Bài báo cáo Mạch nguồn một chiều - Bùi Trung Hiếu

2 1,201 50,02 
Bài báo cáo: MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU 
Bùi Trung Hiếu_trunghieukh@yahoo.com 
Khị mô phỏng (Lấy DV =0.7V) 
Các giá trị được đọc trên Osilocope nên có sai số đến ≤1V. Ta có hình dạng sóng thu được thực tế: 
Bài báo cáo: MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU 
Bùi Trung Hiếu_trunghieukh@yahoo.com 
Do sai số của phép đo lên đến ≤1V nên các giá trị giữa tính toán lý thuyết và thực tế có ít nhiều sai 
khác, đặc biệt khi đo điện áp ngược trên diode, giá trị lại vượt qua cả đỉnh tín hiệu vào, điều này không đúng 
như lý thuyết, nhưng có thể giải thích: lúc thực hiện phép đo, các giá trị Vin, Vout được lấy trước, khi vừa 
cấp nguồn cho biến áp nên lúc đó, mạch từ có thể chưa bão hoà, sau khoảng thời gian t, lấy tín hiệu ra ở Vin 
và Vout thì mạch từ đã bão hoà, và lúc này mới lấy tín hiệu ra ở Diode nên xuất hiện hiện tượng trên, và 
chính xác máy biến áp có trị đỉnh lên tới 18V(≤1V). Ta sẽ thấy điều đó rõ hơn ở các bài thí nghiệm sau. 
Hình dạng sóng Vin không được hoàn toàn giống hình sin, có thể vật liệu sắt từ là không đồng nhất 
trong ổn áp. (các đồ thị biểu diễn trên đây đã được làm trơn) 
b./ Sơ đồ mạch(Khi S1 hở, S2 đóng,VRL chỉnh về cực đại) 
Đại lượng imV omV DV DrV ODCV OTRMSV OACV r of 
Công thức 12 2 im DV V− 0.7V 2 im DV V− omV omV 2 2OTMS ODCV V− 
OAC
ODC
V
V
 0 
Tính 
toán 
16.971 16.271 0,7V 33.242 16.971 16.791 0 0 0 
Đo đạc 18 17 1 35 16.759 16.771 0.6 0.04 0 
Khi mô phỏng, ta có được hình dạng các sóng như sau: 
Giá trị offset của Vdiode bị trôi đi so với 0 do xuất hiện Vdc của tụ lọc. Ta thấy khi dùng định luật 
Kickhoff 2 để giải thích thì mọi chuyện sẽ rất đơn giản: D out inV V V+ = . 
Tần số thu được ở mach ra bằng 0 do sóng ra là DC. 
Bài báo cáo: MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU 
Bùi Trung Hiếu_trunghieukh@yahoo.com 
c./ Khi RL hữu hạn(S1 và S2 cùng đóng) ta sẽ có: 
Cho trở VRL chạy, ta sẽ được họ đồ thị như hình dưới 
đây: (Giả sử ta xét VRL(W) ở các mức 1,10,100,500, 
1000, 2000,5000) 
Bằng phân tích mạch, ta sẽ tìm được giao điểm của 
đường quá độ và đuờng Sin là nghiệm của phương trình 
phi tuyến: 
/ 4 2t TRCe Sin t
T
π−− ⎛ ⎞⎟⎜= ⎟⎜ ⎟⎜⎝ ⎠
 với t trong lân cận T. 
Thực tế, khi đo đạc và quan sát, ta không được hình dạng như trên, sóng Vin cũng bị ảnh hưởng khi điều 
chỉnh VRL, điều này có lẽ do nguồn cung cấp (biến áp) có một công suất nhất định P và khi tăng tổng trở, 
giá trị I trong mạch thay đổi kéo theo Vin cũng phải thay đổi. Điều đó cũng khiến cho sóng sin của Vin nhận 
được không còn đối xứng qua trục thời gian nữa, khi không tải(lúc diode phân cực nghịch-ở bán kì âm của 
tín hiệu vào), Vin max luôn xấp xỉ 18≤1(V), trongh khi ở bán kì dương, Vin max phụ thuộc vào trở VRL. 
