Giáo trình Điện tử tương tự

g tác dụng của chúng là như nhau. Điện áp ra ổn 
định có thể thay đổi được bằng cách nối thêm linh kiện bên ngoài. 
7.4.3.1. IC ổn áp cố định 
 Họ IC 78xx cung cấp điện áp ra từ +5V đến +24V. ký hiệu xx để chỉ điện áp ra. 
VD: 7805 cho điện áp ra là 5V; 7812 cho điện áp ra 12V. Họ IC 78xx cung cấp dòng cho tải 
tối đa là 1A. 
 78xx có 3 chân một chân vào, một chân ra và một chân nối đất (hình 7-26) 
 Họ IC 79xx tương tự họ 78xx chỉ khác là nó cung cấp điện áp ra cố định từ -5V đến -24V. 
Z
Ur
Uv
R2
R4
R3
R1
Hình 7-25. Mạch ổn áp dùng bộ KĐTT 
PT
IT
 138 
Để tăng điện áp và dòng điện ra của họ IC này người ta nối mạch theo hình 7-27 và hình 
7-28. 
Với mạch điện hình 7-27 ta có: 
Ur = UZ + UR78xx. (7-14) 
Mạch hình 7-28, điện áp ra bằng điện áp của 78xx nhưng dòng ra được tăng lên do có 
Transistor T. 
7.4.3.2. IC ổn áp có thể điều chỉnh điện áp ra 
 Một số loại IC ổn áp có thể điều chỉnh 
được điện áp ra theo yêu cầu như IC 
LM317, nó có thể điều chỉnh điện áp ra từ 
1,2V đến 37V tùy theo các linh kiện đấu 
bên ngoài (hình 7-29). Khi điều chỉnh 
chiết áp VR thì điện áp ra thay đổi theo 
công thức: 
1,25.(1 ) .( )r adj
VRU I VR
R
   (7-15) 
7.5. Nguồn ổn áp chuyển mạch 
7.5.1 Khái niệm về nguồn chuyển mạch 
Để có khái niệm về nguồn ổn áp chuyển mạch ta lấy ví dụ 1 mạch điện trên hình 7-30. 
Nguồn điện áp 1 chiều UV thông qua chuyển mạch S đặt vào sơ cấp biến áp Tr. Khi S 
đóng, có dòng qua W1 khi S mở  không có dòng qua W1. Hai cuộn sơ cấp và thứ cấp cuấn 
cùng chiều nên trên cuộn thứ cấp W2 cũng xuất hiện chuỗi xung cùng chiều với chuỗi xung 
trên cuộn sơ cấp, nên khi S đóng thì D1 dẫn, có dòng iD1 qua cuộn chặn L và tải, cuộn L tích 
năng lượng. Khi S mở dòng iD1 mất đột ngột, năng lượng trên L đổi dấu làm D2 dẫn, có dòng 
iD2 qua tải, như vậy dòng qua tải có liên tục cả khi S mở. 
Uv Ur
78xx
Dz
R
Hình 7-27. Tăng điện áp ra cho họ 78xx 
Uv Ur
78xx
T
R
 Hình 7-28. Tăng dòng ra cho họ 78xx 
 Hình 7-29. Ổn áp dùng LM317 
Uv Ur
LM317
VR
R
Iadj 
PT
IT
 139 
Trong đó : U1 là biên độ xung trên cuộn W1; U1 = Uv 
 U2 là biên độ xung trên cuộn W2 (giả sử Tr là biến áp hạ áp) 
 Ur là điện áp 1 chiều ra trên tải 
 T là chu kỳ đóng mở S 
  là thời gian đóng của S 
 n là tỉ số biến áp 
2
1
W
Wn  và coi bộ lọc LC là lý tưởng 
Ta có: 
T
U
n
U Vr
1
 (7-16) 
S Tr D1 
iD1 
D2 iD2 
Điều khiển 
đóng mở S 
U1 W1 W2 U2 
L
C 
+ 
Ur 
_ 
+ 
UV 
_ 
Hình 7-30. Mô tả khải niệm về nguồn chuyển mạch 
U1 
U2 
UV  
UR 
t 
t T 
Hình 7-31. Dãy xung điện áp trên W1, W2 
 và điện áp ra của mạch hình 6-10 PT
IT
 140 
Đặt 
T

  gọi là độ xốp của xung (Hệ số lấp đầy) 
Từ (7-16) ta thấy điện áp ra phụ thuộc Uv và độ rộng của xung. Từ đó ta thấy: muốn Ur 
không đổi khi Uv thay đổi ta làm thay đổi độ xốp của xung . 
