Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Lời nói đầu Nguồn ổn áp dải rộng ngày nay đợc ứng dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử nói chung và trong TV nói riêng, bởi nó cung cấp đợc nhiều mức điện áp khác nhau đáp ứng yêu cầu sử dụng của các khối chức năng trong các thiết bị điện tử với ổn định về điện áp, dòng điện rất đáng tin cậy. Nguồn ổn áp dải rộng với mức vào rất khác nhau nên đợc sử dụng trên toàn cầu với mỗi quốc gia có một tiêu chuẩn điện áp riêng. Nguồn ổn áp dải rộng đạt hiệu suất cao gọn nhẹ, tính năng tốt nên nghiên cứu nguồn ổn áp dải rộng là đề tài trong báo cáo tốt nghiệp này. Để hoàn thành báo cáo tốt nghiệp, xin chân thành cảm ơn Thầy Hà Quang Thanh, đã hớng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành công việc. Do thời gian và khả năng có hạn nên trong báo cáo sẽ không tránh khỏi sai sót. Rất mong đợc sự chỉ dẫn của các thầy, cô và các bạn đồng nghiệp khác để có đợc kinh nghiệm trong thiết kế sau này. Xin chân thành cảm ơn. SV thực hiện: Nguyễn Ngọc Kiên Lớp: CĐĐT7-K2 Nguyễn Ngọc Kiên - Lớp CĐ Điện tử 7 - K2 1 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Chơng 1: Vai trò chức năng các khối trong máy thu hình màu Trong máy thu hình màu bao gồm nhiều khối, nhiều chức năng hoạt động riêng biệt khác nhau nhng có liên quan chặt chẽ đến nhau. Mỗi khối chức năng đảm nhiệm một công việc khác nhau nên nguồn cung cấp cho từng khối khác nhau. Song để các khối làm việc ổn định thì nguồn điện áp khác nhau cũng phải có những yêu cầu chất lợng cao khác nhau. Hình vẽ trang 7 mô tả các khối chức năng trong máy thu hình màu. 1.1. Khối lệnh Nhận tín hiệu cao tần từ ăng ten thu với các dải sóng: VHF(L): 45,25 ữ 103,25 MHz VHF(H): 138,25 ữ 224,25 MHz UHF: 471 ữ 863,25 MHz Đa ra trung tần IF: 38 Hz Nh vậy khối kênh phải phối hợp trở kháng với ăng ten thu đảm bảo độ nhạy các tín hiệu cao tần số 50-100 à V. Khuếch đại cao tần, tạo dao động ngoại sai tại chỗ để phách tần, đa ra tần số trung tần có dải thông biên độ theo yêu cầu. Để khối kênh hoàn thành các chức năng khác nhau nguồn một chiều đợc cấp: 12V DC cấp cho các băng sóng VHF, UHF, qua bộ chuyển mạch. 12V cấp cho khuếch đại cao tần. 0-30 V cấp cho các điốt varicap để dò sóng. Nhận các mức điện áp AGC, AFC từ trung tần đa tới để ổn định chế độ công tác. Do vậy, để khối kênh làm việc ổn định với tất cả các dải tần thì viểc cấp nguồn một chiều đòi hỏi chính xác và ổn định cao. Nguyễn Ngọc Kiên - Lớp CĐ Điện tử 7 - K2 2 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở 1.2. Mạch khuếch đại trung tần chung Khối trung tần có nhiệm vụ khuếch đại tần số trung gian từ khối kênh đa tới. Tần số chung cho cả đơng kính và đờng tiếng là 38 MHz. Với các đờng tiếng: Hệ SECAM: 31,5 MHz (dải thông 6,5 MHz). 