Mạch chỉnh lưu cầu là một bộ chuyển đổi dòng điện xoay chiều ( AC ) sang dòng một chiều ( DC ) để giúp kiểm soát và điều chỉnh đầu vào AC thành đầu ra DC. Cầu chỉnh lưu được sử dụng thoáng đãng trong những mạch nguồn cung ứng điện áp DC thiết yếu cho những thiết bị hoặc những linh phụ kiện điện tử .Tùy thuộc vào nhu yếu của tải hiện tại để hoàn toàn có thể lựa chọn bộ chỉnh lưu sao cho tương thích. Các thông số kỹ thuật được tính đến như : Thông số linh phụ kiện, điện áp sự cố, dải nhiệt độ, dòng điện chạy qua mạch, dòng chuyển tiếp, nhu yếu lắp ráp, … Và một số ít thông số kỹ thuật khác được tính đến trong quy trình chọn nguồn phân phối chỉnh lưu cho mạch điện tử thích hợp.
Các loại chỉnh lưu cầu thường gặp
Chỉnh lưu cầu được phân thành nhiều loại dựa những yếu tố sau : Loại cung ứng, năng lực tinh chỉnh và điều khiển, cấu hình mạch, … Chỉnh lưu cầu đa phần được phân thành 2 loại đó là chỉnh lưu 1 pha và chỉnh lưu 3 pha. Cả 2 loại này đều được phân thành những chỉnh lưu không trấn áp, bán trấn áp và trấn áp toàn phần .Bạn đang xem: Chỉnh lưu cầu 1 pha dùng diode
Chỉnh lưu 1 pha và chỉnh lưu 3 pha
Cầu chỉnh lưu 1 pha không điều khiển
Bộ chỉnh lưu này sử dụng diode để chỉnh lưu nguồn vào như trong hình. Vì diode là một trong những linh phụ kiện đơn hướng chỉ được cho phép dòng điện chạy theo 1 chiều. Với sự sắp xếp của diode này trong bộ chỉnh lưu, nó sẽ không cho phép hiệu suất đổi khác tùy vào nhu yếu của tải. Vì vậy, chỉnh lưu này được sử dụng trong những mạch nguồn cung ứng cố định và thắt chặt .
Bạn đang xem: Mạch chỉnh lưu cầu là gì? sơ đồ mạch, nguyên lý và các loại chỉnh lưu cầu
Chỉnh lưu cầu có điều khiển
Cầu chỉnh lưu 1 pha có điều khiển
Trong bộ chỉnh lưu này, thay vì sử dụng diode không tinh chỉnh và điều khiển, những linh phụ kiện hoàn toàn có thể được sử dụng như SCR, Mosfet, IGBT, … những linh phụ kiện này sẽ được dùng để đổi khác hiệu suất đầu ra ở những mức điện áp khác nhau, hiệu suất đầu ra khi tải được đổi khác một cách thích hợp.
Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu
Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu bao gồm các thiết bị khác nhau như: Máy biến áp, cầu diode, bộ lọc và bộ điều chỉnh. Nói chung, tất cả các khối này được gọi là nguồn cung cấp DC cho các thiết bị điện tử.
Sơ đô mạch chỉnh lưu cầu
Khối tiên phong của mạch là một biến áp có trách nhiệm biến hóa biên độ của điện áp nguồn vào. Phần lớn những mạch điện tử đều sử dụng biến áp 220V / 12V để giúp giảm điện áp xoay chiều nguồn vào từ 220V xuống còn 12V .Khối tiếp theo là một bộ chỉnh lưu cầu diode sử dụng 4 hoặc nhiều diode tùy thuộc vào từng loại bộ chỉnh lưu cầu. Khối này có trách nhiệm tạo ra dòng điện một chiều DC vì biên độ điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu vẫn còn giao động và để đưa được nguồn DC đầu ra không thay đổi thì việc lọc là điều thiết yếu. Việc lọc được thực thi bởi một hoặc nhiều tụ điện gắn trên tải giúp làm mịn, giảm tối đa độ gợn biên độ điện áp đầu ra, giúp cho điện áp DC được không thay đổi .Khối ở đầu cuối của nguồn cung ứng DC là một bộ kiểm soát và điều chỉnh điện áp đầu ra. Ví dụ, vi điều khiển và tinh chỉnh trong mạch của bạn thao tác ở mức điện áp 5V DC, nhưng đầu ra lúc này là 16V. Vì vậy, để giảm được điện áp này và duy trì mức độ không thay đổi của điện áp đầu ra mà không có sự biến hóa ở điện áp nguồn vào thì bộ kiểm soát và điều chỉnh điện áp sẽ có trách nhiệm thao tác này.
