Có thể bạn đã từng một vài lần nghe đâu đó cụng từ điện áp xung hay nguồn xung trong độ tuổi học sinh hay thậm chí trong đời sống hàng ngày, nhưng chúng ta lại chưa định nghĩa được chính xác nó là gì ? Vậy hôm nay hãy cùng Lạc Việt audio tìm hiểu xem điện áp xung là gì và nó hoạt động như thế nào nhé.
Xem thêm:
Điện áp xung là gì?
Theo nghiên cứu vật lý thì điện áp xung có định nghĩa như sau: tần số đạt giá trị 50Hz có đồ thị dạng Sin mang điện áp AC thì khi đó được gọi là điện áp tần số. Trong đó điện áp xung chính là điện áp trong khoảng thời gian rất ngắn của hành động, ví dụ như điện áp xung sét hoặc điện áp chuyển đổi điện áp xung. Dòng điện tức thời tạo ra nguồn năng lượng vô cùng lớn.
Để tạo ra điện áp xung thì họ đã chế tạo ra nguồn xung để ứng dụng vào các nhu cầu thiết thực. Nguồn xung có tác dụng chuyển đổi nguồn điện xoay chiều thành nguồn một chiều bởi tác dụng của chế độ dao động xung. Dao động đó được thực hiện thông qua sự kết hợp của một mạch điện tử và một biến áp xung.
Như đã biết, bộ nguồn tuyến tính cổ điển để có thể tạo ra các cấp điện áp như mong muốn 3.3V, 5V, 6V, 9V, 12V, 18V, 24V… thì nó phải thực hiện quá trình hạ áp thông qua một biến áp sắt từ rồi sau đó mới sử dụng chỉnh lưu để kết hợp với IC của nguồn tuyến tính. Nhưng đó là bộ nguồn thế hệ cũ và hiện nay đã không còn được sử dụng bởi sự bất tiện cũng như chi phí vật liệu tiêu tốn quá lớn, cồng kềnh.
Điện áp xung hay nguồn xung ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Nó được tích hợp vào mọi thiết bị điện tử xung quanh như: loa, dàn âm thanh, bếp từ, lò vi sóng, nồi cơm điện, máy hút bụi, quạt điện.,…
Điện áp xung là gì?
Cấu trúc cơ bản của một bộ nguồn xung trong thực tế
Mặc dù trên thực tế một mạch sẽ bao gồm nhiều linh kiện đi kèm khác nhau tùy mục đích và chức năng, nhưng cơ bản một bộ nguồn xung sẽ cố cấu trúc như sau:
Biến áp xung:
Giống như các biến áp thông thường hiện nay, biến áp xung cũng bao gồm các cuộn dây được quấn trên một lõi từ, điểm khác duy nhất là nó sử dụng lõi chất liệu Ferit thay vì chỉ là lõi thép điện thông như biến áp thường. Mặc dù có kích thước bằng với biến áp thường nhưng biến áp xung lại cho mức công suất lớn hơn nhiều lần. Không những vậy, dải tần hoạt động của biến áp xung cũng cao hơn và khả năng hoạt động tốt hơn khi biến áp thường chỉ hoạt động ở mức dải tần thấp.
Cầu chì:
Giúp bảo vệ mạch nguồn khi bị ngắn mạch.
Cuộn chống nhiễu, diode chỉnh lưu, tụ lọc sơ cấp:
Các linh kiện này có nhiệm vụ thay đổi dòng điện áp 220V xoay chiều thành điện áp một chiều và được tích trữ trong tụ lọc sơ cấp nhằm cung cấp nguồn năng lượng dự bị cho cuộn sơ cấp của bộ biến áp xung.
Sò công suất:
Đây được coi là một linh kiện bán dẫn có tác dụng của một công tắc chuyển mạch. Trong nhiều trường hợp nó có thể là Transistor, Mosfet, IC tích hợp hay IGBT, nó sẽ kết nối điện từ cực (+) ở tụ lọc với cuộn dây sơ cấp của biến áp xung rồi đưa tiếp tới Mass.