30,0 MHz (dải thông 6,0 MHz). Hệ PAL: 32,5 MHz (dải thông 5,5 MHz). Hệ NTSC: 33,5 MHz (dải thông 4,5 MHz). Đa tín hiệu Video ra với mức chuẩn từ 1-5 Vp-p Đa tín hiệu Audeo ra với mức chuẩn từ 350-450 mv Đa ra các mức điện áp AFC,AGC để ổn định khối kênh. Do vậy, để ổn định chế độ công tác của khối khuếch đại trung tần về độ lớn và dải thông thì nguồn cung cấp cũng đợc ổn định và chính xác. Khối này thờng đợc cấp nguồn từ 12V-24 VDC 1.3. Khối xử lý tín hiệu màu Tín hiệu trung tần sau tach sóng đa ra tín hiệu Video đợc đa tới khối xử lý tín hiệu màu. Khối này nhận dạng và khôi phục lại sóng mang màu phụ: PAL: 4,43 MHz SECAM: 4.40625-4,25 MHz NTSC: 3,58-4,43 MHz Qua mạch giải mã đa ra 3 tín hiệu sắc E R -E Y , E B -E Y , E G -E Y . Khối này th- ờng đợc cấp nguồn từ 12 V-13,2 V 1.4. Khối mạch đèn hình Khối mạch đèn hình nhận tín hiệu sau khi khối xử lý màu đa ra 3 tín hiệu sắc E R -E Y , E B -E Y , E G -E Y khuếch đại đủ lớn đồng thời kết hợp với tín hiệu chói E Y từ khối xử lý độ sáng đa tới trộn tách màu để tạo ra 3 tín hiệu màu từ đài phát chuyển đi E R , E B, E G . Ba tín hiệu màu này đợc đa vào catốt của đèn hình để tái tạo lại hình ảnh và màu sắc của cảnh ban đầu. Nguyễn Ngọc Kiên - Lớp CĐ Điện tử 7 - K2 3 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Khối mạch đèn hình làm nhiệm vụ khuếch đại công suất sắc và điều chế tín hiệu màu nên thờng đợc cấp điện áp một chiều rất cao từ 125 - 160 V để tạo ra công suất lớn đồng thời tạo ra điện thế giữa catốt và các lới của đèn hình. Trong mạch khuyếch đại đèn hình thờng có thêm các mạch tạo vạch, chữ, số. Mạch này thờng đợc cung cấp nguồn 12 -13,2 V. 1.5. Khối xử lý tín hiệu độ sáng Tín hiệu vào khối này đa ra sau tách sóng hình và đợc xử lý qua các mạch khuếch đại, thực hiện khuếch đại chói trớc khi tới catốt đèn hình. Tầng khuếch đại đầu tiên thực hiện điều chỉnh độ mịn ảnh (SAHRP). Tầng khuếch đại giữa thực hiện điều chỉnh đen trắng ảnh (PICTUER). Tầng khuếch đại cuốn thực hiện điều chỉnh độ sáng ảnh (BRIGHT). Trong khối xử lý độ sáng còn có mạch giới hạn độ sáng ABL nhằm giới hạn độ sáng của đèn hình và thực hiện các chức năng xoá tia quét ngợc. 1.6. Khối tách xung đồng bộ (Phân li đồng bộ) Khối này bằng các mạch vi phân tích và tích phân dạng các xung đồng bộ dòng, mành từ đài phát nén tín hiệu cao tần, chia tách đa sang các khối chức năng: Quét dòng hoặc quét mạch 1.7 Khối quét ngang Dao động chuẩn thờng đợc lấy từ các dao động chuẩn của thạch anh qua mạch chia tần tạo ra tần số quét ngang: h = 500KHz 32 = 15625 Hz Kết hợp với xung đồng bộ ngang tới mạch công suất ngang tạo nên điện áp quét đa tới cuộn lái ngang, lái tia điện tử từ trái sang phải cung cấp các cung cho mạch xoá tia quét ngợc giải mã, nguồn. Nguyễn Ngọc Kiên - Lớp CĐ Điện tử 7 - K2 4 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Khối này thờng đợc cấp nguồn 90-125V. Khối này cũng tạo ra các điện áp 12 V, 24 V, 140 V và cao áp cấp cho anốt đèn hình, khối công suất quét ngang đợc coi nh một nguồn phụ. 1.8. Khối quét dọc Các tần số dao động dọc cũng đợc lấy từ tần số chuẩn của thạch anh với từng tiêu chuẩn quét khác nhau tạo nên những tần số quét dọc khác nhau. Tiêu chuẩn quét hết một màn hình la 625 dòng thì tần số quét dọc là: 50 = 15625 625 = 50 Hz Với tiêu chuẩn quét hết một màn hình là 525 dòng thì tần số quét dọc là: 60 = 15625 525 = 60 Hz Tần số dọc này kết hợp với tín hiệu xung quét dọc từ đài phát đa tới mạch