- Các loại mạch điều chỉnh điện áp
- Mạch điều chỉnh điện áp tuyến tính
- 1. Bộ điều chỉnh điện áp dòng
- Bộ điều chỉnh điện áp Zener
- Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch
- Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch Buck hoặc Step-Down
- Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch Boost hoặc Step-Up
- Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch Buck-Boost
- Ví dụ thực tế cho mạch điều chỉnh
Bộ điều chỉnh điện áp, như tên cho thấy, là một mạch được sử dụng để điều chỉnh điện áp. Điện áp điều chỉnh là cung cấp điện áp trơn tru, không bị nhiễu hoặc nhiễu. Đầu ra từ bộ điều chỉnh điện áp không phụ thuộc vào dòng tải, nhiệt độ và sự thay đổi dòng AC. Bộ điều chỉnh điện áp có mặt trong hầu hết các thiết bị điện tử hoặc thiết bị gia dụng như TV, Tủ lạnh, máy tính, v.v., để ổn định điện áp cung cấp.
Về cơ bản, bộ điều chỉnh điện áp giảm thiểu sự biến đổi của điện áp để bảo vệ thiết bị. Trong hệ thống điện phân phối, bộ điều chỉnh điện áp nằm trong đường dây trung chuyển hoặc tại trạm biến áp. Có hai loại bộ điều chỉnh được sử dụng trong dòng này, một là bộ điều chỉnh bước, trong đó các công tắc điều chỉnh nguồn cung cấp hiện tại. Một loại khác là bộ điều chỉnh cảm ứng, là một máy điện xoay chiều tương tự như động cơ cảm ứng cung cấp năng lượng làm nguồn thứ cấp. Nó giảm thiểu sự biến đổi điện áp và cung cấp đầu ra ổn định.
Có nhiều loại bộ điều chỉnh điện áp khác nhau được giải thích dưới đây.
Các loại mạch điều chỉnh điện áp
Mạch điều chỉnh điện áp tuyến tính
- Bộ điều chỉnh điện áp dòng
- Bộ điều chỉnh điện áp Shunt
Mạch điều chỉnh điện áp Zener
Chuyển mạch điều chỉnh điện áp
- Buck loại
- Loại tăng cường
- Loại Buck / Boost
Mạch điều chỉnh điện áp tuyến tính
Đây là những bộ điều chỉnh phổ biến nhất được sử dụng trong điện tử để duy trì điện áp đầu ra ổn định. Bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính hoạt động giống như một mạch phân áp, trong bộ điều chỉnh điện trở này thay đổi tùy theo sự thay đổi của tải và cho điện áp đầu ra không đổi. Dưới đây là một số ưu nhược điểm của bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính:
Ưu điểm
- Điện áp gợn sóng đầu ra thấp
- Phản hồi nhanh
- Ít tiếng ồn
Nhược điểm
- Hiệu quả thấp
- Không gian rộng rãi cần thiết
- Điện áp đầu ra sẽ luôn nhỏ hơn điện áp đầu vào
1. Bộ điều chỉnh điện áp dòng
Điện áp không được điều chỉnh tỷ lệ thuận với sụt áp trên điện trở mắc nối tiếp và sụt áp này phụ thuộc vào dòng điện tiêu thụ bởi tải. Nếu mức tiêu thụ hiện tại của tải tăng lên thì dòng cơ bản cũng sẽ giảm và do đó dòng điện cực thu nhỏ hơn sẽ chạy qua cực phát cực góp và do đó dòng điện qua tải sẽ tăng và ngược lại.
Điện áp đầu ra điều chỉnh của bộ điều chỉnh điện áp shunt được định nghĩa là:
V RA = V Z + V BE
Bộ điều chỉnh điện áp Zener
Bộ điều chỉnh điện áp Zener rẻ hơn và chỉ thích hợp cho các mạch công suất thấp. Nó có thể được sử dụng trong các ứng dụng mà lượng điện năng lãng phí trong quá trình điều chỉnh không phải là mối quan tâm lớn.
Một điện trở, được kết nối nối tiếp với diode zener để giới hạn lượng dòng điện chạy qua diode và điện áp đầu vào Vin (Phải lớn hơn điện áp zener) được kết nối như thể hiện trong hình và điện áp đầu ra Vout, được lấy qua diode zener với Vout = Vz (Điện áp Zener). Như chúng ta đã biết Diode Zener bắt đầu dẫn theo chiều ngược lại khi điện áp đặt vào cao hơn điện áp đánh thủng của Zener. Vì vậy, khi nó bắt đầu dẫn, nó duy trì cùng một điện áp trên nó và chảy ngược dòng phụ, do đó cung cấp điện áp đầu ra ổn định.
Tìm hiểu thêm về Diode Zener hoạt động tại đây.
Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch
Có ba loại bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch:
- Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch Buck hoặc Step-Down
- Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch Boost hoặc Step-Up
- Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch Buck / Boost
Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch Buck hoặc Step-Down
Một bộ điều chỉnh Buck được sử dụng để giảm điện áp ở đầu ra, thậm chí chúng ta có thể sử dụng mạch phân áp để giảm điện áp đầu ra nhưng hiệu suất của mạch phân áp thấp, do điện trở tiêu tán năng lượng dưới dạng nhiệt. Chúng tôi sử dụng tụ điện, diode, cuộn cảm và công tắc trong mạch. Sơ đồ mạch cho Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch Buck được đưa ra dưới đây:
Khi công tắc ở chế độ ON, diode vẫn bị phân cực ngược và nguồn điện được kết nối với cuộn cảm. Khi công tắc mở, cực của cuộn cảm bị đảo ngược và diode trở nên phân cực thuận và kết nối cuộn cảm với đất. Khi đó dòng điện qua cuộn cảm giảm theo hệ số góc:
d I L / dt = (0-V OUT) / L
Tụ điện được sử dụng để ngăn chặn điện áp giảm xuống 0 trên tải. Nếu chúng ta tiếp tục đóng mở công tắc, điện áp trung bình trên tải sẽ nhỏ hơn điện áp đầu vào được cung cấp. Bạn có thể kiểm soát điện áp đầu ra bằng cách thay đổi chu kỳ làm việc của thiết bị chuyển mạch.
Điện áp đầu ra = (Điện áp đầu vào) * (phần trăm thời gian công tắc BẬT)
Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về công cụ chuyển đổi Buck hơn là theo liên kết.
Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch Boost hoặc Step-Up
Bộ điều chỉnh tăng cường được sử dụng để tăng điện áp trên tải. Sơ đồ mạch cho bộ điều chỉnh tăng cường được đưa ra dưới đây:
Khi đóng công tắc, diode hoạt động như phân cực ngược và dòng điện qua cuộn cảm tiếp tục tăng. Bây giờ khi công tắc được mở, cuộn cảm sẽ tạo ra một lực làm cho dòng điện tiếp tục chạy và tụ điện bắt đầu sạc. Bằng cách liên tục bật công tắc ON và OFF chúng ta sẽ nhận được điện áp ở tải cao hơn điện áp đầu vào. Chúng ta có thể điều khiển điện áp đầu ra bằng cách điều khiển thời gian BẬT (Tấn) của công tắc.
Điện áp đầu ra = Điện áp đầu vào / Phần trăm thời gian công tắc mở
Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về công cụ chuyển đổi Boost, hãy theo liên kết.
Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch Buck-Boost
Buck-Boost Switching Regulator là sự kết hợp của cả Buck và Boost Regulator, nó cho đầu ra ngược có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp đầu vào được cung cấp.
Khi công tắc BẬT, diode hoạt động như phân cực ngược và cuộn cảm tích trữ năng lượng và khi công tắc TẮT cuộn cảm bắt đầu giải phóng năng lượng với phân cực ngược, nạp năng lượng cho tụ điện. Khi năng lượng được lưu trữ trong cuộn cảm bằng không, tụ điện bắt đầu phóng điện vào tải với cực tính ngược. Do bộ điều chỉnh tăng cường buck này còn được gọi là bộ điều chỉnh đảo ngược.
Điện áp đầu ra được định nghĩa là
Vout = Vin (D / 1-D) Trong đó, D là chu kỳ nhiệm vụ
Do đó, nếu Chu kỳ nhiệm vụ thấp, bộ điều chỉnh hoạt động như Bộ điều chỉnh Buck và khi Chu kỳ nhiệm vụ cao, bộ điều chỉnh hoạt động như Bộ điều chỉnh tăng cường.
Ví dụ thực tế cho mạch điều chỉnh
Mạch điều chỉnh điện áp tuyến tính tích cực
Chúng tôi đã thiết kế một mạch điều chỉnh điện áp tuyến tính thuận sử dụng IC 7805. IC này có tất cả các mạch để cung cấp nguồn cung cấp điều chỉnh 5volt. Điện áp đầu vào ít nhất phải lớn hơn 2v so với giá trị định mức như đối với LM7805, chúng ta nên cung cấp ít nhất là 7v.
Điện áp đầu vào không được điều chỉnh được cung cấp cho IC và chúng ta nhận được điện áp điều chỉnh ở đầu cuối đầu ra. Tên của IC xác định chức năng của nó, 78 đại diện cho dấu tích cực và 05 đại diện cho giá trị của điện áp đầu ra được điều chỉnh. Như bạn thấy trong sơ đồ mạch, chúng tôi đang cấp 9V cho 7805IC và nhận được quy định + 5V ở đầu ra. Tụ điện C1 và C2 được sử dụng để lọc.
Mạch điều chỉnh điện áp Zener
Ở đây, chúng tôi đã thiết kế một bộ điều chỉnh điện áp Zener sử dụng 5.1V của diode Zener. Điốt Zener hoạt động như một phần tử cảm biến. Khi điện áp cung cấp vượt quá điện áp đánh thủng của nó, nó bắt đầu dẫn theo hướng ngược lại và duy trì cùng một điện áp trên nó và chạy ngược dòng phụ, do đó cung cấp điện áp đầu ra ổn định. Trong mạch này, chúng tôi đang cho điện áp đầu vào 9V và nhận được gần 5,1 điện áp đầu ra được điều chỉnh.