BÀI 4.3: MẠCH ỔN ÁP - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Trang chủ >
Giáo án - Bài giảng >
Cao đẳng - Đại học >

BÀI 4.3: MẠCH ỔN ÁP

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.16 MB, 203 trang )

Mô-đun: Điện tử cơ bảnNghề: Điện công nghiệpđiện áp zener thay đổi với giá trị nhỏ do dòng điện zener thay đổi (xem chỗ khuỷu của đặctuyến zener ở trên). Tuy nhiên, sự dao động điện áp của điốt zener là rất nhỏ so với sự thayđổi điện áp của nguồn cung cấp mà không được điều chỉnh có sử dụng điốt – tụ điện. Nhiệm vụ các linh kiện:Vi : Nguồn một chiều ngõ vào được lấy sau chinh lưuDZ: Diode ổn áp Zener co điện áp VZ;RL: Điện trở tải.R : Giới hạn dòng điện qua diode Zener. Nguyên lí hoạt động:* Dòng điện chạy qua điện trở và điốt zener sẽ là nguyên nhân gây ra sụt áp trên điệntrở.* Vì điện trở mắc nối tiếp với điốt zener, nên sụt áp trên điện trở và sụt áp trên điốtzener bằng với điện áp của nguồn cung cấp. Vi = VR + VZ* Điện áp ngõ ra trên tải:* Nếu Diode Zener dẫn điện => VO = VZ* Nếu Diode Zener không dẫn điện => VO = Vi; IZ = 0;Điều kiện để mạch hoạt động tốt là: Vi = (1,5 ÷2)VoVà thường chọn IZ = It. Như vậy dòng điện qua điện trở R là: IR = IZ + It = 2 ItChon trị số của điện trở R là: RCông suất của điện trở là PR = 2P = 2.I2.R (2 là trị số an toàn của điện trở)Diode zener được chọn như sau: VZ = VL, IZmax ≥ 4.IL (4 là hệ số an toàn).Mạch này đơn giản nhưng có nhược điểm là khi tải có dòng điện lớn thì diode Zenercũng phải có công suất lớn điều này khó thực hiện được trong thưc tế và không thay đổiđược điện áp ngõ ra. Mạch chỉ phù hợp với tải có công suất nhỏ.Tóm lại, để mạch rẻ ổn áp dùng Diode Zenner hoạt động tốt, ta phải chọn và cấpnguồn sao cho thỏa mãn các điều kiện sau:Bài 4: Các mạch ứng dụng TransistorTrang 189Mô-đun: Điện tử cơ bảnNghề: Điện công nghiệpTrong mạch điện dưới đây, tải RL được nối song song với điốt zener.Mạch bộ điều chỉnh sử dụng mạch rẽ điốt zener1. Điện áp rơi trên RS nhận được bởi sự khác nhau giữa điện áp đầu vào 18V và điện ápzener VZ.2. Điện áp rơi trên tải bằng điện áp của điốt zener bởi vì chúng mắc song song nhau.VRL = VZ = 12V3. Dòng điện chạy qua điện trở mắc nối tiếp được tính như sau:4. Dòng điện tải được xác định bằng điện áp tải chia cho điện trở tải5. Dòng điện chạy qua điốt zener được xác định bằng hiệu số giữa dòng điện tổng vàdòng điện tải.Bài tập: Hãy tính: VRS, VRL, IRS, IRL, và IZ trong mạch điện dưới đây:Bài 4: Các mạch ứng dụng TransistorTrang 190Mô-đun: Điện tử cơ bảnNghề: Điện công nghiệpBộ điều chỉnh dùng mạch rẽ zener4.3.2.2. Lắp ráp, cân chỉnh mạchđiệna. Các bước chuẩn bị: Trang thiết bị- Bộ thí nghiệm điện tử;- ProjectBoard (testboard) Dụng cụ- Bút thủ điện, đồng hồ vạn năng;- Kìm mỏ nhọn, nhíp gắp IC. Vật tư- Dây điện nhiều màu.- Diode, điện trở, tụ điện các loại.Bài 4: Các mạch ứng dụng TransistorTrang 191Mô-đun: Điện tử cơ bảnNghề: Điện công nghiệpb. Trình tự thực hiện (Quy trình) Lắp mạch theo các sơ đồ sau:Hình 4. : Mạch ổn áp dùng Diode Zener220VV1D4DZ1D3D2DIODE 1234 = 1N4007 x4C2C10VV2+VDCD1C4C3DZ2Đấu dây mạch ổnáp-VDC- C1, C2 ,C3, C4 = 1000µF/50V – DZ1 , DZ2 = 5V, 6.2V, 9V, 12V.Hình 4. : Mạch ổn áp đối xứng dùng Diode Zener Quy trình thực hiện:BướcNội dungYêu cầu kỹ thuật1Chọn, kiểm tra linh - Biến áp có dòng từ 1A÷3A.kiện- C: 1000μF/50v.