Giá trị Vout thay đổi (độ nhấp nhô giảm khi tăng VRL) do lúc ấy, hằng số thời gian của mạch tăng lên: 
VRL Cτ = × . Lên một giá trị nào đó, ta sẽ thấy tín hiệu ra hầu như là bằng phẳng. 
Chỉnh VRL nhận các giá trị min và max, ta sẽ có các đồ thị như sau: 
Bài báo cáo: MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU 
Bùi Trung Hiếu_trunghieukh@yahoo.com 
Chỉnh giá trị VRL để Vout nhận giá trị 8V là min, ta sẽ được dạng sóng ra như sau: 
Lúc ấy, đo được VRL=220,83W. 
Nếu tính bằng lý thuyết, ta có: R là nghiệm của phương trình: 
/ 4 2t TRCe Sin t
T
π−− ⎛ ⎞⎟⎜= ⎟⎜ ⎟⎜⎝ ⎠
, thế các giá trị 
T=1/f=0.02(s), C=100mF, Vout=( ) 20.7iMagV Sin tT
π⎛ ⎞⎟⎜− ⎟⎜ ⎟⎜⎝ ⎠
=8V->
8
12 2 0.7
100
ArcSin
t T π
⎛ ⎞⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎜⎝ ⎠−= + 
=0.02163619(s) , Rº230W. Kết luận giá trị tìm được là phù hợp với lý thuyết. 
2/Mạch chỉnh lưu toàn kì(Dùng hai Diode) 
a.Sơ đồ: (Không có tụ C) 
Đại lượng imV omV 1DV 1DrV 2DV 2DrV ODCV OTRMSV OACV r of 
Công thức 12 2 im DV V− 0.7 2 im DV V− 0.7 2 im DV V− 
2 omV
π
2
omV 2 2
OTMS ODCV V− 
OAC
ODC
V
V
 100 
Tính toán 16,971 16,271 0,7 33.242 0,7 33.242 10,36 11,51 5,00 0,482 100 
Đo đạc 17 16 1 34 1 35 10.106 11.317 5.09 0.504 100 
Hình dạng các sóng trên mô phỏng: (lý thuyết) 
Bài báo cáo: MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU 
Bùi Trung Hiếu_trunghieukh@yahoo.com 
Thực tế, biên độ các sóng có độ lớn sai khác với lý thuyết chút ít: 
b.Có tụ C: 
Đại lượng imV omV 1DV 1DrV 2DV 2DrV ODCV OTRMSV OACV r of 
Công thức 12 2 im DV V− 0.7 2 im DV V− 0.7 2 im DV V− omV omV 2 2OTMS ODCV V− 
OAC
ODC
V
V
 0 
Tính toán 16,971 16,271 0,7 33.242 0,7 33.242 16.271 16.271 0 0 0 
Đo đạc 17 17 1 35 1 35 16.759 16.792 1.052 0.06 0 
Hình Dạng các tín hiệu thu được trên Osilocope: 
Bài báo cáo: MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU 
Bùi Trung Hiếu_trunghieukh@yahoo.com 
Để giải thích hình dạng các tín hiệu tương tự như phần chỉnh lưu bán kì(chỉ có tụ C). 
Xét ảnh hưởng của cả hai phần tử R,C: 
Xét VRL nhận các giá trị (W): 1,10,100,500,1000,3000 
Bằng phân tích mạch, ta sẽ tìm được giao điểm của 
đường quá độ và đuờng Sin là nghiệm của phương trình 
phi tuyến: 
/ 4 2t TRCe Sin t
T
π−− ⎛ ⎞⎟⎜= ⎟⎜ ⎟⎜⎝ ⎠
 với t trong lân cận T/2. 
Cũng như phần chỉnh lưu bán sóng, hình dạng sóng sin Vin1 hoặc sóng Vin2 cũng bị thay đổi biên độ khi 
điều chỉnh VRL, điều này cũng được giải thích tương tự như phần chỉnh lưu bán sóng có 2 phần tử RC. 
