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

Ngô Thu 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. Ngô Thu 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 và kết 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 và không 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.

Bô nguồn cung cấp là bộ 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 có giá trị 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 có lọc phẳng và

ổn định điện áp

Trong sơ đồ khối của bộ nguồn DC hoàn chỉnh, bộ lọc có công dụng khử đi

sự nhấp nhô của điện áp điện áp sau khi chỉnh lưu để nhận được tín hiệu áp ngõ ra

tương đối phẳng hơn.

Bộ ổn áp có công dụng duy trì không đổi giá trị áp DC ra khi điện áp

nguồn thay đổi hay khi tải thay đổi giá trị. Bộ ổn áp có thể là linh 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 chú ý trong mạch

tại các vị trí vẽ theo ký hiệu nối đất là các nút chuẩn đẳng thế với nhau, tại các vị

trí này có điện thế là 0V.

Áp nguồn Vin cấp đến ngõ vào mạch chỉnh lưu có dạng 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 có cùng 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 và bằng 0V

khi Vin xuất hiện ở bán kỳ âm.

1.3. Giá trị trung bình của áp chỉnh lƣu bán kỳ:

Hình H1.3:

Với tín hiệu hình sin cấp vào mạch chỉnh lưu bán kỳ có dạng 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), giá trị trung bình xác định theo quan hệ

sau:

VAVG =

∫ ( ) ( )

( )

Thu gọn, ta có:

VAVG =

(1.3)

Gọi VRMS là giá trị hiệu dụng của áp cấp vào mạch chỉnh lưu, quan hệ (1.3)

được viết lại theo dạng sau:

VAVG = √

(1.4)

Thí dụ 1.3:

Cho mạch chỉnh lưu bán kỳ với điện trở tải RL=24Ω và áp tức thời ngõ vào là:

V(t) = 12√ sin(100π t) v]. Xem như diode là lý tưởng, xác định định áp, dòng

trung bình và công suất một chiều PDC trên tải.

GIẢI

Áp hiệu dụng ngõ vào 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 mô hình thực nghiệm của diode với điện thế rào cản là 0,7V.

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 ngõ ra mạch chỉnh lưu được xét đến

khi biên độ của áp ngõ vào mạch chỉnh lưu có giá trị thấp. Trong một số tài liệu khi

biên độ của áp ngõ vào 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.

Thí dụ 1.4:

Cho mạch chỉnh lưu bán kỳ với áp ngõ vào có dạng sin tần số 50 Hz, biên độ

là 5V, xem hình H1.4 . Xác định áp ngõ ra 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 và VF là điện áp đặt ngang qua hai đầu diode,

với diode là lý tưởng. Ta có quan hệ xác định áp tức thời trên tải có dạng:

VL(t) = Vin(t) - VF - 0,7V



9

Khi diode phân cực thuận VF = 0 và áp tức thời có dạng V(t) = 5.sin(100π.t)

áp tức thời trên ngõ ra có dạng:

VL(t) = 5sin(100π.t) – 0,7V

Các dạng tức thời Vin(t) và VL(t) được trình bày trong hình H1.4.1

Hình H1.4.1: Áp tức thời ngõ vào và ngõ ra mạch chỉnh lưu khi xét đến ảnh hưởng

của điện thế rào cản.

Kết quả mô phỏng:



10

Hình H1.4.2: Sơ đồ mạch và kết quả mô phỏng ( trên lý thuyết).



11

1.5. Điện áp ngƣợc đỉnh trên diode (PIV-Peak Inverse Voltage):

Điện áp ngược đỉnh là giá trị tối đa của điện áp ngược đặt nên hai đầu diode

lúc phân cực nghịch. Giá trị này bằng với biên độ của áp sin trên ngõ vào của mạch

chỉnh lưu.

Ký hiệu ngược đỉnh là PIV, giả sử áp tức thời trên ngõ vào mạch chỉnh lưu

có dạng 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 và thứ cấp độc lập còn được gọi là biến 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:

Có thể 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 chú ý thêm thông số tỉ số biến áp để phối

hợp các giá trị tính toán. Với các mạch chỉnh lưu có công suất thấp, trong các



12

trường hợp tính toán ta giả thiết biến áp 1 pha có hiệu suất 100 % (biến áp lý

tưởng); áp thứ cấp lúc không tải và khi mang tải xem như không thay đổi giá trị.

Với những bài toán thực tế cần phối hợp kiến thức của máy biến áp để hiệu chỉnh

các giá trị tính toán đặc biệt là trong các trường hợp mạch chỉnh lưu có công 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), khó san 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 có 2 cuộn dây, sẽ có thất thoát đỉnh sóng bằng điện áp rơi trên một

diode.

mạch chỉnh lưu

Education