Báo cáo bài tập lớn môn CAD/CAM đề tài "Phân tích mạch chỉnh lưu bội áp và ổn áp"

lOMoARcPSD| 36991220 Mục lục
LỜI MỞ ĐẦU........................................................................................................................................2
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN..........................................................................................................3
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠCH CHỈNH LƯU...........................................................................4 1.1
. Mạch A- Mạch chỉnh lưu bội áp.........................................................................................4
1.1.1. Đặc trưng mạch chỉnh lưu bội áp......................................................................................4
1.1.2. Chức năng mạch chỉnh lưu bội áp.....................................................................................4
1.1.3. Ứng dụng mạch chỉnh lưu bội áp......................................................................................4 1.2
. Mạch B- Mạch chỉnh lưu ổn áp...........................................................................................5
1.2.1. Đặc trưng mạch chỉnh lưu ổn áp.......................................................................................5
1.2.2. Chức năng mạch chỉnh lưu ổn áp......................................................................................5
1.2.3. Ứng dụng mạch chỉnh lưu ổn áp........................................................................................6
CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VỀ CÁC LINH KIỆN CỦA MẠCH CHỈNH LƯU........................................7 2.1
. IC1A LM358........................................................................................................................7
2.1.1. Tổng quan về LM358...........................................................................................................7 2.1.2.
Thông số kỹ thuật...........................................................................................................8
2.2. Cầu diode.....................................................................................................................................9
2.2.1. Tổng quan Cầu diode............................................................................................................9
2.2.2. Thông số kỹ thuật...............................................................................................................10 2.3.1.
Transistor 2N222..........................................................................................................10 2.3.2.
Tổng quan Transistor 2N222.......................................................................................10
2.3.3. Thông số kỹ thuật...............................................................................................................11
2.4. Tụ điện.......................................................................................................................................12 2.4.1.
Cấu tạo và thông số kĩ thuật........................................................................................12 2.4.2.
Thông số kỹ thuật của tụ điện bao gồm:....................................................................12
2.5. Điện trở......................................................................................................................................13 2.5.1.
Cấu tạo và thông số kĩ thuật........................................................................................13
2.5.2. Các thông số kỹ thuật của một trở dán................................................................................13
2.6. Biến trở......................................................................................................................................13 2.6.1.
Cấu tạo và thông số kĩ thuật........................................................................................13
2.6.2. Thông số kỹ thuật của một biến trở.....................................................................................14
CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ CHỈNH LƯU................................................................15
3.1. Sơ đồ nguyên lý.........................................................................................................................15 lOMoARcPSD| 36991220
3.1.1. Mạch A - Chỉnh lưu bội áp.................................................................................................15
3.2. Mạch mô phỏng.........................................................................................................................15
3.2.1. Mạch A - Chỉnh lưu bội áp.................................................................................................15
3.2.2. Mạch B – Chỉnh lưu ổn áp..................................................................................................16
3.3. Mạch PCB.................................................................................................................................16
3.3.1. Mạch A - Chỉnh lưu bội áp.................................................................................................16 3.3.2.
Mạch B - Chỉnh lưu ổn áp...........................................................................................17
3.4. Nguyên lý họat động..................................................................................................................18
3.4.1. Nguyên lý mạch A – Chỉnh lưu bội áp................................................................................18 1.1.1
3.4.2. Nguyên lý mạch A – Chỉnh lưu bội áp.................................................................20
CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT....................................................................................................................21
4.1. Ưu và nhược điểm của mạch chỉnh lưu bội áp, ổn áp................................................................21
4.1.1. Ưu nhược điểm mạch chỉnh lưu bội áp...................................................................................21
4.2. Vai trò và lợi ích của 2 mạch.....................................................................................................23
4.2.1. Mạch ổn áp (Voltage Regulation).......................................................................................23
4.2.2. Mạch bội áp (Voltage Multiplier).......................................................................................23 LỜI MỞ ĐẦU
Đề tài tìm hiểu về MẠCH BÀI 16 được thực hiện bởi 4 thành viên nhóm 08 gồm: Họ và tên Mã sinh viên Đỗ Trung Kiển B20DCDT105 Đoàn Công Minh B20DCDT134 Kiều Bùi Đức Mạnh B20DCDT129 Nguyễn Tuấn Linh B20DCDT118
Chúng ta đang sống ở thế kỷ 21, đây là thời điểm bùng nổ của khoa học kỹ thuật. Đặc
biệt là các thiết bị điện, điện tử, chúng hầu như xuất hiện ở mọi nơi trong cuộc sống,
trong công nghiệp các thiết bị điện giúp chúng ta giảm bớt thời gian thực hiện công việc
trong số đó có mạch chỉnh lưu ổn áp và bội áp.
Trong bài tập lớn này em sẽ phân tích rõ thành phần cấu tạo và nguyên lý hoạt động
của 2 mạch chỉnh lưu, cũng như giới thiệu tổng quát và chức năng chi tiết của các linh kiện trong 2 mạch. lOMoARcPSD| 36991220
Trong quá trình làm bài có thể còn nhiều thiếu xót, em mong thầy cô và các bạn tham
khảo và góp ý trao đổi để em tiếp thu được thêm những kiến thức bổ ích để ứng dụng
hoàn thiện tốt hơn cho những bài tập lớn sau và công việc thực tế sau này. Em xin cảm ơn! lOMoARcPSD| 36991220
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠCH CHỈNH LƯU
Ở chương 1 sẽ cung cấp kiến thức tổng quát về mạch cũng như chức năng, ứng dụng của mạch
1.1. Mạch A- Mạch chỉnh lưu bội áp
1.1.1. Đặc trưng mạch chỉnh lưu bội áp
Mạch chỉnh lưu bội áp là một thiết bị điện tử được sử dụng để điều chỉnh hoặc duy trì
một áp suất điện áp hoặc dòng điện ổn định và ổn định ở một mức cố định, bất kể biến
động của nguồn cung cấp. Mạch này thường được sử dụng để bảo vệ các thiết bị điện tử
như máy tính, thiết bị y tế, và các thiết bị nhạy cảm khác khỏi các biến động áp suất điện áp không mong muốn.
