Mạch chỉnh lưu nửa chu kì mắc tụ hoá (có điện dung lớn) song song với tải thì
|
A. Công dụng Show
Mạch chỉnh lưu là một mạch điện bao gồm các linh kiện điện - điện tử, dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Mạch chỉnh lưu có thể được sử dụng trong các bộ nguồn cung cấp dòng điện một chiều, hoặc trong các mạch tách sóng tín hiệu vô tuyến điện trong các thiết bị vô tuyến. Phần tử tích cực trong mạch chỉnh lưu có thể là các điốt bán dẫn, các đèn chỉnh lưu thủy ngân hoặc các linh kiện khác. Khi chỉ dùng một điốt đơn lẻ để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều, bằng cách khóa không cho phần dương hoặc phần âm của dạng sóng đi qua mạch điện, thì mạch chỉnh lưu được gọi là chỉnh lưu nửa chu kỳ hay chỉnh lưu nửa sóng. Trong các bộ nguồn một chiều người ta hay sử dụng các mạch chỉnh lưu nhiều điốt (2 hoặc 4 điốt) với các cách sắp xếp khác nhau để có thể biến đổi từ xoay chiều thành một chiều bằng phẳng hơn trường hợp sử dụng một điốt riêng lẻ. Trước khi các điốt bán dẫn phát triển, người ta còn dùng các mạch chỉnh lưu sử dụng đèn điện từ chân không, đèn chỉnh lưu thủy ngân, các dãy bán dẫn đa tinh thể seleni. Các máy thu thanh vô tuyến đầu tiên, người ta gọi là các máy tinh thể, dùng một sợi "râu mèo" hoặc một kim nhọn tiếp xúc nhẹ vào một điểm trên một khối tinh thể galena (sunphát chì) để tạo ra một điốt tiếp điểm, hoặc một bộ tách sóng tinh thể. Trong hệ thống sấy đốt khí, các bộ phát hiện lửa có thể dùng. Hai điện cực trong một vỏ bọc kín có thể sản sinh ra dòng điện và có thể chỉnh lưu được một dòng điện xoay chiều, nhưng chỉ khi chúng nhìn thấy ngọn lửa. B. Các loại mạch chỉnh lưu 1. Mạch chỉnh lưu nửa chu kì Mạch chỉnh lưu bán chu kỳ sử dụng một Diode mắc nối tiếp với tải tiêu thụ, ở chu kỳ dương => Diode được phân cực thuận do đó có dòng điện đi qua diode và đi qua tải, ở chu kỳ âm , Diode bị phân cực ngược do đó không có dòng qua tải.  Dạng điện áp đầu ra của mạch chỉnh lưu bán chu kỳ.2. Mạch chỉnh lưu cả chu kỳMạch chỉnh lưu cả chu kỳ thường dùng 4 Diode mắc theo hình cầu (còn gọi là mạch chỉnh lưu cầu) như hình dưới. Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ .
Bổ xung– Mạch lọc và mạch chỉnh lưu bội áp Dạng điện áp DC của mạch chỉnh lưu trong hai trường hợp có tụ và không có tụ
Minh hoạ : Điện dụng của tụ lọc càng lớn thì điện áp đầu ra càng bằng phẳng.
