Chuyên trang thực hành điện tử, sửa chữa điện tử gia dụng, tự học điện tử!!: HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU 5V ĐƠN GIẢN

Nguồn điện một chiều là một trong những bộ phận quan trọng nhất của một thiết bị điện. Nó có nhiệm vụ biến đổi điện lưới 220V xoay chiều thành những điện áp một chiều nhỏ hơn như 5V, 9V, 12V, 18V, 24V.. để nuôi các thiết bị điện tử. Trong số các cấp nguồn điện áp trên thì nguồn 5V là phổ biến hơn cả. Đây là điện áp hoạt động chuẩn cho các IC logic, các IC vi xử lý vì thế nó đóng vai trò quan trọng trong các máy móc. Mất nguồn điện này thì coi như máy móc tự động bị tê liệt hoàn toàn. Chẳng hạn một khi bếp từ, nồi cơm điện tử, lò vi sóng mà không có phím nào hoạt động được và các đèn báo cũng không sáng thì hãy nghĩ ngay đến nguồn 5V cấp cho CPU trong các thiết bị này.
Đã lâu tôi không viết bài kỹ thuật vì khá bận rộn với công việc sửa chữa máy móc của mình. Hôm nay tôi sẽ hướng dẫn các bạn mới vào nghề tự thiết kế bộ nguồn một chiều đơn giản và khá phổ biến trong các thiết bị điện tử. Trước hết ta hãy xem qua sơ đồ tổng quát của một bộ nguồn một chiều hay còn gọi là sơ đồ khối.

SƠ ĐỒ KHỐI BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU

Dưới đây là sơ đồ chi tiết của một bộ nguồn 5V một chiều

SƠ ĐỒ CHI TIẾT MẠCH NGUỒN 5V MỘT CHIỀU

Chọn biến áp nguồn

Biến áp là một thiết bị điện gồm 2 cuộn dây quấn trên một lõi sắt từ có nhiệm vụ biến đổi từ điện áp xoay chiều này thành điện áp xoay chiều khác để phù hợp với cấp điện áp cần sử dụng. Thông thường hai cuộn dây này được ký hiệu là N1 và N2. Điện áp đầu vào được đặt trên cuộn N1 gọi là U1 và điện áp đầu ra được lấy trên hai đầu cuộn N2 gọi là U2. Tỉ số U1/U2=N1/N2 được gọi là tỉ số biến đổi điện áp. Mỗi một biến áp sẽ có một công suất nhất định , tức là nó chỉ có thể cung cấp được một điện áp U2 ổn định khi tải tiêu thụ ăn một dòng điện nhỏ hơn dòng điện định mức của nó. Thông thường ta sẽ chọn biến áp có dòng lớn hơn của dòng tải tiêu thụ để biến áp lâu hỏng. Chẳng hạn mạch điện ăn dòng 1A thì ta có thể chọn biến áp có dòng định mức là 2A. Các thông số như điện áp U2 và dòng tải định mức của biến áp đều được nhà sản xuất ghi trên thân biến áp. Thông thường ta sẽ chọn biến áp 220-->12Vac hoặc 220-->9Vac để thiết kế bộ nguồn 5Vdc. Nếu trên thân biến áp không ghi dòng tải định mức của nó thì ta có thể tính toán bằng công thức đơn giản sau. Công suất định mức của biến áp sẽ gần bằng bình phương tiết diện lõi thép của nó. Chẳng hạn một biến áp có lõi thép có chiều dài là 3cm, chiều rộng là 4 cm thì tiết diện lõi thép là 3x4=12 (cm vuông) , lấy bình phương lên ta được 144 W. Nếu biến áp này có điện áp ra U2 là 12V thì dòng điện tối ta nó có thể cung cấp được là 144/12 =12 (A)

Một biến áp cho nhiều đầu ra

Chọn mạch chỉnh lưu

Ta có thể chọn diode rời hoặc cầu diode tích hợp để làm nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều . Ai chưa biết rõ diode là gì thì có thể đọc bài này Nếu chọn diode rời thì ta mắc như mạch dưới đây. Nhớ chọn diode có thông số dòng định mức lớn hơn dòng tải tiêu thụ.

Cách mắc diode chỉnh lưu

     Theo cách mắc trên thì hai đầu AC được mắc với hai đàu dây U2 của biến áp nguồn. Hai đầu DC là điện áp một chiều đưa ra ngoài và sẽ được mắc với tụ lọc ở tầng tiếp theo.

     Còn chọn cầu diode ( cầu diode thực chất là 4 con diode rời được đúc sẵn thành một con có 4 chân) thì cũng mắc tương tự với hai chân AC của đầu ra U2 mắc với hai chân có dấu ngã của cầu diode , hai chân (+) và (-) là hai chân điện áp một chiều đưa ra mắc với tụ lọc.
     Các diode thông thường hay được sử dụng là 1n4004, 1N4007, cầu diode 1A, 2A, 5A, 10A, 15A

Chọn tụ lọc nguồn
   Tụ điện có chức năng tích trữ năng lượng điện trong nó lên nó làm mịn điện áp một chiều. Nếu không có tụ điện thì điện áp ở hai đầu ra của mạch chỉnh lưu tuy đã là một chiều nhưng vẫn còn nhấp nhô, không bằng phẳng hay nhẵn nhụi như điện áp một chiều của pin hay ắc quy. Để làm được điện áp một chiều ổn định thì người ta phải mắc thêm tụ điện này. Khi chọn tụ điện cần quan tâm đến hai thông số đó là điện áp định mức và điện dung của nó. Ta biết rằng điện áp đỉnh của một điện áp xoay chiều sẽ bằng giá trị của nó nhân với căn 2. Giả sử một biến biến áp có điện áp U2 là 9V thì điện áp đỉnh trên hai đầu dây của nó sẽ là 9 x căn 2= 9x1.414= 12,73V. Vì thế khi chọn tụ lọc nguồn ta phải chọn tụ có điện áp định mức lớn hơn điện áp đỉnh rơi trên hai đầu U2 của biến áp. Còn trị số điện dung thì chọn càng lớn càng lọc nguồn tốt nhưng ngược lại sẽ tốn tiền. Với biến áp có đầu ra 9V AC thì chọn tụ lọc nguồn có điện áp định mức lớn hơn điện áp đỉnh của 9Vac=12,73V thì ta chọn tụ có điện áp định mức 16V.

Một tụ điện thường thấy trong các mạch nguồn

Chọn IC ổn áp
Tùy từng mục đích của mạch nguồn mà ta sẽ chọn IC ổn áp. Với những mạch nguồn cần cung cấp điện áp cố định thì sẽ sử dụng IC ổn áp cho mức điện ra cố định như 7805, 78L05. Với những mạch nguồn cần cho ra mức điện áp có thể biến đổi giá trị thì ta sử dụng ic LM317, uA741, LM358... Khi chọn IC ta cần chú ý đến kích thước và dòng tối đa nó có thể cung cấp cho tải. Nếu dòng lớn thì bạn cần phải mắc thêm tản nhiệt cho các IC này.

Qua các bước trên là bạn có thể tự mình làm được một bộ nguồn 5V một chiều đơn giản rồi. Chúc các bạn thành công. Khi nắm vững thiết kế và cấu tạo mạch nguồn này thì các bạn sửa chữa thiết bị điện tử rất dễ dàng. Hãy thường xuyên vào chuyên mục "Học để làm" trên chính website này để đọc những gì chúng tôi viết về thực tế sửa chữa các máy móc.

Các bài viết khác về sửa chữa thiết bị điện tử gia dụng các bạn có thể tham khảo dưới đây!