1.1.2. Chức năng mạch chỉnh lưu bội áp
Chức năng chính của mạch chỉnh lưu bội áp bao gồm:
• Stabilize Voltage (Ổn định áp suất điện áp): Mạch này điều chỉnh áp suất điện áp để
đảm bảo rằng áp suất ra luôn ở mức ổn định và đúng giá trị cài đặt, bất kể biến động
của nguồn cung cấp. Điều này giúp bảo vệ thiết bị được cấp điện khỏi những biến
động đột ngột và có thể làm hỏng chúng.
• Suppress Voltage Spikes (Dập tắt đỉnh áp suất): Mạch chỉnh lưu bội áp thường có khả
năng dập tắt các đỉnh áp suất cao không mong muốn, chẳng hạn như tạo ra bởi sét
đánh hoặc khởi đầu và tắt động cơ. Điều này giúp bảo vệ thiết bị khỏi các hỏng hóc
gây ra bởi các tác động này.
• Filter Noise (Lọc nhiễu): Mạch này cũng có thể lọc ra các nhiễu điện từ và nhiễu đa
dạng khác từ nguồn cung cấp. Điều này giúp cải thiện chất lượng điện năng và bảo vệ
thiết bị trước nhiễu gây ra bởi các yếu tố ngoại vi.
• Overload Protection (Bảo vệ quá tải): Một số mạch chỉnh lưu bội áp có tính năng bảo
vệ quá tải, nghĩa là chúng sẽ ngắt nguồn điện nếu tải của thiết bị vượt quá giới hạn
cho phép. Điều này giúp bảo vệ thiết bị khỏi các hỏng hóc gây ra bởi quá tải.
• Regulate Frequency (Điều chỉnh tần số): Một số mạch chỉnh lưu bội áp cũng có khả
năng điều chỉnh tần số của điện năng đầu ra để đảm bảo rằng nó tuân theo tiêu chuẩn tần số cụ thể.
1.1.3. Ứng dụng mạch chỉnh lưu bội áp
Mạch chỉnh lưu bội áp (voltage regulator) được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau
để duy trì và ổn định áp lực điện áp tới các thiết bị và hệ thống. Dưới đây là một số ứng
dụng phổ biến của mạch chỉnh lưu bội áp: lOMoARcPSD| 36991220
Máy tính và Trung tâm dữ liệu: Mạch chỉnh lưu bội áp được sử dụng để bảo vệ máy
tính và các hệ thống trung tâm dữ liệu khỏi biến động điện áp không mong muốn.
Điều này giúp tránh mất dữ liệu và hỏng hóc thiết bị do sự biến đổi áp lực.
• Thiết bị y tế: Các thiết bị y tế như máy điện tim, máy chẩn đoán hình ảnh và thiết bị y
tế khác yêu cầu nguồn điện ổn định để đảm bảo hoạt động an toàn và chính xác. Mạch
chỉnh lưu bội áp đảm bảo rằng nguồn cung cấp cho các thiết bị này không bị biến đổi.
• Ứng dụng công nghiệp: Trong môi trường công nghiệp, biến đổi áp lực điện áp có thể
gây ra hỏng hóc thiết bị và giảm hiệu suất sản xuất. Mạch chỉnh lưu bội áp được sử
dụng để đảm bảo rằng các máy móc và thiết bị hoạt động ổn định.
• Hệ thống điều khiển tự động: Trong hệ thống điều khiển tự động như hệ thống tưới
cây tự động, hệ thống quản lý thông gió trong tòa nhà, và hệ thống điều khiển sản
xuất, mạch chỉnh lưu bội áp giúp đảm bảo rằng các tín hiệu và điều khiển hoạt động ổn định.
• Ứng dụng trong ngành điện lực: Trong ngành điện lực, mạch chỉnh lưu bội áp được
sử dụng để cung cấp điện năng ổn định cho các thiết bị quan trọng như máy biến áp
và thiết bị điện lực, giúp bảo vệ hệ thống điện trước biến đổi áp lực.
• Ứng dụng trong viễn thông: Trong hệ thống viễn thông, mạch chỉnh lưu bội áp đảm
bảo rằng các thiết bị mạng và trạm cơ sở hoạt động ổn định và không bị ảnh hưởng
bởi biến động áp lực.
• Ứng dụng trong tàu biển và hàng không: Trong các phương tiện vận tải như tàu biển
và máy bay, mạch chỉnh lưu bội áp được sử dụng để cung cấp nguồn điện ổn định cho
các hệ thống điện tử và điện cơ trên tàu và máy bay.
• Ứng dụng cá nhân: Người dùng cá nhân có thể sử dụng mạch chỉnh lưu bội áp để bảo
vệ các thiết bị gia đình như máy tính, tivi, và thiết bị điện tử khác khỏi biến động áp lực.