Nguyên lý hoạt động của cầu chỉnh lưu
Như tất cả chúng ta đã đàm đạo ở trên, với 1 bộ chỉnh lưu cầu 1 pha gồm có 4 diode được liên kết với tải. Để hiểu được nguyên tắc thao tác tất cả chúng ta cần phải nghiên cứu và phân tích mạch dưới đây .
Nguyên lý hoạt động mạch chỉnh lưu cầu
Trong nửa chu kỳ (+) của diode dạng sóng AC đầu vào D1 và D2 được phân cực thuận, D3 và D4 phân cực ngược. Khi điện áp được đến điện áp ngưỡng của D1 và D2 lúc này dòng tải sẽ được đi qua như hiển thị ở hình với đường dẫn màu đỏ.
Tìm hiểu về mạch chỉnh lưu cầu là gì, sơ đồ nguyên lý và ứng dụng của mạch cầu chỉnh lưu1 pha không điều khiển sử dụng 4 diode.
I. Mạch chỉnh lưu cầu là gì
Mạch chỉnh lưu cầu hay mạch chỉnh lưu 1 pha không điều khiển là mạch biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều sử dụng 4 diode. Do cách mắc 4 diode tạo nên một hình cầu nên được gọi là cầu chỉnh lưu.
Dòng điện trước khi chỉnh lưu trong mạch chỉnh lưu 1 pha là dòng điện xoay chiều, dòng điện sau chỉnh lưu là dòng điện một chiều có gợn sóng mấp mô, cần mắc thêm tụ điện để làm phẳng dạng sóng ngõ ra.
Mạch chỉnh lưu cầu là gì
II. Sơ đồ và nguyên lý 2 mạch chỉnh lưu cầu 1 pha không điều khiển
Các mạch chỉnh lưu sau đây sẽ sử dụng điện áp xoay chiều 12V và tần số 50Hz. Điện áp này có thể tạo ra bằng cách sử dụng biến áp 12V để biến đổi điện áp xoay chiều 220V thành 12V và không làm thay đổi tần số.
Mạch tạo điện áp 12V AC 50Hz
1. Mạch chỉnh lưu không có tụ lọc
Sơ đồ và dạng sóng mạch chỉnh lưu 1 pha
Nguyên lý mạch chỉnh lưu không sử dụng tụ lọc như sau:
+ Ở bán kỳ dương Vs > 0: Dòng điện đi từ nguồn qua D1, qua R, qua D2 về nguồn âm. Điện áp và dòng điện tải dương, điện áp tải bằng với điện áp nguồn Vo = Vs.
+ Ở bán kỳ âm Vs 0.
2. Mạch chỉnh lưu có tụ lọc
Sơ đồ mạch chỉnh cầu 1 pha dùng tụ lọc và dạng sóng ngõ ra như sau:
Sơ đồ mạch cầu 1 pha có dùng tụ lọc
Nguyên lý mạch chỉnh lưu sử dụng tụ lọc như sau:
Do tụ mắc song song với tải R nên điện áp trên tải bằng với điện áp trên tụ điện.
+ Ở bán kỳ dương Vs > 0: Khi điện áp tăng từ 0 lên đến giá trị cực đại là lúc tụ được nạp điện. Khi điện áp nguồn giảm thì tụ xả điện, nên điện áp tải vẫn lớn hơn 0 ở cuối bán kỳ dương.
+ Ở bán kỳ âm Vs
Theo nguyên lý trên khi ta tăng giá trị tụ điện đủ lớn thì điện áp ngõ ra sẽ như một đường thẳng. Thật vậy khi tăng giá trị tụ thì dạng sóng ngõ ra thu được như hình bên dưới:
Sử dụng tụ điện làm phẳng dạng sóng điện áp và dòng điện ngõ ra
Khi tụ có giá trị đủ lớn thì điện áp ngõ ra không còn mấp mô, và điện áp trung bình lúc này sẽ bằng với biên độ điện áp nguồn. Việc chọn giá trị tụ còn phụ thuộc vào dòng điện tải, nếu tải có công suất lớn có thể làm thay đổi dạng sóng ngõ ra trở nên mấp mô.
