Có bảo nhiều loại Mạch chỉnh lưu nêu những Ưu Nhược điểm của từng loại
|
Mạch chỉnh lưu cầu được biết đến là một trong những phần tử phổ biến của một bộ nguồn điện tử. Nhiều mạch điện tử được thiết kế yêu cầu nguồn DC qua chỉnh lưu để có thể cung cấp nguồn cho các linh kiện điện tử trong mạch từ nguồn cung cấp điện xoay chiều có sẵn. Chúng ta có thể tìm thấy bộ chỉnh lưu này trong rất nhiều các thiết bị điện gia dụng, bộ điều khiển động cơ,… Show
 Mạch chỉnh lưu cầu là một bộ chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) sang dòng một chiều (DC) để giúp điều chỉnh đầu vào AC thành đầu ra DC. Cầu chỉnh lưu được sử dụng rộng rãi trong các mạch nguồn cung cấp điện áp DC cần thiết cho các thiết bị hoặc các linh kiện điện tử. Tùy thuộc vào yêu cầu của tải hiện tại để có thể lựa chọn bộ chỉnh lưu sao cho phù hợp. Các thông số được tính đến như: Thông số linh kiện, điện áp sự cố, dải nhiệt độ, dòng điện chạy qua mạch, dòng chuyển tiếp, yêu cầu lắp đặt,…Và một số thông số khác được tính đến trong quá trình chọn nguồn cung cấp chỉnh lưu cho mạch điện tử thích hợp. Chỉnh lưu cầu được phân thành nhiều loại dựa các yếu tố sau: Loại cung cấp, khả năng điều khiển, cấu hình mạch,… Chỉnh lưu cầu chủ yếu được phân thành 2 loại đó là chỉnh lưu 1 pha và chỉnh lưu 3 pha. Cả 2 loại này đều được phân thành các chỉnh lưu không kiểm soát, bán kiểm soát và kiểm soát toàn phần.
Nguồn cung cấp 1 pha hay 3 pha sẽ quyết định các bộ chỉnh lưu này. Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha bao gồm 4 diode để chuyển từ nguồn AC sang DC, trong khi bộ 3 pha sử dụng đến 6 diode như hình. Có thể sử dụng mạch kiểm soát hoặc không kiểm soát tùy thuộc vào thành phần trong mạch là Diode hay SCR.
Bộ chỉnh lưu này sử dụng diode để chỉnh lưu đầu vào như trong hình. Vì diode là một trong những linh kiện đơn hướng chỉ cho phép dòng điện chạy theo 1 chiều. Với sự sắp xếp của diode này trong bộ chỉnh lưu, nó sẽ không cho phép công suất thay đổi tùy vào yêu cầu của tải. Vì vậy, chỉnh lưu này được sử dụng trong các mạch nguồn cung cấp cố định.
Trong bộ chỉnh lưu này, thay vì sử dụng diode không điều khiển, các linh kiện có thể được sử dụng như SCR, Mosfet, IGBT,… các linh kiện này sẽ được dùng để thay đổi công suất đầu ra ở các mức điện áp khác nhau, công suất đầu ra khi tải được thay đổi một cách thích hợp. Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu bao gồm các thiết bị khác nhau như: Máy biến áp, cầu diode, bộ lọc và bộ điều chỉnh. Nói chung, tất cả các khối này được gọi là nguồn cung cấp DC cho các thiết bị điện tử. Khối đầu tiên của mạch là một biến áp có nhiệm vụ thay đổi biên độ của điện áp đầu vào. Phần lớn các mạch điện tử đều sử dụng biến áp 220V/12V để giúp giảm điện áp xoay chiều đầu vào từ 220V xuống còn 12V. Khối tiếp theo là một bộ chỉnh lưu cầu diode sử dụng 4 hoặc nhiều diode tùy thuộc vào từng loại bộ chỉnh lưu cầu. Khối này có nhiệm vụ tạo ra dòng điện một chiều DC vì biên độ điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu vẫn còn dao động và để đưa được nguồn DC đầu ra ổn định thì việc lọc là điều cần thiết. Việc lọc được thực hiện bởi một hoặc nhiều tụ điện gắn trên tải giúp làm mịn, giảm tối đa độ gợn biên độ điện áp đầu ra, giúp cho điện áp DC được ổn định. Khối cuối cùng của nguồn cung cấp DC là một bộ điều chỉnh điện áp đầu ra. Ví dụ, vi điều khiển trong mạch của bạn làm việc ở mức điện áp 5V DC, nhưng đầu ra lúc này là 16V. Vì vậy, để giảm được điện áp này và duy trì mức độ ổn định của điện áp đầu ra mà không có sự thay đổi ở điện áp đầu vào thì bộ điều chỉnh điện áp sẽ có nhiệm vụ làm việc này. Như chúng ta đã thảo luận ở trên, với 1 bộ chỉnh lưu cầu 1 pha bao gồm 4 diode được kết nối với tải. Để hiểu được nguyên lý làm việc chúng ta cần phải phân tích mạch dưới đây. Trong nửa chu kỳ (+) của diode dạng sóng AC đầu vào D1 và D2 được phân cực thuận, D3 và D4 phân cực ngược. Khi điện áp được đến điện áp ngưỡng của D1 và D2 lúc này dòng tải sẽ được đi qua như hiển thị ở hình với đường dẫn màu đỏ. Ở nửa chu kỳ (-) của dạng sóng AC đầu vào, Diode D3 và D4 sẽ được phân cực thuận, D1 và D2 phân cực ngược. Dòng tải lúc này sẽ chạy qua D3 và D4. Chúng ta có thể thấy với cả 2 chu kỳ của điện áp AC đầu vào thì hướng dòng tải đều giống nhau khi đi qua diode và đều theo 1 hướng, có nghĩa là dòng điện đi theo 1 chiều. Do đó, bằng việc sử dụng 1 bộ chỉnh lưu cầu thì dòng điện xoay chiều AC đầu vào sẽ được chuyển đổi thay dòng điện 1 chiều DC. Đây là một trong những thông tin về chỉnh lưu cầu, sơ đồ và nguyên lý hoạt động. Chúng tôi hy vọng rằng với những thông tin trên có thể giúp ích cho bạn trong việc xây dựng các mạch điện tử của mình. + Ưu điểm: Mạch đơn giản, chỉ dùng một đi ốt + Nhược điểm: Do mạch chỉ cho dòng qua tải một nửa chu kì nên HS thấp, dạng sóng ra có độ gợn sóng lớn, lọc khó, ít dùng. 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 |
