Đề tài Thiết kế một mạch quảng cáo gồm 5 chu trình hoạt động giao tiếp 16 bóng đèn 220v/100w dùng rơle hoặc SCR

Đồ án Kỹ thuật xung số LỜI NÓI ĐẦU ---?˜{™@--- Cùng với môn học kỹ thuật điện tử môn học kỹ thuật xung số là môn học kỹ thuật cơ sở quan trọng của bộ môn kỹ thuật mạch và vi xử lý tín hiệu. Nó đặc biệt quan trọng đối với học sinh, sinh viên của tất cả các nghành trong trường nhất là ngành điện tử và điện xí nghiệp của trường ta. Bởi vậy thông qua việc làm đồ án sẽ giúp cho mỗi sinh viên sẽ có cái nhìn sâu hơn về môn học kĩ thuật xung số này, và qua đây sẽ giúp cho học sinh – sinh viên đánh giá được khả năng tích luỹ kiến thức về môn này đồng thời biết cách vận dụng môn học vào thực tế. Dù em đã cố gắng nhưng vẫn không tránh khỏi hạn chế thiếu xót vì thiếu kinh nghiệm cũng như kiến thức chuyên môn, rất mong được sự đóng góp ý kiến của toàn thể thầy cô cùng các bạn. Em xin chân thành cảm ơn! Nam Định, ngày…..tháng…..năm2008 sinh viên thực hiện Đỗ Duy Hà PHẦN I. Ý TƯỞNG THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN Đề tài: Thiết kế một mạch quảng cáo gồm 5 chu trình hoạt động giao tiếp 16 bóng đèn 220v/100w dùng rơle hoặc SCR Để làm được điều một chương trìng quảng cáo,dưới dạng mạch số thì ta phải sử dụng các loại IC số, căn cứ vào đề tài đưa ra ý tưởng thiết kế mạch gồm 5 chu trình: Mạch đèn 2 sáng 2 tối xen kẽ từ trái qua phải. Mạch sáng dần từ phải sang trái, tắt dần từ phải sang trái. Một sáng một tối dịch xen kẽ từ trái sang phải,tắt dần từ trái sang phải. sáng từ hai đầu vào,rồi tắt từ giữa ra. hai diểm sáng chạy từ hai đầu vào. Sau khi đã đưa ra ý tưởng thiết kế mạch thì ta phải lựa chọn linh kiện nào để phù hợp với mạch ta định làm 16 bóng đèn được coi là 16 đối tượng điều khiển, sử dụng IC ghi dịch có nhiều loại IC ghi dịch nhưng dùng IC 74164 vì đây là loại IC thông dụng trên thị trường, đây là loại IC ghi dịch 8 bit. Số lượng IC cần để đảm bảo cho 5 chu trình diễn ra là 4 con IC 74164 có ngã vào dữ liệu nối tiếp và các ngã ra song song, muốn chương trình điều khiển có các trạng thái khác nhau thì phải có mạch đến chương trình. Số trạng thái khác nhau được gọi là dung lượng của mạch đếm, có nhiều loại IC đếm nhưng ở đây ta chọn IC đếm là 4017, đây là IC đếm thập phân khi mạch đếm đến trạng thái thứ 10 nếu cứ tiếp tục có xung đếm thì mạch đếm tự động trở về trạng thái ban đầu và đếm lại, ta có thể khống chế ở bất kỳ trạng thái nào. Ta dùng 3 IC 4017, một con dùng để nhân số xung CK,hai con dùng để đếm chương trình và một con dùng để điều khiển chương trình. Các trạng thái đầu ra cần phải đưa qua các cổng logic, các cổng cần dùng đó là cổng OR 2 đầu vào, cổng OR 3 đầu vào, cổng OR 4 đầu vào, cổng AND 2 đầu vào. Điều kiện để cho các IC làm việc được thì phải có bộ tạo xung CK và nguồn cấp cho IC. Chọn IC 555 để tạo xung, yêu cầu có nguồn 