Mạch Khuếch đại Công Suất Dùng IC LA4440 - 123doc

H 4.8: Mạch khuếch đại công suất dung Mosfet

6.1.2. Chức năng nhiệm vu linh kiện

Phần này giới thiệu một mạch dùng MOSFET công suất với tầng đầu là một mạch khuếch đại vi sai. Cách tính phân cực, về nguyên tắc cũng giống như phần trên. Ta chú ý một số điểm đặc biệt:

- Q1 và Q2 là mạch khuếch đại vi sai. R2 để tạo điện thế phân cực cho cực nền của Q1.R1, C1 dùng để giới hạn tần số cao cho mạch (chống nhiễu ở tần số cao). - Biến trở R5 tạo cân bằng cho mạch khuếch đại visai.

- R13, R14, C3 là mạch hồi tiếp âm, quyết định độ lợi điện thế của toàn mạch. - R15, C2 mạch lọc hạ thông có tác dụng giảm sóng dư trên nguồn cấp điện của tầng khuếch đại vi sai.

- Q4 dùng như một tầng đảo pha ráp theo mạch khuếch đại hạng A.

- Q3 hoạt động như một mạch ổn áp để ổn định điện thế phân cực ở giữa hai cực cổng của cặp công suẩt.

- D1 dùng để giới hạn biên độ vào cực cổng Q5. R16 và D1 tác dụng như một mạch bảo vệ.

- R17 và C8 tạo thành tải giả xoay chiều khi chưa mắc tải.

6.1.3. Lắp ráp và cân chỉnh mạch

Nối dây:

♦ Cấp nguồn +12V cho mạch A6-2 ♦ Ngắn mạch mA –kế.

Các bược thực hiện

Bước 1: Ghi giá trị dòng ban đầu qua T1 . ... ... ... ... 3 = R V ; ID =...

Bước 2: Dùng thêm tín hiệu từ máy phát tín hiệu Function Generator, và chỉnh máy phát tín hiệu để có: Sóng : Sin , Tần số : 1Khz, VIN(p-p) = 100mV

- Nối ngõ ra OUT của máy phát đến ngõ vào IN của mạch.

- Dùng dao động ký để quan sát tín hiệu điện áp ngõ vào và ngõ ra. Đo các giá trị VOUT, ΔΦ, tính Av. Ghi kết qủa vào bảng A6-4

Quan sát trên dao động ký và vẽ trên cùng một hệ trục tọa độ dạng tín hiệu điện áp ngõ vào (VIN) và tín hiệu điện áp ngõ ra (VOUT)

Dựa vào trạng thái hoạt động của MOSFET nối kiểu Source chung ở bảng A6-4, nêu nhận xét về các đặc trưng của mạch khuếch đại (về hệ số khuếch đại áp Av, độ lệch pha ΔΦ)

... ...

6.2.Mạch khuếch đại công suất dùng IC TDA 20306.2.1. Sơ đồ mạch điện 6.2.1. Sơ đồ mạch điện

6.2.2. Chức năng nhiệm vu linh kiện

Phần này giới thiệu một mạch dùng MOSFET công suất với tầng đầu là một mạch khuếch đại vi sai. Cách tính phân cực, về nguyên tắc cũng giống như phần trên. Ta chú ý một số điểm đặc biệt:

- Q1 và Q2 là mạch khuếch đại vi sai. R2 để tạo điện thế phân cực cho cực nền của Q1.R1, C1 dùng để giới hạn tần số cao cho mạch (chống nhiễu ở tần số cao). - Biến trở R5 tạo cân bằng cho mạch khuếch đại visai.

- R15, C2 mạch lọc hạ thông có tác dụng giảm sóng dư trên nguồn cấp điện của tầng khuếch đại vi sai.

- Q4 dùng như một tầng đảo pha ráp theo mạch khuếch đại hạng A.

- Q3 hoạt động như một mạch ổn áp để ổn định điện thế phân cực ở giữa hai cực cổng của cặp công suẩt.

