Trả lời nhanh
Công nghệ 12 Bài 7 gồm ba ý chính: mạch điện tử là mạch phối hợp linh kiện điện tử với nguồn và dây dẫn để thực hiện một chức năng; mạch chỉnh lưu dùng điốt đổi điện xoay chiều thành một chiều (nửa chu kì, hai nửa chu kì, cầu); mạch nguồn một chiều gồm biến áp, chỉnh lưu, lọc, ổn áp để cấp điện áp một chiều ổn định cho thiết bị.
Khái niệm và phân loại mạch điện tử
Mạch điện tử là mạch điện được mắc phối hợp giữa các linh kiện điện tử (điện trở, tụ điện, cuộn cảm, điốt, tranzito, IC…) với nguồn điện và dây dẫn để thực hiện một nhiệm vụ nhất định trong kĩ thuật điện tử, ví dụ khuếch đại âm thanh hay tạo xung nháy đèn.
Có hai cách phân loại thường gặp:
- Theo chức năng và nhiệm vụ: mạch khuếch đại, mạch tạo sóng hình sin, mạch tạo xung, mạch nguồn (chỉnh lưu, lọc, ổn áp), mạch điều khiển.
- Theo phương thức gia công, xử lí tín hiệu: mạch điện tử tương tự (tín hiệu biến thiên liên tục) và mạch điện tử số (tín hiệu chỉ có hai mức 0 và 1).
Mạch chỉnh lưu: đổi xoay chiều thành một chiều
Thiết bị điện tử cần điện một chiều, có thể lấy từ pin, acquy hoặc từ lưới điện xoay chiều qua mạch chỉnh lưu. Linh kiện chính của mạch chỉnh lưu là điốt tiếp mặt, vì điốt chỉ cho dòng điện đi qua theo một chiều (từ anôt sang catôt) khi được phân cực thuận.
Chỉnh lưu nửa chu kì (1 điốt)
Ở nửa chu kì dương, điốt phân cực thuận nên dẫn, có dòng qua tải. Ở nửa chu kì âm, điốt phân cực ngược nên khoá, điện áp trên tải bằng 0. Kết quả: tải chỉ nhận được “một nửa” dạng sóng, độ gợn lớn, tần số gợn bằng tần số lưới 50 Hz. Mạch đơn giản nhưng hiệu suất dùng biến áp thấp, khó lọc, nên ít dùng.
Chỉnh lưu hai nửa chu kì dùng 2 điốt
Cuộn thứ cấp biến áp phải có điểm giữa, chia thành hai nửa đối xứng cho hai điện áp ngược pha nhau 180°. Hai điốt luân phiên dẫn ở từng nửa chu kì nên dòng qua tải luôn cùng chiều, tần số gợn 100 Hz, dễ lọc. Nhược điểm: biến áp phức tạp hơn và mỗi điốt khi khoá phải chịu điện áp ngược gấp đôi biên độ điện áp của nửa cuộn thứ cấp.
Chỉnh lưu cầu (4 điốt)
Ở mỗi nửa chu kì có một cặp điốt đối diện cùng dẫn, cặp còn lại khoá. Dòng điện qua tải luôn đi một chiều, cực dương của điện áp ra nằm ở điểm nối hai catôt. Mạch không cần biến áp có điểm giữa, mỗi điốt chỉ chịu điện áp ngược bằng biên độ điện áp thứ cấp, nên được dùng phổ biến nhất.
Bảng so sánh ba kiểu mạch chỉnh lưu
| Tiêu chí | Nửa chu kì | Hai nửa chu kì (2 điốt) | Cầu (4 điốt) |
|---|---|---|---|
| Số điốt | 1 | 2 | 4 |
| Biến áp | Thường | Có điểm giữa | Thường |
| Tần số gợn (lưới 50 Hz) | 50 Hz | 100 Hz | 100 Hz |
| Điện áp ngược trên mỗi điốt | ≈ U2max | ≈ 2U2max | ≈ U2max |
| Mức độ sử dụng | Ít dùng | Ít hơn mạch cầu | Phổ biến nhất |
Mạch nguồn một chiều
Mạch nguồn có nhiệm vụ biến đổi điện xoay chiều của lưới điện thành điện một chiều có điện áp ổn định và đủ công suất để nuôi toàn bộ thiết bị. Sơ đồ khối chức năng đầy đủ gồm 5 khối: biến áp nguồn, mạch chỉnh lưu, mạch lọc, mạch ổn áp và mạch bảo vệ (chống quá áp, quá dòng). Trong nhiều mạch nguồn thực tế, khối bảo vệ có thể được lược bớt.
- Biến áp nguồn: đổi điện áp xoay chiều 220 V thành mức điện áp cao hơn hoặc thấp hơn theo yêu cầu.
- Mạch chỉnh lưu: dùng điốt đổi xoay chiều thành một chiều nhấp nhô.
- Mạch lọc: dùng tụ hoá điện dung lớn kết hợp cuộn cảm có điện cảm lớn để san phẳng độ gợn sóng.
- Mạch ổn áp: giữ điện áp ra ổn định khi điện áp lưới hoặc tải thay đổi; ổn áp dùng IC rất phổ biến vì gọn, rẻ và chất lượng tốt.
Mẹo nhớ thứ tự: “Hạ – Nắn – Lọc – Giữ”: hạ áp, nắn dòng, lọc gợn, giữ ổn định.