2 – Mạch chỉnh lưu nhân 2 . Sơ đồ mạch nguồn chỉnh lưu nhân 2
Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ là gì? 2 sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ dùng 2 điốt, phân tính nguyên lý, đặc điểm của từng mạch. Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ là gì?Mạch chỉnh lưu hai 2 nửa chu kỳ là mạch biến đổi từ điện áp xoay chiều AC thành một chiều DC sử dụng 2 điốt. Mỗi điốt sẽ luân phiên dẫn điện trong một nửa chu kỳ của điện áp nguồn tạo ra điện áp ngõ ra được chỉnh lưu cả chu kỳ. Giả sử điện áp nguồn có tần số 50Hz hay chu kỳ T = 0,02s thì điện áp ngõ ra của mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ có độ gợn sóng với chu kỳ là T = 0,01s. Ưu điểm của mạch là chất lượng điện áp ngõ ra tốt và dễ lọc phẳng hơn so với mạch chỉnh lưu bán kỳ ta đã tìm hiểu ở bài viết trước. Nhược điểm của mạch này là phải sử dụng biến áp có điểm giữa nên bị hạn chế về công suất. Ngoài ra khi diode bị phân cực ngược thì điện áp ngược sẽ gấp 2 lần điện áp thuận. Nên trong nhiều ứng dụng người ta thường thay mạch này bằng mạch chỉnh lưu toàn cầu 4 diode. Do điểm giống nhau giữa mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ dùng 2 điốt và mạch chỉnh lưu cầu là điện áp được chỉnh lưu cả hai chu kỳ, dạng sóng điện áp ngõ ra có chu kỳ nhỏ hơn nên rất dễ lọc. Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ là gì? 7 sơ đồ mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ dùng 2 điốtChúng ta sẽ sử dụng biến áp ở thứ cấp có điểm chung, do mô phỏng nên ở đây mình để tỉ số biến áp ở mặc định là 1. Do đó điện áp sơ cấp bằng với điện áp nguồn. Điện áp nguồn có điện áp hiệu dụng 220V và tần số 50Hz. 1. Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ với tải thuần trởHình bên dưới là sơ đồ và dạng sóng của mạch hai nửa chu kỳ với tải thuần R = 10 Ohm. Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ với tải thuần trở – Nguyên lý hoạt động: + Nhận xét: Hình vào dạng sóng của 2 diode ta thấy Diode D1 dẫn điện ở bán kỳ dương và diode D2 dẫn điện ở bán kỳ âm. Dạng sóng điện áp và nguồn điện trong trường hợp này giống với mạch chỉnh lưu toàn cầu 1 pha. + Ở bán kỳ dương: Diode D1 phân cực thuận nên dẫn điện, trong khi đó D2 bị phân cực ngược. Dòng điện lúc này qua D1, qua R nên điện áp hai đầu tải bằng với điện áp của cuộn thứ cấp Vo = Vs. + Ở bán kỳ âm: Diode D2 dẫn điện trong khi D1 ngưng dẫn, dòng điện qua D2, qua tải. Do đó chiều dòng điện qua tải vẫn như ở bán kỳ dương nên áp tải ngược giá trị với áp nguồn Vo = -Vs > 0. 2. Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ dùng 2 điốt với tải RLTrong trường hợp tải ngõ ra sử dụng là tải có tính cảm L = 0.1H Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ dùng 2 điốt với tải RL – Nguyên lý mạch điện như sau: + Bán kỳ dương: D1 dẫn điện, D2 không dẫn nên điện áp tải Vo = Vs. + Ở bán kỳ âm: Nguồn điện đổi chiều D2 dẫn và D1 ngưng dẫn dòng điện qua D2, qua tải RL nên điện áp ra vẫn dương Vo = – Vs > 0. Dòng điện trên tải không tăng hay giảm một cách đột ngột, nên ở cuối bán kỳ khi điện áp về 0 thì dòng điện tải vẫn dương và sẽ tăng theo từng bán kỳ cho đến khi đạt xác lập. 3. Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ dùng 2 điốt với tải RLETrong trường hợp tải điều khiển có thành phần RLE ta sẽ mô phỏng hoạt động của mạch có thành phần điện áp một chiều E nối tiếp với RL như sau: Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ dùng 2 điốt với tải RLE – Nhận xét: Nếu điện áp nguồn nhỏ hơn E thì diode bị phân cực ngược nên điện áp 2 đầu tải bằng với E. Nhưng do tải có tính cảm nên khi diode ngừng thì tải phát năng lượng tạo ra dòng điện tiếp tục duy trì diode dẫn điện. Trường hợp L = 0.04, khi tải phát hết năng lượng mà Vs < E thì điện áp ra Vo = E, diode ngưng dẫn nên dòng qua tải bị gián đoạn. Ngược lại nếu tăng giá trị L = 0.1 thì tải phát hết năng lượng thì Vs > E, nên Vo = Vs do đó D2 sẽ dẫn điện nên dòng qua tải là liên tục. 4. Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ với tụ lọcĐể làm phẳng điện áp ngõ ra ta sẽ sử dụng tụ điện song song với tải ngõ ra. Điện áp của tải là điện áp trên 2 đầu tụ điện. Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ 2 điốt với tụ lọc – Nguyên lý hoạt động: + Ở chu kỳ đầu tiên, trong bán kỳ dương khi điện áp nguồn tăng thì tụ nạp điện bắt đầu nạp điện qua diode D1. Khi điện áp nguồn đạt đến giá trị lớn nhất và bắt đầu giảm thì D1 ngưng dẫn và tụ điện xả điện qua tải. + Nếu giá trị tụ điện đủ lớn thì ở bán kỳ âm điện áp trên tụ vẫn sẽ lớn hơn điện áp trên đỉnh của nguồn. Do đó các diode D1, D2 tiếp tục bị phân cực ngược nên không dẫn điện. Do tải có tính cảm nên dòng điện trên tải tăng từ từ cho đến khi xác lập. Qua đây ta thấy khi sử dụng tụ điện mắc song song với tải thì điện áp và dòng điện ngõ ra được làm phẳng, công suất ngõ ra ổn định hơn. 5. Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ có điều khiển với tải RMạch hai nửa chu kỳ có điều khiển sẽ sử dụng 2 SCR thay vì diode. SCR được điều khiển bởi tín hiệu đồng bộ với điện áp nguồn, góc kích thay đổi từ 0 – 180 độ.
Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ 2 điốt có điều khiển tải R – Nhận xét: + Ở đầu mỗi bán kỳ, khi chưa có xung kích xuất hiện thì điện áp ngõ ra bằng 0V + Ở bán kỳ dương khi có xung kích G1 thì SCR1 ngay lập tức dẫn điện, nên điện áp tải bằng với điện áp nguồn. + Ở bán kỳ âm khi có xung G2 thì SCR2 dẫn điện, điện áp tải ngược với điện áp nguồn nên dòng qua tải là dương: Vo = -Vs >0, IR > 0 => Như vậy so với mạch không điều khiển. Điện áp trung bình có thể thay đổi từ 0 đến điện áp trung bình của mạch sử dụng diode. 6. Chỉnh lưu có điều khiển 2 nửa chu kỳ với tải RLSơ đồ mạch với tải RL tương tự như ở mạch tải R, ta chỉ việc nối tiếp điện trở R với cuộn cảm L. Tùy thuộc vào giá trị L mà ta có dạng sóng khác nhau, hình bên dưới là dạng sóng trong 2 trường hợp L = 0,1H và L = 0,008H Dạng sóng mạch chỉnh lưu có điều khiển tải RL + Trường hợp L = 0,1H ta thấy dòng điện của tải luôn lớn hơn 0 và tăng dần cho đến khi đạt giá trị xác lập. Điện áp ngõ ra xuất hiện điện áp âm, do khi điện áp nguồn đổi dấu thì tải phát năng lượng duy trì SCR tiếp tục dẫn. Cho đến khi có xung kích vào cực G của SCR kia. + Trường hợp L = 0,008H ta nhận thấy dòng tải bị gián đoạn, điều này do tải phát hết năng lượng trước khi có xung kích dẫn SCR tiếp theo. 7. Mạch hỉnh lưu hai nửa chu kỳ dùng 2 SCR với tải RLETrong trường hợp tải có thành phần RLE ví dụ như động cơ một chiều. Dạng sóng ngõ ra được mô phỏng trong hai trường hợp như hình bên dưới. Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ dùng 2 SCR với tải RLE + Trường hợp giá trị điện cảm của tải đủ lớn (L = 0,1H): khi điện áp nguồn đổi chiều thì SCR bị phân cực ngược. Nhưng tải lúc này đóng vai trò phát điện tiếp tục duy trì trạng thái dẫn của SCR đó. Năng lượng tải đủ lớn để SCR dẫn cho đến khi xuất hiện xung kích tiếp theo, do đó dòng điện trên tải là liên tục. Dạng sóng ngõ ra giống với trường hợp tải RL. + Trường hợp giá trị điện cảm nhỏ (L = 0,015H) ta thấy khi điện áp đổi chiều thì SCR chỉ dẫn thêm được một đoạn ngắn. Do tải lúc này đã phát hết năng lượng và do đó điện áp ngõ ra lúc này: Vo = E. Cho đến khi có xung kích tiếp theo thì SCR được kích dẫn nên Vo = |Vs|. Tham khảo video mô phỏng nguyên lý mạch hai nửa chu kỳ >>> Xem thêm: Mạch chỉnh lưu là gì? 10 Mạch chỉnh lưu không điều khiển sử dụng diode 10 mạch chỉnh lưu có điều khiển sử dụng thyristor 8 mạch chỉnh lưu với tải đầy đủ RLE 4 nhược điểm của mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ là gì |
