Mạch chỉnh lưu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
BÁO CÁO
MÔN HỌC: CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI:
TÌM HIỂU VỀ MẠCH CHỈNH LƢU NỬA CHU KỲ
Giáo viên hướng dẫn: Đinh Văn Nam
Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Tưởng
Trần Văn Tùng
Thân Văn Phú
Nguyễn Thị Tân
NgôThu Trang
Thái Nguyên, ngày 9 tháng 4 năm 2014

Trƣờng ĐH Công Nghệ TT&TT ĐH Thái Nguyên BÁO CÁO MÔN HỌC
Khoa: Điện Tử Truyền Thông CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ
2
ĐỀ TÀI:
TÌM HIỂU VỀ MẠCH CHỈNH LƢU NỬA CHU KỲ.
Nhóm sinh viên thực hiện: 1. Nguyễn Văn Tưởng
2. Trần Văn Tùng
3. Thân Văn Phú
4. Nguyễn Thị Tân
5. NgôThu Trang
Lớp : KTĐ-ĐT K12B
Khóa : 2013-2018
Thời gian thực hiện: 2 tuần
Nội dung cần hoàn thành:
1. Giải thích hoạt động của các mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ.
2. Mô tả một nguồn cung cấp một chiều cơ bản.
3. Cách tính giá trị trung bình của điện áp lối ra của mạch.
4. Giải thích sự ảnh hưởng của rào thế lên điện áp lối ra của mạch.
5. Đưa ra định nghĩa về khái niệm điện áp đỉnh đảo (PIV).
6. Giải thích hoạt động của mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ dùng bộ biến áp.
Giáo viên hƣớng dẫn:
Đinh Văn Nam

3
PHƢƠNG HƢỚNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
Phần 1:
❏ Tìm hiểu về mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ.
◆ Giải thích hoạt động của các mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ ( sơ đồ nguyên lý,
nguyên lý hoạt động).
◆ Mô tả một nguồn cung cấp một chiều cơ bản.
◆ Cách tính giá trị trung bình của điện áp lối ra của mạch (Lấy bài tập thí dụ).
◆ Giải thích sự ảnh hưởng của rào thế lên điện áp lối ra của mạch ( Lấy bài tập
thí dụ từ đó đưa ra kết quả mô phỏng).
◆ Đưa ra định nghĩa về khái niệm điện áp đỉnh đảo (PIV).
◆ Giải thích hoạt động của mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ dùng bộ biến áp.
Phần 2;
❏ Đưa ra nhận xét vàkết luận.

4
PHẦN MỘT:
TÌM HIỂU VỀ MẠCH CHỈNH LƢU NỬA CHU KỲ.
I. CHỈNH LƢU BÁN KỲ (HALF-WAVE RECTIFIERS):
Do khả năng dẫn dòng theo một hướng vàkhông dẫn dòng theo hướng ngược lại,
các diode được dùng trong các mạch chỉnh lưu biến đổi áp AC thành áp DC. Mạch
chỉnh lưu được tìm thấy trong các bộ nguồn DC hoạt động khi được cấp nguồn AC.
Bônguồn cung cấp làbộ phận cần thiết cho hệ thống mạch điện tử đơn giản cũng
như phức tạp.
1.1 Bộ nguồn DC cơ bản:
Bộ nguồn DC biến đổi nguồn áp xoay chiều 220 V - 50 Hz của nguồn lưới 1 pha
sang nguồn áp DC cógiátrị ổn định. Sơ đồ khối cơ bản của mạch chỉnh lưu và bộ
nguồn hoàn chỉnh trình bày trong hình H1.1

