Nguyên lý cơ bản của nguồn Lượng tử

Nguồn Quantum hay còn gọi là Nguồn Lượng tử được nghiên cứu phát triển dựa trên quá trình phóng nạp điện lượng giữa các tụ điện thông qua các chuyển mạch trung gian. Vì thế nó có cấu tạo gọn nhẹ và không phát sinh nhiễu sóng điện từ như nguồn Blocking hay nguồn Switching....

Hai chuyển mạch S1 và S2 có nhiệm vụ đóng cắt dòng điện trong mạch và hoạt động ngược phase nhau tức là nếu chuyển mạch này đóng thì chuyển mạch kia phải ngắt và ngược lại sao cho cả hai chuyển mạch không bao giờ cùng đóng một lúc để dòng điện từ nguồn vào không được phép xuyên thẳng đến lối ra cũng như không bao giờ bi ngắt đồng lúc để dòng điện bị cắt mạch từ đầu vào (thông qua tụ C1) đến đầu ra. Điện trở R1 được coi là tải của mạch điện.

Mạch nói trên hoạt động như sau: Khi S1 đóng (S2 ngắt) thì tụ C1 được nạp điện với hiều điện thế đúng bằng hiệu điện thế của nguồn cung cấp và được nạp với một điện lượng là: 

Q1 = U.C1                  (1)

Trong đó: U: Hiệu điện thế do nguồn cung cấp, C1: Điện dung của tụ C1 (được tính bằng Fara).

Sau đó, khi S1 ngắt thì S2 đóng và lúc này dòng điện từ tụ C1 sẽ được phóng vào tụ C2.

Giả sử, ban đầu tụ C2 được tích bởi một điện lượng Q02 và sẽ tạo ra một hiệu điện thế là U02thì sau khi được nối mạch, điện lượng tổng của hai tụ sẽ là:

Q = Q1 + Q02                  (2)

Lúc bấy giờ, hiệu điện thế trên hai tụ (bỏ qua sự tiêu thụ của tải) sẽ là:

         Ua = Q/(C1 + C2) = (U.C1 + U02.C2)/(C1 + C2)                    (3)

Nếu điện dung của tụ C1 bé hơn rất nhiều so với điện dung của tụ C2 thì độ biến thiên của điện áp ra có thể tính được với công thức gần đúng là:

DUa » (U – U02).C1/C2             (4)

Độ biến thiên điện áp nói trên được gọi là sai số lượng tử của điện áp ra hay nói cách khác đó chính là lượng điện áp bổ sung của mạch nguồn cho tải sau mỗi chu kỳ đóng ngắt luân phiên của các chuyển mạch S1 và S2. Nếu U02 được coi là điện áp ra Ua thì lúc bấy giờ hệ thức trên trở thành:

DUa » (U – Ua).C1/C2              (4.b)

Theo hệ thức nói trên (4), để độ ổn định của nguồn càng lớn thì tỷ số k giữa C2 và C1 phải càng lớn.

Tuy nhiên, khi tụ C1 càng bé thì điện lượng của tụ C1 chuyển tải cho tụ C2 sau mỗi chu kỳ đóng ngắt sẽ rất bé nên để đáp ứng với công suất tải lớn thì chu kỳ đóng ngắt phải càng ngắn hay nói cách khác là tần số đóng ngắt của các chuyển mạch phải càng lớn.

Khi đó, điện lượng Q trong khoảng thời gian một giây được chuyển từ tụ C1 vào tụ C2 sẽ là:

DQ = DUa.C1.f                         (5)

Trong đó: f: Tần số làm việc của các chuyển mạch S1 và S2.