12v DC cấp cho rơle hoặc phần tử công suất để giao tiếp, ta có thể dùng đèn đệm và là đèn thuận để khi nó khoá thì đèn đóng TZT dẫn bão hoà mục đích để khoá K đóng ngắt dứt khoát. Từ dòng tải để đến dòng tiêu thụ, chọn điôt và tụ lọc chọn biến áp (sơ cấp, thứ cấp) phân tử cần ổn áp để IC làm việc đúng tốc độ, ổn định CK. Chọn IC ổn áp 7805. Giao tiếp với rơle hoặc SCR đều có ưu nhược điểm của nó dùng rơle có nhược điểm là đóng ngắt nhiều dẫn đến hỏng move và đắt hơn, cồng kềnh hơn, dùng SCR rẻ, tiện dụng, linh hoạt hơn. Chọn TZT thuận (nếu dùng rơle) là A1015 làm đèn đệm. Chọn TZT ngược (nếu dùng SCR) là C828 hoặc C1815 làm đệm để khi TZT hơi dẫn thì SCR dẫn bão hoà. Sau khi đã lựa chọn được những phần tử cần phục vụ cho ý tưởng thiết kế mạch ta có thể khái quát mạch quảng cáo dưới dạng sơ đồ khối như sau: Nhiệm vụ các khối: C2 C3 C4 * Khối nguồn: có nhiệm vụ tạo ra nguồn cấp cho các IC số hoạt động, cấp cho rơle đóng cắt và bóng đèn, như vậy nguồn yêu cầu cả AC và DC. Sơ đồ mạch điện: Tác dụng linh kiện: L1, L2 là sơ cấp và thứ cấp máy biến áp, biển đổi áp xoay chiều U1 thành áp xoay chiều U2 có giá trị phù hợp với tải. D1 ® D4 là cầu chỉnh lưu đổi áp xoay chiều thành áp 1 chiều nhấp nhô. C1, C4 là các tụ lọc nguồn san bằng điện áp 1 chiều nhấp nhô. C2, C3 là các tụ cải thiện quá trình quá độ. Để các IC số hoạt động được ổn định thì nguồn cấp cho nó cũng phải được ổn định, vì các IC số hoạt động tốt ở nguồn +5v do vậy chọn IC ổn áp loại 7805 được dùng thông dụng hơn trong số các loại IC khác cùng họ, nó có điện áp ra ổn định cực tính dương là +5v và dòng ra là 1A. 7805 in out 2 3 1 C1 C2 Chức năng các chân của IC 7805: Chân 1: chân vào Chân 2: chân mass Chân 3: chân ra Tụ C2 thường được chọn C = 0,1mF để cải thiện quá trình quá độ và giữa cho điện trở ra của mạch đủ nhỏ ở tần số cao. Các IC ổn áp được cấu trúc bao gồm các khối tạo điện áp chuẩn lấy mẫu, khuyếch đại so sánh, phần tử điều chỉnh, bảo vệ quá tải. IC ổn áp có thể có cấu trúc như hình vẽ sau: Với loại có 3 chân ra (họ 78, 79) điện trở R1 và R2 được đấu bên trong IC điện áp ra có trị số cố định. Với loại có 4 chân, chân số 4 được để ngỏ khi đó có thể điều chỉnh điện áp ra tải ở chân 3 theo công thức: với Uch = UĐZ1 Để bảo vệ IC người ta thiết kế 2 mạch bảo vệ qua áp và bảo vệ quá dòng. R3, R4 và Q3 tạo thành một bảo vệ quá dòng nếu dòng tải lớn UR3 lớn Q3 mở hạn chế dòng vào BQ4. Khi điện áp vào quá lớn hoặc do chập tải lớn làm điện áp ra quá nhỏ dẫn đến UV – UR > Ut (Ut là điện áp đánh thủng của DZ) DZ thông có dòng qua R5, R4, R3 làm cho Q3 mở ngay khi dòng qua R3 chưa đạt tới giá trị max do đó bảo vệ được Q5 không quá nhiệt. Điện áp vào Uin = Uout + 3v là tốt nhất nếu nhỏ hơn điện áp ra không đúng. Nếu điện áp vào lớn thì điện áp ra vẫn ổn áp nhưng công suất chịu đựng của IC rẽ giảm làm cho Ic nóng. Chọn