1.2. Mạch B- Mạch chỉnh lưu ổn áp
1.2.1. Đặc trưng mạch chỉnh lưu ổn áp
Mạch chỉnh lưu ổn áp (voltage stabilizer) là một thiết bị điện tử được sử dụng để điều
chỉnh và ổn định áp lực điện áp tới một mức cố định và an toàn. Chức năng chính của
mạch chỉnh lưu ổn áp là duy trì áp suất điện áp đầu ra ở một mức ổn định và ổn định, bất
kể biến động của nguồn cung cấp.
1.2.2. Chức năng mạch chỉnh lưu ổn áp
Dưới đây là các chức năng chính của mạch chỉnh lưu ổn áp:
Downloaded by Jarsil Camilia (camiilaa12822@gmail.com) lOMoARcPSD| 36991220
Điều chỉnh Áp Suất Đầu Ra: Mạch chỉnh lưu ổn áp điều chỉnh áp suất điện áp đầu ra
để đảm bảo rằng nó ổn định và ổn định ở mức giá trị cài đặt. Điều này giúp bảo vệ
các thiết bị điện và điện tử khỏi biến động áp lực không mong muốn.
• Bảo vệ Thiết Bị Khỏi Biến Động Áp Lực: Mạch chỉnh lưu ổn áp bảo vệ các thiết bị
như máy tính, máy móc công nghiệp, máy phát điện, và các thiết bị nhạy cảm khác
khỏi biến động áp lực, cả biến động áp lực tăng và giảm.
• Bảo Vệ Khỏi Sét Đánh và Nhiễu Điện Từ: Mạch chỉnh lưu ổn áp có thể cung cấp bảo
vệ khỏi sét đánh và nhiễu điện từ bằng cách giảm sự ảnh hưởng của các yếu tố này
đối với điện áp đầu ra.
• Bảo Vệ Trước Quá Tải: Một số mạch chỉnh lưu ổn áp có tính năng bảo vệ trước quá
tải, tức là chúng sẽ ngắt nguồn điện nếu tải của hệ thống vượt quá giới hạn cho phép,
ngăn ngừa hỏng hóc và hỏng hóc thiết bị.
• Ổn Định Tần Số Đầu Ra: Một số mạch chỉnh lưu ổn áp có khả năng điều chỉnh tần số
của điện áp đầu ra, giúp duy trì tần số ổn định, quan trọng trong một số ứng dụng như
hệ thống điện tử cần tần số cố định.
• Mềm Khởi Động: Mạch chỉnh lưu ổn áp cung cấp khởi động mềm cho các thiết bị,
giảm số lần bắt đầu và dừng đột ngột, giúp bảo vệ động cơ và hệ thống điện.
• Thiết bị Dự Phòng (Backup Power): Mạch chỉnh lưu ổn áp có thể kết hợp với các hệ
thống dự phòng như ắc quy hoặc máy phát điện để đảm bảo nguồn cung cấp điện liên
tục trong trường hợp nguồn chính bị mất điện.
1.2.3. Ứng dụng mạch chỉnh lưu ổn áp
Mạch chỉnh lưu ổn áp (voltage stabilizer) có rất nhiều ứng dụng trong các môi trường
khác nhau, nơi cần duy trì và ổn định áp lực điện áp. Dưới đây là một số ứng dụng phổ
biến của mạch chỉnh lưu ổn áp:
• Ứng dụng gia đình: Mạch chỉnh lưu ổn áp được sử dụng trong gia đình để bảo vệ các
thiết bị điện tử như máy tính, tivi, tủ lạnh, và máy giặt khỏi các biến động áp lực, đặc
biệt trong các khu vực có lưới điện không ổn định.
• Ứng dụng văn phòng: Các máy tính, máy in, thiết bị văn phòng và hệ thống viễn
thông trong môi trường văn phòng yêu cầu một nguồn điện ổn định để đảm bảo hoạt
động hiệu quả và bảo vệ dữ liệu quan trọng.
• Ứng dụng công nghiệp: Trong môi trường công nghiệp, mạch chỉnh lưu ổn áp được
sử dụng để duy trì áp lực điện áp ổn định cho máy móc, thiết bị sản xuất và hệ thống
kiểm soát tự động. Điều này giúp cải thiện hiệu suất sản xuất và bảo vệ thiết bị khỏi hỏng hóc.
Downloaded by Jarsil Camilia (camiilaa12822@gmail.com) lOMoARcPSD| 36991220
Ứng dụng y tế: Trong lĩnh vực y tế, mạch chỉnh lưu ổn áp đảm bảo rằng các thiết bị y
tế như máy chẩn đoán hình ảnh, thiết bị xạ trị và thiết bị y tế khác hoạt động ổn định
và không bị ảnh hưởng bởi biến động áp lực.
• Ứng dụng trong ngành điện lực: Trong ngành điện lực, mạch chỉnh lưu ổn áp được sử
dụng để cung cấp nguồn điện ổn định cho các thiết bị quan trọng như máy biến áp và
thiết bị điện lực, giúp bảo vệ hệ thống điện trước biến động áp lực và nâng cao đáng
kể độ tin cậy của hệ thống.
• Ứng dụng trong ngành hàng không và vận tải: Trong các phương tiện vận tải như máy
bay và tàu biển, mạch chỉnh lưu ổn áp đảm bảo rằng các hệ thống điện tử và điện cơ
hoạt động ổn định và không bị ảnh hưởng bởi biến động áp lực.