Trên cơ sở đó, công suất hay năng lượng cung cấp của tụ C1 cho tụ C2 (tức là cung cấp cho tải) tương ứng là:

DW = DQ2/2C1                        (6)

          Thế hệ thức (5) vào hệ thức (6) ta có:

    DW = (DUa.C1.f)2/2C1 = (DUa.f)2.C1/2                 (7)

          Từ đó cho thấy rằng để có thể đáp ứng được công suất tải lớn thì biện pháp đạt hiệu quả cao nhất là hoặc là tăng điện áp đầu vào nhiều lần so với điện áp đầu ra hoặc tăng tần số chuyển mạch lên nhiều lần (năng lượng cung cấp cho lối ra tỷ lệ với bình phương của tần số chuyển mạch và của điện áp vào). Nếu tăng trị số của tụ C1 thì chỉ tỷ lệ bậc một và hơn nữa như đã chứng minh ở trên theo hệ thức (4) và (4.b) là sai số điện áp ra càng lớn nếu điện dung của tụ C1 càng lớn.

          Theo các hệ thức đã được xây dựng trên ta có thể dễ dàng chứng minh được rằng nếu điện áp ra nhỏ hơn điện áp vào với một tỷ số là k thì cường độ dòng điện ra sẽ lớn hơn so với cường độ dòng điện vào cũng đúng bằng tỷ số k tức là:

                                      U/Ua = Ia/I = k                (8)

          Trong đó, U: Điện áp vào của mạch nguồn, Ua: Điện áp ra của mạch nguồn cung cấp cho tải. I: Cường độ dòng điện vào của mạch nguồn và Ia: Cường độ dòng điện cung cấp của mạch nguồn cho tải.

Thật vậy, theo định luật bảo toàn năng lượng, vì tổn thất năng lượng trên các chuyển mạch S1 và S2 coi như bằng 0 nên nếu công suất cung cấp của đầu vào của nguồn là P và công suất cung cấp của mạch nguồn cho tải là Pa thì:

P = U.I = Pa = Ua.Ia       (9)

Từ đó, dẽ dàng suy ra hệ thức (8) nói trên.

Tuy nhiên, trên thực tế cũng như trên cả phương diện lý thuyết, vì dòng điện cung cấp cho mạch nguồn và chạy qua trong toàn mạch nguồn lượng tử không phải là dòng điện một chiều DC không đổi mà là một dòng điện chuyển mạch liên tục mà ta gọi là dòng điện mạch động nên dòng điện này có thể phân thành hai thành phần năng lượng gồm năng lượng một chiều không đổi được xác định bởi giá trị trung bình cộng của các giá trị điện áp tức thời qua mạch và một dạng năng lượng khác là dòng xoay chiều (dòng xoay chiều này cũng bị phân tích theo chuỗi Fourier để tạo ra các thành phần sóng hài khác để tạo ra nhiều tần số khác nhau) cho nên dòng xoay chiều này sẽ gây nên “tổn thất” năng lượng qua các tụ điện do tạo nên hệ số Cosø.

Ta có thể xác định được điều này như sau: Giả sử tần số chuyển mạch của S1 là f thì dòng điện vào sẽ bị băm thành n = f lần trong một khoảng thời gian là 1giây đồng hồ do đó cũng sinh ra một dòng điện có tần số chủ là f tạo nên một dòng điện xoay chiều tương đương nên khi đó ta hoàn toàn có thể áp dụng các công thức tính cho dòng điện xoay chiều cho mạch điện nói trên.

Lúc này, trở kháng của tụ điện C1 và C2 đối với dòng điện xoay chiều của dòng điện mạch động được xác định bởi:

ZC = 1/wC = 1/2p.f.C

Nếu tải là một thuần trở R thì sẽ xảy ra hai trường hợp:

 ·        Trường hợp chuyển mạch S1 đóng cho dòng điện đi vào mạch (gồm tụ C1 và tải R): Lúc này tụ C1 được ghép song song với tải nên hệ số CosØ sẽ được xác định theo đúng các hệ thức đối với mạch điện xoay chiều ghép song song;

 ·        Trường hợp chuyển mạch S1 ngắt không cho dòng điện đi vào mạch thì lúc bấy giờ tụ C1 trở thành nguồn cung cấp và lại tạo thành mạch điện nối tiếp (khép kín) giữa tụ C1 với tải R vì thế lúc này hệ số CosØ lại được xác định bởi các hệ thức cho mạch điện xoay chiều nối tiếp.