- D1 dùng để giới hạn biên độ vào cực cổng Q5. R16 và D1 tác dụng như một mạch bảo vệ.

- R17 và C8 tạo thành tải giả xoay chiều khi chưa mắc tải.

6.2.3. Lắp ráp và cân chỉnh mạch Sơ đồ nối dây :

♦ Cấp nguồn +12V cho mạch A6-3

Các bước thực hiện

Bước 1:Lần lượt ngắn mạch các J theo yêu cầu trong bảng A 6-5, để khảo sát mạch đóng mở dùng BJT (T1) và FET (T2), xác định trạng thái các LED và dòng IB trong mỗi trường hợp.

Trên cơ sở đó so sánh vai trò đóng mở của BJT và MOSFET.

... ...

Bài 7: Các mạch bảo vệ Transistor công suất lớn Thời gian: 6 giờ * Mục tiêu của bài: Học xong bài này học viên sẽ có khả năng:

- Trình bày chính xác sơ đồ mạch điện và tác dụng của các linh kiện của các mạch bảo vệ cho các Transistor công suất lớn dùng trong lĩnh vực điện tử dân dụng.

- Phân tích đúng nguyên lý hoạt động các mạch bảo vệ cho Transistor công suất lớn. - Lắp ráp và cân chỉnh chế độ các mạch bảo vệ cho Transistor công suất lớn đúng tiêu chuẩn kỹ thuật.

- Chẩn đoán, kiểm tra và sửa chữa được các hỏng hóc của các mạch bảo vệ cho Transistor công suất lớn.

- Cẩn thận đảm bảo an toàn thiết bị và dụng cụ - Nghiêm túc, khoa học, tỉ mỷ.

7.1. Định nghĩa.

Khuếch đại công suất hạng A có ưu điểm là biến dạng tín hiệu ra nhỏ . Khuếch đại công suất hạng B thì có ưu điểm là cho ra công suất lớn hơn . Do đó bộ khuếch đại hạng AB là bộ khuếch đại có tính chất chuyển tiếp giữa khuếch đại công suất hạng A và khuếch đại công suất hạng B . Vì có dòng điện tĩnh nhỏ nên nó còn có thể giảm độ méo của tín hiệu ra khi tín hiệu vào có biên độ nhỏ.

7.2. Mạch bảo vệ Transistor công suất lớn bằng phương pháp cắt nguồn cho cácTransistor công suất lớn Transistor công suất lớn

7.2.1. Sơ đồ mạch điện và tác dụng của linh kiện

7.2.2. Nguyên lý hoạt động của mạch điện.

Tín hiêu từ ngõ Main In đưa đến cực B/Q1 được Q1 khuếch đại lấy ra cực C. Truyền đến volume, điều chỉnh âm lượng lấy ra đưa đến cực B/Q2. Q2 khuếch đại lấy ra cực C/Q2. Đưa đến cực C/Q3 đưa đến cực B/Q4,

vàB/Q5 có tín hiệu giống y như nhau vì Diode D1 phân cực thuận xem như nối tắt về mặt tín hiệu (nội trở Diode rất nhỏ).

- Giả sử tại cực C/Q3 tín hiệu hình sin có nửa bán kỳ dương , làm cho Q4 phân cực thuận. Q5 phân cực nghịch, nên Q4 dẫn, Q5 ngưng dẩn. Dòng Ic/Q4 có dạng nửa hình sin nạp vào tụ C7 qua loa xuống mass, tạo động lực đẩy loa .Và nửa bán kỳ âm nên Q4 phân cực nghịch, Q5 phân cực thuận nên Q4 ngưng, Q5 dẫn làm cho dòng Ic/Q5 (cũng có dạng nửa hình sin) từ cực dương của tụ C7 xả xuống mass qua loa về cực âm của tụ ngược chiều với Ic/Q4, nên tạo động lực kéo loa. Loa được kéo – đẩy làm rung màng loa phát ra âm thanh theo tần số tín hiệu. Nên mạch khuếch đại công suất như trên gọi là công suất đẩy kéo (Push-pull).