• Ứng dụng trong hệ thống viễn thông: Trong hệ thống viễn thông, mạch chỉnh lưu ổn
áp đảm bảo rằng các thiết bị mạng và trạm cơ sở hoạt động ổn định và không bị ảnh
hưởng bởi biến động áp lực.
• Ứng dụng trong sản xuất điện tử: Trong sản xuất điện tử, các quy trình sản xuất yêu
cầu điện năng ổn định để đảm bảo chất lượng sản phẩm cao và kiểm soát quy trình sản xuất chính xác.
CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VỀ CÁC LINH KIỆN CỦA MẠCH CHỈNH LƯU 2.1. IC1A LM358
2.1.1. Tổng quan về LM358
LM358 là một IC 8 chân opamp có nhiều gói khác nhau. Một trong những gói được sử
dụng nhiều nhất là gói nhúng 8 chân. IC này gồm hai opamp riêng biệt trong một gói duy
nhất. Cả hai opamp bên trong đều có độ lợi cao và có thể sử dụng nguồn điện đơn hoặc
kép. Một trong những tính năng chính của vi mạch này là mức tiêu thụ dòng điện thấp, lý
tưởng để sử dụng với các mạch hoặc thiết bị hoạt động bằng pin. Nó có thể hoạt động với
nhiều nguồn điện từ 3V đến 32V DC do đó có thể sử dụng với các thiết bị logic điện áp
thấp và vi điều khiển.
Downloaded by Jarsil Camilia (camiilaa12822@gmail.com) lOMoARcPSD| 36991220
Downloaded by Jarsil Camilia (camiilaa12822@gmail.com) lOMoARcPSD| 36991220
Hình 1. IC1A LM358
2.1.2. Thông số kỹ thuật 1. 2.
Thông số kĩ thuật của ic LM358 như sau:
• Số lượng kênh: 2 kênh sử dụng để so sánh.
• Nguồn cung cấp điện (Power Supply Voltage):
Điện áp nguồn cung cấp đơn: 3V đến 32V.
Điện áp nguồn cung cấp kép: ±1.5V đến ±16V.
• Dòng tiêu thụ (Supply Current):
Điện áp nguồn đơn: Khoảng 0.7mA.
Điện áp nguồn kép: Khoảng 1.4mA.
• Dải nhiệt độ hoạt động (Operating Temperature Range): -40°C đến +105°C.
• Dải tần số hoạt động: Khoảng 1 MHz.
• Điện trở đầu vào (Input Resistance): Khoảng 2MΩ.
• Điện trở đầu ra (Output Resistance): Khoảng 100Ω.
• Kích thước (Package Type): LM358 có nhiều loại gói (package) như DIP-8 (Dual
Inline Package) và SOP-8 (Small Outline Package).
Sơ đồ chân của ic LM358
Hình 2. Sơ đồ chân ic LM358 lOMoARcPSD| 36991220
• OUT1 (Chân ra 1): Đầu ra của kênh số 1.
• IN-1 (Chân vào âm 1): Đầu vào âm của kênh số 1.
• N+1 (Chân vào dương 1): Đầu vào dương của kênh số 1.
• VEE (Chân nguồn tiêu âm): Điện áp nguồn tiêu âm.
• IN-2 (Chân vào âm 2): Đầu vào âm của kênh số 2.
• OUT2 (Chân ra 2): Đầu ra của kênh số 2.
• IN+2 (Chân vào dương 2): Đầu vào dương của kênh số 2.
• VCC (Chân nguồn tiêu dương): Điện áp nguồn tiêu dương. 2.2. Cầu diode
2.2.1. Tổng quan Cầu diode
Cầu diode hay còn gọi là bộ chỉnh lưu toàn sóng là một linh kiện hết sức quan
trọng.Nhiều diode có thể kết hợp với nhau để tạo thành bộ chỉnh lưu toàn sóng để chuyển
đổi điện áp xoay chiều AC thành điện áp một chiều DC.
Hình 3. Cầu diode
2.2.2. Thông số kỹ thuật
• Điện áp ngược max VRRM 700(V) • Dòng thuận IF : 10 (A)
• Điện áp rơi thuận VF : 1 (V)
• Dòng ngược IR : 10-1000 (µA) lOMoARcPSD| 36991220
Hình 4.Sơ đồ chân cầu diode
2.3.1. Transistor 2N2222 2.3.2. Tổng quan Transistor 2N2222
2N2222 là một trong những transistor được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị thương
mại, các dự án giáo dục. Transistor có rất nhiều tính năng tốt chỉ trong kích thước nhỏ. Ví
dụ, dòng điện cực góp của transistor là 600mA, khá tốt để sử dụng nó làm công tắc để
điều khiển nhiều tải một lúc trong mạch điện tử. Công suất tiêu tán cực góp tối đa của
transistor là 625mW, nên transistor này rất lý tưởng để sử dụng trong các giai đoạn
khuếch đại âm thanh và như bộ khuếch đại đầu ra để điều khiển loa âm thanh nhỏ. Điện
áp cực đại phát ra của transistor là 40V, do đó người dùng có thể sử dụng nó trong bất kỳ
mạch nào hoạt động dưới 40V DC.
Hình 5. Transistor 2N2222 lOMoARcPSD| 36991220
2.3.3. Thông số kỹ thuật Tên linh kiện: 2N2222 • Loại Transistor: NPN
• Dòng cực góp tối đa (IC): 600mA
• Điện áp cực góp - cực phát tối đa (VCE): 40V
• Điện áp cực góp - cực gốc cực đại (VCB): 75V
• Điện áp cực phát - cực gốc tối đa (VEBO): 6V
• Tiêu tán cực góp tối đa (Pc): 625 mW
• Tần số chuyển tiếp tối đa (fT): 300 MHz
• Độ lợi dòng điện DC tối thiểu và tối đa (hFE): 35 – 300 Nhiệt độ lưu trữ & hoạt
động tối đa phải là: -55 đến +150 độ C.