Như vậy, chúng ta thấy rằng tuy là một mạch rất đơn giản nhưng bản chất vật lý của mạch điện nói trên không hề đơn giản mà ngược lại trở nên rất phức tạp. Nghiên cứu về bản chất sâu xa của vấn đề này chỉ thuộc về các nhà nghiên cứu về lý thuyết còn đối với những người nghiên cứu về công nghệ thì không nhất thiết phải tìm hiểu sâu về vấn đề này nên trong giáo trình này không đề cập chi tiết hơn về mặt lý thuyết.

Tác giả bài viết: Dr Trần Phúc Ánh

Read More

Định nghĩa Nguồn Switching

Định nghĩa Nguồn Switching
Nguồn Switching hoạt động dựa trên nguyên lý cơ bản dưới đây:

Hình bên dưới đây mô tả một nguyên lý cơ bản của tất cả các loại Nguồn dòng Nối tiếp nói chung: Điều kiện để mạch nguồn nói trên có hiệu lực thì điện áp vào Vin phải luôn lớn hơn Vout cần phải cấp cho tải vì khi đó để khối nguồn có thể hoạt động được thì ít nhất phải có một lượng điện áp sụt trên nó và tổng điện áp được xác định gần đúng theo hệ thức dưới đây:
Vin = Vout + VS
Trong đó: Vin là điện áp vào, Vout là điện áp mà tải yêu cầu và Vs là điện áp sụt trên khối nguồn.

          Điều đó có nghĩa rằng trên phương diện ổn định điện áp dù là đối với Nguồn Tuyến tính hay là Nguồn Switching thì nhiệm vụ của Hệ thống nguồn là phải gánh bớt điện áp dư giữa điện áp vào và điện áp ra sao cho điện áp ra giữ nguyên hay nói cách khác là điện áp vào lớn hơn điện áp ra cho tải bao nhiêu thì khối nguồn phải làm giảm sự chênh lệch đó bấy nhiêu.
Để làm giảm lượng điện áp dư của đầu vào so với điện áp cho tải, có thể dùng ‘thuần trở’ như kiểu Nguồn Tuyến tính hoặc có thể dùng các kiểu phức kháng hoặc Cảm kháng hoặc Dung kháng.
Đối với mạch Nguồn Tuyến tính thực chất đã áp dụng Phức kháng của các Linh kiện Công suất bán dẫn để làm sụt điện áp vào bảo cho điện áp ra không đổi, với phương pháp này thường gây nóng Công suất Nguồn và làm giảm Hiệu suất của Hệ thống Nuồn
Đối với Nguồn Switching, người ta áp dụng Cảm kháng để làm sụt bớt điện áp vào cũng tuân theo Hệ thức cơ bản dưới đây:
Tổng kháng của toàn mạch điện được xác định gần dúng là:
Z ≈ ZL1 + (ZC//ZRL) = ZL + Zout
          Trong đó: ZL1 là Cảm kháng của Cuộn dây L1, ZC//ZRL = Zout là Trở kháng hợp thành của Tụ lọc Nguồn C1 với tải RL.
          Từ đó, điện áp ra trên tải sẽ được xác định gần đúng là:
Vout ≈ Vin – VZL1
Chú ý: Đối với lý thuyết dòng xoay chiều, hệ thức trên còn phụ thuộc vào Cosφ của các phần tử trong mạch. Hệ thức trên chỉ là rút gọn để đơn giản cho sự mô tả nhằm tránh dài dòng về lý thuyết không cần thiết.
Tức là điện áp ra bằng hiệu của điện áp vào với điện áp sụt trên Cuộn dây L1, vì vậy chỉ cần tạo ra sự thay đổi Trở kháng của Cuộn dây L1 thì có thể làm thay đổi hoặc giữ ổn định được điện áp ra theo yêu cầu:
Theo Lý thuyết Điện – Từ thì Cảm kháng không có tác dụng đối với dòng điện một chiều mà Cảm kháng của một Cuộn dây bất kỳ chỉ có tác dụng đối với những dòng điện xoay chiều hoặc các dòng điện xung (dòng điện một chiều bị ngắt mở không liên tục) sao cho thể được xác định như dưới đây:
ZL1 = 2πfL1
Trong đó, f là tần số của dòng xoay chiều hay của các xung điện một chiều.
Vì vậy, để có thể tạo ra sự sụt áp của điện áp vào trên Cuộn L1 nhằm làm giảm điện áp vào và cũng là để giữ cho điện áp ra được ổn định (vì điện áp ra luôn nhỏ hơn điện áp vào) thì cần phải biến điện áp vào thành dòng điện ngắt mở liên tục thì mới có thể tạo ra sụt áp trên Cuộn L1 theo hệ thức gần đúng dưới đây:
Vs ≈ IZL1
Trong đó: Vs là điện áp sụt trên Cuộn L1, I là Cường độ dòng điện cần cấp cho tải và ZL1 là trở kháng của Cuộn L1 như đã được xác định trên.
Ø     Làm phẳng điện áp ra
Theo trên, điện áp ra sẽ bị ‘băm’ thành một chuỗi của các xung điện liên tục nhau như hình bên.
Tuy nhiên, nhờ có sự phóng – nạp của Tụ lọc Nguồn C1 mà điện áp ra trên tải sẽ được làm đều (san phẳng) tốt hơn sau các chu kỳ ngắt mở của điện áp vào.
Hình dưới đây mô tả tác dụng san phẳng của Tụ lọc Nguồn C1 được đấu song song với tải.

