Tạo nguồn 5V DC từ 220V AC không sử dụng biến áp

       Xin chào tất cả những người yêu thích kỹ thuật điện tử, những độc giả trung thành của chuyên mục " Học để làm" trên website www.bachkhoadientu.com.  Với tất cả các thiết bị điện tử thì nguồn điện một chiều cung cấp cho nó có vai trò quan trọng bậc nhất  đối với hoạt động của nó. Mất nguồn điện này thì máy móc đó bị tê liệt hoàn toàn. Chỉ riêng trong việc làm thế nào để biến đổi nguồn điện 220V xoay chiều thành các cấp điện áp một chiều nhỏ như 3.3 V, 5V, 12V, ...24 V.... đã làm nhiều kỹ sư điện tử phải đau đầu.  Với kinh nghiệm sửa chữa điện tửdạy điện tử dân dụng thực hành chuyên nghiệp thì tôi có thể tổng kết lại có những loại nguồn sau đây:

- Nguồn một chiều tuyến tính sử dụng biến áp thông thường
- Nguồn xung sử dụng biến áp xung
- Pin, ăquy

    Với nguồn Pin và Ắc quy thì có nhược điểm là nhanh hết, đắt đỏ .. không phù hợp với những thiết bị điện tử có thời gian hoạt động dài. Còn nguồn điện sử dụng biến áp, và nguồn xung tuy đã giải quyết được vấn đề là biến đổi được 220V AC thành nguồn một chiều 5V, 12V, 18V, 24V  nhưng với một số thiết bị điện thì vẫn còn quá to và cồng kềnh để tích hợp. Ngoài ra thì giá thành sản xuất hai loại nguồn trên cũng chưa phải là rẻ nhất.
bo mach nguon
MỘT BO MẠCH NGUỒN TUYẾN TÍNH




Làm thế nào để biến đổi  220V AC thành 5V DC mà không sử dụng biến áp?

       Với những sinh viên còn thiếu kinh nghiệm thực tế thì đây là một bài toán khó. Để có thể thiết kế được bộ nguồn trước hết chúng ta phải nắm vững những thông số kỹ thuật chính của một bộ nguồn bao gồm:

- Dải điện áp đầu vào
- Điện áp đầu ra
- Công suất của bộ nguồn ( tương ứng với dòng điện tối đa mà nó có thể cung cấp cho tải)
- Hiệu suất năng nượng ( Càng cao càng tốt, nhằm giảm tiêu hao năng lượng vô ích)
- Độ nhiễu, độ mịn của điện áp đầu ra.

 Đó là những thông số cơ bản nhất của một bộ biến đổi nguồn.

      Quay trở lại với câu hỏi trên và để trả lời cho câu hỏi đó chúng ta sẽ cần phải nhớ lại một linh kiện rất quan trọng đó là diode ổn áp zener. Đây là một linh kiện khá phổ biến trong các thiết bị điện tử, nó có tác dụng tạo ra một điện áp ổn định khi có một dòng điện ngược chạy qua nó với điều kiện dòng điện ngược này phải đảm bảo nằm trong dải giá trị mà diode đó cho phép ( dòng Iz) .

mach diode zener cơ bản

     Ta biết rằng với mạch điện trên thì Uout = Vz ( điện áp ghim trên mỗi diode zener). Uin là điện áp đầu vào có thể biến đổi sao cho Izmin<Iz< Izmax  để Uout giữ ổn định cũng như không làm hỏng diode zener.
Với mạch điện trên ta có mối liên hệ sau:
Iz= (Uin-Uout)/ R .  Vậy để mạch hoạt động ổn định thì việc chọn điện trở R là rất quan trọng.  Mạch điện trên chỉ áp dụng cho Uin là điện áp một chiều. Với điện áp xoay chiều  220V AC  thì trước nó cần một bộ chỉnh lưu cầu diode.  Để hạn dòng cho diode thì trong trường hợp này người ta ít dùng điện trở mà thay vào đó là sử dụng dung kháng của tụ điện. Mạch điện biến đổi 220V AC thành 5V DC được cho như hình dưới đây.
mạch nguồn 5V không sử dụng biến áp
Mạch nguồn biến 220V AC thành 5V DC không dùng biến áp

Các thông số linh kiện tôi đã tính toán và thử nghiệm ổn định. Các bạn có thể giáp theo và kiểm nghiệm.