Hình 6. Sơ đồ chân transistor 2N2222 2.3.4. Diode 1N4007
1N4007 thuộc họ silicon của dòng 1N400X. Nó là diode chỉnh lưu có mục đích phổ biến
là chuyển đổi tín hiệu dòng điện xoay chiều (AC) sang tín hiệu dòng điện một chiều (DC)
trong các sản phẩm điện tử.
Diode là linh kiện bán dẫn tiếp giáp PN nổi tiếng trong thế giới vi mạch điện tử. Bởi vì
nó được làm bằng vật liệu loại P và N. Nguyên lý hoạt động như một công tắc một chiều
cho phép dòng điện chạy theo một hướng.
Hướng dẫn này sẽ nói về sơ đồ chân, tính năng, thông số kỹ thuật, mạch ví dụ và ứng dụng của nó. lOMoARcPSD| 36991220 Sơ đồ chân 1N4007
Sơ đồ chân 1N4007[/caption]
Nó có hai đầu, Anode (tích điện dương) và Cathode (tích điện âm). Diode có hai trạng
thái dựa trên kết nối của cực dương và cực âm.
Để dòng điện chạy từ cực anode sang cực cathode, cực anode phải được nối với điện thế
cao hơn cực cathode (phân cực thuận). Dòng điện chạy từ cực anode đến cực cathode
được gọi là dòng điện thuận.
Phân cực nghịch sẽ hạn chế dòng điện và có thể làm hỏng thiết bị nếu điện áp đặt vào lớn
hơn điện áp đánh thủng nghịch. Trong quá trình phân cực nghịch, dòng điện rò ra ngoài
qua diode là không đáng kể so với dòng điện thuận.
Cấu hình chân Diode
Bảng sau đây liệt kê chi tiết chân anode và cathode: Tên chân Đặc điểm Cực anode
Mang điện tích dương và dòng điện luôn đi vào cực cathode.
Cực Mang điện tích âm và dòng điện luôn di ra cực cathode. cathode
Thời gian phục hồi ngược
Giống như tất cả các diode khác, 1N4007 yêu cầu thời gian khôi phục ngược để phục hồi
trong quá trình chuyển từ chế độ phân cực thuận sang chế độ phân cực nghịch. Trong quá
trình phục hồi, diode tạo ra một dòng điện nghịch cao và tạo ra nhiệt. (Tìm hiểu thêm diode Zener là gì). lOMoARcPSD| 36991220
Tần số tín hiệu đầu vào càng cao thì thời gian diode phục hồi trạng thái càng cao.
1N4007 là một diode tần số thấp do thời gian phục hồi cao. Do đó, bạn chỉ nên sử dụng
nó cho các ứng dụng tần số thấp.
Tính năng và Thông số kỹ thuật 1N4007 •
Điện áp nghịch đỉnh: 1000 V •
Dòng điện thuận trung bình: 1A •
Dòng điện thuận đỉnh không lặp lại: 30A •
Nhiệt độ mối nối hoạt động: -550C - 1750C • Công suất tiêu thụ: 3 W • Điện áp thuận: 1.1 V • Dòng điện nghịch: 5 uA • Loại package: DO-41
Một số tính năng khác được đề cập dưới đây: •
Điện áp chuyển tiếp giảm •
Khả năng chịu dòng điện cao •
Dòng điện nghịch gần như không đáng kể •
Điện áp đỉnh nghịch rất cao 2.4. Tụ điện 1.
2.4.1. Cấu tạo và thông số kĩ thuật
Tụ điện (Capacitor) là một thành phần điện tử cơ bản trong các mạch điện tử. Tụ điện có
khả năng lưu trữ và giải phóng năng lượng điện, và được sử dụng để làm các chức năng khác nhau
trongmạch điện tử, bao gồm lọc, bộ điều chỉnh,
đánhgiá, đồng bộ và điều khiển tín hiệu, và nhiều ứngdụng khác. lOMoARcPSD| 36991220
Hình 7. Tụ điện 16v/1000uf 3. 3.3.
2.4.2. Thông số kỹ thuật của tụ điện bao gồm:
• Dung lượng (Capacitance): đơn vị đo dung lượng của tụ điện là Farad (F), tuy
nhiên trong các ứng dụng điện tử, dung lượng của tụ điện thường được đo bằng
đơn vị nhỏ hơn như Microfarad (μF), Nanofarad (nF) hoặc Picofarad (pF).
• Điện áp tối đa (Maximum voltage): Điện áp tối đa mà tụ điện có thể chịu được mà không bị hỏng.
• Nhiệt độ hoạt động (Operating temperature): là nhiệt độ mà tụ điện có thể hoạt
động được mà không bị hỏng.
• Điện trở cách điện (Insulation resistance): là mức độ kháng cự của tụ điện đối với
dòng điện chạy qua lớp cách điện của nó.