 
          Nếu Tụ lọc C1 có Điện dung càng lớn thì điện áp ra cho tải RL sẽ càng bằng phẳng. Trị số tối thiểu của C1 được xác định bởi hệ thức gần đúng dưới đây:
Q = U.C = I.t
          Trong đó: Q là điện tích được tích vào tụ phụ thuộc vào điện áp U (U = URL của tải cần sử dụng) đặt lên tụ và điện dung C của Tụ C1 hoặc bằng tích số của Cường độ dòng điện nạp vào tụ với thời gian nạp t.
Dễ dàng suy ra rằng, để điện áp ra càng bằng phẳng thì Tụ lọc Nguồn C1 phải có giá trị được xác định tối thiểu như dưới đây:
C ≥ I(Ton + Toff)/U
Trong đó: I là Cường độ dòng tải yêu cầu, Ton + Toff  = τ là Chu kỳ xung của dòng điện ngắt mở.


Các phương án Switching


Các phương án Switching

rên cơ sở lý thuyết đã được nêu trên, có ít nhất 3 phương án để tạo ra một Hệ thống Nguồn Switching bằng cách:

     Thay đổi Tần số Switching;
     Thay đổi số lượng xung liên tục;
     Thay đổi độ rộng xung (Điều chế Độ rộng Xung)
Trong phạm vi giới thiệu của Giáo trình này chỉ quan tâm đến phương án Điều chế Độ rộng Xung(Pulse Width Modulation – PWM) như được mô tả ở mô hình bên đây: Với Tần số ngắt mở (Switching) không đổi là f = 50KHz và cùng một điện áp vào không đổi là 10V nhưng với bề rộng (Độ rộng) của Xung càng hẹp thì điện áp ra trung bình càng thấp. Ngược lại. nếu Xung càng rộng thì điện áp ra trung bình càng cao.
    Ảnh hưởng của Cuộn chặn L1
Để có thể hiểu rõ hơn vai trò của các linh kiện cơ bản và cần thiết phải có trong một Hệ thống Nguồn Switching, cần phải nghiên cứu thêm những tính chất Vật lý của nó như dưới đây:
     Khi Chuyển mạch đóng (Ton)
Khi Hệ thống Nguồn Switching đóng mạch cho dòng điện chạy vào tải thì đồng thời nó sẽ nạp vào Tụ lọc Nguồn C1 và được chặn một phần điện áp bởi Cuộn chặn L1nhằm hạn chế mức tối đa của điện áp ra không được vượt quá giá trị yêu cầu của tải.
Lúc này một đầu của Cuộn chặn L1 ở phía đầu vào được nối trực tiếp với điện áp vào nên đầu này có dấu dương và đầu kia của Cuộn chặn L1 sẽ là âm và cung cấp điện áp dương cho tải cũng như cho Tụ lọc Nguồn C1.
Và lúc này diode D1 bị phân cực ngược nên D1 không có tác dụng gì đối với trường hợp khi Chuyển mạch đóng cho dòng điện chạy qua mạch.
     Khi Chuyển mạch ngắt (Toff)
