

GIỚI THIỆU CHUNG

- Khái niệm bộ nguồn, sơ đồ khối của bộ nguồn gồm các khối biến áp, chỉnh lưu, lọc

san bằng và ổn áp.

- Biến áp: nhiệm vụ của biến áp.

- Mạch chỉnh lưu: chỉnh lưu một pha nửa sóng, chỉnh lưu một pha toàn sóng, chỉnh

lưu cầu và chỉnh lưu bội áp. Nhiệm vụ của mạch chỉnh lưu.

- Mạch lọc. Nhiệm vụ của mạch lọc. Có mạch lọc C, mạch lọc L, mạch lọc LC và RC.

- Mạch ổn áp. Nhiệm vụ của mạch ổn áp. Có mạch ổn áp dùng điôt zene, mạch ổn áp

dùng tranzito, mạch ổn áp dùng vi mạch.

- Mạch bảo vệ quá dòng, quá áp. Nhiệm vụ của mạch bảo vệ. Phân tích mạch bảo vệ

quá dòng, mạch bảo vệ quá áp.

- Bộ nguồn chuyển mạch: khái niệm, sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của bộ

nguồn chuyển mạch.

NỘI DUNG

7.1. KHÁI NIỆM

Mạch nguồn cung cấp có nhiệm vụ cung cấp năng lượng một chiều cho các mạch điện

và thiết bị điện tử hoạt động. Năng lượng một chiều của nó được lấy từ nguồn xoay chiều của

lưới điện thông qua quá trình biến đổi thực hiện trong bộ nguồn một chiều. Hình 7-1 biểu diễn

sơ đồ khối của một bộ nguồn một chiều hoàn chỉnh với chức năng các khối như sau:

Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2 có giá trị thích

hợp với yêu cầu. Trong một số trường hợp có thể dùng trực tiếp U1 không cần biến áp.

- Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều U2 thành điện áp một chiều

không bằng phẳng U0. Sự không bằng phẳng này phụ thuộc cụ thể vào từng dạng mạch

chỉnh lưu.

- Mạch lọc có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều đập mạch U0 thành điện áp một

chiều U01 ít nhấp nhô hơn.

Hình 7-1. Sơ đồ khối bộ nguồn.

Biến áp Mạch ch U0 ỉnh

lưu

Mạch

lọc

Mạch ổn áp

(ổn dòng)

U2 U1

U01

Ur Rt

It

Chương 7: Mạch cung cấp nguồn

183

- Mạch ổn áp một chiều (ổn dòng) có nhiệm vụ ổn định điện áp (dòng điện) ở đầu ra

Ur (It), khi U01 thay đổi theo sự mất ổn định của U1 hay dòng tải It thay đổi. Trong trường

hợp không có yêu cầu cao thì không cần mạch ổn áp, ổn dòng một chiều.

7.2. BIẾN ÁP

Biến áp là thiết bị làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ dùng để biến đổi điện áp

xoay chiều naỳ thành điện áp xoay chiều khác nhưng tần số không đổi. Trong thiết bị nguồn

biến áp ngoài nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều của mạng điện thành điện áp xoay

chiều có trị số cần thiết với mạch chỉnh lưu còn có tác dụng ngăn cách mạch chỉnh lưu với

mạch điện về một chiều.

Một biến áp cơ bản có hai cuộn dây cuốn trên lõi sắt từ hình 7-2. Cuộn sơ cấp được

nối với mạng điện, cuộn thứ cấp được nối với tải.

Các thông số phía sơ cấp thường có ghi chỉ số 1: số vòng dây sơ cấp W1 điện áp hiệu

dụng, dòng điện hiệu dụng, công suất hiệu dụng sơ cấp U1, I1, P1. Các thông số cuộn thứ

cấp ghi chỉ số 2: W2, U2, I2 ,P2. Ngoài ra còn có các đại lượng định mức của biến áp: điện áp

định mức: U1dm, U2dm, dòng định mức I1dm, I2dm, công suất định mức Pdm.

Nếu bỏ qua tổn hao do điện trở dây cuốn và từ thông tổn hao thì hệ số biến áp n được tính:

n = U1/ U2 = W1/ W2 (7-1)

7.3. CHỈNH LƯU MỘT PHA

7.3.1 Chỉnh lưu một pha nửa sóng :

7.3.1.1. Với tải thuần trở (hình 7-3a)

Giả sử nửa chu kỳ đầu U2 dương, điốt D phân cực thuận, D thông nên có dòng qua

điốt, qua Rt khép kín mạch.

Nửa chu kỳ sau U2 âm, điốt D phân cực ngược nên tắt, không có dòng qua tải. Nếu bỏ

qua sụt áp thuận trên điốt thì dạng sóng điện áp nguồn, dạng sóng điện áp ra, dòng điện

trên tải, dạng sóng điện áp ngược đặt đặt lên điốt D như hình 7-3b.

U2

U2m

π

2π ωt 0

io

IM

uo

U2m

Hình 7-3: Sơ đồ chỉnh lưu và U

đồ thị dạng sóng của chỉnh

lưu 1 pha nửa sóng

Io

ωt

a)

U1 U2 Rt

D

U0

U1 U2

Hình 7- 2. Biến áp nguồn.

Chương 7: Mạch cung cấp nguồn

184

Ta thấy trong 1 chu kỳ của điện áp mạng, chỉ có 1 xung dòng qua tải → m =1.

Điện áp trên tải u0 và dòng điện qua tải i0 bao gồm thành phần 1 chiều và vô số các

thành phần xoay chiều từ bậc một trở lên, những thành phần xoay chiều này gây nên độ đập

mạch (nhấp nhô) của điện áp đầu ra bộ chỉnh lưu.

n

n

n

n

uU U

iI i

∞

=

∞

=

= +

= +

∑

∑

0 0

1

0 0

1

Bỏ qua tổn hao trên điốt, ta có thành phần 1 chiều của điện áp trên tải U0

2

2

0

2 sin 0,45

2

U U U m td t

m U m

o = = = ∫ π

ω ω

π

π

(7-2)

U điện áp hiệu dụng của u;

2

2

2

U m U =

- Tần số đập mạnh của điện áp trên tải:

fd= m.f = f = 50Hz

- Điện áp ngược lớn nhất đặt lên điốt:

UDngmax=U2m (7-3)

7.3.1.2. Với tải dung tính

Khi đầu ra bộ chỉnh lưu mắc 1 tụ C song song với tải, với điều kiện

C Rt m c

X = <<

ω

1 thì tải của bộ nắn được coi là mang dung tính (Hình 7-3a)

io

U2

U0

UC

2θ

Io

ωt

U2m

Uo

π 2π

ωt

U1 U2 C Uo Rt

D