Mạch chỉnh lưu cầu được biết đến là một trong những phần tử phổ biến của một bộ nguồn điện tử. Nhiều mạch điện tử được thiết kế yêu cầu nguồn DC qua chỉnh lưu để có thể cung cấp nguồn cho các linh kiện điện tử trong mạch từ nguồn cung cấp điện xoay chiều có sẵn. Chúng ta có thể tìm thấy bộ chỉnh lưu này trong rất nhiều các thiết bị điện gia dụng, bộ điều khiển động cơ,…
Mạch chỉnh lưu cầu là một bộ chuyển đổi dòng điện xoay chiều [AC] sang dòng một chiều [DC] để giúp điều chỉnh đầu vào AC thành đầu ra DC. Cầu chỉnh lưu được sử dụng rộng rãi trong các mạch nguồn cung cấp điện áp DC cần thiết cho các thiết bị hoặc các linh kiện điện tử.
Tùy thuộc vào yêu cầu của tải hiện tại để có thể lựa chọn bộ chỉnh lưu sao cho phù hợp. Các thông số được tính đến như: Thông số linh kiện, điện áp sự cố, dải nhiệt độ, dòng điện chạy qua mạch, dòng chuyển tiếp, yêu cầu lắp đặt,…Và một số thông số khác được tính đến trong quá trình chọn nguồn cung cấp chỉnh lưu cho mạch điện tử thích hợp.
Chỉnh lưu cầu được phân thành nhiều loại dựa các yếu tố sau: Loại cung cấp, khả năng điều khiển, cấu hình mạch,… Chỉnh lưu cầu chủ yếu được phân thành 2 loại đó là chỉnh lưu 1 pha và chỉnh lưu 3 pha. Cả 2 loại này đều được phân thành các chỉnh lưu không kiểm soát, bán kiểm soát và kiểm soát toàn phần.
- Chỉnh lưu 1 pha và chỉnh lưu 3 pha
Nguồn cung cấp 1 pha hay 3 pha sẽ quyết định các bộ chỉnh lưu này. Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha bao gồm 4 diode để chuyển từ nguồn AC sang DC, trong khi bộ 3 pha sử dụng đến 6 diode như hình. Có thể sử dụng mạch kiểm soát hoặc không kiểm soát tùy thuộc vào thành phần trong mạch là Diode hay SCR.
- Chỉnh lưu cầu không điều khiển
Bộ chỉnh lưu này sử dụng diode để chỉnh lưu đầu vào như trong hình. Vì diode là một trong những linh kiện đơn hướng chỉ cho phép dòng điện chạy theo 1 chiều. Với sự sắp xếp của diode này trong bộ chỉnh lưu, nó sẽ không cho phép công suất thay đổi tùy vào yêu cầu của tải. Vì vậy, chỉnh lưu này được sử dụng trong các mạch nguồn cung cấp cố định.
- Chỉnh lưu cầu có điều khiển
Trong bộ chỉnh lưu này, thay vì sử dụng diode không điều khiển, các linh kiện có thể được sử dụng như SCR, Mosfet, IGBT,… các linh kiện này sẽ được dùng để thay đổi công suất đầu ra ở các mức điện áp khác nhau, công suất đầu ra khi tải được thay đổi một cách thích hợp.
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.
Khối đầu tiên của mạch là một biến áp có nhiệm vụ thay đổi biên độ của điện áp đầu vào. Phần lớn các mạch điện tử đều sử dụng biến áp 220V/12V để giúp giảm điện áp xoay chiều đầu 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 nhiệm vụ tạo ra dòng điện một chiều DC vì biên độ điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu vẫn còn dao động và để đưa được nguồn DC đầu ra ổn định thì việc lọc là điều cần thiết. Việc lọc được thực hiện 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 ổn định.
Khối cuối cùng của nguồn cung cấp DC là một bộ điều chỉnh điện áp đầu ra. Ví dụ, vi điều khiển trong mạch của bạn làm việc 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 ổn định của điện áp đầu ra mà không có sự thay đổi ở điện áp đầu vào thì bộ điều chỉnh điện áp sẽ có nhiệm vụ làm việc này.
Như chúng ta đã thảo luận ở trên, với 1 bộ chỉnh lưu cầu 1 pha bao gồm 4 diode được kết nối với tải. Để hiểu được nguyên lý làm việc chúng ta cần phải phân tích mạch dưới đây.
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.
Ở nửa chu kỳ [-] của dạng sóng AC đầu vào, Diode D3 và D4 sẽ được phân cực thuận, D1 và D2 phân cực ngược. Dòng tải lúc này sẽ chạy qua D3 và D4.