Sau khi Chuyển mạch đóng mạch cho dòng điện chạy qua mạch và sau đó chuyển sáng chế độ ngắt thì lúc này theo Nguyên lý Điện – Từ, trên Cuộn chặn L1 sẽ xuất hiện một Suất Điện động cảm ứng theo chiều ngược lại để chống lại sự biến thiên đột ngột vì bị mất dòng điện qua mạch, do vậy:
Suất Điện động Cảm ứng này sẽ làm đảo chiều dòng điện sinh ra trên Cuộn chặn L1(ngược lại so với lúc Chuyển mạch cho dòng điện đi qua mạch) tức là lúc này đầu của Cuộn chặn L1 nối với Tụ lọc Nguồn C1 và tải RL sẽ sinh ra dấu dương và đầu kia sẽ sinh ra dấu âm. Vì Suất Điện động Cảm ứng này có chiều ngược lại so với chiều của dòng điện khi S1 đóng mạch cho dòng điện chạy qua nên còn được gọi là Xung ngược.
Theo Lý thuyết Điện – Từ, người ta tính được rằng Suất Điện động Cảm ứng ngược(Xung ngược) xuất hiện khi dòng điện qua mạch do Chuyển mạch S1 bị ngắt đột ngột sẽ lớn gấp 5 đến 10 lần hoặc thậm chí lớn hơn nữa so với điện áp của Nguồn cung cấp nên nó có thể phá hủy S1 (nếu S­1là một Linh kiện Bán dẫn sẽ có nguy cơ bị phá hỏng).
Vì vậy, cần phải triệt tiêu Suất Điện động Cảm ứng (Xung ngược) này bằng cách sử dụng diode D1 để làm ngắn mạch dòng điện Xung ngược, theo hình trên ta thấy rằng khi Xung ngược xuất hiện thì cực âm của Xung ngược do Cuộn chặn L1 tạo ra sẽ phân cực theo đúng chiều thuận của diode D1 nên toàn bộ dòng điện của Xung ngược này sẽ thoát qua diode D1 và nạp vào Tụ lọc Nguồn cũng như cho tải Rl theo đúng chiều thuận cho tải RL và Tụ lọc Nguồn C1.
     Giá trị của Cuộn chặn L1

Cuộn L1 trên thực tế thường được tự cuốn bởi 42 vòng trên lõi ferrit hình xuyến như được mô tả bên đây.

Đường kính của cuộn dây được xác định tuỳ thuộc vào cường độ dòng điện tải yêu cầu theo hệ thức dưới đây:
d ≈ 0,6.I1/2
Tức là đường kính d của cuộn dây được xác định tỷ lệ theo căn bậc 2 của Cường độ dòng điện tải yêu cầu như mô ta trên đây.
Chú ý 1: Số vòng dây (42 vòng) của Cuộn L1 nói trên không phụ thuộc vào kích thước của lõi ferrit hình xuyến và cũng không phụ thuộc vào Cường độ dòng điện của tải.
Điều quan trọng là kích thước của lõi ferrit hình xuyến của Cuộn L1 được yêu cầu tuỳ thuộc vào Cường độ dòng điện tải sao cho nếu I càng lớn thì kích thước của lõi ferrit hinh xuyến càng lớn.
Chú ý 2: Tùy thuộc vào từng loại Linh kiện nguồn Switching, Tần số Chuyển mạch của Nguồn Switching có thể thay đổi trong phạm vi từ 40kHz đến 550kHz nhưng số vòng của Cuộn chặn L1 trên thực tế vẫn không thay đổi.