- Như vậy dòng điện qua tải là dòng điện nửa hình sin ngược chiều nhau. Nghĩa là dòng diện qua tải trong 1 chu kỳ là dòng điện nửa hình

7.3. Mạch bảo vệ Transistor công suất lớn bằng phương pháp cắt nguồn cho cácTransistor công suất lớn Transistor công suất lớn

7.3.1. Sơ đồ mạch điện và tác dụng của linh kiện.

7.3.2. Nguyên lý hoạt động của mạch điện

Phần này giới thiệu một mạch dùng MOSFET công suất với tầng đầu là một mạch khuếch đại vi sai. Cách tính phân cực, về nguyên tắc cũng giống như phần trên. Ta chú ý một số điểm đặc biệt:

- Q1 và Q2 là mạch khuếch đại vi sai. R2 để tạo điện thế phân cực cho cực nền của Q1.R1, C1 dùng để giới hạn tần số cao cho mạch (chống nhiễu ở tần số cao). - Biến trở R5 tạo cân bằng cho mạch khuếch đại visai.

- R13, R14, C3 là mạch hồi tiếp âm, quyết định độ lợi điện thế của toàn mạch. - R15, C2 mạch lọc hạ thông có tác dụng giảm sóng dư trên nguồn cấp điện của tầng khuếch đại vi sai.

- Q4 dùng như một tầng đảo pha ráp theo mạch khuếch đại hạng A.

- Q3 hoạt động như một mạch ổn áp để ổn định điện thế phân cực ở giữa hai cực cổng của cặp công suẩt.

- D1 dùng để giới hạn biên độ vào cực cổng Q5. R16 và D1 tác dụng như một mạch bảo vệ.

- R17 và C8 tạo thành tải giả xoay chiều khi chưa mắc tải.

7.3.3.Lắp ráp và cân chỉnh các mạch bảo vệ Transistor công suất lớn

Sơ đồ nối dây :

♦ Cấp nguồn +12V cho mạch A6-3

Các bước thực hiện

Bước 1:Lần lượt ngắn mạch các J theo yêu cầu trong bảng A 6-5, để khảo sát mạch đóng mở dùng BJT (T1) và FET (T2), xác định trạng thái các LED và dòng IB trong mỗi trường hợp.

7.3.2. Nguyên hoạt động của mạch điện.Các bước thí nghiệm: Các bước thí nghiệm:

Bước 1: Chỉnh biến trở P1 sao cho Vout ≈ 0V (DC) Bước 2: Chỉnh P3 sao cho VAB =1,4V

- Đo VAC = …………. và VBC = = …………. So sánh, nhận xét?

- Đo VBE (Q6) = …………. , VBE (Q8) = …………. Cho biết trạng thái hoạt động của Q6 và Q8?

Bước 3: Chỉnh P3 max (VAB ~2,6V). Tương tự bước 2 đo: - Đo VAC = …………. và VBC = = ………….

So sánh, nhận xét?

- Đo VBE (Q6) = …………. , VBE (Q8) = …………. Cho biết trạng thái hoạt động của Q6 và Q8?

Bước 4: Dùng tín hiệu AC từ máy phát tín hiệu FUNCTION GENERATION để đưa đến ngõ vào IN của mạch và chỉnh máy phát để có : Sóng Sin, f = 1Khz.,

VIN (pp) = 30mV.

Bước 5: Chỉnh P3 từ min đến max để quan sát dạng sóng ra. Nhận xét ?