Tham khảo video về mạch cầu diode
III. Ứng dụng của mạch chỉnh lưu cầu
Mạch chỉnh lưu cầu sử dụng rất phổ biến trong các thiết bị điện 1 pha như ti vi, máy hàn, các bộ nguồn ATX, các bộ sạc điện thoại, máy tính …
Ví dụ bên dưới là mạch nguồn 5V sử dụng mạch chỉnh lưu 1 pha chuyển điện áp xoay chiều 12V thành điện một chiều, sau đó dùng IC 7805 để tạo ngõ ra cố định 5V.
Mạch nguồn sử dụng cầu 4 diode
Một mạch điện tiếp theo là mạch nhân đôi điện áp có thể sử dụng điện áp nguồn 110/220V AC thành điện áp DC 310V được sử dụng trong các bộ nguồn ATX. Người ta sử dụng điện áp một chiều cao để tăng công suất cho nguồn ngõ ra, điện áp ngõ ra qua biến áp xung giảm xuống còn 5 – 12V nên khả năng cấp dòng sẽ cao.
Mạch cầu 4 diode trong bộ nguồn ATX
10 mạch chỉnh lưu có điều khiển dùng thyristor
8 Mạch chỉnh lưu với tải đầy đủ RLE
Điểm giống nhau giữa mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ dùng 2 điốt và mạch chỉnh lưu cầu
Tìm hiểu về 4 mạch chỉnh lưu cầu 1 pha có điều khiển và bán điều khiển dùng SCR nguyên lý hoạt động của mạch ra sao, tín hiệu điều khiển được tạo ra theo nguyên tắc nào?
Mục Lục
4 mạch chỉnh lưu cầu 1 pha có điều khiển1. Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha có điều khiển dùng 4 ThyristorMạch chỉnh lưu cầu có điều khiển là gì
Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha có điều khiển là mạch dùng để biến đổi từ dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Trong đó sử dụng 4 Thyristor có thể điều khiển được để thay đổi điện áp ngõ ra.
Xem thêm: Máy Soi Da Hàn Quốc Tốt Nhất Trên Thị Trường, Máy Soi Da Hàn Quốc Nào Tốt Nhất
So với mạch chỉnh lưu cầu 1 pha không điều khiển sử dụng 4 diode có điện áp trung bình không thay đổi UTB, thì mạch sử dụng 4 SCR có thể thay đổi điện áp trung bình ngõ ra từ 0V – UTB (giảm áp).
Mạch chỉnh lưu cầu có điều khiển là gì
Mạch chỉnh lưu có điều khiển phức tạp và có giá thành cao hơn mạch không điều khiển. Nhưng do tính linh hoạt nên ngày càng được sử dụng nhiều hơn trong các bộ điều khiển điện áp như biến tần, máy hàn …
4 mạch chỉnh lưu cầu 1 pha có điều khiển
1. Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha có điều khiển dùng 4 Thyristor
Mạch chỉnh lưu cầu hay mạch chỉnh lưu toàn phần có điều khiển sẽ sử dụng 4 SCR. Trong đó D1 và D2 được mắc chung cực G để dẫn cùng lúc, tương tự cho D3, D4 sẽ đóng, mở cùng lúc. Cần lưu ý hai SCR ở cùng một cột không được dẫn cùng lúc để tránh hiện tượng ngắn mạch.
Sơ đồ và dạng sóng mạch chỉnh lưu toàn cầu với tải thuần trở được thiết kế như hình bên dưới:
Mạch chỉnh lưu toàn cầu 1 pha có điều khiển tải R
– Nguyên lý mạch tạo góc kíchMạch kích dẫn các SCR phải được thiết kế sao cho tín hiệu điều khiển đồng bộ với điện áp nguồn. Khi SCR D1, D3 được kích ở một góc α so với đầu mỗi chu kỳ thì D2, D4 sẽ được kích ở góc π + α.
Để đơn giản trong mạch mô phỏng trên phần mềm Psim chúng ta sẽ sử dụng khối “Gating Block“. Và nhập tần số tín hiệu điều khiển trùng với tần số điện áp nguồn là 50Hz.
Giả sử ta sử dụng góc kích là 60 và độ rộng xung kích là 10 độ, thì cần nhập “Switch point” cho D1, D2 là 60 70 và cho D3, D4 là 240 250.