Chúng ta có thể thấy với cả 2 chu kỳ của điện áp AC đầu vào thì hướng dòng tải đều giống nhau khi đi qua diode và đều theo 1 hướng, có nghĩa là dòng điện đi theo 1 chiều. Do đó, bằng việc sử dụng 1 bộ chỉnh lưu cầu thì dòng điện xoay chiều AC đầu vào sẽ được chuyển đổi thay dòng điện 1 chiều DC.
Đây là một trong những thông tin về chỉnh lưu cầu, sơ đồ và nguyên lý hoạt động. Chúng tôi hy vọng rằng với những thông tin trên có thể giúp ích cho bạn trong việc xây dựng các mạch điện tử của mình.
Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu 1 pha : Trong mạch sử dụng 4 điốt được mắc nối tiếp với nhau tạo thành cấu trúc cầu. Sử dụng tác dụng dẫn dòng của điốt, trong nửa chu kỳ dương của điện áp đầu vào xoay chiều U2, điốt D1 và D3 được bật, và D2 và D4 được tắt, và tải RL nhận được điện áp đầu ra âm và dương; ở nửa chu kỳ âm thì ngược lại Đ1 và Đ3 tắt, Đ2 và Đ4 bật, chiều dòng điện chạy qua tải RL bằng nửa chu kỳ dương. Hãy tham khảo mạch chỉnh lưu cầu mới nhất cùng mobitool nhé.
Tải về File tài liệu điện tử Full
Vì vậy, một cuộn thứ cấp và bốn điốt của máy biến áp được sử dụng để làm cho tải của mạch chỉnh lưu có điện áp một chiều xung và dòng điện cùng chiều trong nửa chu kỳ dương và âm của nguồn điện xoay chiều. Tên gọi chỉnh lưu cầu chỉ phương thức đấu nối mạch là nối cầu Điốt chỉnh lưu cầu: linh kiện thường được sử dụng thường là bốn điốt đơn được đóng gói lại với nhau, có tên là diode chỉnh lưu cầu, chỉnh lưu cầu hay diode cầu toàn phần.
Mạch chỉnh lưu cầu một pha diode được nghiên cứu trong phần này là một mạch chỉnh lưu toàn sóng thông dụng hơn, nó bao gồm bốn điốt có dạng cầu nên được gọi là mạch cầu. Như trong hình dưới đây, người ta đưa ra ba cách vẽ mạch chỉnh lưu cầu một pha.
Nguyên lý của mạch chỉnh lưu cầu như hình [1][trái qua phải] Khi điện áp thứ cấp u2 của máy biến áp B là nửa chu kỳ dương, tức là điện áp ở cực a là dương và điện áp ở cực b là âm, và điốt V1 V3 được bật dưới điện áp thuận, điốt V2 và V4 bị cắt dưới điện áp ngược và chiều dòng điện là: a → V1 → R2 → V3 → b để hoàn thành mạch nên trên tải thu được một nửa điện áp Rz. Khi điện áp U2 ở nửa chu kỳ âm thì điện thế đầu a của cuộn thứ cấp máy biến áp là âm và điện thế ở đầu b là dương. Điốt V2 và V4 được bật dưới điện áp dương, còn V1 và V3 thì cắt bởi điện áp ngược, và chiều dòng điện là b → V2 → Rz → V4 → a hoàn thành mạch, và trên tải thu được một nửa điện áp cùng chiều với nửa chu kỳ đầu. Bằng cách này, trong một chu kỳ, hai nửa sóng thu được trên tải Rz. Hình sau đây cho thấy các dạng sóng điện áp và dòng điện của chỉnh lưu cầu một pha.
Giá trị trung bình của điện áp tải Uz là: Uz = 0,9U2
Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha và biểu đồ dạng sóng dòng điện
Mạch chỉnh lưu cầu được so sánh với mạch chỉnh lưu toàn sóng trước đó. Dưới cùng tải hoặc cùng điện áp và dòng điện ra, máy biến áp của mạch cầu không cần chỉnh tâm, hiệu suất sử dụng cao và điện áp phía thứ cấp có thể hạ xuống một nửa; dòng điện chạy trong bộ chỉnh lưu là như nhau, nhưng điện áp ngược mà mỗi điốt chịu thấp hơn hai lần.Tuy nhiên,phải có hai điốt được sử dụng tương đối trong mạch chỉnh lưu cầu.
Xem thêm : Công thức tính tần số IC 555