Tụ lọc nguồn thứ cấp:
Giống như bao tụ điện thông thường với chức năng cơ bản là tích trữ điện áp. Tụ điện thứ cấp tích trữ điện từ cuộn thứ cấp để cấp cho tải tiêu thụ. Khi cuộn sơ cấp của biến áp được đóng cắt điện liên tục bằng sò công suất thì sẽ sản sinh ra một từ trường biến thiên, sau đó ở cuộn thứ cấp của biến áp cũng hình thành một điện áp ra. Các diode sẽ có nhiệm vụ chỉnh lưu lại dòng điện áp đó sau đó đưa tới tụ lọc thứ cấp để giúp san phẳng điện áp.
IC quang và IC TL431:
Đây là IC tạo ra một điện áp cố định để khống chế điện áp ra ở phía thứ cấp theo mong muốn.
Một số kiểu nguồn xung cơ bản
Nguồn xung kiểu Buck: đây là một dạng nguồn biến đổi điện áp. Hiệu quả của nó là cho ra dòng điện áp output nhỏ hơn điện áp input (Vin/out)
Nguồn xung kiểu Boot: ngược với Buck thì điện áp đầu ra (Vout) của Boot sẽ lớn hơn điện áp đầu vào (Vin).
Nguồn xung kiểu Flyback: đây là kiểu nguồn xung cho phép truyền công suất một cách gián tiếp thông qua bên trung gian là biến áp. Điện áp đầu ra có thể nhỏ hoặc lớn hơn điện áp đầu vào tùy theo mong muốn. Hơn thế nữa, mạch nguồn này có thể cho nhiều điện áp đầu ra mà chỉ xuất phát từ một áp đầu vào. Đây được xem là loại nguồn linh hoạt nhất trong số các loại nguồn xung phổ biến hiện nay.
Nguồn xung kiểu Push-Pull: nguyên tắc hoạt động của nó cũng gần giống với nguồn Flyback và còn được gọi với tên là nguồn đẩy kéo. Đối với nguồn xung kiểu này thì cần dùng tới 2 van đóng-cắt biến áp xung, trong đó mỗi vân dẫn trong nửa chu kì hoạt động nguồn.
Một số kiểu nguồn xung cơ bản
Nguyên lý hoạt động nguồn xung
Đầu tiên điện áp đầu vào từ 80V đến 220V xoay chiều qua các cuộn lọc nhiễu rồi vào đi ốt chỉnh lưu thành điện một chiều khoảng gần 130 – 300V(tùy từng điện áp AC đầu vào) trên tụ lọc nguồn sơ cấp. Tụ lọc nguồn sơ cấp có nhiệm vụ tích năng lượng điện một chiều cho cuộn dây sơ cấp biến áp xung hoạt động. Các tụ lọc thịnh hành trên thị trường hiện nay thường có mức giá trị 4,7uF – 400V, 10uF-400V, 220uF-400V, 10uF-200V.
Ở bên cuộn thứ cấp của biến áp xung sẽ có những mạch chỉnh lưu cho ra điện một chiều cấp điện cho tải tiêu thụ. Điện áp thứ cấp này sẽ được duy trì ở một điện áp nhất định như 3.3V, 5V, 9V, 12V, 15V, 18V, 24V nhờ mạch ổn áp. Đồng thời mạch hồi tiếp sẽ lấy tín hiệu điện áp ra để đưa vào bộ tạo xung dao động nhằm khống chế sao cho tần số dao động ổn định với điện áp ra mong muốn. Các IC ổn áp thường dùng là 7805, 7809, 7812, 7818. IC ghim áp đưa vào mạch hồi tiếp là IC 431, còn IC hồi tiếp là optocoupler PC817.
Ưu nhược điểm của nguồn xung
Ưu điểm: Mức giá thành rẻ, dễ dàng mua mới hoặc thay thế. Có kích thước gọn gàng, nhẹ, tính ứng dụng cao. Có thể dễ dàng tích hợp với nhiều thiết bị khác. Mang lại hiệu suất cao.
Nhược điểm: mặc dù gọn nhẹ nhưng tính thiết kế lại vô cùng phức tạp và đòi hỏi kỹ thuật chế tạo đạt mức cao, chuyên nghiệp mới có thể thao tác. Nếu bạn là người mới học hoặc mới tiếp xúc thì đây thực sự là một bài toán khó nếu bạn muốn sửa chữa. không những thế, tuổi thọ của loại nguồn này cũng thường không cao nên phần lớn người sử dụng lựa chọn phương án thay mới.
Comments