Có 3 cách khống chế  
- Thay đổi  và giữ nguyên T 
- Thay đổi T và giữ nguyên  
- Thay đổi kết hợp cả T và  
Cách thay đổi  và giữ nguyên T gọi là " Điều chế độ rộng xung ĐRX" (Pulse - Width - 
Modulation PWM). Phương pháp điều chế độ rộng xung được sử dụng phổ biến nhất trong 
các bộ nguồn kiểu chuyển mạch. 
Tất cả các bộ nguồn biến đổi từ 1 chiều vào 1 chiều bằng phương pháp chuyển mạch có 
điều khiển điện áp ra thì gọi là bộ nguồn chuyển mạch. 
7.5.2. Sơ đồ khối của bộ nguồn chuyển mạch 
(1) Bộ lọc nhiễu tần số cao 
(2) Bộ chỉnh lưu và lọc sơ cấp (Nếu UV là một chiều thì không có phần này) 
(3) Phần chuyển mạch chính 
(4) Phần chỉnh lưu lọc thứ cấp 
(5) Phần hồi tiếp (lấy mẫu) 
(6) Phần khuyếch đại sai lệch 
(7) Tạo áp chuẩn 
(8) Tạo dao động sóng tam giác 
(9) Điều chế độ rộng xung 
(10) Bộ khuyếch đại kích thích và đảo pha 
Đầu vào (9) có thể còn các tín hiệu khống chế khác (P) để ngắt bộ nguồn 
 Tần số công tác (tần số chuyển mạch) của bộ nguồn xung thường trong khoảng 15kHz đến 
50kHz để giảm nhỏ kích thước của biến áp và nâng cao hiệu suất. 
Phần chuyển mạch chính sử dụng các transistor lưỡng cực và transistor trường công suất 
lớn, có tốc độ chuyển mạch cao, làm việc ở 2 trạng thái: bão hoà và ngắt nên có tổn hao 
tranzito chuyển mạch rất nhỏ, nên sự toả nhiệt cho chúng đơn giản. 
Với những đặc điểm đó làm cho bộ nguồn chuyển mạch có các ưu điểm hơn hẳn các bộ 
nguồn ổn áp thông thường như: 
- Hiệu suất cao từ 80%  90%, trong khi các bộ nguồn ổn áp thông thường có 
 65% 
PT
IT
 141 
- Dải ổn định rộng 
- Độ bền, tuổi thọ cao 
- Kích thước trọng lượng nhỏ 
- Giá thành rẻ 
7.5.3 Các khối trong bộ nguồn chuyển mạch 
7.5.3.1. Khối lọc nhiễu đầu vào 
Để lọc bỏ các nhiễu cao tần vì nguồn xung 
nên có rất nhiều các thành phần tần số cao tần sẽ 
gây nhiễu cho các thiết bị điện tử khác trong vùng, 
nên bộ lọc sẽ chặn lại các tín hiệu nhiễu đó không 
đưa ra đường dây dẫn gây nhiễu. Đồng thời nó cũng 
chặn các xung nhiễu cao tần từ ngoài không cho vào 
bộ nguồn khỏi ảnh hưởng đến sự làm việc của hệ thống chuyển mạch. 
