nguồn một chiều cho các thiết bị điện tử, chương 5 doc

Chương 5: Nguồn ổn dòng dùng IC tuyến tính Một phương pháp khác ổn định dòng điện có sử dụng IC tuyến tính được cho trên hình 2.150... Tuy nhiên I2 có phụ thuộc yếu vào Rt và để khắc phụ

Chương 5: Nguồn ổn dòng dùng IC

tuyến tính

Một phương pháp khác ổn định dòng điện có sử dụng IC tuyến tính được cho trên hình 2.150

Hình 2.150: Nguồn ổn dòng IC tuyến tính

Mạch hình 2.150 cho dòng điện I2 ra tải không phụ thuộc

vào điện áp ra U2 mà chỉ được điều chỉnh bởi điện áp vào U1

nếu chọn U1 = Uchuẩn thì I2 ổn định

Ta hãy xác định

dòng I2 Tại nút

N có:

UraR2 R3− Un − Un = 0

Tại nút P

có

U1 − Up R 2 +U2 − Up = 0R

Tại nút A

có

Ura − U2 R 1

+Up − U2 R 2

− I2 = 0

từ điều kiện Un =Up với chế độ khuếch đại của IC, Ura = U2 +

UR1 giải tìm I2 có

I =

1 + R2 +R3

R 2R
+ R R + + 1 3 − 1

U

3

(2-279a)

2

2R

2R R

2 bằng cách

chọn

1

3

R2

1

3 1 2

có I2

=

U

1

R1/

R2

tức là I2 không phụ thuộc vào U2

Nếu chọn R2

>> R1

I ≈ U1

2 R

(2-280) 1

thì từ (2.279b) có: R2 = R3

Khi đó, điều chỉnh chính xác R3 có thể đạt được trở kháng ra rất lớn và dòng điện ra I2 không phụ thuộc vào điện áp

ra U2 Tuy nhiên I2 có phụ thuộc yếu vào Rt và để khắc phục nhược điểm này người ta dùng các mạch phức tạp có sử dụng

2 hay nhiều IC tuyến tính, hoặc kết hợp việc dùng IC và tranzito nguồn dòng

2.6.5 Bộ ổn áp tuyến

tính IC

Để thu nhỏ kích thước cũng như chuẩn hóa các tham số của các bộ ổn áp một chiều kiểu bù tuyến tính người ta chế tạo chúng dưới dạng vi mạch, nhờ đó việt sử dụng cũng dễ dàng hơn Các bộ IC ổn áp trên thực tế cũng bao gồm các phần chính

là bộ tạo điện áp chuẩn, bộ khuếch đại tín hiệu sai lệch, tranzito điều chỉnh, bộ hạn chế dòng (trong phần lớn các ổn áp đều cố bộ hạn chế dòng)

Các IC ổn áp thường bảo đảm dòng ra khoảng từ 100mA đến 1A điện áp tới

50V, công suất tiêu tán khoảng 500 - 800 mw Hiện nay người ta cũng chế tạo các IC ổn áp cho dòng tới 10A, điện áp từ 2-50V Các loại IC ổn áp điển hình thường dùng là: LM105, LM309, µA723, LM323, LM345, LM350, LM337, LM338, Seri 78Hxx… Tùy thuộc vào yêu cầu về các tham số kỹ thuật như điện áp

ra, dòng ra, hệ số ổn định điện áp, khả năng điều khiển điện áp

ra, dải nhiệt độ làm việc, nguồn cung cấp, độ ổn định theo thời gian v.v Mà người ta chế tạo ra nhiều loại (có cấu trúc mạch bên trong) khác nhau, với 3 hoặc 4 chân ra giúp cho việc sử dụng nó hết sức thuận tiện

a - Loại IC ồn áp 3 chân nối (h.2.151 (đầu ra, đầu vào và đất).

Loại này thường cho ra một điện áp cố định Đại diện cho loại này là Seri 7800 hay 7900 Điện áp ra được chỉ bằng 2 số cuối cùng của kí hiệu Ví dụ 7805 (ổn áp 5v) ; 7812 (+ 12V) ; 7815 (+ 15V) ;

7818 (+ 18V) ; 7824

(+ 24V)

Tụ điện C = 0,1 µF để cải thiện quá trình quá độ và giữ cho điện trở ra của mạch đủ

nhỏ ở tần số cao, dòng điện ra, phổ

biến ≤ 1A

Hình 2.151: Sơ đồ nguồn ổn áp dùng IC loại

7805 (họ IC78xx)

Seri 79xx tương tự như Seri 78xx nhưng cho điện áp ra âm.

b - Loại IC ổn áp bốn chân nối

(h 2.152): Loại này có thêm một đầu ra dùng để điều chỉnh (đầu Y)

Loại lC ổn áp này thường dùng trong những trường hợp yêu cầu điện áp đầu ra có thể thay đổi được, hoặc cần tinh chỉnh cho thật chính xác