tụ chú ý điện áp chiu đựng, chọn điôt cần chú ý khả năng chụi đựng dòng của tải và điện áp ngược. Các thông số: Symbol Nom Unit Power suply Vin +5 V Output current I0 1 A Operating temperature Topr 0 ¸ 1250 0C Storage temperature Tstg - 65 ¸ +1500 0C * Khối dao động: Đặt vấn đề: mạch dao động đa hài tạo xung vuông có nhiều mạch sử dụng nhiều loại linh kiện khác nhau để lắp ráp, sử dụng nhiều chế độ làm việc khác nhau. Xung vuông được tạo ra được ứng dụng rộng rãi có thể làm xung nhịp xung điều khiển…. Ta có một số mạch dao động đa hài tạo xung vuông như: mạch dao động đa hài dùng TZT, mạch dao động đa hài dùng IC 741, mạch dao động đa hài dùng IC 555. Chọn mạch dao động dùng IC 555: chu trình làm việc có thể thay đổi được, khả năng cho dòng ra lớn, có khả năng cung cấp dòng đến 200 mA. Điện thế nguồn nuôi cho phép biến đổi rộng từ 4,5v ¸ 16v, đầu ra tương thích TTL, độ ổn định làm việc cao (biến đổi 0,005% trong mỗi 0C). Sơ đồ mạch điện Tác dụng linh kiện: IC 555 dùng để tạo dao động. R1, VR1, C1 : định tần số . C2 chống nhiễu. Sơ đồ chân IC 555 Sơ đồ cấu trúc bên trong IC 555 Chân 8: cấp nguồn 4,5v ¸ 16v Chân 1: mass Chân 2: chân nảy (trigger) Chân 3: output Chân 4: preset khôi phục lại trạng thái ban đầu Chân 5: điều khiển (control) Chân 6: chân thềm Chân 7: chân xả Các điện trở R tạo thành bộ phân áp sao cho: O1, O2 là 2 opam A1 là một chuyển mạch, A2 khuyếch đại đảo FF là loại Flip – Flop RS Nguyên lý làm việc: Khi cấp nguồn cho mạch ta có ngay VC = Vpin 6 = Vpin 2 < nên : S = 1, R = 0, Q = 1, (trạng thái 1 của bảng chân lý). Û Out = 1, A1 khoá, Vpin 7 = 1Û tụ C nạp điện từ +B ¸ R1¸ VR1 Û VC tăng lên đến lúc đó S = 0, R = 0 nên các đầu ra Q và không thay đổi tức là tụ C tiếp tục nạp điện (trạng thái 2). Khi VC tăng bằng lúc này ta có R = 1, S = 0, . Tụ C bắt đầu xả điện từ +C ¸ VR1 ¸ RCEA1 ¸ mass làm cho VC giảm xuống. Khi thì ta có S = 0, R = 0 đầu ra không đổi tức là tụ C tiếp tục phóng điện cho đến khi thì lúc này R vẫn = 0 còn S = 1 làm cho đầu ra lúc này đầu ra lên cao còn A1 khoá lại tụ C bắt đầu nạp để hình thành 1 chu kỳ mới. Bảng chân lý S R 1 0 0 Tụ C bắt đầu nạp 0 0 Q0 Tụ C nạp 0 1 1 Tụ C xả đầu ra xuống thấp 0 0 Q0 Tụ C xả Vout Vc * Khối điều khiển chương trình: Chọn IC số họ CMOS 4017 + Đặc điểm của IC số CMOS : CMOS được sử dụng trong kỹ thuật hàng không vũ trụ có đặc tính không phụ thuộc vào lưới điện, miễn nhiễu … ngày nay CMOS được dùng rộng rãi trong điện tử công nghiệp, điện tử Y khoa, kỹ thuật xe hơi và kỹ thuật máy tính điện tử. CMOS do hãng RCA (Mỹ) sản xuất. · Loạt đầu tiên mang tên CD 4000 (CD 4000A) · Loạt công nghiệp tên CD 4000B có thên tầng đệm ra. · Loạt CD 4500 và CD 4700. Hãng motorola sản xuất : MC 14000, MC14000B, MC14500 Loạt 74 HC và 74 HCT loại CMOS tốc độ cao có khả năng thay thế tương đương TTL 74, 74LS. Đặc tính điện của