Lưu ý:
-Mạch điện trên không cách ly lên sờ vào vẫn giật như thường
- Mạch điện trên có công suất rất nhỏ, chỉ phù hợp với tải tiêu thụ nhỏ ăn dòng cỡ 50 mA trở xuống như vi xử lý, rơ le, đèn Led,...
- Mạch điện trên được ứng dụng rộng rãi trong các quạt điều khiển từ xa, máy ép tóc, các cảm biến, đèn tự động....

Trên đây tôi đã trình bày với các bạn một mạch nguồn biến đổi điện áp 220V AC thành 5V DC có tính ứng dụng cao. Hầu hết các thiết bị điện tử bây giờ đang áp dụng kiểu mạch này vì tính nhỏ gọn và giá thành vô cùng rẻ. Các bạn yêu thích kỹ thuật điện tử có thể đăng ký theo dõi bài viết qua email trên website này. Chúng tôi chỉ viết những gì có tính ứng dụng cao và thực hành chuyên nghiệp. Nếu bạn muốn trở thành một kỹ thuật viên điện tử chuyên nghiệp thì bạn có thể tham gia khóa học này
---> Học sửa chữa điện tử dân dụng chuyên sâu, thực tế cao

CHÚC CÁC BẠN THÀNH CÔNG

9 nhận xét :

  1. Sao mạch hoàn chỉnh anh không dùng trở hạn dòng? Có phải anh đã hạn dòng từ con C1 trước khi qua cầu diode rồi ko? Tụ này ở đây là tụ kẹo, tụ cao áp có dung lượng nhỏ, càng nhỏ thì trở kháng càng cao, và dòng đi qua càng nhỏ phải không anh?
    Rồi vừa ra khỏi cầu diode thì có hiệu điện thế bao nhiêu?
    Con Zener này chỉ cần dòng nó đáp ứng là nó sẽ ghim áp hả anh?
    Tại sao khi ra đc 5VDC + dòng nhỏ ở đây rồi vẫn bị giật, và ko được cách ly nghĩa là sao ạ?
    Mong anh giải đáp giúp

    Trả lờiXóa
    Trả lời
    1. Anh đã nói rõ trong bài viết rồi mà, ở thực tế người ta it dùng trở hạn dòng vì nó tỏa nhiệt và hiệu suất thấp. Dùng tụ điện hạn dòng nhờ vào dung kháng của nó. Tụ có trị số càng cao dung kháng càng nhỏ. Mỗi một diode zener đều có một dải giá trị dòng Iz để nó ghim áp ổn định, thông thường Izmin khoảng 8mA còn Izmax phụ thuộc vào công suất của diode zener.
      Mạch điện vẫn bị giật vì sao? Vì 5v là hiệu điện thế chênh lệch giữa hai đầu zener còn điện áp trên chân Katot so với đất vẫn rất lớn, khi người chạm vào dòng điện sẽ một phần qua tụ C1 đi qua zener, một phần đi qua người xuống đất lên sẽ giật.

      Xóa
  2. Chào AD, mình vẫn thắc mắc chút, đó là mình đã vẽ mạch của ad đây vào trong Protues, trong 4 con Điot trên thì mình kí hiệu theo chiều kim đồng hồ thứ tự là D1-D2-D4-D3 (D1 gần với C1), thì mình thấy khi mình bỏ con D1 đi ( cắt đoạn mạch từ D3 - D1) thì kết quả vẫn không thay đổi. AD giải thích giúp mình với.Tks ^_^

    Trả lờiXóa
    Trả lời
    1. bạn ơi giúp mình với, để mô phỏng bằng proteus con tụ kẹo kia mình k thể thấy được nó, bạn chỉ giúp mình cách tìm nó được không

      Xóa
  3. Mình xin nói thêm là khi mình cắt D1 và D4 thì Ura vẫn không thay đổi. Mong ad giải thích sớm cho mình biết với.Thanks

    Trả lờiXóa
    Trả lời
    1. khi bạn cắt d1 và d4 ra tức là mạch chỉ lấy một nửa bán kỳ để lấy năng lượng. Điện áp được ghim áp trên tụ là ko thay đổi khi ko có tải, nhưng dòng cung cấp cho tải sẽ yếu đi vì tụ ko được nạp đầy đủ như sử dụng chỉnh lưu cầu. Trong thực tế proteus ko thể mô phỏng được chính xác mạch tương tự, nhất là quá trình mô tả dòng điện biến thiên.

      Xóa
  4. điện trở em sử dụng 1M 1W, hay sử dụng con 1M nhỏ bình thường. nó có ảnh hưởng gì không anh?

    Trả lờiXóa
  5. Anh cho em hỏi chút. Ký hiệu R1=1m nghĩa là bao nhiêu k hay là ntn vậy.

    Trả lờiXóa