176 xung) khi D khóa, ng ắ t t ả i kh ỏ i m ạ ch vào. Khi tranzito khóa (t ươ ng ứ ng v ớ i kho ả ng th ờ i gian t nghỉ = t khóa n ă ng l ượ ng c ủ a U vào k ế t h ợ p v ớ i n ă ng l ượ ng c ủ a U L qua đ iôt (lúc này m ở ) n ạ p cho t ụ C và cung c ấ p U ra cho t ả i. + N ă ng l ượ ng c ủ a ngu ồ n U vào liên t ụ c cung c ấ p cho b ộ ổ n áp (trên cu ộ n L) và vi ệ c truy ề n n ă ng l ượ ng ra t ả i x ả y ra d ướ i d ạ ng xung không liên t ụ c. - Phương pháp điều chỉnh đồng thời độ rộng xung và độ rỗng xung S ơ đồ kh ố i th ự c hi ệ n ph ươ ng án này cho trên hình 2.145. Đặ c đ i ể m k ế t c ấ u ở đ ây là tranzito chuy ể n m ạ ch và đ iôt m ắ c n ố i ti ế p v ớ i t ả i, cu ộ n ch ặ n L m ắ c song song v ớ i t ả i phân cách qua đ iôt. Khi tranzito m ở , dòng do U vào cung c ấ p cho cu ộ n L tích l ũ y n ă ng l ượ ng t ừ tr ườ ng. Đ i ố t lúc này khóa ng ắ t ph ầ n tr ướ c nó kh ỏ i m ạ ch t ả i, t ụ C đượ c n ạ p đầ y t ừ tr ướ c, phóng đ i ệ n qua m ạ ch t ả i, cung c ấ p U ra . Khi tranzito khóa ( ứ ng v ớ i kho ả ng th ờ i gian không có xung đ i ề u khi ể n), trên L xu ấ t hi ệ n s ứ c đ i ệ n độ ng t ự c ả m, chi ề u ng ượ c l ạ i v ớ i U vào làm đ iôt D m ở gi ả i phóng n ă ng l ượ ng t ừ cu ộ n L n ạ p cho C và cung c ấ p cho m ạ ch t ả i. Qua vi ệ c phân tích có m ấ y nh ậ n xét sau: + Đ i ệ n áp U L và U C ng ượ c c ự c tính v ớ i U vào do đ ó t ạ i đầ u ra ta nh ậ n đượ c đ i ệ n áp trên t ả i ng ượ c c ự c tính v ớ i U vào hay b ộ ổ n áp có tác d ụ ng đả o d ấ u đ i ệ n áp vào c ầ n ổ n đị nh. + Đ i ệ n áp ra đượ c xác đị nh theo h ệ th ứ c: U ra / U vào = - t mở / t khóa Hình 2.145: Phương pháp điều chỉnh đồng thời t mở và t khóa Vì t mở và t khóa luôn bi ế n đổ i t ỉ l ệ ng ượ c (do chu k ỳ T là h ằ ng s ố ) d ả i cho phép nh ậ n đ i ệ n áp ra là 0 ≤ |U ra | ≤ ∞ hay ph ươ ng pháp này cho phép đ i ề u ch ỉ nh U ra r ộ ng nh ấ t trong 3 ph ươ ng pháp trình bày. + N ă ng l ượ ng t ừ m ạ ch vào cung c ấ p cho b ộ ổ n áp d ướ i d ạ ng xung vào b ộ ổ n áp truy ề n n ă ng l ượ ng ra t ả i c ũ ng d ướ i d ạ ng xung. 177 - Phương pháp ổn áp xung sơ cấp S ơ đồ kh ố i th ự c hi ệ n ph ươ ng pháp ổ n đị nh s ơ c ấ p cho trên hình 2.146. Hình 2.146: Phương pháp ổn áp xung kiểu sơ cấp M ạ ch hình 2.146 ho ạ t độ ng nh ư sau: Đ i ệ n áp l ướ i đượ c ch ỉ nh l ư u tr ự c ti ế p b ằ ng m ộ t m ạ ch c ầ u t ạ o nên ngu ồ n m ộ t chi ề u