Phân tích và thiết kế nguồn DC

CH NG 4:ƯƠ PHÂN TÍCH VÀ THI T K Ế Ế NGU N DCỒ 1. Các m ch ch nh l u thông d ngạ ỉ ư ụ M ch ch nh l u có nhi m v t o đi n th ạ ỉ ư ệ ụ ạ ệ ế DC t ngu n AC.ừ ồ C 1 C 1 D 1 R L V A C - O U T V A C - I N V A C - O U TV A C - I N R L D 1 D 2 Ch nh l u m t bán kỳ: ỉ ư ộ  bán kỳ d ng c a tín hi u hình sin: diode Ở ươ ủ ệ phân c c thu n nên diode d n đi n, c p dùng ự ậ ẫ ệ ấ IL qua t i RL ta có đi n th hai đ u đi n tr t i:ả ệ ấ ầ ệ ở ả VL= iL.RL v i iL= ớ  bán kỳ âm c a tín hi u hình sin: diode phân Ở ủ ệ c c ngh ch, nên ng ng d n, ự ị ư ẫ IL = 0, VL=0 L Di R vv −  Đi n th trung bình hay đi n th DC trên t i:ệ ế ệ ế ả ∫∫ == pipi ωωpiωpi 00 sin2 1 2 1 ttdVtdvV PLLDC [ ] PPPLDC VVtVV pipi ω pi pi 12. 2 1cos 2 1 0 ==−=  Ch nh l u toàn kỳ ỉ ư C 1 C 1 D 1 R L V A C - O U T V A C - I N V A C - O U TV A C - I N R L D 1 D 2 V A C - O U TV A C - I N - + D 1 - 4 C 1 R L  Đi n th trung bình hay đi n th DC trên t i:ệ ế ệ ế ả ∫∫ == pipi ωωpiωpi 00 sin 11 ttdVtdvV PLLDC [ ] PPPLDC VVtVV pipi ω pi pi 22.1cos1 0 ==−= 2. M CH N ÁP DCẠ Ổ 2.1 Gi i thi u các m ch n áp thông d ngớ ệ ạ ổ ụ a. M ch n n i ti pạ ổ ố ế I1 Ib Iz Vi Vo + _ R LD 1 Q 1 R 1 _ + + Q 1 _ D 1 + R 1 _ R E R L M ch n áp n i ti p s d ng transistorạ ổ ố ế ử ụ Xét m ch đi n nh hình v , diode zener là ph n ạ ệ ư ẽ ầ t t o đi n th tham chi u, n đ nh. Transistor đ c ráp ử ạ ệ ế ế ổ ị ượ khu ch đ i theo phát (C.C). ế ạ - Các đi n th ngõ raệ ế - Các dòng đi nệ odcBEZ VVV += BEZLdcodc VVVV −== 1 1 R VV I Ziodc − = L odc L R VI = βLB I I = BZ III −= 1  Các b n áp đ n gi n th ng s d ng trong các ộ ổ ơ ả ườ ử ụ m ch tiêu th dòng nh ạ ụ ỏ 0 V V z 7 . 2 V C 1 2 2 0 u F 1 0 0 0 V 6 V 4 7 0 R L + 1 2 V 2 S D 1 3 8 O G C 2 1 u F / 5 0 V 4 7 0 C 2 2 2 0 0 u F C 1 0 , 0 1 V z 5 . 2 V R L C 3 2 2 0 0 u F 0 V 1 5 0 1 0 0+ 1 2 V 0 V 8 , 6 V (a) Radio cassette JVC PC 47U (b) Radio cassette National CW 43F b. M ch n áp n i ti p – h i ti pạ ổ ố ế ồ ế Trong tr ng h p c n b đi u th c p dòng ườ ợ ầ ộ ề ế ấ l n và đáp ng nhanh ta ph i d d ng m ch n ớ ứ ả ử ụ ạ ổ áp n i ti p h i ti pố ế ồ ế + R L _ R 3 + V z R 2 _ R 1 R 4  Công th c tính đi n áp ra ứ ệ  Công th c tính dòng raứ ( )BEZout VVR RR V + + = 1 21 L out L R V I = R 2 + R L _ + V z C 1 R 3 _ R 4 R 1 M ch n áp n i ti p – h i ti pạ ổ ố ế ồ ế  Công th c cho đi n áp ra ứ ệ  V i VR3 cho b i qui t c c u chia thớ ớ ắ ầ ế 3RBEZodc VVVV ++= odcR VRR R V 43 3 3 + = ( )     ++=⇒ 4 3 2 1 R R VVV BEZodc  Đ tăng c ng dòng đi n t i mà không c n tăng ể ườ ệ ả ầ dòng qua diode Zener ta s d ng Q1 v i transistor ử ụ ớ Darlington theo hình sau V R 5 0 0 3 . 9 k 0 V Q 3 1 2 k 1 0 - 1 2 V 1 8 0 V z + 1 8 V R L 0 V 2 . 7 k Q 1 5 0 u F 3 . 3 k Q 2 2.2 D ng t ng quát c a m ch n áp n i ti p ạ ổ ủ ạ ổ ố ế h i ti pồ ế a. D ng 1:ạ 0 V V i n Q 2 R L V z R 3 - + U 1 R 1 R 2  Ta có:  Xem V- = Vz (Opamp là lý t ng): ưở Đây cũng là cách s d ng IC opamp đ thi t ử ụ ể ế k m ch n áp có đ chính xác cao.