• Thời gian đáp ứng (Response time): là thời gian mà tụ điện cần để sạc hoặc xả một
lượng nhất định của điện. 2.5. Điện trở
2.5.1. Cấu tạo và thông số kĩ thuật
Cấu tạo của trở dán bao gồm một mảnh vật liệu dẫn điện (thường là cermet hoặc sợi
cacbon) được phủ bởi một lớp kim loại, được chia thành hai đầu dài để dễ dàng gắn vào
bề mặt mạch in. Trở dán được sản xuất với nhiều giá trị điện trở khác nhau, được phân
biệt bằng màu sắc của dải màu được gắn trên thân trở.
2.5.2. Các thông số kỹ thuật của một trở dán
• Giá trị trở: là giá trị điện trở của trở dán, được tính bằng đơn vị Ohm (Ω).
• Tolerance: là độ chênh lệch tối đa giữa giá trị trở thực tế và giá trị trở định mức
của trở dán, thường được tính bằng phần trăm (%).
• Công suất định mức: là công suất tối đa mà trở dán có thể chịu đựng trong điều
kiện bình thường, được tính bằng đơn vị Watt (W).
• Điện áp định mức: là giá trị điện áp tối đa mà trở dán có thể chịu đựng trong điều
kiện bình thường, được tính bằng đơn vị Volt (V).
• Nhiệt độ định mức: là nhiệt độ tối đa mà trở dán có thể chịu đựng trong điều kiện
bình thường, được tính bằng độ Celsium (°C).
• Hệ số nhiệt trở: là độ thay đổi điện trở của trở dán khi nhiệt độ thay đổi 1 độ
Celsium, thường được tính bằng đơn vị ppm/°C (parts per million per degree Celsius). lOMoARcPSD| 36991220
• Vật liệu điện cực: là chất liệu sử dụng để làm điện cực của trở dán, 15 thường là cacbon hoặc kim loại.
Hình 8. Điện trở
2.6. Biến trở 1. 2. 3. 4. 5.
2.6.1. Cấu tạo và thông số kĩ thuật
Biến trở là một loại linh kiện điện tử cho phép thay đổi giá trị điện trở
của nó bằng cách xoay trục hoặc kéo thanh trượt. Cấu tạo của biến trở bao
gồm ba chân: hai chân dùng để kết nối đến mạch điện và một chân giữa dùng
để điều chỉnh giá trị điện trở.
2.6.2. Thông số kỹ thuật của một biến trở
• Giá trị điện trở: đây là giá trị điện trở mà biến trở có thể đạt được, được tính bằng ohm (Ω).
• Điện áp tối đa: là điện áp tối đa mà biến trở có thể chịu đựng mà không bị hỏng.
• Công suất tối đa: là công suất tối đa mà biến trở có thể chịu đựng mà không bị hỏng.
• Sai số: là sai số giữa giá trị điện trở thực tế và giá trị điện trở được chỉ định. lOMoARcPSD| 36991220
• Hệ số độ méo: là độ méo của tín hiệu đầu ra so với tín hiệu đầu vào, do các yếu tố
nhiễu và giảm độ chính xác.
• Độ ổn định: là mức độ ổn định của giá trị điện trở khi được điều chỉnh. Tuổi
thọ: là thời gian sử dụng tối đa của biến trở.
Hình 9. Biến trở 2.7. Biến áp
Máy biến áp hay máy biến thế, tên ngắn gọn là 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.
Máy biến áp gồm có một cuộn dây sơ cấp và một hay nhiều cuộn dây thứ cấp liên kết
qua trường điện từ. Khi đưa dòng điện với điện áp xác định vào cuộn sơ cấp, sẽ tạo ra lOMoARcPSD| 36991220
trường điện từ. Theo định luật cảm ứng Faraday trường điện từ tạo ra dòng điện cảm ứng
ở các cuộn thứ cấp. Để đảm bảo sự truyền đưa năng lượng thì bố trí mạch dẫn từ qua lõi
cuộn dây. Vật liệu dẫn từ phụ thuộc tần số làm việc.
• Ở tần số thấp như biến áp điện lực, âm tần thì dùng lá vật liệu từ mềm có độ từ
thẩm cao như thép silic, permalloy,... và mạch từ khép kín như các lõi ghép bằng
lá chữ E, chữ U, chữ I.
• Ở tần số cao, vùng siêu âm và sóng radio thì dùng lõi ferrit khép kín mạch từ.
Ở tần số siêu cao là vùng vi sóng và sóng truyền hình, vẫn có các biến áp dùng lõi không
khí và thường không khép mạch từ. Tuy nhiên quan hệ điện từ của chúng khác với hai
loại nói trên, và không coi là biến áp thật sự.
Các cuộn sơ cấp và thứ cấp có thể cách ly hay nối với nhau về điện, hoặc dùng chung
vòng dây như trong biến áp tự ngẫu. Thông thường tỷ số điện áp trên cuộn thứ cấp với
điện áp trên cuộn sơ cấp tỷ lệ với số vòng quấn, và gọi là tỷ số biến áp. Khi tỷ số này >1
thì gọi là hạ áp, ngược lại <1 thì gọi là tăng áp.
Các biến áp điện lực có kích thước và công suất lớn, thích hợp với tên gọi máy biến áp.
Máy biến áp đóng vai trò rất quan trọng trong truyền tải điện năng.
Biến áp cũng là một linh kiện điện tử quan trọng trong kỹ thuật điện tử và truyền thông.
CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ CHỈNH LƯU
3.1. Sơ đồ nguyên lý
3.1.1. Mạch A - Chỉnh lưu bội áp lOMoARcPSD| 36991220
3.1.2. Mạch B – Chỉnh lưu ổn áp
3.2. Mạch mô phỏng
3.2.1. Mạch A - Chỉnh lưu bội áp
3.2.2. Mạch B – Chỉnh lưu ổn áp lOMoARcPSD| 36991220 3.3. Mạch PCB
3.3.1. Mạch A - Chỉnh lưu bội áp lOMoARcPSD| 36991220
3.3.2. Mạch B - Chỉnh lưu ổn áp lOMoARcPSD| 36991220
3.4. Nguyên lý họat động
3.4.1. Nguyên lý mạch A – Chỉnh lưu bội áp
Khối 1: biến đổi điện áp AC-DC
Đầu vào điện ấp xoay chiều 220V (giá trị hiệu dụng), 50Hz. Qua máy hạ áp xuống còn
9V, 12V, xoay chiều. Qua cầu diode để chỉnh lưu cả chu kỳ. Qua tụ C1 để lọc điện áp ra.
Đầu ra thu được khoảng 11.3V, 15.4V DC. lOMoARcPSD| 36991220
Khối 2: thông báo khi quá một điện áp xVDC.
IC1(om-amp) sử dụng ở chế độ so sánh.
Q1 sử dụng làm công tắc điện tử.
Khi có một điện áp DC xV đặt vào 2 đầu a(+), b(-), điện áp trên diode zener là không đổi
và được đưa vào chân 2 của IC1 làm điện áp chuẩn. Điện áp trên chiết áp VR1 được đưa
vào để so sánh với với điện áp chuẩn.
Khi điện áp cần so sánh lớn hơn điện áp chuẩn thì chân 6 của IC1 sẽ có điện áp là khoảng
90% điện áp Vcc(+12v). điện áp này sẽ định thiện điện áp cho cực B của transistor(Q1).
Làm cho Q1 thông xuống mass, led D2 sáng. lOMoARcPSD| 36991220
Khi điện áp cần so sánh thấp hơn điện áp chuẩn thì chân 6 của IC1 sẽ có điện áp là
khoảng 90% điện áp -Vcc(-12v). điện áp này sẽ định thiên điện áp cho cực B của Q1.
Làm cho Q1 ngắt, led D2 không sáng.
3.4.2. Nguyên lý mạch B – Chỉnh lưu ổn áp
Bộ chỉnh lưu (Rectifier): Đầu tiên, tín hiệu AC đầu vào từ nguồn năng lượng hoặc một
nguồn AC bất kỳ được đưa vào bộ chỉnh lưu. Bộ chỉnh lưu sử dụng các linh kiện như các
bóng điode để biến đổi tín hiệu AC thành một tín hiệu DC có biên độ dương và không có
biên độ âm. Có hai loại chính của bộ chỉnh lưu: chỉnh lưu bán kính bán (halfwave
rectifier) và chỉnh lưu toàn kính bán (full-wave rectifier). Bộ chỉnh lưu toàn kính bán
thường được sử dụng để tạo ra tín hiệu DC ổn định hơn.
Bộ lọc (Filter): Sau khi bộ chỉnh lưu đã biến đổi tín hiệu AC thành DC, tín hiệu DC sẽ
vẫn còn một số thành phần dao động thấp tạo ra nhiễu và độ rung. Để loại bỏ những dao
động này, một bộ lọc được sử dụng. Bộ lọc thường bao gồm các linh kiện như tụ điện và
cuộn cảm để loại bỏ các thành phần AC và làm cho tín hiệu DC trở nên ổn định hơn.
Nguồn điện áp gốc (DC Source): Cuối cùng, sau khi tín hiệu đã được chỉnh lưu và lọc, nó
trở thành một nguồn điện áp gốc DC ổn định có thể sử dụng để cấp điện cho các thiết bị
điện tử hoặc tải khác.
CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT 4.1. Ưu và nhược điểm của mạch chỉnh lưu bội áp, ổn áp
4.1.1. Ưu nhược điểm mạch chỉnh lưu bội áp
Mạch chỉnh lưu bội áp là một loại mạch điện tử được sử dụng để biến đổi áp suất điện
xoay chiều (AC) thành áp suất điện thường (DC). Mạch chỉnh lưu bội áp có những ưu
điểm và nhược điểm sau:
Ưu điểm của mạch chỉnh lưu bội áp
• Chỉnh lưu hiệu quả: Mạch chỉnh lưu bội áp có khả năng chuyển đổi AC thành DC
một cách hiệu quả, giúp tạo ra nguồn điện DC ổn định cho các ứng dụng điện tử.
• Ổn định áp suất điện: Mạch này giúp ổn định áp suất điện DC đầu ra, giảm thiểu
biến động và nhiễu trong nguồn cung cấp điện.
• Dễ kiểm soát: Mạch chỉnh lưu bội áp có thể dễ dàng kiểm soát dòng điện DC đầu
ra bằng cách điều chỉnh thông số của mạch.
• Phục vụ nhiều ứng dụng: Được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử như bộ
biến áp, bộ sạc, và nguồn cung cấp điện trong các thiết bị điện tử. lOMoARcPSD| 36991220
Nhược điểm của mạch chỉnh lưu bội áp
• Mất công suất: Mạch chỉnh lưu bội áp có thể dẫn đến mất công suất do quá trình
biến đổi áp suất điện, làm gia tăng sự tiêu tốn năng lượng.
• Tạo ra sóng biên độ gian lận: Trong quá trình chuyển đổi, có thể tạo ra sóng biên
độ gian lận hoặc sóng nhiễu trong áp suất điện đầu ra, cần phải thực hiện bước lọc
sóng để làm giảm sóng nhiễu này.