đố i x ứ ng c ỡ ± 150V cung c ấ p cho hai tranzito T 1 và T 2 đượ c đ i ề u khi ể n theo ki ể u đẩ y kéo nh ờ hai dãy xung đ i ề u khi ể n ng ượ c pha nhau có t ầ n s ố kho ả ng 5 ÷ 50 kHz. Các xung đ i ề u khi ể n có độ r ộ ng thay đổ i theo quy lu ậ t c ủ a đ i ệ n áp sai l ệ ch c ủ a đ i ệ n áp U ra (gi ố ng nh ư ph ươ ng pháp ổ n đị nh ki ể u th ứ c ấ p đ ã nói trên). Nh ờ T 1 và T 2 đ i ệ n áp ± U o l ầ n l ượ t đượ c đư a t ớ i 1 bi ế n áp xung và t ả i th ứ c ấ p c ủ a nó qua m ộ t m ạ ch ch ỉ nh l ư u hai n ử a chu k ỳ , và 1 khâu l ọ c LC, ta nh ậ n đượ c đ i ệ n áp ra đ ã đượ c ổ n đị nh. Đặ c đ i ể m chính c ủ a ph ươ ng pháp này là ở đ ây s ử d ụ ng bi ế n áp xung làm vi ệ c ở t ầ n s ố cao nên k ế t c ấ u g ọ n và t ổ n hao nh ỏ . M ạ ch cách ly để phân cách đ i ệ n th ế gi ữ a m ạ ch th ứ và s ơ c ấ p b ả o v ệ kh ố i đ i ề u khi ể n kh ỏ i ả nh h ưở ng c ủ a ổ n áp (th ườ ng dùng ghép bi ế n áp hay ghép option). Đ i ể m l ư u ý cu ố i cùng là trong t ấ t c ả các ph ươ ng pháp đ ã nêu, có th ề thay khóa chuy ể n m ạ ch tranzito b ằ ng các khóa tiristo (xem ph ầ n 2.7 ti ế p sau). Khi đ ó, ch ỉ c ầ n đ i ề u ch ỉ nh th ờ i đ i ể m xu ấ t hi ệ u xung đ i ề u khi ể n m ở cho tiristo (thay vì đ i ề u khi ể n độ r ộ ng c ủ a xung vuông đ i ề u khi ể n khóa tranzito) nh ờ các m ạ ch t ạ o xung đ i ề u khi ể n thích h ợ p. b – Ổn định dòng điện Trong nh ữ ng thi ế t b ị đ i ệ n t ử có độ chính xác, độ ổ n đị nh cao, ngoài yêu c ầ u ổ n đị nh đ i ệ n áp ra t ả i còn có yêu c ầ u ổ n đị nh dòng đ i ệ n qua m ộ t m ạ ch t ả i nào đ ó. Ph ầ n d ướ i đ ây đề c ậ p t ớ i m ộ t vài ph ươ ng pháp ổ n dòng. - Để ổn định dòng điện qua một mạch tải (khi đ i ệ n áp ngu ồ n hay khi tr ị s ố t ả i thay đổ i) ta có th ể dùng ph ầ n t ử ổ n dòng nh ư barette. D ụ ng c ụ này g ồ m có m ộ t s ợ i dây s ắ t hay vônfram đặ t trong bóng th ủ y tinh ch ứ a hi đ rô. Khi có đ òng đ i ệ n qua barette, s ợ i dây đượ c nung nóng làm cho đ i ệ n tr ở c ủ a nó bi ế n đố i. Đặ c tuy ế n c ủ a barette đượ c v ẽ trên hình 2.147a. Khu v ự c làm vi ệ c c ủ a barette là đ o ạ n AB trong đ ó khi đ i ể m làm vi ệ c c ủ a barette bi ế n đổ i thì dòng qua nó h ầ u nh ư không đổ i. 178 Hình 2.147: Đặc tuyến V-A và mạch dùng Barette và mạch ổn dòng Hình 2.147b bi ể u th ị m ạ ch đ i ệ n dùng barette để ổ n đị nh dòng qua R t gi ả s ử U v t ă ng thì đ i ệ n tr ở c