Bài giảng Mạch điện tử và BTL IC tương tự - Chương 5: Mạch nguồn một chiều

CHƯƠNG 5: MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU
5.1 Khái niệm chung
5.2 Biến áp nguồn và mạch chỉnh lưu
5.3 Bộ lọc nguồn
5.4 Mạch ổn áp
1
CHƯƠNG 5: MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU
5.1 Khái niệm chung
5.2 Biến áp nguồn và mạch chỉnh lưu
5.3 Bộ lọc nguồn
5.4 Mạch ổn áp
2
MẠCH KHÁI NIỆM CHUNG
• Mạch nguồn một chiều cung cấp năng lượng 
một chiều cho các mạch điện và thiết bị điện tử 
hoạt động. 
• Bộ nguồn một chiều lấy năng lượng từ nguồn 
xoay chiều của lưới điện
CHƯƠNG 5: MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU
5.1 Khái niệm chung
5.2 Biến áp nguồn và mạch chỉnh lưu
5.3 Bộ lọc nguồn
5.4 Mạch ổn áp
4
BIẾN ÁP NGUỒN
• Biến đổi điện áp xoay chiều đặt vào cuộn 
sơ cấp thành điện áp xoay chiều theo yêu 
cầu trên cuộn thứ cấp.
• Đa số các biến áp dùng trong thiết bị điện 
tử là biến thế hạ áp. 
CHỈNH LƯU NỬA CHU KỲ
+ Mạch chỉnh lưu nửa chu 
kỳ:
- Nửa chu kỳ dương của 
U2, D dẫn, kín mạch
- Nửa chu kỳ âm của U2, 
D tắt, hở mạch 
CHỈNH LƯU HAI NỬA CHU KỲ
+ Mạch chỉnh lưu hai 
nửa chu kỳ dùng biến 
áp thứ cấp có điểm 
giữa:
- Trong hai nửa chu 
kỳ của điện áp xoay 
chiều đều có dòng điện 
qua tải
CHỈNH LƯU HAI NỬA CHU KỲ
+ Mạch chỉnh lưu hai 
nửa chu kỳ dùng mạch 
chỉnh lưu cầu:
- Trong hai nửa chu 
kỳ của điện áp xoay 
chiều đều có dòng điện 
qua tải
MẠCH CHỈNH LƯU BỘI ÁP
+ Được sử dụng khi yêu cầu điện áp ra lớn nhưng 
dòng nhỏ:
- Mạch nhân đôi điện áp
- Nửa chu kỳ dương, D1 dẫn, C1 nạp đầy tới giá trị 
- Nửa chu kỳ âm, D2 dẫn, C2 nạp đầy tới giá trị 
- Vậy trên tải sẽ có điện áp bằng 2 lần
MẠCH CHỈNH LƯU BỘI ÁP
+ Mạch nhân điện áp có n tầng 
- Nửa chu kỳ âm D1 dẫn, C1 nạp đầy tới giá trị
- Nửa chu kỳ dương D2 dẫn, C2 được nạp đầy 
với giá trị 
- Nếu có n tầng thì trên tải sẽ có điện áp bằng 
CHƯƠNG 5: MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU
5.1 Khái niệm chung
5.2 Biến áp nguồn và mạch chỉnh lưu
5.3 Bộ lọc nguồn
5.4 Mạch ổn áp
11
BỘ LỌC NGUỒN
+ Đầu ra của bộ chỉnh lưu ta thu được điện áp 
một chiều
+ Tuy nhiên điện áp này không ổn định do có 
còn các thành phần xoay chiều
+ Vì vậy để có điện áp một chiều ổn định hơn 
phải cho qua bộ lọc
+ Tín hiệu sau khi qua bộ lọc gồm 
- Thành phần một chiều có giá trị UDC
- Thành phần thay đổi có giá trị Ur (có giá trị 
nhỏ)
BỘ LỌC NGUỒN
+ Đầu ra của bộ chỉnh lưu ta thu được điện áp 
một chiều
+ Tuy nhiên điện áp này không ổn định do có 
còn các thành phần xoay chiều
+ Vì vậy để có điện áp một chiều ổn định hơn 
phải cho qua bộ lọc
+ Tín hiệu sau khi qua bộ lọc gồm 
- Thành phần một chiều có giá trị UDC
- Thành phần thay đổi có giá trị Ur (có giá trị 
nhỏ)
BỘ LỌC NGUỒN
+ Độ gợn sóng được xác định theo công thức
+ Điện áp ra của nguồn khi không tải và khi có tải 
là khác nhau (khi có tải sẽ nhỏ hơn)
+ Lượng chênh lệch này được gọi là hệ số ổn 
định điện áp
+ Hệ số này càng tiến tới gần không thì bộ nguồn 
càng lý tưởng. 