Tác giả bài viết: Dr Trần Phúc Ánh

Read More

LM2575

Họ LM2575 là loại IC nguồn Switching rất thông dụng trên Thị trường và có khả năng hoạt động được với điện áp vào lên tới 40V đối với các loại thông thường hoặc tới 57V đối với loại LM7525HV (đuôi ‘HV’ kèm theo có nghĩa là High Voltage tức là điện áp cao).

Đặc biệt, họ LM2575 có các loại dưới đây:
LM2575 – 3.3 là loại IC Ổn áp Switching cho điện áp ra đúng bằng 3,3V;
Tần số Chuyển mạch: 52 kHz
LM2575 – 5.0 là IC Ổn áp Switching cho điện áp ra đúng bằng 5V;
Tương tự, LM2575 – 12 và LM2575 – 15 là loại Ổn áp Switching cho ra điện áp tương ứng là 12V và 15V.
Riêng đối với loại LM2575 – Adj là loại Ổn áp Switching cho phép điều chỉnh được điện áp ra từ 1,25V đến 33V tuỳ theo yêu cầu.
Cường độ dòng điện cung cấp tối đa cho tải là 1A.
Họ IC LM2575 có 5 chân với các chức năng tương ứng dưới đây:
Chân 1: Điện áp vào;
Chân 2: Điện áp ra;
Chân 3: Cực âm chung cho cả điện áp ra và điện áp vào;
Chân 4: Hồi tiếp điện áp để hiệu chỉnh điện áp ra;
Chân 5: Cho phép cắt hoặc hoặc mở nguồn (nếu nối về cực âm thì nguồn được mở liên tục cho tải. Nếu để hở mạch hoặc nối lên dương thì nguồn cấp cho tải sẽ bị cắt tức là không có điện áp ra).
Mạch dưới đây mô tả cấu trúc bên trong và nguyên lý mạch điện bên ngoài của họ IC LM2575.
Theo sơ đồ nguyên lý trên cho thấy rằng, với cấu trúc bên trong của IC LM2575 đã có sẵn một mạch phân áp hồi tiếp để so sánh và điều chỉnh điện áp ra sao cho nếu R1 được giữ cố định và thay đổi giá trị của R2 thì điện áp ra của LM2575 sẽ thay đổi theo Bảng tham sô bên cạnh.
Theo đó, để chế tạo LM2575 – 3,3 (tức là Ổn áp 3,3 V) thì R2 = 1,7 kΩ;
  LM2575 – 5 (tức là Ổn áp 5V) thì R2 = 3,1 kΩ;
…..
Nếu R2 = 0 và R1 để hở mạch thì LM2575 sẽ trở thành loại có thể cho phép điều chỉnh được bằng mạch phân áp hồi tiếp ở bên ngoài.
Điều đó có nghĩa rằng với các IC LM2575 – 3,3 hoặc LM2575 – 12… thì bản thân các IC này cho ra các điện áp ra cô định là vì bên trong nó đã chứa sẵn mạch phân áp hồi tiếp để cố định điện áp ra nên nếu phối hợp thêm một mạch phân áp hồi tiếp bên ngoài nữa để điều chỉnh sẽ không hiệu quả(không đảm bảo độ ổn định) của điện áp ra.