công suất tạo ra điện áp lái dọc tới cuộn lái dọc của đèn hình. Khối này cấp điện áp từ 12 V tới 24 V. 1.9. Khối vi xử lý Khối này là trung tâm điều khiển mọi hoạt động của máy. Có thể nhận tín hiệu điều khiển từ xa bằng cổng hồng ngoại hoặc bằng phím bấm. Tuỳ theo kiểu máy của từng hãng nên các chức năng của máy có ít hoặc nhiều, song nguyên tắc hoạt động thờng là sự biến đổi từ tín hiệu số sang tín hiệu điện áp mức để điều khiển các chức năng hoạt động của máy mà ngời xử dụng yêu cầu. Nguồn 5V cấp trớc (Máy tắt chờ). Nguồn 5V cấp bổ sung sau khi máy đã ổn định hơn và các đờng nguồn cộng trừ đối xứng cho IC nhớ hoặc 12 VDC. 1.10. Khối âm tần Khối này thực hiện khuếch đại âm tần đa ra loa và thực hiện các chức năng khác nhằm điều chỉnh hiệu quả âm thanh. Khối này đợc cấp nguồn 12V hoặc lớn hơn với các mạch tạo công suất âm thanh lớn. Nguyễn Ngọc Kiên - Lớp CĐ Điện tử 7 - K2 5 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở 1.11. Khối nguồn Khối này đóng vai trò quan trọng cung cấp năng lợng cho toàn máy làm việc. Ngày nay các bộ nguồn đều đợc thiét kế với nguồn xung ngắt mở tạo ra dải điện áp vào rất rộng từ 90-260V. Năng lực sửa sai trong thời gian ngắn tính bằng às nên đa ra điện áp rất ổn định và chính xác. Do nguồn xung thiết kế với biến áp xung nên độ cách ly điện rất cao an toàn cho ngời sử dụng và dễ tạo ra điện áp cấp cho các khối chức năng khác nhau theo nhu cầu với hiệu suất cao và ổn định. Do vậy khối nguồn cũng quyết định đến sự ổn định và chất lợng của toàn máy. 1.12. Nhận xét: Trong các máy thu hình màu tơng tự ngày nay đại đa số đều có đầy đủ các khối trên song tuỳ theo từng nhãn hiệu máy mà kết cấu có thể thay đổi ít nhiều: Các khối xử lý màu, xử lý độ sáng, tách xung đồng bộ thờng đợc thiết kế chung một khối. Các khối kênh, trung tần cũng đợc thiết kế chung thành một khối. Hệ thống giao tiếp giữa các khối cũng đợc số hoá một phần. Hệ thống âm thanh với nhiều chức năng mạnh đợc tăng cờng tạo cảm giác cho ngời sử dụng. Hệ thống màn ảnh phẳng nên có thêm các mạch sửa méo. Tóm lại: Các máy thu hình dân dụng đều có các khối mạch cơ bản trên chỉ thay đổi kết cấu theo từng kiểu máy khác nhau. Nguyễn Ngọc Kiên - Lớp CĐ Điện tử 7 - K2 6 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Chơng 2: Nguồn một chiều- phơng pháp ổn áp trong dải hẹp 2.1. Các bộ nắn điện tạo điện áp một chiều 2.1.1. Nắn điện nửa chu kỳ (hình 2.1) D + _ i 0 U ng i 1 U 1 U 2 C 0 U 0 AC in Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý mạch nắn điện nửa chu kỳ Mạch cung cấp điện cho thiết bị có công suất thấp 10 ữ 15W, độ gợn sóng yêu cầu không cao, mạch nắn điện nửa chu kỳ có đặc điểm đơn giản, chỉ dùng 1 điốt. Tụ C 0 có tác dụng làm cho điện áp sua khi nắn điện bằng phẳng hơn. Hình 2.2 là đồ thị điện áp nắn ra theo thời gian có điện dung C 0 và không có điện dung C 0 . Các tham số tính toán trong mạch nắn điện nửa chu kỳ: 2 0 0 2 0 0 ng 2 U U 2,22U 2 I I 1,57I 2 U 2 2U = = = = = W = 1,21 Tần số trong các tham số trên lấy ở 50 Hz. Trong đó: U 2 , I 2 : Lần lợt là điện áp và dòng điện hiệu dụng trong mạch thứ cấp biến áp. U ng : là điện áp ngợc đặt trên điốt. Nguyễn Ngọc Kiên - Lớp CĐ Điện tử 7 - K2 7 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở W : là hệ số gợn sóng Hình 2.2. Là đồ thị dạng nắn 1/2 chu kỳ điện áp theo thời gian U 1 t U 0 t Hình 2.2. Đồ thị dạng nắn 1/2 bán kỳ 2.1.2. Nắn điện 2 nửa chu kỳ (hình 2.3) AC in i 1 U 1 U ng U 2 i 0 U 0 C 0 i 2 U ng Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý mạch nắn điện cả hai bán kỳ Đồ thị nắn điện hai nữa chu kỳ (hình 2.4) Điện áp theo thời gian (toàn sóng) Đồ thị nắn điện hai nửa chu kỳ (hình 2.4) Điện áp theo thời gian Nguyễn Ngọc Kiên - Lớp CĐ Điện tử 7 - K2 8 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở U 0 U 1 t t Hình 2.4. Đồ thị nắn điện cả hai bán kỳ Các tham số tính toán cho mạch nắn điện ở chu kỳ 2 0 0 0 2 0 0 0 ng 2 0 U 2,22U KhiC 0 2 I I 0,79I KhiC 4 2U KhiC 0 = = = U U W = 0,49 (hệ số gợn sóng) 0,49 ở tần số 100Hz 2.1.3. Mạch nắn cầu (hai nửa chu kỳ) Mạch nắn điện này biến áp ra không cần điểm giữa. Mạch nắn cung cấp dòng khá lớn, công suất của mạch từ vài chục đến vài trăm W (hình 2.5). AC in U 0 U 0 D C 0 + U 2 U 1 Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý mạch nắn điện cả hai bán kỳ bằng cầu điốt Nguyễn Ngọc Kiên - Lớp CĐ Điện tử 7 - K2 9 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Dạng sóng nắn điện (hình 2.6) Bằng cầu điốt: Điện áp theo thời gian U 0 U 1 t t Hình 2.6. Đồ thị dạng nắn điện cả hai bán kỳ Các tham số tính toán: 2 0 0 0 2 0 0 0 ng 2 0 U U 1,11U KhiC 0 2 2 I I 1,11I KhiC 0 2 2 U 2U KhiC 0 W 0,49 = = = = = = Tần số tính toán là 100Hz 2.1.4. Mạch nắn bội áp (hình 2.7) Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý mạch nắn điện bội áp Nguyễn Ngọc Kiên - Lớp CĐ Điện tử 7 - K2 10 [...]... mức nguồn khác nhau thì nguồn ổn áp dải hẹp không áp ứng đợc buộc phải chế tạo nhiều bộ ổn áp khác nhau Ngày nay các bộ nguồn ổn áp dải hẹp chỉ còn đợc sử dụng ở những mạch yêu cầu công suất thấp, dòng nhỏ, với công nghệ đã đợc tổng hợp nh các IC họ 78 hoặc STR Nguyễn Ngọc Kiên - Lớp CĐ Điện tử 7 - K2 19 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Chơng 3: Nguyên lý nguồn ổn áp dải rộng Nguồn. .. các ổn áp bù (hình 2.15) 2 Hình 2.15: Mạch ổn áp đơn giản Điện áp lấy mẫu đa vào điốt ổn áp B2x85 (5,6V) so sánh T vừa khuếch đại vừa điều khiển * Mạch nguyên lý ổn áp dải hẹp kiểu bù (hình 2.16) T1 R3 Uv R1 T2 U2 Ur R2 Hình 2.16: Nguyên lý mạch ổn áp kiểu bù bằng bán dẫn Nguyễn Ngọc Kiên - Lớp CĐ Điện tử 7 - K2 17 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Điện áp lấy mẫu qua bộ phân áp. .. khối của nguồn ổn áp dải rộng (nguồn ngắt/ mở) Nguyễn Ngọc Kiên - Lớp CĐ Điện tử 7 - K2 22 Báo cáo thực tập ACin Ui 90 ữ 260V Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Chống nhiễu Nắn lọc & thích ứng U U00 U01 Chống nhiễu Khoá K điều khiển U02 Khuếch đại Ui U0 Hsync Vsync Bảo vệ nguồn Xung điều chế Quản lý nguồn Sửa sai so sánh Lấy mẫu Ui CPU Menu Các mức nguồn Điều khiển từ xa Dao động f = fdòng Xung từ... ổn áp dải rộng Nguồn ổn áp dải rộng khắc phục đợc những khuyết điểm của nguồn ổn áp dải hẹp, cho ra nhiều mức điện