Biến áp cao tần, có rất ít vòng dây và cách bố trí như hình 7-33 sẽ chặn lại các nhiễu cao 
tần đối xứng từ đầu vào và đầu ra. Còn đối với dòng cung cấp ngược chiều và tần số 50/60Hz 
thì biến áp lọc có trở kháng coi như bằng 0. Các tụ lọc C1, C2 là các tụ cao tần (khoảng vài 
chục nF) để lọc các nhiễu cao tần đầu vào, đầu ra không đối xứng, đối với tần số điện mạng 
50/60Hz thì ZC1,2  . 
7.5.3.2. Phần chỉnh lưu và lọc sơ cấp 
Hình 7-32. Sơ đồ khối của bộ nguồn chuyển mạch 
  
 
 
 Khối điều khiển 
UV~ UR 
 
    
C1 C2 
Hình 7-33. Mạch lọc nhiễu tần số 
 cao đầu vào 
Lch PT
IT
 142 
7.5.3.3. Phần chuyển mạch và chỉnh lưu, lọc thứ cấp 
Phần này còn thường gọi là bộ biến đổi 1 chiều vào 1 chiều (DC to DC Converter) vì 
đầu vào là 1 chiều và đầu ra cũng là 1 chiều. Nếu bộ nguồn công suất nhỏ và Uv thấp thì 
chuyển mạch dùng 1 transistor như hình 7-35. 
Mạch hình 7-35 biến áp Tr có cuộn sơ cấp và thứ cấp cuấn cùng chiều, nên mạch này 
được gọi là đồng pha dẫn. Khi xung mức cao kích mở T1 bên sơ cấp có dòng thì cuộn sơ cấp 
có xung dương thì cuộn thứ cấp cũng có xung dương và D1 dẫn. D2 khép kín dòng qua tải khi 
T1 và D1 ngắt. 
Khi cần nâng công suất của bộ nguồn mà với điện áp vào thấp thì phần tử chuyển mạch 
dùng mạch đẩy kéo mắc song song như hình 7-36. 
T1 
T2 
Tr D3 L 
D1 
D2 
+ 
_ 
Rt 
D4 
+ 
UV 
_ 
Hình 7-36. Chuyển mạch kiểu đẩy kéo song song. 
Hình 7-34. Bộ chỉnh lưu lọc sơ cấp trong bộ nguồn chuyển mạch 
+ 
 C 
_ 
 AC 
D3 
 Tr D1 L 
T1 
D2 C1 
+ 
Ur 
+ 
UV 
Hình 7-35. Phần chuyển mạch và nắn lọc thứ cấp của bộ 
nguồn xung công suất nhỏ. 
. . 
PT
IT
 143 
T1 và T2 được kích thích bởi các xung ngược pha nhau và phần nắn, lọc thứ cấp là nắn 
toàn sóng với biến áp thứ cấp điểm giữa. 
Với nguồn điện áp vào cao và công suất trung bình thì chuyển mạch theo kiểu đẩy kéo nối 
tiếp. 
7.5.3.4. Khối điều khiển 
Khối điều khiển gồm các khối (5,6,7,8,9,10) của hình 7-32. Khối điều khiển làm các 
nhiệm vụ sau: 
Tạo ra các xung vuông có tần số cố định nhưng độ rộng biến đổi ngược với điện áp trên 
tải để điều khiển các transistor chuyển mạch 
Đủ công suất kích thích cho các chuyển mạch chính. 
Ngoài ra khối này còn làm các nhiệm vụ: Bảo vệ quá dòng, quá áp trên tải và bảo vệ 
mạch khử điện áp vào quá thấp, quá cao. 
- Nguyên lý điều chế độ rộng xung: 
Để thực hiện việc điều chế độ rộng xung, mạch phải có cấu trúc như hình 7-37. 
Điện áp DC ra trên tải qua bộ phân áp lấy điện áp hồi tiếp Uht đưa về đầu đảo của bộ 
khuyếch đại thuật toán làm bộ khuyếch đại sai lệch. 