- R: 1,2KΩ ÷ 4,7kΩ- Điện trở.- D: 1N4007- Led- Kiểm tra diode, tụ điện, điện trở, ledphải còn tốt.2Bố trí linh kiện lên - Dựa vào sơ đồ nguyên lý để bố trí.ProjectBoard- Linh kiện bố trí không được chồngchéo lên nhau.- Bố trí phù hợp để thuận tiện khi đidây.30V- Đấu dây đúng sơ đồ mạch điện.- Đi dây gọn, dẽ sửa chữa.Bài 4: Các mạch ứng dụng TransistorDụng cụ - Vật tư- VOM- Tụ điện- Điện trở- diode- Led.- Kìm- Nhíp gắp- Tụ điện- Điện trở- Diode- Led.- MH ĐTCB- KìmTrang 192Mô-đun: Điện tử cơ bản4Cấp nguồn, cânchỉnh mạchNghề: Điện công nghiệp- Kiểm tra mạch hoạt động tốt (hở cáctiếp xúc chân linh kiện, linh kiện)- Cấp nguồn (UAC).- Điều chỉnh để mạch hoạt động lâudài.- VOM- Dây điện- VOM- Kìm- Linh kiện4.3.2.3. Khảo sát mạch điệnKhảo sát và mắc mạch ổn áp dùng Zener từ tín hiệu được lấy từ mạch chỉnh lưu cầu 1 pha cótụ lọc như hình 4.Tăng dần giá trị điện áp ngõ vào VDC như bảng 5., sử dụng VOM đo giá trị ngõ ra Vo và ghikết quả vào bảng sau.Thay VZ bằng các giá trị điện áp khác (3V, 9V, 12V) và thực hiện như trên rồi điền vào bảng(Mỗi lần thay Zener, yêu cầu tắt nguồn trước khi thay thế linh kiện).Vi (V)04567810121416Không tải(VZ=---------V)Có tảiKhông tải(VZ=---------V)Có tảiKhông tải(VZ=---------V)Có tảiNhận xét kết quả đo được:----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------.-------------------------------------------Các sai hỏng thường gặpTT Các sai hỏngNguyên nhân1Vo = ViZener hỏng2Vo không ổn ápLắp sai chân Zener3R1 và RL nóngGiá trị các R không đúng, hoạtđộng quá công suất4.3.2.5. Câu hỏi ôn tập4.3.2.4.Bài 4: Các mạch ứng dụng TransistorCách khắc phụcKiểm tra và thay thế ZenerĐổi chiều ZenerKiểm tra và thay thế các RTrang 193Mô-đun: Điện tử cơ bảnNghề: Điện công nghiệp4.3.3. MẠCH ỔN ÁP IC HỌ 7XXX4.3.3.1. Nhận dạng và nguyên lý IC ổn áp 7XXXCác bộ điều chỉnh 3 cực là các mạch điện tích hợp (IC) mà chúng được thiết kế để đưavào nguồn điện áp thay đổi DC ở mức thấp và cung cấp điện áp cố định DC ở mức thấp tạiđầu ra. Chúng cũng có rất nhiều đặc điểm được tích hợp mà làm cho nó trở nên dễ sử dụngvà đa dụng.• Chúng cần đến một số bộ phận thêm vào• Chúng có bộ bảo vệ để ngăn ngừa các dòng điện đoản mạch• Chúng có khả năng tự động tắt vì nhiệt (nó giảm các giá trị đầu ra khi nó đạt đếnnhiệt độ xác lập trước)• Chúng có điện áp đầu ra là hằng số không đổi• Chúng có gợn sóng tín hiệu ở đầu ra rất nhỏCác bộ điều chỉnh 3 cực đưa ra các điện áp cố định trong một dải hoặc có thể điềuchỉnh được đối với hầu hết các điện áp yêu cầu bằng việc tích hợp vào mạch các điốt ổn ápzener đơn hoặc mạng các điện trở.Hình dưới đây là một linh kiện điều chỉnh 3 cực được đóng gói trong 1 khối bằngnhựa, nó là thiết bị phổ biến nhất nhưng chúng cũng có thể được đóng gói kiểu khác.