Sóng Vout sẽ giảm độ nhấp nhô khi tăng VRL, giá trị VRL ở bài này nhỏ hơn VRL ở bài bán sóng (do pt 
/ 4 2t TRCe Sin t
T
π−− ⎛ ⎞⎟⎜= ⎟⎜ ⎟⎜⎝ ⎠
 lấy t trong lân cận T/2) 
Chỉnh VRL để sóng Vout có cực tiểu bằng 8V, ta có hình vẽ: (đo RL=102.22W) 
Nếu tính bằng lý thuyết, ta có: R là nghiệm của phương trình: 
/ 4 2t TRCe Sin t
T
π−− ⎛ ⎞⎟⎜= ⎟⎜ ⎟⎜⎝ ⎠
, thế các giá trị 
T=1/f=0.02(s), C=100mF, Vout=( ) 20.7iMagV Sin tT
π⎛ ⎞⎟⎜− ⎟⎜ ⎟⎜⎝ ⎠
=8V->
8
12 2 0.7
2 100
ArcSin
Tt π
⎛ ⎞⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎜⎝ ⎠−= + 
=0.01163619(s) , Rº93.48W. Kết luận giá trị tìm được là phù hợp với lý thuyết. 
II./ Mạch ổn áp: 
Để ổn định điện áp ra (5.1V) 
+Với Vin=10->12V, khi tải VRL=220W, ta có điều kiện: 
Bài báo cáo: MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU 
Bùi Trung Hiếu_trunghieukh@yahoo.com 
( )
( )
max min
max min
0.1 0.9
12 8 5.1
0.041958
8 0.1 12 0.9 5.1 220
inMax inMin
z L
inMin inMax z
z
V VI I
V V V
I A
−=
− −
−⇒ = × =
− × − ×
( ) ( )max maxmin min 5.1 0.041958 0.214z z zP V I W= = × = , ta có 
thể chọn Diode có công suất 0.25W. 
Từ đó: 
max
max
min
0.25
0.049
5.1
0.098
0.0049
10 10
z
z
z
z
z
PI A
V
II A
= = =
= = =
+Với Vin=12V, Ilmin=4.9mA, Ilmax=49mA: 
( )
( )
( )
( )
max min
1 1 1
12 5.1 8 5.1
100
49 5.1/ 220 0.49 5.1/ 220
in z in z
Z L Z LMax Min
V V V V
R R R
I I I I m m
− − − −≤ ≤ ⇔ ≤ ≤ ⇒ = Ω
+ + + +
a./ i.Sơ đồ thí nghiệm(như trên) 
Cho R1=100W(100.25W), VRL=220W(220.67W), Vin thay đổi; đo giá trị Vout. Ta có bảng sau: 
( ( )% 100%o Z
Z
V V
VR
V
−
= × ) 
( )inV V 1 4 6 7 8 10 12 13 16 
( )oV V 0.7475 2.9023 4.338 4.892 5.142 5.259 5.333 5.377 5.446 
( )%VR 85.34 43.09 14.94 4.08 0.82 3.12 4.57 5.43 6.78 
ii.Sơ đồ thí nghiệm(như hình dưới): 
Cho R1=100W, ( ( )% 100%o Z
Z
V V
VR
V
−
= × ) 
Khi K hở: Mạch trở thành mạch chỉnh lưu hai bán kì và lấy trị đỉnh (Chỉ có tụ C) sóng Vin có dạng: 
Bài báo cáo: MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU 
Bùi Trung Hiếu_trunghieukh@yahoo.com 
Khi K đóng: Sóng Vin bị ảnh hưởng bởi các trở tầng sau(chủ yếu là trở R1=100W), và có dạng sau: 
Sóng Vout có dạng hầu như là đường thẳng trong mô phỏng, nhưng thực tế, giá trị nó nhấp nhô quanh 
đường tiệm cận 5.1V. 