ủ a B c ũ ng t ă ng (do nó b ị nung nóng h ơ n), s ụ t áp trên B t ă ng bù l ạ i s ự t ă ng c ủ a U v dòng n ố i ti ế p qua B và R t gi ữ ổ n đị nh. Barette đả m b ả o s ự ổ n đị nh dòng đ i ệ n v ớ i độ chính xác ± 1% khi đ i ệ n áp ngu ồ n bi ế n đổ i ± (10-15%) các tham s ố c ủ a ph ầ n t ử barette là các c ặ p giá tr ị đ i ệ n áp và dòng ứ ng v ớ i các đ i ể m A, B, C trên hình 2.147a. - Tranzito như một nguồn dòng điện Hlnh 2.148: Mạch ổn dòng dùng tranzito ở chế độ độ không bão hòa M ộ t ph ươ ng pháp ph ổ bi ế n h ơ n để ổ n đị nh dòng đ i ệ n là s ử d ụ ng tranzito làm vi ệ c ở đ o ạ n n ằ m ngang c ủ a đặ c tuy ế n ra c ủ a nó. Khi đ ó, đ i ệ n tr ở vi phân c ủ a tranzito khá l ớ n (là yêu c ầ u c ầ n thi ế t đổ i v ớ i 1 ngu ồ n dòng g ầ n v ớ i lý t ưở ng) trong khi đ i ệ n tr ở 1 chi ề u l ạ i nh ỏ . Hình 2.148 đư a ra m ộ t m ạ ch ổ n dòng đơ n gi ả n dùng tranzito m ắ c theo s ơ đồ EC có h ồ i ti ế p âm dòng đ i ệ n trên R E , đ i ệ n tr ở t ả i đượ c m ắ c n ố i ti ể p v ớ i tranzito ở m ạ ch colect ơ . • Khi U CE > U CẸ bão hòa , dòng đ i ệ n m ạ ch ra I c = I ra ≈ I E g ầ n nh ư không thay đổ i cho t ớ i khi tranzito b ị bão hòa : 179 E BEOB E E Era R UU = R U =II - ≈ (2-273) Đ i ệ n tr ở trong c ủ a ngu ồ n dòng khi đ ó đượ c xác đ inh b ở i ( ) R+r+R//R Rβ +1r= dI dU =r EBE21 E cE ra ra i (2-274) Ví d ụ v ớ i I ra = 1mA r CE = 100kΩ R E = 5kΩ β = 300 U E = 5V 7.5k Ω mA 1 25mV 300. I U β r c T BE ≈≈= R 1 // R 2 = 10kΩ ta nh ậ n đượ c giá tr ị n ộ i tr ở ngu ồ n là r i = 7,6 MΩ • Để tránh ả nh h ưở ng c ủ a R 1 // R 2 làm gi ả m r i , R 2 đượ c thay b ằ ng đ iôt ổ n áp Đ 2 để ổ n đị nh đ i ệ n áp U B và có tác d ụ ng bù nhi ệ t cho U BE (h. 2.148b). • Có th ể dùng FET lo ạ i th ườ ng m ở (JFET) làm ph ầ n t ử ổ n dòng nh ư trên hình 2.148 c, d khi đ ó n ộ i tr ở ngu ồ n dòng đượ c xác đị nh b ở i : r i = r DS + M.R s = r DS (1 + SR s ) (2-275) v ớ i r DS là đ i ệ n tr ở máng - ngu ồ n lúc U GS = 0 và S là độ d ố c (h ồ d ẫ n) c ủ a đặ c tính truy ề n đạ t, c ủ a FET. Th ườ ng giá tr ị n ộ i tr ở c ủ a ngu ồ n dùng lo ạ i này th ấ p h ơ n 1÷2 c ấ p so v ớ i lo ạ i dùng BST. • Để nâng cao ch ấ t l ượ ng ổ n đị nh c ủ a dòng đ i ệ n trên R t ng ườ i ta s ử d ụ ng các m ạ ch ổ n dòng ki ể u "g ươ ng dòng đ i ệ n" nh ư bi ế u th ị trên hình 2.149 a và b. V ớ i m ạ ch 2.149 (a) t ươ ng t ự nh ư trên, dòng đ i ệ n ra đượ c xác đị nh b ở i: E 2v E BEOB Era R .RI R UU II = − == (2-276) Do U E t ă ng 2mV/ 0 C nên vi ệ c đư a thêm đ iôt Đ vào nhánh có R 2 s ẽ bù đ i ệ n áp UB lên 1 l ượ ng t ươ ng ứ ng (theo nhi ệ t độ ), hay lúc đ ó U D ≈ U BEO , rút ra : v E 2 ra I R R I = (2-277) 180 Ngh ĩ a là dòng đ i ệ n m ạ ch ra t ỷ l ệ v ớ i đ òng I v ở m ạ ch vào (c ũ ng t ừ lý do này m ạ ch có tên là “g ươ ng dòng đ i ệ n". Hình 2.149: Sơ đồ gương dòng điện đơn giản Trong m ạ ch 2.149 b, đ iôt D đượ c thay th ế b ằ ng T 1 n ố i theo ki ể u đ iôt. Ch ế độ c ủ a T 1 là bão hòa vì U CE1 = U BE1 = U CEbhòa Vì U BE1 = U BE2 nên I B1 = I B2 = I B và I C1 = I C2 = βI B suy ra : I v = β 1 I B + 2 I B I ra = β 2 I B và v ớ i β 1 = β 2 =β ta có vvra II 2 β β I ≈ + = (2-278) ngh ĩ a là trên 2 nhánh vào và ra có s ự cân b ằ ng dòng đ i ệ n; m ạ ch cho kh ả n ă ng làm vi ệ c c ả khi R E = 0. Tuy nhiên vi ệ c có thêm R E s ẽ bù sai l ệ ch gi ữ a T 1 và T 2 c ũ ng nh ư làm t ă ng n ộ i tr ở c ủ a ngu ồ n dòng. - Nguồn ổn dòng dùng IC tuyến tính M ộ t ph ươ ng pháp khác ổ n đị nh dòng đ i ệ n có s ử d ụ ng IC tuy ế n tính đượ c cho trên hình 2.150. 181 Hình 2.150: Nguồn ổn dòng IC tuyến tính M ạ ch hình 2.150 cho dòng đ i ệ n I 2 ra t ả i không ph ụ thu ộ c vào đ i ệ n áp ra U 2 mà ch ỉ đượ c đ i ề u ch ỉ nh b ở i đ i ệ n áp vào U 1 n ế u ch ọ n U 1 = U chuẩn thì I 2 ổ n đị nh. Ta hãy xác đị nh dòng I 2 . T ạ i nút N có: 0 R U R UU 3 n 2 nra =− − T ạ i nút P có 0 R UU R UU p2 2 p1 = − + − T ạ i nút A có 0I R UU R UU 2 2 2p 1 2ra =− − + − t ừ đ i ề u ki ệ n U n =U p v ớ i ch ế độ khu ế ch đạ i c ủ a IC, U ra = U 2 + U R1 gi ả i tìm I 2 có 2 21 21 31 31 1 31 32 2 2 U R2R 2RR R2R RR U R2R RR 2R 1 I         + − + +         + += (2-279a) b ằ ng cách ch ọ n ( ) 21 2 2 3 RR R R + = (2-279b) có 21 1 2 /RR U I = t ứ c là I 2 không ph ụ thu ộ c vào U 2 182 N ế u ch ọ n R 2 >> R 1 1 1 2 R U I ≈ (2-280) thì t ừ (2.279b) có: R 2 = R 3 Khi đ ó, đ i ề u ch ỉ nh chính xác R 3 có th ể đạ t đượ c tr ở kháng ra r ấ t l ớ n và dòng đ i ệ n ra I 2 không ph ụ thu ộ c vào đ i ệ n áp ra U 2 . Tuy nhiên I 2 có ph ụ thu ộ c y ế u vào R t và để kh ắ c ph ụ c nh ượ c đ i ể m này ng ườ i ta dùng các m ạ ch ph ứ c t ạ p có s ử d ụ ng 2 hay nhi ề u IC tuy ế n tính, ho ặ c k ế t h ợ p vi ệ c dùng IC và tranzito ngu ồ n dòng. 2.6.5. Bộ ổn áp tuyến tính IC Để thu nh ỏ kích th ướ c c ũ ng nh ư chu ẩ n hóa