ế ạ ổ ộ odcVRR RV 21 1 + = − ZZodc VR R V R RR V     += + = 1 2 1 21 1  b. D ng 2:ạ M ch n áp DC s d ng Opamp có ạ ổ ử ụ đi u ch nhề ỉ D z 1 N 7 5 3 V o ( 1 0 - 1 5 V ) b C 1 5 0 u F 0 V c R 3 3 , 3 K a R 1 3 3 0 R 4 3 9 K 0 V Q 2 P 3 K V i n = 2 0 V - + U 1  Trong tr ng h p s d ng thêm bi n tr P đ ườ ợ ử ụ ế ở ể đi u ch nh đi n th ngõ ra Vodc theo ý mu n, ta ề ỉ ệ ế ố có bi u th cể ứ Z bc odc VPR RPR V + ++ = 4 43 c. D ng 3: M ch n áp DC có m ch gi i h n ạ ạ ổ ạ ớ ạ dòng V i n Q 2 R 5 R 4 R 1 R 2 V z R 3 Q 1 0 V - + U 1 R L  Đi n th ra: ệ ế  Dòng đi n gi i h n: ệ ớ ạ Zout VR RR V 1 21 + = 4R V I BESL = 3. B NGU N DÙNG IC CHUYÊN D NGỘ Ồ Ụ  Đ có đ c các b n áp ch t l ng cao, các ể ượ ộ ổ ấ ượ hãng đã s n xu t ra các IC n áp. Có nhi u lo i ả ấ ổ ề ạ nh ng thông d ng nh t là IC có ba ngõ (ba chân) ư ụ ấ nh h : ư ọ 78XXX, 79XXX, LM217, LM237, LM317, LM340, LM320… ho c các IC n áp nhi u chân ặ ổ ề nh A723… ư  V i các IC có ba chân, đ thi t k các b c p đi n ớ ể ế ế ộ ấ ệ n đ nh ta ch c n m c thêm vài đi n tr , t đi n ổ ị ỉ ầ ắ ệ ở ụ ệ là có th th c hi n đ c m t m ch n áp t t.ể ự ệ ượ ộ ạ ổ ố  a. Gi i thi u vi m ch 78XX và 79XXớ ệ ạ V i IC 78XXX m ch có:ớ ạ và Vodc=5V 0 . 1 u F0 . 3 3 u F V O U T V I N U 1 9 7 8 X X 1 2 3 V I N GN D V O U T U 2 0 7 9 X X 2 1 3 V I N GN D V O U T V O U T 0 . 1 u F V I N 0 . 3 3 u F VVidc 12=  Đ i v i IC 79XXX thì vì có Vodc<0, nên các c c ố ớ ự c a t hoá ph i đ c m c ng c l i trên.ủ ụ ả ượ ắ ượ ạ U 3 7 8 0 5 1 2 3 I N G N D O U T C 2 0 . 3 3 C 3 0 . 1 C 2 0 . 3 3 +- ~ ~ D 2 + 5 V 1 2 C 3 0 . 1 U 3 7 9 0 5 2 1 3 I N G N D O U T - 5 V 1 2 C 1 2 2 0 0 u F / 5 0 V C 1 2 2 0 0 u F / 5 0 V 2 4 V A C 0 V 6 V 1 2 V  Đ tăng dòng s d ng cho t i mà đi n áp v n n ể ử ụ ả ệ ẫ ổ áp, ta s d ng IC n áp và m c thên m t ử ụ ổ ắ ộ Transistor có công su t tuỳ theo t i c n s d ng. ấ ả ầ ử ụ Đi n áp t i s d ng đ c l y t IC n áp, còn ệ ả ử ụ ượ ấ ừ ổ dòng cung c p cho t i ph thu c vào Transistor ấ ả ụ ộ 0 . 1 u F Q 7 V I N 8 I R E G I O ( M A X ) U 2 2 7 8 X X 1 2 3 V I N G N D V O U T V O U T 0 . 3 3 u F b. Gi i thi u vi m ch LM317 và LM337ớ ệ ạ M ch t o ngu n DC s d ng vi m ch LM317ạ ạ ồ ử ụ ạ 5 K V I N 1 N 4 0 0 2 U 2 1 L M 3 1 7 3 1 2 U I A D J U O 2 4 0 1 u F 1 0 u F 0 . 1 u F V O U T  B ngu n n áp s d ng IC n áp LM317 có đi n ộ ồ ổ ử ụ ổ ệ áp ra có th đi u ch nh đ c t 0 đ n 33Vể ề ỉ ượ ừ ế v i R2 và bi n tr 5K và R1 là đi n tr 240.ớ ế ở ệ ở 2 1 21 RI R R VV ADJREFout +    +=  b ngu n đ i x ng có đi u ch nh đi n th ra t 0 ộ ồ ố ứ ề ỉ ệ ế ừ đ n 33Vế R 1 2 4 0 C 1 2 2 0 0 u F / 5 0 V D 1 ' D 3 V R ' 5 K D 3 ' C 2 ' 0 . 1 2 4 V A C 0 V 6 V 1 2 V D 1 - V O U T 1 2 C 3 1 u FC 2 0 . 1 U 3 L M 3 1 7 3 1 2 I N AD J O U T G N D V R 5 K +- ~ ~ D 2 R 1 ' 2 4 0 C 1 2 2 0 0 u F / 5 0 V C 1 ' 1 0 u F C 1 1 0 u F + V O U T 1 2 C 3 ' 1 u F U 3 L M 3 3 7 2 1 3 I N AD J O U T