Chỉnh P3 để dạng sóng ra đẹp nhất. Đo các giá trị VIN, VOUT, tính Av. Đo độ lệch pha ΔΦ giữa tín hiệu ngõ vào VIN và tín hiệu ngõ ra VOUT ghi kết qủa vào bảng

Bước 7: Quan sát trên dao động ký và vẽ trên cùng một hệ trục tọa độ dạng tín hiệu điện áp ngõ vào (VIN) và tín hiệu điện áp ngõ ra (VOUT)

Bước 8: Chỉnh biến trở P1, quan sát sự thay đổi của biên độ tín hiệu ra, giải thích? ... ... ...

Bước 9: Chỉnh biến trở P2, quan sát sự thay đổi của biên độ tín hiệu ra, giải thích? ... ... ...

Bước 10: Dùng dao động ký đo và vẽ tín hiệu điện áp tại cực E của 2 transistor T6 , T7 trên cùng đồ thị. Nhận xét quan hệ về pha giữa chúng.

Bước 11: Dùng lý thuyết đã học xác định hệ số khuếch đại áp (Av) toàn mạch. Nhận xét gì về Av thí nghiệm với Lý thuyết?

... ... ...

Bước 12: Cho biết chức năng của các Transistor T3 trong mạch?

... ...

... Bước 13; Đưa tín hiệu ra loa, ngắn mạch J4, cho biết vai trò của C4 và R12 ?

... ... ...

Bài 8: Nguồn điện một chiều Thời gian : 18 giờ * Mục tiêu của bài: Học xong bài này học viên sẽ có khả năng:

- Trình bày chính xác sơ đồ mạch điện, tác dụng của các linh kiện và các ứng dụng của các mạch chỉnh lưu, lọc và ổn áp nguồn

- Phân tích đúng nguyên lý hoạt động của các mạch chỉnh lưu, lọc và ổn áp nguồn - Lắp ráp và cân chỉnh các mạch chỉnh lưu, lọc và ổn áp nguồn đúng chỉ tiêu kỹ thuật. - Chẩn đoán, kiểm tra và sửa chữa được các hỏng hóc của các mạch chỉnh lưu, lọc và ổn áp nguồn

- Cẩn thận đảm bảo an toàn thiết bị và dụng cụ - Nghiêm túc, khoa học, tỉ mỷ.

8.1.Giới thiệu chung về nguồn điện một chiều.

- Bài học này giới thiệu về nguyên lý mạch điện, các thông số cơ bản đánh giá về các mạch biến đổi công suất (chỉnh lưu) cố định một pha bán kỳ M1, toàn kỳ M2 và B2, mạch chỉnh lưu 3 pha bán kỳ M3 và toàn kỳ B6

- Nội dung bài còn đi sâu vào khảo sát về dòng điện, điện áp cũng như công suất trong các mạch nêu trên nhằm giúp người học có khả năng phân tích, phán đoán các nguyên nhân hư hỏng có thể xảy ra trong thực tế

8.1.1. Chức năng

Như đã đề cập ở các bài trước, nguồn cấp điện một chiều thường được chỉnh lưu từ dòng điện xoay chiều một pha hoặc ba pha vì các máy phát điện một chiều ngày càng ít thông dụng. Trong thiết bị điện tử công suất thường gặp các giá trị dòng thuận lớn và điện áp nghich cao. Do đó, chỉ các diode silicon trong các mạch điện ở phần sau được dùng làm van chỉnh lưu

Khác với điện áp một chiều từ nguồn pin hoặc các nguồn ổn áp, điện áp ra của các mạch chỉnh lưu không cố định theo thời gian mà có dạng xung một chiều, còn được gọi là điện áp hổn hợp, điện áp này có thể đo được bằng các thiết bị đo từ điện (trị trung bình) hoặc thiết bị đo điện từ (hiệu dụng). Nếu dùng các thiết bị đo có chỉnh lưu (VOM) thì hệ số hình dáng của điện áp đo phải được tính toán, điều này là cần thiết vì thang đo của loại thiết bị này được khắc độ theo trị hiệu dụng, hệ số hình dáng được chọn giá trị là F = 1,11 (IFAV ≠ IFRMS)

Với điện áp và dòng DC có dạng xung, sự sai biệt giữa trị trung bình với trị hiệu dụng là kết quả của sóng hài.

