Nguyễn Văn Đức Luận văn tốt nghiệp
Trang 1
Chương I:
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ỔN ÁP DC
I. LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ ỔN ÁP
- Chức năng của mọi ổn áp DC và biến đổi điện áp vào DC ( một chiều)
thành điện áp ra DC xác đònh , ổn đònh và duy trì điện áp đó không đổi trên
một tầm rộng của các điều kiện điện áp vào và dòng tải. Để thực hiện việc
này, một ổn áp thường gồm có.
1. “Phần tử chuẩn” để cung cấp một mức điện áp ra ổn đònh biết trước
(V
REF
).
2. “Phần tử lấy mẫu” để lấy mẫu điện áp ra.
3. “Phần tử khuếch đại sai biệt” để so sánh mẫu điện áp chuẩn và tạo ra
tín hiệu sai biệt.
4. “Phần tử điều khiển” để biến đổi điện áp ra thành điện áp ra mong
muốn khi điều kiện tải thay đổi và được điều khiển bằng tín hiệu sai
biệt.
- Mặc dù mạch thật sự có sự thay đổi, nhưng có 3 kiểu ổn áp cơ bản là: Ổn
áp nối tiếp, song song (shunt) và xung (còn gọi là giao hoán hay ngắn đoạn).
Nhưng 4 thành cơ bản ở điều có ở cả 3 kiểu ổn áp đó.

bằng điện áp chuẩn khi điện áp ra đúng. Khi nó có sự thay đổi điện áp làm
cho điện áp cho điện áp hồi tiếp lớn hơn hay nhỏ hơn điện áp chuẩn. Hiệu số
điện áp của điện áp chuẩn và điện áp lấy mẫu dùng để điều khiển ổn áp làm
cho nó có đáp ứng thích hợp và đúng với yêu cầu.
3. Khuếch đại sai biệt.
-Khuếch đại sai biệt của ổn áp dùng để so sánh điện áp hồi tiếp với
điện áp chuẩn. Nó cũng khuếch đại mức sai biệt để lái mạch điều khiển để
đưa điện áp ra về mức đặt trước.
4. Phần tử điều khiển.
a. Nối tiếp:

Vo=Vs -IL.Rs

b. Song song:

Vo =VI-(IL+Is).Rs c. Xung:

Vo =Vs
Toff
+
Ton
Ton
Cấu hình của phần tử điều khiển
 Tất cả các phần tử đã giới thiệu ở trên hầu như không đổi đối với các

2. Ổn áp song song.
 Ổn áp song song dùng linh kiện tích cực mắc song song với tải và điều
khiển dòng diện qua nó để bù các biến động của các điện áp vào hay các
điều kiện tải thay đổi.
 Ổn áp song song cơ bản dược minh họa như hình vẽ sau:
Vref
R1
Nguyễn Văn Đức Luận văn tốt nghiệp
Trang 4
Với -V
ref
: điện áp chuẩn
-IL: dòng tải
-I
shunt
: dòng qua phần tử điều khiển
-Khi dòng IL tăng, Ishunt giảm để điều chỉnh sụt áp qua Rs. Theo cách
này thì Vo giữ không đổi.
-Vo=VI-Is.Rs
-Với Is=IL+Ishunt
-Vo=VI-Rs(IL+Ishunt)
 Rshunt: biểu diễn điện trở tương đương của phần tử điều khiển.
*Ưu nhược điểm:
-Mặc dù ổn áp này thông thường ít hữu hiệu hơn ổn áp nối tiếp hay ổn áp

4.Nguồn ổn áp xung
-Sơ đồ minh họa nguyên lý họat động của nguồn ổn áp xung. -Khi công tắc hở, năng lượng tích trữ ban đầu trong mạch lọc được cấp
cho tải.Khi điện áp trên tải giảm dần đến lúc ngõ ra mạch so sáng đổi trạng
thái, công tắc đóng lại. Dòng điện từ nguồn vào Vs cung cấp năng lượng cho
tải và tích trữ trong mạch lọc. Do đó VL tăng, làm ngõ ra mạch so sánh đảo
trạng thái để mở công tắc. Tương tự khi dòng tải tăng, mạch so sánh sẽ điều
khiển công tắc trong thời gian lâu hơn so với thới gian mở công tắc để duy trì
điện áp ra ổn đònh; ngược lại, thời gian công tắc mở sẽ lâu hơn thời gian đóng
khi dòng tải bé.
-Phần tử điều khiển (transistor) nối tiếp lái dòng trong nguồn ổn áp
xung hoạt động ở chế độ đóng ngắt nên công suất tiêu tán rất bé so với
transistor lái dòng ở nguồn ổn áp tuyến tính phải dẫõn điện liên tục, nhất là khi
điện áp vào lớn hơn điện áp ra. Do đó hiệu suất của nguồn ổn áp xung
(khoảng 85%) cao hơn hiệu suất của nguồn ổn áp tuyến tính. Việc chon
transistor lái dòng và tỏa nhiệt cho nó đối với nguồn ổn áp xung sẽ đơn giản
hơn nhiều so với nguồn ổn áp tuyến tính, với cùng mức công suất ra tải
-Trong thực tế, công tắc transistor được điều khiển bằng một nguồn dao
động tần số cố đònh, có chu kỳ nhiệm vụ D=
T
Ton
được điều biến bởi điện áp