5
Hình H1.1: Sơ đổ khối của mạch chỉnh lưu và bộ nguồn cung cấp cólọc phẳng và
ổn định điện áp
◆ Trong sơ đồ khối của bộ nguồn DC hoàn chỉnh, bộ lọc cócông dụng khử đi
sự nhấp nhôcủa điện áp điện áp sau khi chỉnh lưu để nhận được tín hiệu áp ngõra
tương đối phẳng hơn.
◆ Bộ ổn áp cócông dụng duy trì không đổi giátrị áp DC ra khi điện áp
nguồn thay đổi hay khi tải thay đổi giátrị. Bộ ổn áp cóthể làlinh kiện đơn hay các
mạch điện tử tích hợp phức tạp tùy thuộc vào độ lớn của dòng tải hay phạm vi biến
thiên điện áp của nguồn AC cung cấp.
1.2 Mạch chỉnh lƣu bán chu kỳ:
Trong hình H1.2 trình bày mạch điện bao gồm: nguồn áp xoay chiều hình sin, 1
diode và 1 điện trở tải RL tạo thành mạch chỉnh lưu bán kỳ. Cần chúýtrong mạch
tại các vị trívẽ theo kýhiệu nối đất làcác nút chuẩn đẳng thế với nhau, tại các vị
trí này có điện thế là0V.
◆ Áp nguồn Vin cấp đến ngõvào mạch chỉnh lưu códạng sin, khi Vin 0V
(tương ứng bán kỳ dương) diode phân cực thuận và cho dòng đi qua điện trở tải.
Dòng điện này hình thành áp trên tải RL cócùng dạng với áp Vin.
◆ Khi Vin< 0V (tương ứng bán kỳ âm) diode phân cực nghịch không cho
dòng đi qua nên áp trên tải bằng 0V.

6
Hình H1.2: Hoạt động mạch chỉnh bán kỳ với điốt lý tưởng.
◆ Kết luận, áp trên tải đồng dạng với áp Vin ờ bán kỳ dương vàbằng 0V
khi Vin xuất hiện ở bán kỳ âm.
1.3. Giátrị trung bình của áp chỉnh lƣu bán kỳ:
Hình H1.3:
Với tín hiệu hình sin cấp vào mạch chỉnh lưu bán kỳ códạng tức thời:
v(t) = Vmaxsin(ωt) [V]

7
Điện áp tức thời trên điện trở tải được xác định theo quan hệ sau.
{
( ) ( ) ( )
( ) ( )
(1.1)
Gọi Vp là điện áp đỉnh của tín hiệu áp chỉnh lưu, ta có: Vp = Vmax
Gọi VAVG là điện áp trung bình của áp chỉnh lưu, giá trị này được đo trực tiếp
bằng Volt kế một chiều (hay bằng máy đo VOM ở thang đo Volt DC).Theo toán
học ta có định nghĩa của áp trung bình như sau:
VAVG = ∫ ( ) (1.2)
Trong đó T là chu kỳ của hàm v(t).
Với áp chỉnh lưu trên ngõ ra có dạng (1.1), giátrị trung bình xác định theo quan hệ
sau:
VAVG = ∫ ( ) ( ) ( )
Thu gọn, ta có:
VAVG = (1.3)
Gọi VRMS làgiátrị hiệu dụng của áp cấp vào mạch chỉnh lưu, quan hệ (1.3)
được viết lại theo dạng sau:
VAVG =
√
(1.4)
Thídụ 1.3:
Cho mạch chỉnh lưu bán kỳ với điện trở tải RL=24Ω vàáp tức thời ngõvào là:
V(t) = 12√ sin(100π t) v]. Xem như diode là lý tưởng, xác định định áp, dòng
trung bình vàcông suất một chiều PDC trên tải.
GIẢI
◆ Áp hiệu dụng ngõvào mạch chỉnh lưu là: VRMS = 12V.
◆ Áp trung bình trên tải được xác định theo quan hệ (1.4):
VAVG = 0.45.VRMS =0.45.12 = 5,4 V
◆ Dòng trung bình qua tải được xác định theo định luật Ohm:
IAVG = = = 0,255 A = 255 mA

8
◆ Công suất một chiều tiêu thụ trên tải:
PDC = VAVG.IAVG = 5,4.0,255 = 1,215 W
1.4. Ảnh hƣởng của điện thế rào cản lên tín hiệu ra của mạch chỉnh lƣu:
Khi áp dụng môhình thực nghiệm của diode với điện thế rào cản là0,7V.
Trong suốt bán kỳ dương của áp ngõ vào diode sẽ phân cực thuận khi
vin(t)> 0,7 V.
Ảnh hưởng của điện thế rào cản trên áp ngõra mạch chỉnh lưu được xét đến
khi biên độ của áp ngõvào mạch chỉnh lưu có giá trị thấp. Trong một số tài liệu khi
biên độ của áp ngõvào nhỏ hơn 10V ta cần chú ý đến ảnh hưởng trên.
Trong trường hợp tín hiệu có biên độ lớn hơn, ảnh hưởng của điện thế rào cản
được bỏ qua, xem như diode lý tưởng.
Thídụ 1.4:
Cho mạch chỉnh lưu bán kỳ với áp ngõvào códạng sin tần số 50 Hz, biên độ
là5V, xem hình H1.4 . Xác định áp ngõra của mạch chỉnh lưu.
Hình H1.4:
GIẢI
Ta có phương trình cân bằng áp như sau:
Vin(t) = VF + 0,7V +VL(t)
Trong đó 0,7V là điện thế rào cản vàVF là điện áp đặt ngang qua hai đầu diode,
với diode là lý tưởng. Ta cóquan hệ xác định áp tức thời trên tải códạng:
VL(t) = Vin(t) - VF - 0,7V