§        Mạch nguồn đơn cực – dương với điện áp ra cố định
Mạch nguồn đơn giản nhất được mô tả như dưới đây:
Trong đó, D1 là diode Xung (sử dụng loại diode Xung chịu được 1A đến 3A và điện áp xung có thể lên tới trên 100V được bán rất phổ biến trên Thị trường hiện nay) dùng để triệt Xung ngược do Cuộn cảm L1 sinh ra, Cuộn cảm L1 được sử dụng để chặn xung sao cho điện áp ra trên tải và tụ lọc nguồn C2­ không vượt quá mức danh định.
Chú ý: Như trên đã trình bày, đối với các loại LM2575 được xác định điện áp ra theo giá trị kèm theo như LM2575 – 5 (Ổn áp 5V) hoặc LM2575 – 12 (Ổn áp 12V) đã được chế tạo sẵn mạch phân áp hồi tiếp R1R2 bên trong IC nên khi phản hồi điện áp ra trở về để so sánh và điều chỉnh thì chỉ cần nối thẳng lối ra trên tải (Output) với Chân số 4 (Feedback – hồi tiếp) mà không cần sử dụng thêm mạch phân áp hồi tiếp ở bên ngoài.


Hình bên đây mô tả giản đồ biến đổi Năng lượng của sự Chuyển mạch Dòng điện (Điều chế Độ rộng Xung đối với Cường độ Dòng điện) phụ thuộc giữa Điện áp vào và Điện áp ra sao cho nếu Cường độ Dòng điện mà Tải yêu cầu càng bé hoặc Điện áp vào càng lớn thì Xung tạo ra có độ rộng càng ngắn. Ngược lại, nếu Cường độ Dòng điện mà Tải yêu cầu càng lớn hoặc do Điện áp vào càng nhỏ thì Xung tạo ra càng cần phải có độ rộng càng lớn.
          Khi đó, nếu Độ rộng Xung của Nguồn Chuyển mạch thay đổi thì Giá trị Điện áp ra sẽ được xác định bởi Giá trị Trung bình của Độ rộng Xung Chuyển mạch được thay đổi sao cho Độ rộng Xung càng lớn thì điện áp ra trung bình cũng sẽ càng lớn.

§        Mạch nguồn đơn cực dương - Điện áp ra điều chỉnh được
Để thay đổi được điện áp ra theo yêu cầu thì phải sử dụng LM2575 – Adj và thay vì đưa điện áp phản hồi từ lối ra trên tải trực tiếp về cho Chân 4 (Feedback) thì phải sử dụng mạch phân áp phản hồi ở bên ngoài vì LM2575 – Adj không có mạch phân áp phản hồi bên trong giống như LM2575 – 5.0 hoặc LM2575 – 12… nhờ vậy có thể thay đổi một cách linh hoạt các giá trị của R1­ và R2 để thay đổi được điện áp ra theo yêu cầu.
Điện áp ra ược xác định theo hệ thức dưới đây:
Trong đó, VREF = 1,23V
Chú ý: Cần phải xác định sao cho tổng trở của R = R1 + R2 càng lớn càng tốt vì nếu R càng lớn thì tiêu hao nguồn càng ít để đảm bảo hiệu suất nguồn càng cao.
Tuy nhiên, trên thực tế nếu R quá lớn sẽ dẫn đến khả năng so sánh và hiệu chỉnh nguồn bị nhiễu lọan nên theo thực nghiệm R được xác định tối ưu nhất trong khoảng dưới đây:
3 kΩ < R1 + R2 < 5 kΩ
Để có thể thay đổi được linh hoạt điện áp ra hơn nữa, có thể sử dụng một biến trở để điều chỉnh được điện áp ra thay cho điện trở cố định R1 hoặc R2.
Tác giả bài viết: Dr Trần Phúc Ánh

Read More

LM2576

Hoàn toàn tương tự Họ LM2575, LM2576 cũng là loại IC nguồn Switching rất thông dụng trên Thị trường và có khả năng hoạt động được với điện áp vào lên tới 40V đối với các loại thông thường hoặc tới 57V đối với loại LM7526HV (đuôi ‘HV’ kèm theo có nghĩa là High Voltage tức là điện áp cao).

