Ngày 04/08/2010 13:01:12 / Lượt xem: 26967 / Người đăng: biendt / Nguồn: Sưu tầm và Biên soạn

Thiết kế mạch nguồn ổn định 5V - 1A

---

Trong thực tế hiện nay các mạch điều khiển, hiện thị ... người ta luôn dùng mức tương thích TTL hơn CMOS. Mức TTL (các họ dòng 74, 54) và CMOS ( các dòng thuộc CMOS có giải điện áp từ 3V đến 18V). Mức TTL ở đây là điện áp chuẩn dương 5V và chuẩn âm là 0V. Đối vớjavascript:%20void(0);i các mạch dùng  vi xử lý , các IC TLL, ICs đòi hỏi cần phải có nguồn cung cấp ổn định 5V (dao động từ 4.75V đến 5.25V) nếu điện áp không nằm trong giải đó mà xuống mức giới hạn thì ICs không hoạt động (Reset) còn trên mức giới hạn thì hỏng ICs. Do vậy trong các mạch thiết kế dùng ICs người ta phải có một nguồn cung cấp ổn định để nuôi các ICs đó và điện áp này không được lên xuống theo điện áp nguồn. lấy ví dụ như thế này : Như chúng ta thiết kế mạch dùng vi xử lý điều khiển mấy con LED đơn thôi chả hạn và ta cấp nguồn 5V cho cả LED và vi xử lý. Nếu nguồn 5V của bạn không ổn định mà thay đổi theo điện áp nguồn thì chip của bạn hoạt động cũng không ổn định (reset) hay chết và LED của bạn sẽ lúc sáng lúc tối. Vậy việc cần ở đây là cấp cho nó nguồn 5V ổn định để cho chip hoạt động bình thường và LED sáng đều. Ở bài viết này biendt sẽ hướng dẫn mọi người thiết kế mạch nguồn ổn định 5V - 1A. Mạch này có trong mạch nguồn của các mạch dùng vi điều khiển, ICs...
I - Sơ đồ nguyên lý của mạch nguồn 5V - 1A
[separator]
==> Thông số chính của mạch
+ Điện áp đầu vào từ 12VDC đến 40VDC
+ Điện áp đầu ra 5V - 1A
+ Có bảo vệ quá tải bằng cầu chì 1A
+ Có bải vệ chống dòng ngược
==> Linh kiện cần có trong mạch
+ Cọc nguồn đầu vào 3A
+ Diode 3A
+ Cầu chì 1A
+ Tụ điện hóa 470uF - 50V
+ Tụ điện không phân cực 104
+ LED báo nguồn và điện trở LED
+ Ổn áp 7805
+ Cọc nguồn đầu ra (răm)
II - Nguyên tắc hoạt động của mạch
Trên là mạch ổn áp 5V khá đơn giản sử dụng 7805 . Mạch có bảo vệ chống dòng ngược, bảo vệ quá tải. Công suất đầu ra khá thấp (5W). Mạch được sử dụng nhiều trong các mạch điều khiển, mạch cấp nguồn cho các mạch tín hiệu...Mạch chỉ xoay quanh chức năng ổn định điện áp của con 7805. Bây giờ chúng ta hãy đi phân tích mạch để hiểu rõ mạch hoạt động như thế nào? Do mạch sử dụng linh kiện ổn áp 7805 nên hoạt động của mạch chính là sự hoạt động bên trong của 7805.
1) Linh kiện ổn áp 7805
Trên thực tế thì linh kiện ổn áp 7805 được dùng rất nhiều trong các mạch điện điều khiển dùng để cấp nguồn ổn định cho mạch. Với ưu điểm là dễ ghép nối , dễ thiết kế với chi phí thấp, nguồn đầu ra ổn định. Nhược điểm của nó là công suất đầu ra khá thấp (1A) và hoạt động không ổn định khi có nhiễu bên ngoài. Hoạt động được ở giải nhiệt độ khá cao là 0 -125 độ C

