1. NGUYÊN LÝ NGUỒN XUNG1.1. Khái niệm :
- Mạch nguồn xung (còn gọi là nguồn ngắt/mở - switching) là mạch nghịch
lưu thực hiện việc chuyển đổi năng lượng điện một chiều thành năng lượng
điện xoay chiều.
1.2. Các sơ đồ nghịch lưu :
Có 2 dạng nghịch lưu cơ bản : nối tiếp và song song.
1.2.1. Sơ đồ nghịch lưu nối tiếp
Ưu điểm : Đơn giản, dễ tính toán thiết kế, dễ lắp ráp.
Nhược điểm : Cho phép dung sai linh kiện rất thấp. Không cách ly được
mass sơ cấp và thứ cấp nên gây giật cho người sử dụng, gây nguy hiểm cho
các linh kiện nhạy cảm. Chính vì vậy nguồn kiểu này hiện nay rất ít
được sử dụng.
Một trong những thiết bị điện tử dân dụng có nhiều ở Việt nam sử dụng
nguồn nghịch lưu nối tiếp là máy thu hình Samsung CW3312, Deawoo 1418.
1.2.2. Sơ đồ nghịch lưu song song :
Ưu điểm : Dễ thay đổi điện áp ra, cho phép dung sai linh kiện lớn. Mass
sơ cấp và thứ cấp được cách ly tốt, an toàn cho người sử dụng và tải.
Nhược điểm : Mạch phức tạp, khó sửa chữa
Do khả năng cách ly tốt nên mạch nghịch lưu song song được dùng trong
tất cả cả các bộ nguồn máy tính, từ AT đến ATX. Loạt bài này sẽ tập
trung phân tích mạch nghịch lưu song song trong nguồn ATX.
2. NGUỒN MÁY TÍNH (ATX)2.1. Chức năng :
Biến đổi nguồn xoay chiều dân dụng (ở Việt Nam là 220v/50Hz, Nhật Bản là
110V/60Hz ...) thành các điện áp một chiều cung cấp cho PC.
Các mức nguồn một chiều ra bao gồm :
+5V, +12V, +3.3V, -5V, -12V, +5V STB (standby – cấp trước, chờ), +4.5-5V
PS-ON (Power Switch On – công tắc mở/bật nguồn), +5V PG (Power Good –
Nguồn tốt, tín hiệu đồng bộ cho tất cả các mạch điện trong PC cùng khởi
động).
2.2. Sơ đồ khối nguồn ATX2.3. Chức năng các khối :
(1) Bảo vệ nguồn và tải khi bị sét đánh, khi điện áp vào tăng đột ngột.
Lọc, loại bỏ hoặc giảm thiểu các xung nhiễu công nghiệp thông qua nguồn
AC đi vào mạch nguồn ATX, nếu những nhiễu này không được loại bỏ có thể
gây cháy nổ mạch nguồn, tải, giảm độ ổn định khi tải làm việc.
(2) Ngắt mở theo xung kích thích, nhằm tạo ra dòng điện không liên tục
trên biến áp chính để lợi dụng hiện tượng cảm ứng điện từ tạo ra điện áp
cảm ứng trên thứ cấp.
(3) Là tải của công suất chính, tạo điện áp ra thứ cấp, đồng thời cách
ly giữa 2 khối sơ/thứ cấp để loại bỏ mass (điện áp cao) của sơ cấp bảo
vệ tải và người sử dụng.
(4) Là một mạch nghịch lưu công suất nhỏ, có thể dùng dao động riêng
hoặc blocking
(5) Là tải của công suất cấp trước, nhằm tạo ra điện áp cấp trước gồm 2
mức : 5V, 12-16V cung cấp cho dao động, PS-ON, STB và khuyếch đại kích
thích.
(6)Nắn, lọc, ổn áp đưa ra các điện áp một chiều standby.
(7) Là một mạch dao động RC nhằm tạo ra xung vuông có tần số cố định
(các nguồn đời cũ có tần số 13KHz, nguồn đời mới là 19KHz). Xung này
được gửi tới điều khiển công suất chính đóng/mở. Xung ra từ dao động có
độ rộng xung (tx) biến đổi theo điện áp ra, nếu điện áp ra cao hơn thiết
kế thì độ rộng xung giảm xuống. Ngược lại, nếu điện áp ra giảm thấp hơn
thiết kế thì độ rộng xung tăng lên. Vì vậy IC thực hiện dao động có tên
là PWM (Pulse Wide Modulation – điều khiển độ rộng xung)
(8)Khuyếch đại tăng cường biên độ xung điều khiển. Đầu vào của mạch
chính là xung vuông ra từ mạch dao động.
(9) Là tải của mạch khuyếch đại dao động kích thích với mục đích ghép
xung kích thích sang công suất chính, đồng thời không làm mất đi sự cách
ly giữa phần sơ cấp, thứ cấp.
(10) Bao gồm các mạch nắn, lọc, ổn áp. Đầu vào là điện áp xoay chiều lấy
ra từ biến áp công suất chính, đầu ra là các mức áp một chiều ỏn định
đưa đến jack ATX.
(11) Mạch hồi tiếp ổn định điện áp hoặc ngắt dao động khi điện áp ra quá
lớn, ngắt dao động khi có chập tải để bảo vệ mạch nguồn cũng như bảo vệ
tải (tránh hư hỏng thêm)
(12) Mạch khuyếch đại thuật toán, sẽ hoạt động sau khi máy được bật, tạo
ra điện áp PG, thời điểm xuất hiện PG sẽ trễ hơn các điện áp chính
khoảng 0.2-0.5 giây, nhằm chờ cho các điện áp ra đã ổn định. PG đưa vào
main và kích thích tất cả các mạch trên main bắt đầu hoạt động ở cùng 1
thời điểm (đồng bộ thời điểm gốc)
Ưu điểm : Đơn giản, dễ tính toán thiết kế, dễ lắp ráp.