đầu vàođầu raCác cực:đầu vàonối đấtđầu raBài 4: Các mạch ứng dụng TransistorTrang 194Mô-đun: Điện tử cơ bảnNghề: Điện công nghiệpĐầu vào của bộ điều chỉnh được lọc từ đầu ra của một bộ chỉnh lưu (thường là chỉnhlưu cả chu kỳ). Đầu ra của bộ điều chỉnh là tín hiệu DC không đổi và không có gợn sóng tínhiệu.Một bộ nguồn cung cấp hoàn chỉnh sử dụng bộ điều chỉnh 3 cực có điện áp cố địnhđược thể hiện trên hình sau đây.đầu vào ACtín hiệu DC ở đầu ra đã được điều chỉnhbiến áp công suấtBộ chỉnh lưu cầu cả chu kỳ tụ lọcbộ điều chỉnh 3 cựcMột số bộ điều chỉnh 3 cực thông thường (IC) và điện áp / dòng điện của nó được liệtkê trong bảng dưới đây.Mã hiệuĐiện áp đầu raDòng điện đầu raLM 78L055,0 V> 100 mAMC 7805T5,0 V>1AMC 7809T9,0 V>1ALM 317T1,25 V> 1,5 ALM 309K5,0 V>1A - Các dạng vỏ của IC ổn áp:121: input2: output3:GND31Tên1: input2: GND3: output1: input2: output3:GND(Vỏ):31 2 32Hình 2.20: Hình dáng cách ra chân của IC họ 78xx12131: GND2: output3: inputTên1: GND2: input3: output1: GND2: output3: inputVỏ: 31 2 32Hình 2.21: Hình dáng cách ra chân của IC họ 79xx - Sơ đồ mạch điện:Bài 4: Các mạch ứng dụng TransistorTrang 195Mô-đun: Điện tử cơ bảnNghề: Điện công nghiệpIC 78xxUvC1IC 79xxC2UrHình 2.22: Mạch ổn áp lấy ra điện áp dươngUvC1C2UrHình 2.23: Mạch ổn áp lấy ra điện áp âmDòng điện cực đại của bộ điều chỉnh IC sẽ chuyển đến tải tùy thuộc vào ba hệ số sauđây:••Nhiệt độ của thiết bịSự khác nhau giữa điện áp đầu vào và điện áp đầu ra (cũng được gọi là hiệu ápvào – ra)• Dòng điện tảiĐiện áp đầu vào không được điều chỉnh PHẢI KHÔNG được vượt quá điện áp danhnghĩa cực đại, VIN (max). Các nguy hại cho thiết bị là hầu như chắc chắn xuất hiện nếu nhưđiện áp đầu vào vượt quá VIN (max), và nếu như đầu ra bị đoản mạch.Điện áp đầu vào không được điều chỉnh phải THƯỜNG XUYÊN lớn hơn so với điệnáp đã điều chỉnh ở đầu ra. Đối với nhiều bộ điều chỉnh thì điện áp đầu vào phải vượt quáđiện áp đầu ra ít nhất là 2V. Nếu như điều kiện này không đạt được thì bộ điều chỉnh sẽ“mất” chức năng điều chỉnh, khi đó điện áp đầu ra sẽ bị sụt và gợn sóng tín hiệu mãnh liệtsẽ trở thành hiển nhiên.Không chỉ bộ chỉnh lưu phải cung cấp dòng đầu ra cho tải, nó cũng phải cung cấp mộtdòng điện nhỏ cho mạch công suất trong nội tại IC. Dòng điện này được gọi là dòng điệnthụ động (IQ) và nó chạy ra ngoài mạch tải hoặc chạy ra cổng nối đất của bộ điều chỉnh IC. Một số dữ liệu của bộ điều chỉnh MC 7805C là:• Dòng điện thụ động thường là 4,3 mA và nó có giá trị cực đại là 8 mA.• Đối với việc thay đổi điện áp đầu vào từ 7,0V đến 25V thì điện áp ở đầu rathường thay đổi 7,0 mV và trong trường hợp xấu nhất là 100 mV. Điều này nghĩalà sự thay đổi rất nhỏ ở đầu ra trong khi sự thay đổi ở đầu vào là rất lớn.Mặc dù bộ điều chỉnh 3 cực sẽ hoạt động không cần các phần tử bổ xung (các linhkiện điện tử phụ thêm), các nhà chế tạo vẫn khuyến cáo rằng tụ điện dung tích nhỏ lên đượcmắc vào các cực ở đầu vào, nếu có thể được. Điều này nhằm mục đích ngăn ngừa IC khỏisự dao động (sinh ra do mạch điện xoay chiều AC). Thông thường trong thực tế sử dụng tụđiện dạng đĩa ceramic 100 nF hoặc tụ điện tantan 1 µF cho ứng dụng này. Tụ điện C1 đượcmắc vào sơ đồ như dưới đây nhằm đạt được mục đích kể trên.Các điều kiện tải thay đổi nhanh, như là xuất hiện trong mạch số, có thể tạo ra điện ápbiến đổi nhanh trên nguồn. Tụ điện C2 triệt