8.1.2. Sơ đồ khối và chức năng các khối

Điện áp hổn hợp ở hình 4.3 bao gồm thành phần DC lý tưởng Ud và thành phần AC hình sin với

Đối với điện áp ở hình 3.3, giá trị trung bình của điện áp hổn hợp được đo bằng dụng đo từ điện là :

Ud = 10 V

Trị hiệu dụng của điện áp hổn hợp là

Với Ud = û = 10 V, suy ra :

Như đã đề cập ở trên, trong thực tế các giá trị hiệu dụng thường được đo bằng các thiết bị đo điện từ

Trong trường hợp tải thuần trở, phương pháp đo này cũng được áp dụng khi xem các giá trị đo

Ud ≠ Um và tương tự như thế Id ≠ Im Sự khác nhau này cũng đúng với công suất

8.2. Mach chỉnh lưu

8.2.1.Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ

Giả sử Ploss = 0 W đối với mạch chỉnh lưu lý tưởng, do đó :

Kết quả là P(AC) = P(DC)

Điều này cũng được chứng minh trực tiếp bằng cách dùng thiết bị đo kiểu điện động

Hình 3.4 Sơ đồ mạch chỉnh lưu lý tưởng với đồng hồ đo công suất P = Pm Từ hình 3.4, công thức tính công suất chỉ đúng trong biểu thức sau :

Pm = Um x Im > Ud x Id

Công suất một chiều Pm lớn hơn công suất một chiều Pd, nếu kể đến công suất dư Pex là công suất tạo nên bởi thành phần gợn sóng hoặc bởi các sóng hài

Trong trường hợp lý tưởng Uripp = 0 suy ra : P(a.c) = Ud x Id

Điện áp gợn sóng được định nghĩa là giá trị hiệu dụng của các sóng hài

Vì trong lĩnh vực điện tử công suất các thành phần gợn sóng chủ yếu phụ thuộc vào mạch chỉnh lưu, hệ số gợn sóng được định nghĩa là tỉ số giữa điện áp gợn sóng với điện áp một chiều

8.2.2. Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ biến áp có điểm giữa

Nếu điện áp ở hình 3.3 đặt lên một tải thuần trở thì công suất thực sự rơi trên tải sẽ là :

Gồm hai thành phần

8.2.3. Mạch chỉnh lưu cầu

Trong lĩnh vực điện tử công suât, mạch này không quan trọng lắm do mạch có nhiều đặc điểm không phù hợp với các mạch biến đổi công suất.

Trong hình 3.5 vì không điều khiển được nên van V10 chỉ bắt đầu dẫn khi điện áp anode dương hơn cathode, điều này chỉ diển ra trong suốt bán kỳ dương của điện áp xoay chiều và tạo nên dòng một chiều chảy ngang qua tải Rload. Giả sử rF << Rload ; u (a.c) = u (d.c) tại mọi thời điểm của bán kỳ dương. Trong khoảng thời gian bán kỳ âm Rload << RR ≈ ∞ Ω, lúc này mạch không dẫn và u = -UAK

Hình 3.5 Mạch chỉnh công suất một nửa chu kỳ

Trong hình 3.6 giá trị tức thời của điện áp một chiều ở ngõ ra được trình bày đầy đủ và điện áp xoay chiều được biểu diển bằng đường đứt nét

Như đã biết, trị hiệu dụng U của điện áp xoay chiều ngõ vào được tính theo công thức (đường đứt nét trong hình 3.6)

Trong đó, là trị hiệu dụng của điện áp DC ở ngõ ra (đường gạch chấm) trong hình 3.6

8.2.4. Mạch bội áp

Trong thực tế, trị trung bình của điện áp DC ở ngõ ra rất quan trọng, đối với mạch M1 giá trị này được tính như sau :