Đặc biệt, họ LM2576 có các loại dưới đây:

LM2776 – 3.3 là loại IC Ổn áp Switching cho điện áp ra đúng bằng 3,3V;

Tần số Chuyển mạch: 52 kHz

LM2576 – 5.0 là IC Ổn áp Switching cho điện áp ra đúng bằng 5V;

Tương tự, LM2576 – 12 và LM2576 – 15 là loại Ổn áp Switching cho ra điện áp tương ứng là 12V và 15V.

Riêng đối với loại LM2576 – Adj là loại Ổn áp Switching cho phép điều chỉnh được điện áp ra từ 1,25V đến 33V tuỳ theo yêu cầu.

Điều khác biệt quan trọng nhất giữa LM2575 và LM2576 là Cường độ dòng điện cung cấp tối đa cho tải đối với LM2575 chỉ là 1A thì đối với LM2576 lại cho phép lên tới 3A.

Họ IC LM2576 cũng có 5 chân (giống như LM2575 hoàn toàn) với các chức năng tương ứng dưới đây:

Chân 1: Điện áp vào;

Chân 2: Điện áp ra;

Chân 3: Cực âm chung cho cả điện áp ra và điện áp vào;

Chân 4: Hồi tiếp điện áp để hiệu chỉnh điện áp ra;

Chân 5: Cho phép cắt hoặc hoặc mở nguồn (nếu nối về cực âm thì nguồn được mở liên tục cho tải. Nếu để hở mạch hoặc nối lên dương thì nguồn cấp cho tải sẽ bị cắt tức là không có điện áp ra).

Mạch dưới đây mô tả cấu trúc bên trong và nguyên lý mạch điện bên ngoài của họ IC LM2576.

§        Mạch nguồn đơn cực – dương

Mạch nguồn đơn giản nhất được mô tả như dưới đây:  

          Chú ý: Diode D1 cũng là loại diode Xung 1 – 3 A được bán phổ biến trên Thị trường hiện nay và cuộn L1 cũng được cuốn 42 vòng trên một lõi xuyến ferrit tuy nhiên sẽ có kích thước lớn hơn so với lõi xuyến ferrit sử dụng cho LM2575 (có thể xác định kích thước của lõi xuyến ferrit của Cuộn L1 bằng phương pháp thực nghiệm thông qua việc thay đổi kích thước của lõi xuyến ferrit để đạt được Cương độ dòng tải yêu cầu với điện áp ổn định mà Cuộn dây L1 không bị nóng là được).

          Trên thực tế, không thể áp dụng được lý thuyết thuần tuý để tính toán kích thước của lõi xuyến của Cuộn L1ngoài việc thông qua thực nghiệm.

          Để tạo được một Hệ thống Nguồn Switching có thể thay đổi được điện áp ra bằng LM2576 – Adj hoàn toàn có thể thiết kế tương tự như đối với LM2575 – Adj.

Hình bên đây mô tả giản đồ biến đổi Năng lượng của sự Chuyển mạch Dòng điện (Điều chế Độ rộng Xung đối với Cường độ Dòng điện) phụ thuộc giữa Điện áp vào và Điện áp ra sao cho nếu Cường độ Dòng điện mà Tải yêu cầu càng bé hoặc Điện áp vào càng lớn thì Xung tạo ra có độ rộng càng ngắn. Ngược lại, nếu Cường độ Dòng điện mà Tải yêu cầu càng lớn hoặc do Điện áp vào càng nhỏ thì Xung tạo ra càng cần phải có độ rộng càng lớn.

          Khi đó, nếu Độ rộng Xung của Nguồn Chuyển mạch thay đổi thì Giá trị Điện áp ra sẽ được xác định bởi Giá trị Trung bình của Độ rộng Xung Chuyển mạch được thay đổi sao cho Độ rộng Xung càng lớn thì điện áp ra trung bình cũng sẽ càng lớn. 

Tác giả bài viết: Dr Trần Phúc Ánh

Read More