áp ổn định khi điện áp đầu vào thay đổi lớn, đảm bảo chế độ công tác của các thiết bị điện tử Nó đợc dùng hầu hết trong các bộ nguồn có công suất nhỏ và vừa phải trong các thiết bị điện tử ngày nay 3.1 Cơ sở vật lý của nguồn ổn áp dải rộng (nguồn ngắt mở) Khi biến áp đợc cấp điện một chiều... CPU Menu Các mức nguồn Điều khiển từ xa Dao động f = fdòng Xung từ biến áp dòng Hình 3.3: Sơ đồ khối của bộ nguồn ổn áp dải rộng Nguyễn Ngọc Kiên - Lớp CĐ Điện tử 7 - K2 23 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Chơng 4: Nguyên lý các khối chức năng trong bộ nguồn ổn áp dải rộng 4.1 Mạch khử từ Khi tắt máy điện áp cấp cho Anốt đèn hình, lới 2 giảm đột ngột nên thờng tạo ra từ tính trong... làm việc của nguồn tắt mở Nguyễn Ngọc Kiên - Lớp CĐ Điện tử 7 - K2 21 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Để điều khiển K hay các bán dẫn bằng các xung ngắt mở tạo ra công suất theo yêu cầu, thì trớc khi điều khiển K ta phải dùng bộ khuếch đại điều tiết các xung ngắt mở có đủ độ lớn: biên độ, tần số, độ rộng Để điều kiện K hay bán dẫn ta phải có các bộ tạo xung, các xung này có biên... biến áp hạ áp hay trực tiếp với các nguồn AC Nguyễn Ngọc Kiên - Lớp CĐ Điện tử 7 - K2 15 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở a ổn áp bằng điốt Zênr (hình 2.13) I R U0 ĐZ Uổn = UZ Uz Uz Izmax I Imax U Hình 2.13: Mạch ổn áp dùng Điốt Zener và đặc tuyến Von ampe Khi U0 vợt quá UZ của điốt thì dòng đánh thủng sẽ rất lớn, dòng này sẽ tạo ra sụt áp trên R sao cho Ura = U0 - Iz R = Uổn R... chế b Nguồn ổn áp bằng bán dẫn kiểu bù * Sơ đồ khối (hình 2.14) Hình 2.14: Sơ đồi khối của mạch ổn áp dùng bán dẫn Nguyễn Ngọc Kiên - Lớp CĐ Điện tử 7 - K2 16 Báo cáo thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Phần tử điều khiển giống nh một điện trở tăng giảm đợc nhờ điện áp điều khiển từ phần tử khuyếch đại đa tới Điện áp khuếch đại đợc lấy do sự so sánh mẫu điện áp chuẩn đa về Nếu điện áp lấy... lới thờng dùng (cỡ 48 Hz) Khi điện áp xuống thấp tức tần số xuống dới 48 Hz thì mạch cộng hởng này có trở kháng thay đổi tự thích ứng với điện áp đầu vào Điện trở R cỡ 1 M ữ 2 M để bảo vệ Bộ nguồn ổn áp này ít đợc dùng vì điện áp không phụ thuộc vào tần số nhiều nên hiệu quả kém ổn định tốc độ ổn áp chậm 2.3.3 Nguồn ổn áp dải hẹp dùng linh kiện tích cực Nguồn ổn áp dải hẹp dùng linh kiện tích cực trực... thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Mạch bao gồm IC1 điều khiển mức điện áp với thời gian 3s Khi đóng mạch nguồn IC1 đa ra mức điện áp cao bán dẫn T1 đóng rơle; sau 3s, IC1 đa ra mức thấp T1 ngắt: mạch khử từ hoàn thành nhiệm vụ 13,5V IC1 EXP85340 Đưa đi nắn điện AC TPH 1602 Rt Lk Hình 4.2: Mạch khử từ của máy thu hình cỡ lớn 4.2 Mạch lọc nhiễu Trong bộ nguồn dải rộng, để tránh các xung nhiễu . Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở Chơng 3: Nguyên lý nguồn ổn áp dải rộng Nguồn ổn áp dải rộng khắc phục đợc những khuyết điểm của nguồn ổn áp dải. thực tập Nguồn ổn áp dải rộng kiểu xung ngắt mở 2.3. Các phơng pháp ổn định điện áp 2.3.1. Nguồn ổn áp dùng linh kiện thụ động Tiêu biểu cho loại nguồn này