CMOS gồm các đặc tính giống loại TTL, điện thế cấp điện VĐD của các loạt rất khác nhau Loạt CMOS Điện thế VĐD CD 4000A, B, CD 4500 3v ¸ 15v (max 18v) MC 14000A, B, MC 14500 3v ¸ 15v (max 18v) 74HC 2v ¸ 6v 74HCT 4,5v ¸ 5,5v + Điện thế logic ngõ vào Vi: Thông số 4000B 74HC 74HCT ViHmin 3,5 3,5 2 ViLmax 1,5 1 0,8 VoHmin 7,95 4,9 4,9 VoLmax 0,05 0,1 0,1 + Điện thế ngõ ra Vo. + Dòng điện vào và dòng ra + Công suất tiêu tán nhỏ 2,5 nw + CMOS có tính miễn nhiễu tốt: là khả năng của mạch logic không bị nhầm lẫn logic khi điện thế ngõ vào của mạch có lẫn nhiễu. + Khoảng nhiệt độ làm việc: - 400C ¸ + 850C - 550C ¸ + 1250C + Điện dung ngõ ra/ ngõ vào : điện dung ngõ vào của CMOS = 1,5pF ¸ 5pF và điện dung ngõ ra = 3pF ¸ 7,5pF + Thời gian trễ điện áp càng cao thì CMOS hoạt động càng nhanh, thời gian trễ ra tăng với nhiệt độ tải điện dung. Khảo sát IC 4017 :+ Sơ đồ chân + Sơ đồ cấu trúc + Chức năng các chân gồm 16 chân: chân 1, 2, 3, 4,5, 6, 7, 9, 10, 11 là chân đầu ra. Chân 8: chân mass Chân 16: cấp nguồn Chân 15: MR thiết lập lại trạng thái ban đầu, tích cực mức cao Chân 14: cấp xung tích cực mức cao Chân 13: cấp xung tích cực mức thấp + Bảng trạng thái MR CP0 Operation H x x L H H ® L Counter advance L L ® H L Counter advance L L x No change L x H No change L H L ® H No change L H ® L L No change Từ bảng trạng thái ta thấy MR tích cực mức cao, khi MR ở mức thấp và xuất hiện sườn lên cạnh xung ở chân CPo và sườn xuống cạnh xung ở chân thì IC mới thực hiện đếm. Dạng sóng. ck Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Bảng chân lý. CP0 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q5-Q9 ­ 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 ­ 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 ­ 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 ­ 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 ­ 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 ­ 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 ­ 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 ­ 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 ­ 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 ­ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 ­ 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Các IC chứa các cổng logic. Chọn IC 7408, IC 7432, IC 4072, IC 4075 đây là những IC thông dụng,dễ kiếm trên thị trường. + IC 4072 (CD 4072B) Đây là sơ đồ IC chứa cổng OR 4 đầu vào, gồm 14 chân và có 2 cổng. Chân 14 cấp nguồn Chân 7 nối mass Chân 1 và 3 là đầu ra Các chân 2, 3, 4, 5, 9, 10, 11, 12 là các chân đầu vào Dạng sóng của cổng OR A B Y Bảng chân lý IN Out 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Nhìn vào bảng chân lý ta thấy rằng đầu ra sẽ ở mức cao khi một trong 4 đầu vào ậ mức cao. Tức là chỉ cần 1 đầu vào lên mức cao thì đầu ra lên mức cao. + IC 4075B: Đây