9
Khi diode phân cực thuận VF = 0 vàáp tức thời códạng V(t) = 5.sin(100π.t)
áp tức thời trên ngõra códạng:
VL(t) = 5sin(100π.t) – 0,7V
Các dạng tức thời Vin(t) vàVL(t) được trình bày trong hình H1.4.1
Hình H1.4.1: Áp tức thời ngõvào vàngõra mạch chỉnh lưu khi xét đến ảnh hưởng
của điện thế rào cản.
Kết quả môphỏng:

10
Hình H1.4.2: Sơ đồ mạch vàkết quả môphỏng ( trên lýthuyết).

11
1.5. Điện áp ngƣợc đỉnh trên diode (PIV-Peak Inverse Voltage):
Điện áp ngược đỉnh làgiátrị tối đa của điện áp ngược đặt nên hai đầu diode
lúc phân cực nghịch. Giátrị này bằng với biên độ của áp sin trên ngõvào của mạch
chỉnh lưu.
Kýhiệu ngược đỉnh làPIV, giả sử áp tức thời trên ngõvào mạch chỉnh lưu
códạng vin(t) = Vm.sin( )[V], ta có:
PIV = Vm (1.5)
1.6. Chỉnh lƣu bán kỳ phối hợp với biến áp cách ly giảm áp:
Hình H1.6
Máy biến áp 1 pha với dây quấn sơ cấp vàthứ cấp độc lập còn được gọi làbiến áp
cách ly hay biến áp 1 pha hai dây quấn.
Nguồn áp xoay chiều được cấp vào sơ cấp của biến áp, áp xoay chiều trên thứ cấp
biến áp được cấp vào mạch chỉnh lưu, xem hình H1.6.
Khi sử dụng phối hợp biến áp với mạch chỉnh lưu, chúng ta có được các lợi điểm
như sau:
◆ Cóthể điều chỉnh tăng hay giảm điện áp cấp vào mạch chỉnh lưu.
◆ Nguồn áp xoay chiều được cách ly với mạch chỉnh lưu đảm bảo được
các sự cố nguy hiểm trên phía thứ cấp biến áp.
Các thông số tính toán cho mạch chỉnh lưu trong trường hợp này thực hiện
theo các nội dung trên, tuy nhiên cần chúýthêm thông số tỉ số biến áp để phối
hợp các giátrị tính toán. Với các mạch chỉnh lưu cócông suất thấp, trong các

12
trường hợp tính toán ta giả thiết biến áp 1 pha cóhiệu suất 100 % (biến áp lý
tưởng); áp thứ cấp lúc không tải vàkhi mang tải xem như không thay đổi giátrị.
Với những bài toán thực tế cần phối hợp kiến thức của máy biến áp để hiệu chỉnh
các giátrị tính toán đặc biệt làtrong các trường hợp mạch chỉnh lưu cócông suất
lớn.

13
PHẦN HAI: ĐƢA RA KẾT LUẬN.
II. Nhận xét về mạch chỉnh lƣu nửa chu kỳ:
Ƣu điểm: Mạch điện đơn giản, chỉ dùng một điốt .
Nhƣợc điểm:
- Mạch chỉ làm việc trong một nửa chu kỳ, hiệu suất sử dụng biến áp nguồn
thấp.
- Sóng ra có độ gợn lớn (50Hz), khósan phẳng nên thực tế ít dùng.
- Thất thoát từ đỉnh sóng đầu vào đến đỉnh sóng đầu ra, gây ra bởi điện áp
ngưỡng của diode. Điện áp này xấp xỉ 0,7 Vôn đối với diode thường, và
0,1 Vôn với điode schottky. Các mạch chỉnh lưu nửa sóng, cả mạch chỉnh lưu
toàn sóng có2 cuộn dây, sẽ cóthất thoát đỉnh sóng bằng điện áp rơi trên một
diode.

Mạch chỉnh lưu

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (20)

Similaire à Mạch chỉnh lưu

Similaire à Mạch chỉnh lưu (20)

Dernier

Dernier (20)

Mạch chỉnh lưu