(1) Mạch hồi tiếp (phân áp) 
(2) Bộ khuyếch đại sai lệch 
(3) Bộ tạo áp chuẩn 
(4) Bộ tạo sóng tam giác 
(5) Bộ so sánh (bộ điều chế độ rộng xung). 
P
UU 12 
+ 
(4) 
_ 
Ur Rt 
R2 
 (1) 
R1 
 Uht 
Uch 
(3) 
U1 
U1 
(5) 
(2) 
UP 
+ 
 _ 
_ 
+ 
Hình 7-37. Mạch điều chế độ rộng xung 
PT
IT
 144 
Uht phản ánh đầy đủ sự thay đổi của Ur , đầu không đảo của bộ khuyếch đại sai lệch 
được đưa vào điện áp chuẩn Uch. Nguồn Uch là cố định không phụ thuộc Ur. 
Điện áp đầu ra của bộ khuyếch đại SL là: 
 2 21
1 1
(1 ) ch ht
R RU U U
R R
   (7-17) 
Điện áp U1 biến đổi tuyến tính theo Uht (tức là theo điện áp ra) nhưng với chiều ngược, 
U1 là điện áp 1 chiều. 
Bộ so sánh (5) là bộ điều chế độ rộng xung, tín hiệu điều chế (U1) đưa vào đầu (+). Tín 
hiệu sóng mang (UP) là sóng tam giác đưa vào đầu (-) của bộ điều chế. 
Bộ điều chế so sánh 2 biên độ của sóng mang Up và tín hiệu điều chế U1. Dạng sóng ra 
của bộ điều chế U2 là sóng vuông có tần số là tần số của sóng mang (sóng tam giác) nhưng độ 
rộng xung  biến đổi theo tín hiệu điều chế U1. Hình 7-38 mô tả nguyên lý điều chế ĐRX. 
Nếu U1 biến đổi từ 0 đến Up = (1 + 2
1
R
R
)Uch ứng với Uht = (1 + 1
2
R
R
)Uch đến Uht = 0, thì  
sẽ biến thiên trong khoảng từ 0 đến T, chuỗi xung U2 đưa đến kích mở transistor chuyển 
mạch, chuyển mạch đóng ngắt theo U2 
Tỉ số M
U
U
P
1 gọi là hệ số điều chế. 
M biến đổi trong khoảng 0 < M < 1. 
 Có những bộ nguồn chuyển mạch công suất nhỏ duới 100w mà chuyển mạch là tầng đơn, 
thì có khi cả transistor chuyển mạch cũng được cấu trúc trong vi mạch điều chế độ rộng xung. 
(1+R2/R1)Uch khi Uht = 0 
(1+R1/R2)Uch=Uht 
 khi U1 = 0 
t 
UP 
U2 
UP 
 
0 2 
UP 
U1 
T 
Hình 7-38. Nguyên lý điều chế ĐRX PT
IT
 145 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Phạm Minh Hà: Kỹ thuật mạch điện tử, 
 NXB Khoa học kỹ thuật, 2002. 
[2] Đỗ Xuân Thụ: Kỹ thuật điện tử, 
 NXB Giáo dục, 1997. 
[3] Lê Phi Yến: Kỹ thuật mạch điện tử, 
 NXB Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh, 1996. 
[4] William D.Stanley: Bộ khuếch đại xử lý và IC tuyến tính, 
 NXB Khoa học kỹ thuật, 1994. 
[5] Phạm Minh Việt, Trần Công Nhượng: Kỹ thuật mạch điện tử phi tuyến, 
 NXB Giáo dục, 2000. 
[6] Đặng Văn Chuyết: Kỹ thuật mạch điện tử 
 NXB Giáo dục, 2008. 
[7] Donald L. Schilling, Charles Belove, Tuvia Apelewicz, Raymond J. Saccardi: 
 ELECTRONIC CIRCUITS 
 DISCRETE AND INTEGRATED 
 Printed in Singapore 
 PT
IT