các tham s ố c ủ a các b ộ ổ n áp m ộ t chi ề u ki ể u bù tuy ế n tính ng ườ i ta ch ế t ạ o chúng d ướ i d ạ ng vi m ạ ch, nh ờ đ ó vi ệ t s ử d ụ ng c ũ ng d ễ dàng h ơ n. Các b ộ IC ổ n áp trên th ự c t ế c ũ ng bao g ồ m các ph ầ n chính là b ộ t ạ o đ i ệ n áp chu ẩ n, b ộ khu ế ch đạ i tín hi ệ u sai l ệ ch, tranzito đ i ề u ch ỉ nh, b ộ h ạ n ch ế dòng (trong ph ầ n l ớ n các ổ n áp đề u c ố b ộ h ạ n ch ế dòng). Các IC ổ n áp th ườ ng b ả o đả m dòng ra kho ả ng t ừ 100mA đế n 1A đ i ệ n áp t ớ i 50V, công su ấ t tiêu tán kho ả ng 500 - 800 mw Hi ệ n nay ng ườ i ta c ũ ng ch ế t ạ o các IC ổ n áp cho dòng t ớ i 10A, đ i ệ n áp t ừ 2-50V. Các lo ạ i IC ổ n áp đ i ể n hình th ườ ng dùng là: LM105, LM309, µA723, LM323, LM345, LM350, LM337, LM338, Seri 78Hxx… Tùy thu ộ c vào yêu c ầ u v ề các tham s ố k ỹ thu ậ t nh ư đ i ệ n áp ra, dòng ra, h ệ s ố ổ n đị nh đ i ệ n áp, kh ả n ă ng đ i ề u khi ể n đ i ệ n áp ra, d ả i nhi ệ t độ làm vi ệ c, ngu ồ n cung c ấ p, độ ổ n đị nh theo th ờ i gian v.v Mà ng ườ i ta ch ế t ạ o ra nhi ề u lo ạ i (có c ấ u trúc m ạ ch bên trong) khác nhau, v ớ i 3 ho ặ c 4 chân ra giúp cho vi ệ c s ử d ụ ng nó h ế t s ứ c thu ậ n ti ệ n. a - Loại IC ồn áp 3 chân n ố i (h.2.151 ( đầ u ra, đầ u vào và đấ t). Lo ạ i này th ườ ng cho ra m ộ t đ i ệ n áp c ố đị nh. Đạ i di ệ n cho lo ạ i này là Seri 7800 hay 7900. Đ i ệ n áp ra đượ c ch ỉ b ằ ng 2 s ố cu ố i cùng c ủ a kí hi ệ u. Ví d ụ 7805 ( ổ n áp 5v) ; 7812 (+ 12V) ; 7815 (+ 15V) ; 7818 (+ 18V) ; 7824 (+ 24V). T ụ đ i ệ n C = 0,1 µF để c ả i thi ệ n quá trình quá độ và gi ữ cho đ i ệ n tr ở ra c ủ a m ạ ch đủ nh ỏ ở t ầ n s ố cao, dòng đ i ệ n ra, ph ổ bi ế n ≤ 1A. Hình 2.151: Sơ đồ nguồn ổn áp dùng IC loại 7805 (họ IC78xx) . - Phương pháp ổn áp xung sơ cấp S ơ đồ kh ố i th ự c hi ệ n ph ươ ng pháp ổ n đị nh s ơ c ấ p cho trên hình 2.1 46. Hình 2.1 46: Phương pháp ổn áp xung kiểu sơ cấp M ạ ch hình 2.1 46. E BEOB E E Era R UU = R U =II - ≈ ( 2-2 73) Đ i ệ n tr ở trong c ủ a ngu ồ n dòng khi đ ó đượ c xác đ inh b ở i ( ) R+r+R//R Rβ +1r= dI dU =r EBE21 E cE ra ra i ( 2-2 74) Ví d ụ v ớ i I ra . 2 21 21 31 31 1 31 32 2 2 U R2R 2RR R2R RR U R2R RR 2R 1 I         + − + +         + += ( 2-2 79a) b ằ ng cách ch ọ n ( ) 21 2 2 3 RR R R + = ( 2-2 79b) có 21 1 2 /RR U I = t ứ c là I 2 không ph ụ thu ộ c vào U 2 182 N ế u ch ọ n R 2 >> R 1 1 1 2 R U I ≈ ( 2-2 80)