VÍ DỤ
VÍ DỤ
BỘ LỌC DÙNG TỤ ĐIỆN
+ Mạch lọc thông dụng hiện nay là dùng tụ điện
+ Tụ sẽ ngắn mạch thành phần xoay chiều làm độ 
gợn sóng trên tải ít hơn nhưng vẫn còn nhấp nhô 
BỘ LỌC DÙNG TỤ ĐIỆN
+ Mạch chỉnh lưu không có lọc nguồn
BỘ LỌC DÙNG TỤ ĐIỆN
+ Điện áp gợn sóng UAC sau lọc được tính theo 
công thức: 
+ Điện áp gợn sóng UDC sau lọc được tính theo 
công thức: 
BỘ LỌC DÙNG TỤ ĐIỆN
+ Điện áp gợn sóng UAC sau 
lọc được tính theo công 
thức
+ Điện áp gợn sóng UDC sau 
lọc được tính theo công 
thức
BỘ LỌC RC
+ Để giảm nhỏ độ
gợn sóng, ở đầu
ra bộ lọc tụ điện
ta mắc thêm khâu
lọc RC
+ Điện áp một
chiều trước và
sau điện trở R là
 và 
 được
tính như sau:
BỘ LỌC RC
+ Với mạch lọc RC, gợn sóng sau R là khá
nhỏ, tuy nhiên mạch này chỉ dùng khi dòng
tải nhỏ
+ Khi dòng tải lớn công suất tổn hao trên R
là lớn, để tránh điều này người ta thay
điện trở R bằng cuộn cảm
+ Điện trở thuần cuộn cảm là rất nhỏ nên tổn
hao công suất trên nó là nhỏ, còn điện áp xoay
chiều sẽ bị chặn lại không cho ra tải.
BỘ LỌC LC
+ Mạch chỉnh lưu có khâu lọc LC
CHƯƠNG 5: MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU
5.1 Khái niệm chung
5.2 Biến áp nguồn và mạch chỉnh lưu
5.3 Bộ lọc nguồn
5.4 Mạch ổn áp
24
MẠCH ỔN ÁP
• Mạch ổn áp có nhiệm vụ ổn định điện áp 
ra khi điện áp trên U2 thay đổi hoặc khi tải 
thay đổi. 
ỔN ÁP DÙNG DIODE ZENER
• Mạch ổn áp có nhiệm vụ ổn định điện áp 
ra khi điện áp trên U2 thay đổi hoặc khi tải 
thay đổi. 
Bài tập Zener
Bài 1 :
Cho Vi = 18V,
RL = 50Ω,VZ = 12V.
Ri = 10 Ω. 
a) Tính giá trị các dòng điện Iz, Ii, IL. 
b) Tính công suất trên Ri, RL
Bài tập Zener
Bài 2 :
Cho Vi = 20V,
RL = 5KΩ,VZ = 15V.
Ri = 1KΩ. 
a) Tính giá trị các dòng điện Iz, Ii, IL. 
b) Tính công suất trên Ri, RL
Bài tập Zener
Bài 3 :
Cho E =30V,
VZ = 10V,
R1=1KΩ
Pzmin = 30mW.
a)Tính dòng qua Dz khi công suất trên Dz bằng
Pzmin và 5Pzmin.
b)Cho dòng qua Dz bằng 15mA. Tính dòng I1,I2
và R2, P2
Bài tập Zener
Bài 4 :
Cho Vi =15V,
RL = 50Ω,VZ = 12V.
Pzmax= 1W,
Pzmin = 240mW.
a)Tính Ri để Vz = 12V không đổi.
b)Cho Vi = 18V, bỏ RL. Tính Ri và dòng qua diode 
Zener để Vz=12V.
ỔN ÁP DÙNG TRANSISTOR
• Có hai loại ổn áp dùng transistor
- Ổn áp nối tiếp
- Ổn áp song song.
• Ổn áp nối tiếp là transistor được mắc nối 
tiếp với tải, ổn áp song song là transistor 
được mắc song song với tải. 