-Sơ đồ khối minh họa của một nguồn ổn áp xung điều khiển bằng tần
số cố đònh.
-Khối so sánh va økhuếch điện áp sai lệch thực hiện việc so sánh điện
áp ra Vo với điện áp chuẩn Vref tạo ra tín hiệu Ve. Tín hiệu này cùng với
điện áp hình răng cưa Vosc do bộ tạo sóng tạo ra (có fo=1/T) được so sánh với
nhau trong khối điều khiển độ rộng xung tạo ra chuổi Ve dùng để điều khiển
sự đóng mở của khóa transistor.
-Khi Vosc >Ve, tín hiệu ở mức cao(Ton).
-Khi Vosc<Ve, tín hiệu ở mức thấp(Toff).
T=Ton+Toff
T: chu kỳ đóng ngắt
Ton: thời gian đóng
Toff: thời gian ngắt.
-Như vậy khi điện áp Vo có khuynh hướng tăng hoặc dòng tải bé, điện
áp Ve tăng, thì Ton giảm. Do đó, khóa transistor sẽ tắt trong thời gian dài hơn,

Vc

Nguyễn Văn Đức Luận văn tốt nghiệp
Trang 7
-Khi Vo giảm hoặc dòng tải tăng, Ve giảm thì Ton tăng.
 Kết luận: Từ những ưu điểm đã phân tích ở trên của ổn áp xung, nên
ta chọn kiểu ổn áp xung để thiết kế mạch ổn áp 5V/10A; -15V/3A;+15V/3A
với mục đích là sẽ lợi dụng được những ưu điểm đó.
Nguyễn Văn Đức Luận văn tốt nghiệp
Trang 8
Chương II:
NGUỒN ỔN ÁP XUNG

A. LINH KIỆN ĐÓNG NGẮT
-Ổn áp xung thường được sử dụng hai linh kiện bán dẫn đóng ngắt
thông thường như: thyristor (SCR), transistro công suất hay transistor trường.
I. Đóng ngắt bằng SCR
-Sự bất lơò khi dùng linh kiện đóng mở bằng SCR là chúng ta điều
khiển cả hai quá trình kích khởi và ngắt của SCR. Vì vậy làm phức tạp thêm
trong quá trình điều khiển và hạn chế việc nâng cao tần số.
-Theo nguyên lý SCR sẽ tự duy trì trạng thái dẫn điện sau khi được
kích. Muốn SCR đang ở trạng thái dẫn chuyển sang trạng thái tắt thì phải cho
IG=0 và điện thế VAK=0v. để SCR có thể tắt được thì thời gian VAK=0 đủ dài.
Vậy phải có thêm thời gian tắt SCR.
-Để SCR dẫn điện trong trường hợp điện thế VAK thấp thì phải có dòng
điện kích cực G của SCR. Dòng IG min là trò số dòng kích nhỏ nhất đủ để điều
khiển SCR dẫn và IG min có trò số lớn hay nhỏ tùy thuộc công suất của SCR.
Nếu SCR càng lớn thì IG min càng lớn.
-Với:
-t

này có hai trạng thái phân biệt.
-Trạng thái đóng (trạng thái dẫn bão hòa)
-Trạng thái ngắt (trạng thái tắt).
Việc chuyển đổi trạng thái này sang trạng thái kia là do tác động của hai
tín hiệu điều khiển ở ngõ vào, đồng thời quá trình chuyển trạng thái được thực
hiện vơí một tần số nhất đònh.
-Đặc tính làm việc của transistor ở chế độ đóng ngắt.

Miền bão hòa I, miền cắt II.
-Để đảm bảo cho BJT nằm ở trạng thái tắt thì VBE<Vγ
-Vγ: điện áp mở V
BE

-Khóa đóng mở có thể dùng mạch ghép 2 transistor như mạch ghép
Dalington hay transistor MOS.
*Kết luận:
-Bộ nguồn switching dùng tansistor công suất tần số cao làm phần tử
đóng ngắt người ta hay dùng nhất.Bởi vì nó dễ tìm trên thò trường ,đáp ứng tần
số cao , giá thành không cao.Vậy trong phần thiết kế ta chọn linh kiện đóng
ngắt bằng transistor .

Transistor
Transistor
Xung nhọn I
I
Dòng đỉnh ngược I
Bmin
B
B
ngắt
dẫn