Hình 2.152: Sơ đồ nguồn ồn áp 4 chân nối

(loại , µA 78G)

c - Loại IC ổn áp 3 chân nối ra có điều chỉnh (h 2.153)

Hình 2.153a: IC ổn áp có

điều chỉnh

Loại này cần dùng khi điện áp ra có thể điều chỉnh được Loại IC này thí dụ như LM 317 không có chân nối đất, mà thay vào đố là chân Y Nhờ có phân áp R1, R2.Dòng ra tại đầu Adj rất nhỏ (50 – 100µA) Điện áp trên R1 là 1,25V tức là dòng qua R1

là 5mA Điện áp ra có thể điều chỉnh trong khoảng

U = 1.25
1+

Hình 2.153b: IC ổn áp có thể điều chỉnh

(Ở đây mức điện áp chuẩn Uch = 1.25V là do 1 ống ổn

áp kiểu nguồn gương dòng điện tạo ra, nằm bên trong cấu trúc của LM317 có dạng tương tự như LM113)

Trong trường hợp cụ thể này điện áp ra cố thể điều chỉnh trong phạm vi từ 1,25V

đến

25V

d – Để tăng dòng tải ở đầu ra người ta có thể mắc thêm tranzito

điều chỉnh phối hợp với IC ổn áp (h.2.154a) hoặc nâng cao điện áp đầu ra bằng cách đấu thêm Đz (h.2.154b) khì đó :

Ura = Uổn

9 + U2

Hình 2.154: IC ổn áp dùng thêm tranzito bổ trợ để tăng

dòng sử dụng (a) hay dùng điôt zener để nâng

mức Ura (b)

e - Cấu trúc điển hình bên trong của IC ồn áp được cho trên hình

2.155 (loại µA7800,

µA 78G).

• Với loại cấu trúc 3 chân ra (không có chân số 4) các điện trở hồi tiếp R1, R2 được chế tạo ngay bên trong vỏ IC

( µA7800) Còn với loại có cấu trúc 4 chân, cực bazơ của T2

được để ngỏ để đưa ra đấu R1, R2 từ ngoài, khi đó có thể chọn (hoặc điều chỉnh) mức điện áp ra lấy tại chân 2 :'

R
Ura =

Uch
12
+

R

(2-282)

1

• Để chống hiện tượng quá tải (ngắn mạch tải hay tăng quá mức điện áp vào) người ta đưa vào các khâu mạch bảo vệ quá

áp (dùng R5 ĐZ2) và bảo vệ quá dòng (dùng R3, R4) kết hợp với tranzito T3

(U

Hình 2.155 : Sơ đồ cấu trúc điển hình IC ổn áp

Dòng cực bazơ của cặp tranzito điều chỉnh Darlingtơn T’4 T4 được duy trì không vượt quá giới hạn IBmax (cỡ vàì mA) nhờ tác dụng phân dòng của T3 lúc quá áp hay quá dòng Từ đó dòng điện lối ra : Ira ≤ Iramax = β’β4.Imax

• Bình thường T3 ở trạng thái khóa nhờ việc chọn R3 R4 thích hợp Khi sụt áp trên R3 tăng lên do quá dòng đạt tới giá trị UR3 ≥ 0,6v, T3 chuyển sang mở, ngăn ngừa sự gia tăng tiếp tục của dòng I’B4.Từ đó mức hạn chế dòng ra xác định bởi :

I = 0.6V

(chú ý rằng mức hạn dòng này chỉ thích hợp khi Ura nhỏ, còn khi Ura lớn nó sẽ giảm đi do ảnh hưởng của R4 R5)

• Công suất nhiệt tiêu tán cực đại trên T’4 T4 xác định từ hệ thức

Pt = Iramax vào↑− Ura↓ )

Vì những nguyên nhân không mong muôn, mạch ra bị chập ( Ura

≈0) Ira ↑ hay điện áp lối vào tăng quá cao đều dẫn tới khả năng

bị quá nhiệt gây hư hỏng cho T’4 T4 Mạch

dùng ĐZ2 và R5 có tác dụng bảo vệ T4 khỏi các nguyên nhân này

- Nếu Uvào - Ura < Uz (Uz là giá trị điện áp đánh thủng Zener của ĐZ2), sẽ không có dòng qua R5 và chỉ mạch hạn chế

R3R4T3 hoạt động lúc quá dòng

- Nếu Uvào - Ura ≥ Uz nhánh ĐZ2, R5 dẫn dòng, qua

phân áp R4.T5 đặt 1 điện áp dương lên T3 làm nó mở

ngay cả khi dòng trên R3 chưa đạt tới trị Iramax (và nhờ

đó làm giảm dòng ra kể cả khi điều kiện Ira ≥ Iramax

không thỏa mãn)