tiêu sự biến thiên này bằng việc tác động nhưmột hồ chứa đề hấp thụ các đỉnh điện áp hoặc cung cấp dòng tải bùng phát trong thời gianngắn. Tụ điện tantan với dung tích trong phạm vi 1 µF đến 10 µF thường được sử dụng.Bài 4: Các mạch ứng dụng TransistorTrang 196Mô-đun: Điện tử cơ bảnNghề: Điện công nghiệp4.3.3.2. Lắp ráp, cân chỉnh mạch điệna. Các bước chuẩn bị: Trang thiết bị- Bộ thí nghiệm điện tử;- ProjectBoard (testboard) Dụng cụ- Bút thủ điện, đồng hồ vạn năng;- Kìm mỏ nhọn, nhíp gắp IC. Vật tư- Dây điện nhiều màu.- Diode, điện trở, tụ điện các loại.- IC ổn áp họ 7XXXb. Trình tự thực hiện (Quy trình) Lắp mạch theo các sơ đồ sau:1220VD4IC78XXD13100Ω2D3D2C1DIODE 1234 = 1N4007 x4C2LED- C1, C2 = 1000µF/50V – 7805, 7809, 7812....Hình 4. : Lắp ráp các mạch ổn áp dùng IC 78XX220VD4D3D1IC79XX23100Ω1D2DIODE 1234 = 1N4007 x4C1C2LED- C1, C2 = 1000µF/50V – 7905, 7909, 7912....Hình 4. : Lắp ráp các mạch ổn áp dùng IC 79XXBài 4: Các mạch ứng dụng TransistorTrang 197Mô-đun: Điện tử cơ bản220VNghề: Điện công nghiệpV1D4IC78XXD1120VV2+VDC3C1C2D3D2C30V12IC79XX3C4-VDCDIODE1234 = 1N4007 - C1C2C3C4= 1000µF/50V - IC7805,7809,7812, 7905,7909,7912Hình 4. : Lắp ráp các mạch ổn áp dùng IC78XX, IC79XX có nguồn đối xứng Quy trình thực hiện:BướcNội dungYêu cầu kỹ thuật1Chọn, kiểm tra linh - Biến áp có dòng từ 1A÷3A.kiện- C: 1000μF/50v.- R: 1,2KΩ ÷ 4,7kΩ- Điện trở.- D: 1N4007- Led- Kiểm tra diode, tụ điện, điện trở,led, IC phải còn tốt.2Bố trí linh kiện lên - Dựa vào sơ đồ nguyên lý để bố trí.ProjectBoard- Linh kiện bố trí không được chồngchéo lên nhau.- Bố trí phù hợp để thuận tiện khi đidây.3Đấu dây mạch ổnáp- Đấu dây đúng sơ đồ mạch điện.- Đi dây gọn, dẽ sửa chữa.4Cấp nguồn, cânchỉnh mạch- Kiểm tra mạch hoạt động tốt (hở cáctiếp xúc chân linh kiện, linh kiện)- Cấp nguồn (UAC).- Điều chỉnh để mạch hoạt động lâudài, IC không phát nóng.Bài 4: Các mạch ứng dụng TransistorDụng cụ - Vật tư- VOM- Tụ điện- Điện trở- diode- Led.- IC họ 7XXX- Kìm- Nhíp gắp- Tụ điện- Điện trở- Diode- Led.- IC họ 7XXX- MH ĐTCB- Kìm- VOM- Dây điện- IC họ 7XXX- VOM- Kìm- Linh kiện- IC họ 7XXXTrang 198Mô-đun: Điện tử cơ bảnNghề: Điện công nghiệp4.3.3.3. Khảo sát mạch điệnKhảo sát và mắc mạch ổn áp dùng IC họ 7XXX từ tín hiệu được lấy từ mạch chỉnh lưu cầu 1pha có tụ lọc như hình 4.Tăng dần giá trị điện áp ngõ vào VDC như bảng 5., sử dụng VOM đo giá trị ngõ ra Vo và ghikết quả vào bảng sau.Thay các loại IC khác (7805, 7812, 7905, 7912) và thực hiện như trên rồi điền vào bảng (Mỗilần thay IC, yêu cầu tắt nguồn trước khi thay thế linh kiện).Vi (V)04567810121416Không tảiIC: 7805Có tảiKhông tảiIC: 7812Có tảiKhông tảiIC: 7905Có tảiIC: 7912Nhận xét kết quả đo được:----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------.-------------------------------------------Các sai hỏng thường gặpTT Các sai hỏngNguyên nhân1IC nóngHỏng IC hoặc sai chân2Vo không ổn ápLắp sai chân IC3R1 và RL nóngGiá trị các R không đúng, hoạtđộng quá công suất4.3.3.5. Câu hỏi ôn tập4.3.3.4.Bài 4: Các mạch ứng dụng TransistorCách khắc phụcKiểm tra và thay thế ICKiểm tra dây nối các chân ICKiểm tra và thay thế các RTrang 199

Xem Thêm