Khi đo đạc, ta sẽ có được Vout=4.414V(DC), 1.6054V(AC), 4.696V(TRMS) 
b.Khi Vin cố định, RL thay đổi: 
( )LI mA 6 8 10 20 30 40 50 52 54 
( )oV V 5.329 5.326 5.321 5.293 5.260 5.216 5.156 5.1525 5.087 
( )%VR 4.5 4.43 4.33 3.78 3.14 2.27 1.10 1.03 0.25 
Nhận xét rằng mạch ổn áp tương đối (tải trong tầm từ 90W tới 900W và Vin không đổi)nhưng chưa đạt chất 
lượng cao. 
c.Khi Vin và VRL đều thay đổi: 
( )LI mA ( )inV V 
8 10 12 15 18 20 22 25 27 
8 5.205 5.198 5.177 5.180 5.111 5.089 5.015 4.975 4.792 
9 5.243 5.247 5.226 5.229 5.193 5.208 5.120 5.141 5.097 
10 5.268 5.272 5.258 5.258 5.321 5.234 5.208 5.218 5.189 
11 5.296 5.296 5.289 5.288 5.268 5.268 5.242 5.252 5.232 
12 5.319 5.321 5.308 5.302 5.294 5.298 5.269 5.283 5.258 
13 5.343 5.340 5.329 5.330 5.312 5.315 5.301 5.303 5.299 
( )oV V 
Trong tầm Vin từ 8 đến 13(Volt), mạch ổn áp hoạt động tương đối đạt yêu cầu với những thiết bị không cần 
độ ổn định cao lắm với tải dùng dòng trong khoảng 8mA tới 27mA. 
III./ Mạch ổn áp có dùng hồi tiếp: 
Sơ đồ: 
Bài báo cáo: MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU 
Bùi Trung Hiếu_trunghieukh@yahoo.com 
1.Áp vào là 10V(Vin=10V).Hở tải VRL, chỉnh tải VR sao cho áp ra là 5V.(Khi đo đạc, giá trị nhận được là 
R=1358W(phần trên) và R=4600W (phần dưới) sau khi chỉnh VR) 
2.Nối VRL làm tải, đo Vo. Lập bảng. 
( )LI mA ( )inV V 
0 20 40 60 80 100 120 140 160 
6 3.432 3.267 3.319 3.096 3.169 
8 5.011 4.975 4.920 4.895 4.885 4.861 
10 5.014 4.983 4.969 4.935 4.901 4.880 
12 5.020 4.989 4.975 4.946 4.909 4.895 
14 5.025 4.993 4.981 4.952 4.902 4.906 
16 5.026 4.999 4.986 4.958 4.928 4.915 
18 5.027 5.002 4.989 4.963 4.933 4.921 
20 5.029 5.005 4.992 4.964 4.935 4.926 
( )oV V 
3.Thực hiện mạch chỉnh lưu toàn kì dùng hai diode và tụ lọc (như trên hình đầu tiên của phần này), sóng tín 
hiệu Vin và Vout thu được trên Osilocope: 
Nhìn hình dạng sóng ra và qua tính toán, ta có thể ước lượng Zin của mạch ổn áp dùng Transistor vào 
khoảng 275W. 
Bài báo cáo: MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU 
Bùi Trung Hiếu_trunghieukh@yahoo.com 
Độ gợn sóng hầu như bằng 0.(VDC=4.975V, VAC=0.316mV, VTRMS=4.975V) Sóng ra là DC(f=0Hz) 
Nếu so sánh với mạch dùng Zenner thì ta thấy tính vượt trội về độ ổn định áp của mạch dùng transistor này. 
IV. Mạch ổn áp dùng IC: 
Khi dùng LM7805 làm ổn áp thì áp ra là DC 5V, hình dạng sóng: 
Thực tế, dùng Fluke45 đo được: VDC=4.961V, VAC=0.26m, VTRMS=4.962V và tần số ra là 0Hz. Trở 
kháng nhìn vào của mạch có IC tương đối lớn(khoảng 3kW), và sóng Vin không bị nhấp nhô nhiều như 
trong mạch dùng BJT. Sóng Vout có độ gợn ~0. 
Khi dùng ICLM314 làm ổn áp thì áp ra cũng ổn định, hình dạng sóng Vin và Vout thu được trên trình mô 
phỏng và trên Osilocope: 
Dùng Fluke45 đo, giá trị nhận được: VDC=5.042V, VAC=1.02mV, VTRMS=5.042V, f=0Hz