là IC chứa cổng OR 3 đầu vào gồm 14 chân và có 3 cổng OR Chân 14 cấp nguồn Chân 7 nối mass Các chân 1, 2, 3, 4, 5, 8, 11, 12, 13 là các chân tín hiệu vào Các chân 6, 10, 9 là các chân lấy tín hiệu ra. Bảng chân lý: IN Out 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 O 1 1 1 1 1 1 1 Nhìn vào bảng chân lý ta thấy chỉ cần một trong 3 đầu vào lên 1 thì đầu ra lên 1. + IC SN 7408: Đây là IC chứa cổng AND 2 đầu vào, trong đó có 4 cổng và gồm 14 chân. Chân 14 cấp nguồn Chân 7 nối mass Chân 8, 11, 3, 6 là các chân đầu ra Các chân 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13 là các chân đầu vào Dạng sóng của cổng AND A B Y Bảng chân lý: IN Out 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 Nhìn vào bảng chân lý ta thấy đầu ra chỉ lên 1 khi tất cả các đầu vào lên 1. + IC SN 7432: Đây là IC chứa cổng OR 2 đầu vào gồm 14 chân và 4 cổng OR Chân 14 cấp nguồn Chân 7 nối mass Các chân 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13 là các chân đầu vào Các chân 6, 8, 11, 3 là các chân đầu ra. Bảng chân lý: A B Y 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 Nhận xét: đầu ra lên 1 khi một trong 2 đầu vào lên 1 * Khối ghi dịch Chọn IC ghi dịch 7464 họ TTL với IC logic dùng TZT lưỡng cực có nhiều họ chúng có nhiều đặc tính khác nhau, một số IC thuộc họ 74 và 74LS. Định dạng tối đa 74 74LS Đơn vị Min Nomi Max Min Nomi Max Vcc 4,75 5 5,25 4,75 5 5,25 Vol Iout ở mức cao (H) - 400 - 400 mA Iout ở mức thấp (H) 16 8 mA Nhiệt độ làm việc TA 0 70 0 75 0C Đặc tính điện 74 74LS Đơn vị Min Typ Max Min Typ Max Vin (H) 2 2 Vol Vin (L) 0,8 0,8 Vol Vout (H) 2,4 3,4 16 2,5 3,5 8 Vol Vout (L) 0,2 0,4 0 0,25 0,15 Vol Iin (H) 40 20 mA Iin (L) 1,6 - 0,4 MA Iout nối tắt 1,8 - 55 - 20 - 100 MA + Đặc tính kỹ thuật của các IC logic: Các định trị tối đa tuyệt đối là các trị số tối đa mà ta không vượt qua vì sẽ làm hỏng IC. Các điều kiện hoạt động khuyến cáo thường chỉ liên quan đến điện thế cấp Vcc, điện thế ra mức cao Vout (H) điện thế ra mức thấp Vol, khoảng nhiệt độ làm việc, đây là các trị số mà ta không nên vượt qua vì sẽ không đảm bảo logic hoạt động bình thường cho các IC. Các định tính điện: trong khoảng nhiệt độ cho phép nhiều đặc tính điện cần cho việc sử dụng thiết kế mạch logic. Các đặc tính chuyển mạch thường phát biểu ở điện thế cấp điện Vcc = 5v và nhiệt độ phòng 200C đây là các đặc tính liên quan đến các trì hoãn cũng như thời tăng thời giảm. Khi chuyển mạch các thông số này phụ thuộc vào tải ở ngõ ra nhất thiết là điện dung của tải. Đặc trưng tiêu biểu của họ 74 xx Công suất tiêu tán của 74LSxx: P = 2mw + 0,25mw/ MHZ (với Ctải = 15pF) Nguồn nuôi Logic “Ov điện áp ra Logic “1” điện áp ra Khoảng an toàn Khoảng nhiệt độ làm việc Khoảng nhiệt độ bảo quản Điện áp cao nhất cho phép Điện áp thấp nhất Điện áp cao nhất giữa 2 ngõ vào Điện áp cao nhất giữa 2 