Ví dụ tính nhanh
Biến áp cho điện áp thứ cấp hiệu dụng 12 V (với mạch 2 điốt là 12 V trên mỗi nửa cuộn). Biên độ U2max = 12√2 ≈ 17 V.
- Mạch cầu: mỗi điốt chịu điện áp ngược khoảng 17 V, chọn điốt có điện áp ngược định mức lớn hơn, ví dụ từ 50 V trở lên để có hệ số an toàn.
- Mạch 2 điốt: mỗi điốt chịu khoảng 2 × 17 ≈ 34 V, nên phải chọn điốt chịu áp ngược cao gấp đôi so với mạch cầu.
Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng sau mạch chỉnh lưu đã có điện một chiều “phẳng”: thực ra vẫn nhấp nhô, phải qua mạch lọc.
- Nhầm vai trò tụ lọc với ổn áp: tụ lọc giảm gợn sóng, còn ổn áp giữ mức điện áp không đổi khi lưới hay tải thay đổi.
- Lắp ngược tụ hoá: tụ hoá có cực tính, lắp ngược dễ hỏng tụ.
- Nhầm tần số gợn của mạch hai nửa chu kì là 50 Hz: đúng phải là 100 Hz vì mỗi chu kì lưới có hai “bướu” sóng.
Câu hỏi trắc nghiệm ôn tập có đáp án
- Mạch lọc của mạch nguồn một chiều thường dùng loại tụ nào? A. Tụ hoá; B. Tụ giấy; C. Tụ mica; D. Tụ gốm.
Đáp án A. Lọc nguồn cần điện dung rất lớn, chỉ tụ hoá đáp ứng được; tụ giấy, mica, gốm có điện dung nhỏ, hợp với mạch tín hiệu. - Linh kiện chính dùng để chỉnh lưu là: A. Tranzito; B. Điốt tiếp mặt; C. Điốt tiếp điểm; D. Tirixto.
Đáp án B. Điốt tiếp mặt chịu được dòng lớn nên dùng chỉnh lưu; điốt tiếp điểm chỉ dùng cho dòng nhỏ, tách sóng. - Trong mạch chỉnh lưu cầu, ở mỗi nửa chu kì có bao nhiêu điốt dẫn điện? A. 1; B. 2; C. 3; D. 4.
Đáp án B. Một cặp điốt đối diện dẫn, cặp còn lại khoá, rồi đổi vai ở nửa chu kì sau. - Lưới điện 50 Hz, tần số gợn sóng sau chỉnh lưu cầu là: A. 25 Hz; B. 50 Hz; C. 100 Hz; D. 200 Hz.
Đáp án C. Cả hai nửa chu kì đều cho dòng qua tải nên số “bướu” sóng gấp đôi tần số lưới. - Khối giữ cho điện áp ra trên tải luôn ổn định là: A. Biến áp nguồn; B. Mạch chỉnh lưu; C. Mạch lọc; D. Mạch ổn áp.
Đáp án D. Biến áp chỉ đổi mức điện áp, chỉnh lưu đổi chiều dòng, mạch lọc san phẳng gợn sóng. - Nhược điểm của mạch chỉnh lưu hai nửa chu kì dùng 2 điốt là: A. Gợn sóng lớn; B. Biến áp phải có điểm giữa, điốt chịu điện áp ngược gấp đôi; C. Tần số gợn 50 Hz; D. Chỉ dùng được 1 điốt.
Đáp án B. Các phương án A, C, D mô tả mạch nửa chu kì.
Bài tập tự luận ngắn
Câu hỏi: Sau khối nào của mạch nguồn thì điện áp đã là điện áp một chiều?
Gợi ý: Sau mạch chỉnh lưu dòng điện đã chỉ chạy một chiều qua tải, dù còn nhấp nhô; mạch lọc và ổn áp chỉ cải thiện chất lượng điện áp một chiều đó.
Học tiếp
- Giải Công nghệ 12 Bài 7
- Trắc nghiệm Công nghệ 12 Bài 7 có đáp án
- Lý thuyết Công nghệ 12 Bài 8: Mạch khuếch đại – Mạch tạo xung
- Lý thuyết Công nghệ 12 Bài 9: Thiết kế mạch điện tử đơn giản
Câu hỏi thường gặp
Mạch điện tử là gì?
Là mạch điện mắc phối hợp các linh kiện điện tử với nguồn điện và dây dẫn để thực hiện một chức năng nhất định trong kĩ thuật điện tử, như khuếch đại, tạo xung, chỉnh lưu.
Vì sao mạch chỉnh lưu cầu được dùng phổ biến nhất?
Vì chỉnh lưu được cả hai nửa chu kì, gợn sóng 100 Hz dễ lọc, không cần biến áp có điểm giữa và mỗi điốt chỉ chịu điện áp ngược bằng biên độ điện áp thứ cấp.
Mạch nguồn một chiều gồm những khối nào?
Sơ đồ khối đầy đủ gồm biến áp nguồn, mạch chỉnh lưu, mạch lọc, mạch ổn áp và mạch bảo vệ; mạch thực tế thường có ít nhất bốn khối đầu.
Tụ lọc trong mạch nguồn dùng loại tụ gì?
Dùng tụ hoá có điện dung lớn, thường kết hợp cuộn cảm có điện cảm lớn để san phẳng độ gợn của điện áp sau chỉnh lưu.