ỔN ÁP NỐI TIẾP
ỔN ÁP VẮNG KHUYẾCH ĐẠI
ỔN ÁP VẮNG KHUYẾCH ĐẠI
• Giả sử UR tăng tức là UE tăng nên UBE giảm 
(do điện áp UB được giữ cố định bởi Z) làm 
cho transistor thông yếu hơn làm cho UR
giảm, do đó UR được duy trì ổn định. 
ỔN ÁP VẮNG KHUYẾCH ĐẠI
• Ngược lại nếu UR giảm tức là UE
giảm nên UBE tăng (do điện áp UB
được giữcố định bởi Z) làm cho 
transistor thông mạnh hơn làm cho 
UR tăng, do đó UR được duy trì ổn định
Bài tập Zener
Bài 5:
Cho mạch điện ổn áp
như hình Biết UDz = 
6,6V, Rt = 100, R1 = 
470,  = 59.
a. Giải thích hoạt động
của mạch.
b.Biết ID = 10mA.Tính 
UV.
c.Tính công suất tổn
hao trên Q.
ỔN ÁP CÓ KHUYẾCH ĐẠI
ỔN ÁP CÓ KHUYẾCH ĐẠI
• Giả sử UR tăng 
lên→ UB2 tăng 
lên, do đó UBE2 = 
UB2 - UZ tăng lên 
→ T2 thông mạnh 
hơn làm cho UCE2
giảm tức là UB1 
giảm làm cho T1 
giảm thông
• Do đó UR giảm xuống 
nên duy trì ổn định UR. 
Nếu UR giảm chúng ta 
giải thích ngược lại. 
ỔN ÁP CÓ KHUYẾCH ĐẠI
MẠCH ỔN ÁP DÙNG BỘ KĐTT
• Giả sử UR tăng làm cho điện áp tại cửa đảo của bộ 
KĐTT tăng theo nên điện áp ra sẽ giảm xuống, do 
đó duy trì ổn định điện áp ra. Nếu UR giảm ta giải 
thích ngược lại. 
MẠCH HẠN CHẾ DÒNG
• Khi dòng tải tăng quá giới hạn thì sụt áp trên R4
tăng lên, làm cho T2 thông, làm giảm dòng IB1 do 
đó giảm dòng qua T1 tránh quá dòng trên tải. 
ỔN ÁP SONG SONG
• Mạch ổn áp song song chỉ khác với mạch ổn áp 
nối tiếp ở chỗ phần tử hiệu chỉnh được mắc song 
song với tải, nó có tác dụng tăng hoặc giảm dòng 
khi điện áp vào tăng hoặc giảm do đó làm cho sụt 
áp trên R tăng hoặc giảm theo nên UR được ổn 
định
ỔN ÁP VẮNG KHUYẾCH ĐẠI
• Giả sử UR tăng lên sẽ làm cho UBE = UR-UZ
tăng lên, do đó T sẽ thông mạnh hơn, dòng 
qua T sẽ tăng làm cho sụt áp trên R tăng, 
kéo UR giảm xuống, nên UR được duy trì ổn 
định. Nếu UR giảm ta giải thích ngược lại. 
ỔN ÁP CÓ KHUYẾCH ĐẠI
• Giả sử UR tăng lên sẽ làm cho UB2 tăng lên, 
do đó T2 sẽ thông mạnh hơn, dòng qua T2 sẽ 
tăng tức là dòng IB1 tăng, làm cho dòng qua T1 
tăng, do đó sụt áp trên T tăng, kéo UR giảm 
xuống, nên UR được duy trì ổn định. Nếu UR
giảm ta giải thích ngược lại. 
ỔN ÁP DÙNG KĐTT
• Giả sử UR tăng làm cho điện áp tại cửa thuận 
của bộ KĐTT tăng theo nên điện áp ra của bộ 
KĐTT tăng lên, do đó transistor thông mạnh 
hơn làm cho sụt áptrên R2 tăng → UR giảm 
xuống, do đó duy trì ổn định điện áp ra. Nếu UR
giảm ta giải thích ngược lại. 
Bài tập Zener
Bài 6:
Cho mạch điện ổn áp
song song hình. Biết R1
= 10Ω, Vz = 4,4V, 
Tranzitor Q có ℬ= 40, 
Rt = 100 Ω, dòng ID = 
10mA.
a. Xác định điện áp UR.
b. Tính UV, công suất
của R1.
Bài tập Zener
Bài 7:
Cho mạch điện như
hình. Biết UV = 15V, 
UDz = 5V, UBE1 = UBE2
= 0,6V, R1 = R2 = 
100Ω. Tìm Ur và
cường độ dòng điện
qua điện trở R1, R2.