Cấu tạo, chức năng và những thông tin cần biết về bộ nguồn DC

Cấu tạo, chức năng và những thông tin cần biết về bộ nguồn DC

Bộ nguồn DC là một thiết bị thường thấy trong hầu hết mọi thiết bị mà chúng ta đang sử dụng, bằng cách này hoặc cách khác khi cấp điện cho một thiết bị từ dòng điện dân dụng 220V, điện áp xoay chiều này sẽ được chuyển đổi thành dòng điện một chiều với giá trị nhỏ và cấp cho các loại linh kiện. Để thực hiện chuyển đổi này dòng điện AC sẽ đi qua một thiết bị được gọi là bộ nguồn DC (hay bộ nguồn một chiều) 

Vậy bộ nguồn DC có cấu tạo như thế nào để có thể biến đổi điện xoay chiều dân dụng thành điện một chiều, mời bạn cùng Công Ty Potech chúng tôi tham khảo trong bài viết sau đây 

Vậy cấu tạo của bộ nguồn DC gồm những gì? 

Để có một cái nhìn tổng quan nhất, hãy sử dụng bộ nguồn một chiều có cấu tạo cơ bản, phổ biến để làm ví dụ, cấu tạo sơ bộ sẽ gồm 4 mạch (4 thành phần) như sơ đồ bên dưới, trong đó mỗi thành phần sẽ mang một chức năng cụ thể 

1. Biến áp (Transformer): Đầu vào của bộ nguồn DC là một biến áp – dòng điện AC được tạo ra bởi điện áp đường dây ví dụ dễ hiểu nhất chính là dòng điện đi ra từ các phích cắm trong gia đình. Khi đó, chức năng của biến áp sẽ biến đổi tăng, giảm độ lớn của điện áp này thành giá trị mong muốn ở đầu ra bằng cách tăng hoặc giảm biên độ của tín hiệu điện. Biến áp củng đóng vai trò của một bộ cách ly, trong nhiều ứng dụng điều quan trọng nhất chính là cách ly điện AC đầu vào khỏi các tín hiệu điện khác có trong thiết bị 

2. Bộ chỉnh lưu: Tín hiệu đầu ra của máy biến áp được đưa trực tiếp vào bộ chỉnh lưu, bộ phận này cung cấp tín hiệu xung DC được chỉnh lưu. Bộ chỉnh lưu có thể ở hai dạng chỉnh lưu nửa sóng và chỉnh lưu toàn sóng. Tín hiệu DC là tín hiệu dao động (điện áp hoặc dòng điện) không thay đổi cực tính, nhưng cường độ của nó là một hàm của thời gian. Một bộ chỉnh lưu điển hình được xây dựng với điốt và điện trở 

3. Bộ lọc: Để chuyển đổi điện xung DC thành tín hiệu điện DC không xung yêu cầu điện ra khỏi chỉnh lưu phải đi qua bộ lọc. Trong trường hợp này chỉ cần một tụ lọc cơ bản là đủ, đầu ra của bộ lọc là điện áp DC (có thể có một ít gợn AC còn sót lại) 

4. Bộ điều chỉnh: Bộ phận này có hai chức năng chính (1) để làm mịn các tín hiệu đi ra từ bộ lọc DC giúp tạo các tín hiệu ổn định hơn, ít gợn hơn (2) tạo ra điện áp không đổi ở đầu ra. Điện áp ở đầu ra của bộ điều chỉnh sẽ không đổi ngay cả với các biến thể của điện áp đầu vào hoặc các biến thể điện áp trong tải (không được hiển thị trong hồ sơ) 

Để hiểu rõ hơn nữa hãy nhìn vào sơ đồ minh họa dưới đây, sơ đồ minh họa bốn bước để tạo điện áp DC từ điện áp đường dây.

Có các loại bộ nguồn DC nào ?

Cũng như nhiều loại thiết bị khác, bộ nguồn DC củng có nhiều mẫu mã khác nhau, mỗi loại lại mang những đặc tính kỹ thuật riêng phù hợp cho từng ứng dụng chuyên biệt. Vậy có những loại bộ nguồn một chiều nào? Mời bạn tham khảo ở phần tiếp theo 

1. Bộ nguồn tuyến tính (linear): dạng nguồn này cũng giúp chuyển đổi tín hiệu đầu vào AC thành nhiều đầu ra DC cho nhiều ứng máy tính và công nghiệp. Nó sử dụng các phần tử hoạt động thông thường là transistor công suất làm việc trong vùng tuyến tính để tạo ra tín hiệu điện áp theo nhu cầu của người sử dụng. Với bộ nguồn một chiều tuyến tính, ban đầu điện áp AC sẽ được chuyển về mức điện áp thấp hơn (VD: 220VAC sẽ được chuyển xuống 24 VAC), sau đó đi qua bộ chỉnh lưu để chỉnh lưu cầu toàn sóng, điển hình là các cầu có dòng điện cao và thấp. Một tụ lọc duy trì mức DC không đổi với độ gợn tối thiểu. Một Transistor công suất hoạt động như một điện trở nối tiếp với tải và điều khiển mạch cảm nhận điện áp đầu ra. Mạch điều khiển chỉnh độ lệch của Transistor để duy trì đầu ra với điện áp không đổi, bất kể sự thay đổi của dòng tải 

Do những đặc điểm nổi bật về độ ổn định của mình, các bộ nguồn tuyến tính thường được sử dụng trong các yêu cầu độ chính xác và ổn định cao 

Ưu điểm 

  • Độ gợn ít, độ nhiễu ít 
  • Hoạt động ổn định Nhược điểm 
  • Giá thành cao 
  • Nặng 

