Bài giảng Mạch điện I - Chương 4: Các mạch diode

Chương 4Các mạch diodeTừ Vựng (1)Bias = phân cựcCapacitor-input filter = Mạch lọc ngõ vào (dùng) tụChoke-input filter = Mạch lọc ngõ vào (dùng) cuộn dâyClamper = mạch kẹpClipper = mạch xéndc value of signal = giá trị DC của tín hiệuFilter = mạch lọc, bộ lọcHalf-wave signal = tín hiệu bán kỳTừ Vựng (2)IC voltage regulator = Mạch ổn áp ICIntegrated circuit = IC = vi mạch = mạch tích hợpPassive filter = mạch lọc thụ độngPeak detector = mạch tách sóng đỉnhPeak inverse voltage = điện áp ngược đỉnh Polarized capacitor = tụ (điện) hóa (học) = tụ có phân cựcPower supply = nguồn cấp điệnTừ Vựng (3)Rectifier = mạch/bộ chỉnh lưuRipple = gợnSurge current = dòng điện quá độSurge resistor = điện trở bảo vệ quá độUnidirectional local current = dòng điện cục bộ đơn hướngVolatge multiplier = mạch nhân điện ápWaveform = dạng sóngNội dung chương 44-1 Mạch chỉnh lưu bán kỳ4-2 Máy biến thế4-3 Mạch chỉnh lưu toàn sóng4-4 Mạch chỉnh lưu cầu4-5 Mạch lọc ngõ vào (dùng) cuộn dây 4-6 Mạch lọc ngõ vào (dùng) tụ4-7 Điện áp ngược đỉnh và dòng quá độ4-8 Một số vấn đề khác về nguồn cấp điện4-9 Troubleshooting4-10 Mạch xén và mạch hạn biên (limiter)4-11 Mạch kẹp 4-12 Mạch nhân điện áp4-1 Mạch chỉnh lưu bán kỳH. 4-1 (a) Mạch chỉnh lưu bán kỳ lý tưởng; (b) bán kỳ dương (diode ON); (c) bán kỳ âm (diode OFF)4-1 Mạch chỉnh lưu bán kỳ (tt)Các dạng sóng lý tưởngHình 4-24-1 Mạch chỉnh lưu bán kỳ (tt)Điện áp ra đỉnh bằng điện áp vào đỉnh:Giá trị DC của tín hiệu bán kỳ Vdc:Tần số ra:	fout = finXấp xỉ bậc 2:	Vp(out) = Vp(in) – 0.7V (diode Si)A simple Battery charger-Example of a Rectifier Can be used to charge a car battery from the alternator4-2 Máy biến thế (Transformer)Máy biến thế là 1 cặp cuộn dây có ghép hỗ cảm với nhau (để truyền năng lượng từ cuộn này sang cuộn kia bằng từ trường biến thiên). Với số vòng dây khác nhau ta có máy biến thế tăng áp (step up) hay giảm áp (step down).4-2 Máy biến thế (tt)4-2 Máy biến thế (tt) Ký hiệu máy biến thếThe symbol for a transformer is a pair of the same loopy lines used for inductors, but close together. If the inductor has a core of a magnetic material, it is shown as a couple of lines between the coils.The number of turns in the coils willBe written nearby.4-2 Máy biến thế (tt)  Máy biến thế lý tưởngĐiện áp ở thứ cấp (secondary) V2:Với:N1: số vòng dây ở sơ cấp (primary)N2: số vòng dây ở thứ cấp (primary)V1: điện áp ở sơ cấpChú ý ta đang nói đến điện áp AC4-2 Máy biến thế (tt) Mạch chỉnh lưu bán kỳ với máy biến thế4-3 Mạch chỉnh lưu toàn sóng4-3 Mạch chỉnh lưu toàn sóng (tt)4-3 Mạch chỉnh lưu toàn sóng (tt)Các công thứcGiá trị DC hay trung bình Vdc:	Vdc = 2Vp/  0.636 VpTần số ra:fout = 2finXấp xỉ bậc 2:	Vp(out) = Vp(in) – 0.7V (diode Si)Chú ý: Vp(in) = 0.5 V2 (V2 là điện áp ở thứ cấp vì ngõ ra có chấu giữa (center tap)) 4-4 Mạch chỉnh lưu cầu4-4 Mạch chỉnh lưu cầu (tt)4-4 Mạch chỉnh lưu cầu (tt) Các công thức Giá trị DC hay trung bình Vdc:	Vdc = 2Vp/  0.636 VpTần số ra:fout = 2finXấp xỉ bậc 2:	Vp(out) = Vp(in) – 1.4V (diode Si)Chú ý: Chỉnh lưu cầu có ưu điểm hơn loại bán kỳ là ta có thể sử dụng toàn bộ điện áp ỡ thứ cấp 4-5 Mạch lọc ngõ vào (dùng) cuộn dâyHình 4-10 (a) Mạch lọc ngõ vào (dùng) cuộn dây; (b) mạch tương đương AC Ý tưởng cơ bản: Nếu XL >> XC thì 	Vout  XCVin/XLLọc ngõ ra của mạch chỉnh lưuLọc ngõ ra của mạch chỉnh lưu (tt)4-6 Mạch lọc ngõ vào (dùng) tụ Ý tưởng cơ bản (H.4-12, pp.108)4-6 Mạch lọc ngõ vào (dùng) tụ (tt)Hiệu ứng của điện trở tải (H.4-13)4-6 Mạch lọc ngõ vào (dùng) tụ (tt)Các công thứcĐiện áp gợn đỉnh-đỉnh ở ngõ ra VR:	Với:VR = Điện áp gợn đỉnh-đỉnh f = tần số gợn ( = fin với bán kỳ; = 2fin với toàn sóng)C = điện dung 4-7 Điện áp ngược đỉnh PIV và dòng quá độ (xét lọc ngõ vào tụ)H.4-18 PIV = 2VP	 (b) PIV = VP 	 (c) PIV = VPSurge resistorHình 4-19 Điện trở bảo vệ giới hạn dòng quá độ Half-waveFull-waveFull-wave Bridge# of diodes124DC output voltage(**)Vin (peak)Vin (peak) (*)Vin (peak)DC diode currentIL0.5IL0.5ILPIV (***)2Vin (peak)2Vin (peak)Vin (peak)Ripple Frequencyf2f2f Comparison of Rectifier Circuits* With 1:2 transformer turns ratio; ** With Large C *** Peak Inverse Voltage (also with Large C)4-10 Mạch xén và mạch hạn biênCó 3 loại mạch xén:Mạch xén trên (mạch xén dương)Mạch xén dưới (mạch xén dương)Mạch xén 2 mức độc lập (mạch xén kết hợp)Mạch hạn biên hay kẹp diodeChú ý: Tổng quát các mạch xén có phân cựcCác Mạch xén và hạn biên (Clippers and Limiters)- Small Signal Diode① The positive clipperor* 1N914 : IF = 10mA for 1V∴ RB == 30 Ohm Ω* Stiff Clipper : 100 RB > T, which we make possible by picking C large.Since RC >> T, we can treat the exponential decay as a straight line. Ripple Voltage ApproximationThe ripple voltage, or Vr, can be approximated. The charge gained by capacitor during charging, Qacq, is	 Qacq = C Vr .The charge lost during discharge, Qlost, is	 Qlost = iL (T-Dt) » iL T .Here, we have assumed that 	 (T-Dt) » T, since it discharges for almost the entire period. Ripple Voltage ApproximationThe ripple voltage, or Vr, can be approximated. The voltage is a straight line, with a slope we will call m, and a peak equal to Vp. So, the current is just that voltage divided by R,Ripple Voltage ApproximationThe ripple voltage, or Vr, can be approximated. Now, since RC >> T, we assume that m = 0. Then, with Qacq = Qlost, and plugging in we get where IL is the load current, which is almost constant with time, and so is expressed as a dc quantity.Ripple Voltage ApproximationThe ripple voltage, or Vr, can be approximated. With a full wave rectifier, the frequency is effectively doubled, so which is a very handy little equation. It is surprisingly accurate, considering the number of approximations used to get it. Các ứng dụng cơ bản của diode