– Nguyên lý mạch cầu chỉnh lưu có điều khiển tải R+ Ở bán kỳ dương: Khi chưa có góc kích thì điện áp tải Vo = 0V, khi xuất hiện góc kích ở cực G làm SCR D1, D2 dẫn. Khi đó dòng điện đi từ nguồn dương qua D1, qua tải, qua D2 sau đó quay về nguồn âm. Điện áp tải Vo = Vs, dòng điện qua tải Io = Is.
+ Ở bán kỳ âm: Đầu bán kỳ âm SCR D1, D2 ngưng dẫn và D3, D4 chưa được kích nên mở Vo = 0V. Đến khi có xung điều khiển kích dẫn D3, D4 thì dòng điện đi từ nguồn qua D3, qua tải, qua D4 và quay lại nguồn. Khi đó áp tải dương và ngược với áp nguồn Vo = -Vs > 0.
2. Mạch chỉnh lưu cầu có điều khiển với tải RL
Trong trường hợp tải có tính cảm L = 0.1H thì dạng sóng ngõ ra như sau.
Mạch cầu chỉnh lưu toàn phần với tải RL
– Nguyên lý mạch với tải RL
+ Ở bán kỳ dương: Ở chu kỳ đầu tiên khi chưa có tín hiệu kích thì Vo = 0V. Khi có tín hiệu kích thì D1, D2 dẫn nên Vo = Vs.
+ Ở bán kỳ âm: Tải mang tính cảm vừa bị ngắt điện nên giải phóng năng lượt phát dòng duy trì 2 SCR D1 và D2. Do đó D1 và D2 dẫn điện nên áp tải bằng với áp nguồn Vo
Nếu L nhỏ thì sau khi tải phát hết năng lượng thì Vo = 0V, cho đến khi có tín hiệu điều khiển.
– Nhận xét: ở trường hợp này có phần điện áp âm nên làm giảm giá trị điện áp trung bình thu được. Một trong những cách làm triệt tiêu phần điện áp âm để nâng cao chất lượng điện áp là kết hợp dùng SCR và diode. Ngoài ra sử dụng kết hợp với diode còn giúp sử dụng triệt để phạm ví góc kích từ 0 – 180.
3. Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển đối xứng
Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển đối xứng sẽ dùng 2 SCR ở trên và hai diode ở dưới như hình bên dưới. Xung điều khiển sẽ được thiết kế tương tự như mạch dùng 4 SCR.
Mạch chỉnh lưu cầu bán phần đối xứng
– Nguyên lý hoạt động của mạch:
+ Ở bán kỳ dương: Chu kỳ đầu tiên khi chưa xuất hiện xung kích thì Vo = 0, Io = 0. Khi có xung kích G1 thì SCR D1 và Diode D2 dẫn nên Vo = Vs.
+ Ở bán kỳ âm: SCR D1 ngưng dẫn, nhưng ngay lập tức tải sẽ phát dòng đi qua D1 nên duy trì trạng thái dẫn. Lúc này dòng điện sẽ đi qua D1 và D4 (thay vì D1, D2 do dòng điện luôn đi đường thẳng thay vì qua vật cản trong trường hợp này là nguồn điện). Hai đầu tải lúc này nối tắc nên Vo = 0, nhưng dòng tải luôn lớn hơn 0.
Khi có xung kích G3 thì SCR D3 và diode D4 sẽ dẫn điện nên, điện áp tải ngược cực với áp nguồn nên Vo = -Vs > 0.
– Nhận xét: Đối với mạch cầu bán phần đối xứng tải thì không có phần điện áp âm sau chỉnh lưu.
4. Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển bất đối xứng
Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển bất đối xứng sử dụng 2 SCR và 2 diode ở một cột khác nhau. Sơ đồ mạch và nguyên lý như hình bên dưới:
Mạch cầu chỉnh lưu bất đối xứng
– Nguyên lý hoạt động:
+ Ở bán kỳ dương: Khi có tín hiệu kích G1 thì SCT D1 và diode D2 dẫn: Vo = Vs.
+ Ở bán kỳ âm: SCR ngưng dẫn, tải phát dòng đi qua D2 và D3 nên hai đầu tải nối tắt: Vo = 0V. Khi có xung kích G4 thì SCR D4 và diode D3 dẫn điện Vo = -Vs >0