2. Bộ nguồn chuyển mạch (Switching):

Bộ nguồn Meanwell LRS 350 -12

Hoạt động trên nguyên tắc sử dụng các bộ phận chuyển mạch hoặc các bộ điều chỉnh (thường là transistor công suất) để tạo ra điện áp mong muốn. Những bộ nguồn này là sự kết hợp giữa các bộ phận điện tử liên tục Bật và Tắt ở tần số rất cao. Các hành động bật, tắt kết nối với các linh kiện lưu trữ năng lượng đến chúng như cuộn cảm hoặc tụ điện và từ điện áp nguồn đầu vào hoặc tải đầu ra. Thiết kế SMPS dẫn đến tạo mật độ năng lượng cao và giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng hơn so với các bộ nguồn tuyến tính có cùng công suất 

Ưu điểm 

  • Kích thước nhỏ, gọn nhẹ 
  • Khả năng cấp điện áp DC ngõ ra cao (đến vào ngàn Volt) 
  • Giá thành rẻ 

Nhược điểm 

  • Độ ổn định không cao 
  • Gợn lớn 

3. Bộ nguồn SCR: sử dụng cấu trúc liên kết chỉnh lưu điều khiển silicon (SCR) để cung cấp điện áp và dòng điện đầu ra được điều tiết tốt. Các bộ chỉnh lưu điều khiển bằng silicon là các thyristor bốn lớp với một đầu nối điều khiển đầu vào, đầu nối cuối đầu ra và cực âm hoặc đầu cuối chung cho cả hai đầu vào và đầu ra. Một mạch SCR thường được sử dụng cho các ứng dụng liên quan đến điện áp và dòng điện cao 

Các thông số đặc trưng của một bộ nguồn DC 

Dĩ nhiên khi tìm hiểu về một thiết bị, các thông số chính của một thiết bị luôn là điều bạn cần phải biết để có thể dễ dàng hiểu hơn về chúng. Đối với bộ nguồn DC củng có nhiều tham số đặc trưng mô tả cho thiết bị này, các tham số chính có thể kể đến như sau 

  • Điện áp đầu vào: cường độ và loại điện áp đặt vào input của nguồn DC 
  • Tần số đầu vào: tần số của tins hiệu đầu vào 
  • Điện áp đầu ra: độ lớn điều áp đầu ra, điện áp có điều chỉnh được hay không? Nếu được thì có thể điều chỉnh từ bao nhiêu đến bao nhiêu 
  • Dòng điện đầu ra: dòng điện đầu ra của bộ nguồn 
  • Công suất đầu ra : công suất cung cấp cho tải 
  • Độ ổn định của điện áp 
    • Line regulation: độ thay đổi của điện áp đầu ra so với điện áp đầu vào 
    • Load regulation: độ ổn định của điện áp đầu ra so với điện áp được gắn vào và đọc trên tải 

Những thông tin khác cần biết về bộ nguồn một chiều 

Máy cấp nguồn DC: với nguyên lý hoạt động tương tự như bộ nguồn DC, máy cấp nguồn với một số điều chỉnh về cấu tạo cho phép bạn điều chỉnh điện áp và dòng điện một chiều ngõ ra theo mong muốn (ví dụ máy cấp nguồn có thông số 30V 5A sẽ cho phép điều chỉnh ngõ ra tự do theo . Điều này cho phép bạn có thể sử dụng máy tốt hơn trong nhiều điều kiện khác nhau ví dụ như làm nguồn cấp cho điện thoại, máy tính, linh kiện điện tử… 

Máy cấp nguồn lập trình: cũng có khả năng điều chỉnh tương tự như máy cấp nguồn thông thường nhưng độ phân giải cao có thể xuống tới 1mV/1mA hoặc nhỏ hơn, phù hợp cho những ứng dụng nghiên cứu hoặc chuyên sâu 

Máy cấp nguồn cao áp: thường hoạt động trên nguyên lý của nguồn switching để tạo ra dòng điện một chiều với điện áp cao có thể lên đến vài kilovolt

Một số chức năng tích hợp thêm của bộ nguồn một chiều 

Tuy không phải là những thông số chính quan trọng nhưng đối với các nguồn cấp năng lượng chức năng bảo vệ luôn được người tiêu dùng chú trọng. Một thiết bị đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu an toàn điện sẽ đảm bảo hơn cho cả người sử dụng cũng như cho thiết bị, một số chức năng an toàn có thể kể đến như 

  • Bảo vệ ngắn mạch 
  • Bảo vệ quá tải 
  • Bảo vệ quá dòng 
  • Bảo vệ quá áp 
  • Bảo vệ quá nhiệt 

Trong quá trình hoạt động, nhiệt độ của bộ nguồn DC thường tăng cao nên yêu cầu trang bị một bộ phận tản nhiệt là vô cùng cần thiết để giúp cải thiện hiệu năng hoạt động củng như nâng cao tuổi thọ sản phẩm. Một số phương pháp làm mát có thể được sử dụng như: quạt làm mát, tản nhiệt lỏng.

Trên đây là tất cả những thông tin cơ bản, để bạn có một cái nhìn tổng quan nhất về các bộ nguồn DC đang có mặt trên thị trường. Hy vọng bạn tìm thấy được những thông tin hữu ích trong bài viết này. Bên cạnh đó, bạn cũng có thể tìm hiểu thêm một số tin tức liên quan trong những liên kết dưới đây :

Nguồn tổ ong và những điều nên biết

Vì sao bộ nguồn Meanwell LRS – 350 được tin dùng trong nhiều ứng dụng quan trọng