Nhược điểm : Cho phép dung sai linh kiện rất thấp. Không cách ly được
mass sơ cấp và thứ cấp nên gây giật cho người sử dụng, gây nguy hiểm cho
các linh kiện nhạy cảm. Chính vì vậy nguồn kiểu này hiện nay rất ít
được sử dụng.
Một trong những thiết bị điện tử dân dụng có nhiều ở Việt nam sử dụng
nguồn nghịch lưu nối tiếp là máy thu hình Samsung CW3312, Deawoo 1418.
1.2.2. Sơ đồ nghịch lưu song song :
Ưu điểm : Dễ thay đổi điện áp ra, cho phép dung sai linh kiện lớn. Mass
sơ cấp và thứ cấp được cách ly tốt, an toàn cho người sử dụng và tải.
Nhược điểm : Mạch phức tạp, khó sửa chữa
Do khả năng cách ly tốt nên mạch nghịch lưu song song được dùng trong
tất cả cả các bộ nguồn máy tính, từ AT đến ATX. Loạt bài này sẽ tập
trung phân tích mạch nghịch lưu song song trong nguồn ATX.
2. NGUỒN MÁY TÍNH (ATX)
2.1. Chức năng :
Biến đổi nguồn xoay chiều dân dụng (ở Việt Nam là 220v/50Hz, Nhật Bản là
110V/60Hz ...) thành các điện áp một chiều cung cấp cho PC.
Các mức nguồn một chiều ra bao gồm :
+5V, +12V, +3.3V, -5V, -12V, +5V STB (standby – cấp trước, chờ), +4.5-5V
PS-ON (Power Switch On – công tắc mở/bật nguồn), +5V PG (Power Good –
Nguồn tốt, tín hiệu đồng bộ cho tất cả các mạch điện trong PC cùng khởi
động).
2.2. Sơ đồ khối nguồn ATX
2.3. Chức năng các khối :
(1) Bảo vệ nguồn và tải khi bị sét đánh, khi điện áp vào tăng đột ngột.
Lọc, loại bỏ hoặc giảm thiểu các xung nhiễu công nghiệp thông qua nguồn
AC đi vào mạch nguồn ATX, nếu những nhiễu này không được loại bỏ có thể
gây cháy nổ mạch nguồn, tải, giảm độ ổn định khi tải làm việc.
(2) Ngắt mở theo xung kích thích, nhằm tạo ra dòng điện không liên tục
trên biến áp chính để lợi dụng hiện tượng cảm ứng điện từ tạo ra điện áp
cảm ứng trên thứ cấp.
(3) Là tải của công suất chính, tạo điện áp ra thứ cấp, đồng thời cách
ly giữa 2 khối sơ/thứ cấp để loại bỏ mass (điện áp cao) của sơ cấp bảo
vệ tải và người sử dụng.
(4) Là một mạch nghịch lưu công suất nhỏ, có thể dùng dao động riêng
hoặc blocking
(5) Là tải của công suất cấp trước, nhằm tạo ra điện áp cấp trước gồm 2
mức : 5V, 12-16V cung cấp cho dao động, PS-ON, STB và khuyếch đại kích
thích.
(6)Nắn, lọc, ổn áp đưa ra các điện áp một chiều standby.
(7) Là một mạch dao động RC nhằm tạo ra xung vuông có tần số cố định
(các nguồn đời cũ có tần số 13KHz, nguồn đời mới là 19KHz). Xung này
được gửi tới điều khiển công suất chính đóng/mở. Xung ra từ dao động có
độ rộng xung (tx) biến đổi theo điện áp ra, nếu điện áp ra cao hơn thiết
kế thì độ rộng xung giảm xuống. Ngược lại, nếu điện áp ra giảm thấp hơn
thiết kế thì độ rộng xung tăng lên. Vì vậy IC thực hiện dao động có tên
là PWM (Pulse Wide Modulation – điều khiển độ rộng xung)
(8)Khuyếch đại tăng cường biên độ xung điều khiển. Đầu vào của mạch
chính là xung vuông ra từ mạch dao động.
(9) Là tải của mạch khuyếch đại dao động kích thích với mục đích ghép
xung kích thích sang công suất chính, đồng thời không làm mất đi sự cách
ly giữa phần sơ cấp, thứ cấp.
(10) Bao gồm các mạch nắn, lọc, ổn áp. Đầu vào là điện áp xoay chiều lấy
ra từ biến áp công suất chính, đầu ra là các mức áp một chiều ỏn định
đưa đến jack ATX.
(11) Mạch hồi tiếp ổn định điện áp hoặc ngắt dao động khi điện áp ra quá
lớn, ngắt dao động khi có chập tải để bảo vệ mạch nguồn cũng như bảo vệ
tải (tránh hư hỏng thêm)
(12) Mạch khuyếch đại thuật toán, sẽ hoạt động sau khi máy được bật, tạo
ra điện áp PG, thời điểm xuất hiện PG sẽ trễ hơn các điện áp chính
khoảng 0.2-0.5 giây, nhằm chờ cho các điện áp ra đã ổn định. PG đưa vào
main và kích thích tất cả các mạch trên main bắt đầu hoạt động ở cùng 1
thời điểm (đồng bộ thời điểm gốc)