• Phức tạp và tốn chi phí: Mạch chỉnh lưu bội áp thường cần nhiều linh kiện và
mạch phức tạp, dẫn đến chi phí sản xuất và bảo trì cao.
• Tạo ra nhiệt độ: Mạch chỉnh lưu bội áp có thể tạo ra nhiệt độ trong quá trình
chuyển đổi, cần phải quản lý nhiệt độ để tránh hiện tượng quá nhiệt.
Ưu nhược điểm mạch chỉnh lưu ổn áp
Mạch chỉnh lưu ổn áp, còn được gọi là mạch chỉnh áp lực, là một loại mạch điện tử được
sử dụng để điều chỉnh áp suất điện xoay chiều (AC) đầu vào thành áp suất điện xoay
chiều (AC) đầu ra có biên độ ổn định. Dưới đây là các ưu điểm và nhược điểm của mạch chỉnh lưu ổn áp:
Ưu điểm của mạch chỉnh lưu ổn áp
• Ổn định áp suất điện: Mạch chỉnh lưu ổn áp giúp cải thiện ổn định áp suất điện đầu
ra, giảm biến động áp suất điện trong mạch và giữ cho áp suất điện luôn ổn định,
phù hợp cho các thiết bị yêu cầu nguồn cung cấp ổn định.
• Bảo vệ thiết bị: Mạch này có khả năng bảo vệ thiết bị điện tử khỏi những biến
động áp suất điện đột ngột hoặc quá tải.
• Khắc phục sóng gian lận: Mạch chỉnh lưu ổn áp thường cũng làm giảm hoặc loại
bỏ sóng biên độ gian lận và nhiễu trong áp suất điện.
• Dễ sử dụng: Mạch này dễ sử dụng và không cần sự can thiệp thường xuyên từ người điều hành.
Nhược điểm của mạch chỉnh lưu ổn áp
• Mất công suất: Mạch chỉnh lưu ổn áp có thể dẫn đến mất công suất do quá trình
điều chỉnh áp suất điện, dẫn đến tiêu tốn năng lượng.
• Chi phí và trọng lượng: Mạch này thường đòi hỏi nhiều linh kiện và có thể gây
tăng chi phí và trọng lượng của thiết bị.
• Không phù hợp cho tất cả ứng dụng: Mạch chỉnh lưu ổn áp thường không phù hợp
cho các ứng dụng đòi hỏi áp suất điện xoay chiều đầu ra cần thay đổi thường xuyên.
• Khả năng hạn chế trong việc điều chỉnh áp suất điện: Mạch chỉnh lưu ổn áp có thể
có giới hạn trong việc điều chỉnh áp suất điện theo các giá trị cụ thể. lOMoARcPSD| 36991220
4.2. Vai trò và lợi ích của 2 mạch
Hướng phát triển của mạch ổn áp (voltage regulation) và mạch bội áp (voltage multiplier)
trong lĩnh vực điện tử và công nghệ có thể bao gồm các công nghệ và cải tiến sau:
4.2.1. Mạch ổn áp (Voltage Regulation)
• Hiệu suất cao hơn: Phát triển mạch ổn áp với hiệu suất cao hơn để giảm mất công
suất và tiêu tốn năng lượng. Sử dụng các linh kiện công nghệ cao hơn và quản lý
hiệu suất là mục tiêu quan trọng.
• Điều khiển thông minh: Sử dụng hệ thống điều khiển thông minh để điều chỉnh áp
suất điện dựa trên nhu cầu thực tế của thiết bị và ứng dụng, giúp tiết kiệm năng lượng.
• Kích thước nhỏ gọn: Phát triển các mạch ổn áp nhỏ gọn và tích hợp để phù hợp
với các ứng dụng di động và thiết bị cầm tay, như điện thoại di động và máy tính bảng.
• Tương thích mạng lưới thông minh: Tích hợp công nghệ để tương thích với mạng
lưới thông minh (smart grid) để cải thiện việc quản lý và điều chỉnh nguồn cung cấp điện.
4.2.2. Mạch bội áp (Voltage Multiplier)
• Nâng cao hiệu suất chuyển đổi: Tối ưu hóa cấu trúc mạch bội áp để tăng hiệu suất
chuyển đổi áp suất điện, giúp giảm mất công suất và tiêu tốn năng lượng.
• Phát triển vật liệu mới: Sử dụng vật liệu mới và cải tiến trong thiết kế mạch bội áp
để tạo ra mạch nhẹ hơn, hiệu quả hơn và kích thước nhỏ hơn.
• Ứng dụng trong năng lượng tái tạo: Sử dụng mạch bội áp để biến đổi năng lượng
từ các nguồn tái tạo, chẳng hạn như năng lượng mặt trời hoặc gió, để cung cấp
nguồn điện ổn định cho các ứng dụng năng lượng tái tạo.
• Các ứng dụng y tế và khoa học: Sử dụng mạch bội áp trong các ứng dụng y tế và
khoa học, như máy quét hình ảnh y tế và thiết bị phân tích phổ.
• Nghiên cứu về an toàn: Nghiên cứu và phát triển các biện pháp bảo vệ an toàn để
đảm bảo rằng mạch bội áp không gây nguy hiểm cho con người hoặc thiết bị điện tử.
Nhưng trong cả hai trường hợp, việc sáng tạo và áp dụng công nghệ mới sẽ đóng vai
trò quan trọng trong việc phát triển và tối ưu hóa mạch ổn áp và mạch bội áp cho các ứng dụng hiện đại.