ngõ vào và đất Điện áp cao nhất giữa 2 ngõ ra và đất Điện áp thấp nhất giữa 2 ngõ vào và đất Điện áp thấp nhất giữa 2 ngõ ra và đất (tốt nhất giữa 2 dòng điện < 1mA) Nhiệt độ hàn với mỏ hàn Nhiệt độ hàn cao nhất với bể thiếc/ chì hàn 15v 0,2v 3v 1v 00C - 700C - 650 + 1500C + 7v - 0,5v + 5,5v =5,5v +5,5v - 0,8v - 0,8v 2650C 2400C Sơ đồ chân và chức năng của IC SN 74164 Sơ đồ cấu trúc SN 74164 gồm 14 chân Chân 14 cấp nguồn Chân 7 nối mass Chân 1, 2 nối 2 chân dữ liệu đầu vào Chân 3, 4, 5, 6, 10, 11, 12, 13 các chân đầu ra Chân 9 xung xoá Chân 8 xung nhịp Bảng chân lý inputs Outputs Clear Clock A B QA QB ……… QH L H H H H x L ­ ­ ­ x x H L x x x H x L L QA0 H L L L ABo QAn QAn QAn ……… ……… ……… ……… ……… L QHo QGn QGn QGn Nhìn vào bảng chân lý ta thấy khi có xung thì tất cả các đầu ra đều xuống thấp (CL tích cực mức thấp). Và trạng thái tín hiệu đầu ra phụ thuộc vào dữ liệu đầu vào A và B. Khi chưa có xung nhịp thì tín hiệu đầu ra ở trạng thái trước đó, khi xuất hiện xung nhịp nếu một trong 2 đầu vào dữ liệu xuống thấp thì đầu ra cũng xuống thấp, đầu ra chỉ lên mức cao khi cả 2 đầu vào dữ liệu lên cao và có xung nhịp xuất hiện ở cạnh lên của xung. Theo nguyên tắc dịch bít nếu đầu vào bit 1 thì nó sẽ được dịch sang bit QA,QA®QB……..QH Nếu CK=0 bất chấp đầu vào đầu ra khôngthay đổi + Giản đồ thời gian của Ic 74164 Clock Clear D Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Bảng trạng thái: Clock D Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 K0 có x 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 1 0 0 0 0 0 0 3 1 1 0 1 0 0 0 0 0 4 0 0 1 0 1 0 0 0 0 5 1 1 0 1 0 1 0 0 0 6 0 0 1 0 1 0 1 0 0 7 1 1 0 1 0 1 0 1 0 8 0 0 1 0 1 0 1 0 1 Từ bảng chân lý ta thấy cứ sau một xung nhịp ck mạch lưu giữ trạng thái mới đồng thời dữ liệu được dịch đi một bit (trong khoảng thời gian không có xung ck thì mạch giữ nguyên trạng thái). *Khối hiển thị: Gồm có 16 bóng đèn 220v/100w giao tiếp qua rơle hoặc SCR. PHẦN II. LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN KHỐI NGUỒN I. MẠCH CUNG CẤP NGUỒN 1. Khái niệm về mạch cung cấp nguồn . Nhiệm vụ của mạch cung cấp nguồn là tạo ra năng lượng cần thiết để cung cấp cho các thiết bị điện và điện tử làm việc. Thông thường nguồn năng lượng do bộ nguồn tạo ra là nguồn một chiều lấy từ nguồn điện xoay chiều hoặc từ pin acquy. R1 Biến áp Mạch chỉnh lưu Bộ lọc ổn áp (dòng) U1 ~ U2 ~ Ut U01 Ur It Sơ đồ khối của một bộ nguồn hoàn chỉnh: Biến áp :để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2có giá trị phù hợp với tải. Mạch chỉnh lưu: có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều nhấp nhô Ut (điện áp một chiều có độ lớn thay đổi theo thời gian). Bộ lọc: san bằng điện áp một chiều nhấp nhô thành điện áp một chiều bằng phẳng U01. Bộ ổn áp (ổn dòng ): có nhiệm vụ tạo ra điện áp một chiều (dòng điện một chiều) ổn định Ut (It) cung cấp cho tải khi điện áp vào U01 hoặc trị số tải thay đổi. Tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà bộ nguồn có thể có đầy đủ hoặc không đầy đủ các khối trên. 2. Mạch chỉnh lưu cầu Sơ đồ nguyên lý U2 Ung Ungm p 2p 3p Ut 3p 2p p t t t U2m U21 0 0 0 Mạch chỉnh lưu dùng 4 điôt D1, D2, D3, D4 Biến áp nguồn không có điểm giữa * Nguyên lý làm việc ở 1/2 chu kỳ đầu của điện áp vào ,U2 có chiều dương trên âm dưới D1và D3 dẫn D2 và D4 khoá có dòng qua tải: +U2® D1®Rt® D3®-U2 ở 1/2 chu kỳ sau điện áp U2 có chiều âm trên dương dưới D1và D3 khoá D2 và D4 dẫn có dòng qua tải :+U2® D2®Rt® D4 ®-U2 như vậy trong mỗi nửa chu kỳ có 2 diode dẫn dòng qua tải xuất hiện cả trong 2 nửa chu kỳ và đi theo một chiều nhất định. Tacó U0 là điện áp trung bình trên tải được xác định U0 = I0 = IDmax= Ungmax =U2m= Sơ đồ chỉnh lưu cầu diode được dùng rộng rãi trong thực tế nó có ưu sđiểm là tận dụng được công suất của biến áp tần số cao hơn do đó yêu cầu lọc thấp hơn điện áp ngượcđặt lên diode thấp hơn. 3. Lọc thành phần xoay chiều của dòng điện ra tải Trong các mạch điện chỉnh lưu dòng điện ra tải tuy có cực tính không đổi (dòng một chiều ) nhưng giá trị (độ lớn ) của chúng thay đổi theo thời gian một cách có chu kỳ được gọi là sự đập mạch củadòng điện hay điện áp sau chỉnh lưu. Dùng chuỗi Fourier để phân tích dòng điện đập mạch ta có: I0 là thành phần một chiều là tổng các sóng hài xoay chiều có độ lớn pha và tần số phụ thuộc vào loại mạch chỉnh lưu. Thành phần xoay chiều có tần số w - hài bậc 1. Thành phần xoay chiều có tần số 2w - hài bậc 2. Để cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử làm việc phải lọc bỏ các thành phần hài. Để đặc trưng cho chất lượng điện áp (hay dòng điện) sau chỉnh lưu người ta đưa ra hệ số đập mạch Kp Biên độ sóng hài lớn nhất của It (hay Ut) Giá trị trung bình của I0 (hoặc U0) KP = Nếu KP càng nhỏ thì chất lượng của bộ nguồn càng cao. Với mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ Kp=0,667 Với mạch chỉnh lưu 1/2 chu kỳ Kp=1,58 Thường dùng dùng tụ điện, điện cảm của mạch lọc tích cực để lọc bỏ các thành phần sóng hài. + Lọc bằng tụ điện. Sơ đồ nguyên lý: Ut t Ut (có tụ C) t3 t2 t1 t 0 0 Tụ C mắc song song với tải Rt thường có trị số vài trăm mF đến vài nghìn mF. Khi điôt thông thì tụ C nạp điện và tích trữa năng lượng khi điôt khoá thì tụ C phóng điện qua Rt bằng cách đó có thể giảm độ gợn sóng của điện áp ra. Nguyên lý: Khi không có tụ C điện áp trên tải có độ nhấp nhô lớn. Khi mắc tụ C // Rt trong mạch xảy ra quá trình phóng nạp: + Từ 0 t1 điện áp sau chỉnh lưu tăng tụ C được nạp điện từ : + nguồn ®tụ C®mass. + Từ t1t2 điện áp sau chỉnh lưu giảm tụ c phóng điện qua tải: + C ®Rt®mass®-c + Từ t2t3 điện áp ra lớn hơn điện áp trên tụ, tụ C lại được nạp điện kết quả điện áp ra trên tụ có dạng tương đối bằng phẳng. Mạch lọc bằ