Trên hình vẽ trên là 2 dạng đóng vỏ của 7805. Tùy theo mạch thiết kế mà người ta dùng các dạng đóng vở. Ví dụ như trong mạch dùng nhiều linh kiện dán thì người ta dùng dạng đóng vở D-PAL vì nó tiếp kiệm diện tích của mạch.
* 7805 có 3 chân cho ta kết nối với nó : Chân 1 là chân nguồn đầu vào, chân 2 là chân GND , chân 3 là chân lấy điện áp ra.
+ Chân 1 - 2 (Chân điện áp đầu vào) : Đây là chân cấp nguồn đầu vào cho 7805 hoạt động. Giải điện áp cho phép đầu vào lớn nhất là 40V. Theo datasheet thì giải điện áp đầu ra là 5V ta nên cho điện áp vào là 35V để mạch lúc nào cũng hoạt động ổn định điện áp không bị lên xuống do nguồn đầu vào
+ Chân 3 ( Chân điện áp đầu ra) : Chân này cho chúng ta lấy điện áp đầu ra ổn định 5V. Đảm bảo đầu ra ổn định luôn nằm trong giải từ (4.75V đến 5.25V).
* Đảm bảo thông số : Vi - V0 > 3V. Thông số này phải luôn đảm bảo khi cấp nguồn cho 7805. Tức là điện áp cấp vào cho 7805 phải nằm trong 8V đến 40V. Nếu dưới 8V thì mạch ổn áp không còn tác dụng. Thông thường người ta không bao giờ cấp nguồn 8V vào cả mà người ta phải cấp nguồn lớn hơn ít nhất là gấp đôi nguồn đầu ra để tráng trường hợp sụt áp đầu vào sinh ra nguồn đầu ra không ổn định trong thời gian ngắn.
* Đảm bảo tản nhiệt tốt cho 7805 khi chạy với tải. Khi công suất tăng lên thì do 7805 là linh kiện bán dẫn công suất nên rất nóng khi tải lớn. Để tráng hỏng linh kiện và cho linh kiện hoạt động trong nhiệt độ bình thường thì cần phải tản nhiệt tốt.
2) Thành phần lọc nguồn và lọc nhiễu

*  Như chúng ta đã biết thì các tụ C1 và C4 là các tụ hóa dùng để lọc điện áp. Vì đây là điện áp 1 chiều nhưng chưa được phằng vẫn còn các gợn nhấp nhô nên các tụ này có tác dụng lọc nguồn cho thành điện áp một chiều phẳng
+ Tụ C1 là lọc nguồn đầu vào cho 7805. Tụ này là tụ hóa phải có điện dung đủ lớn để lọc phẳng điện áp đầu vào và điện áp tụ chịu đựng phải lớn hơn điện áp đầu vào
+ Tụ C4 là lọc nguồn đầu ra cho 7805. Tụ này cũng là tụ hóa dùng để lọc nguồn đầu ra cho băng phẳng
* Trong thành phần một chiều còn có các sóng điều hòa bậc 2, 3..., sóng nhấp nhô có tần số cao, nhiễu bên ngoài. Các sóng này ảnh hưởng đến hoạt động của 7805. Nếu trong mạch tồn tại những thành phần sóng này sẽ làm sai sót khó phát hiện trong mạch làm cho mạch hoạt động không ổn định
Hai tụ lọc nhiễu tần số cao C2 và C4. Tụ này phải là tụ không phân cực, tụ Ceramic. Hai tụ này lọc các thành phần trên cho đầu vào v  đầu ra đảm  bảo cho mạch hoạt động bình thường
3) Thành phần bảo vệ và chống dòng ngược
* Để  bảo vệ cho 7805 chúng ta cần phải dùng 1 cầu chì bảo vệ cho 7805. Trường hợp 7805 quá tải (>1A) thì cầu chì sẽ đứt. Không biết thế nào chứ dùng 7805 ngắn mạch đầu ra trong thời gian thì 7805 không chết mà nóng rẫy lên. Do đó cầu chì sẽ bảo vệ trường hợp này.
* Chống dòng ngược hay bảo vệ mạch chống dòng ngược là mạch nào cũng phải có trong mạch 1 chiều. Tránh được trường hợp người sử dụng lắp ngược nguồn sinh ra hỏng mạch và cháy mạch. Diode 3A có tác dụng bảo vệ hiện tượng lắp ngược nguồn đầu vào để bảo vệ mạch. Cái này rất quan trọng trong mạch 1 chiều
4) Kết quả và mạch PCB
Trong mạch sử dụng rất ít linh kiện nên mạch khá đơn giản. Làm thủ công rất nhanh. Mạch như sau :

5) Hướng phát triển của mạch
Với mạch này có thể dùng nhiều cho các dòng của 78. Nếu như các bạn muốn ổn định điện áp ở 6V,8V, 12V... Chỉ cần chọn 78 thích hợp với điện áp các bạn muốn ổn áp như 78006, 78008, 7812... Nguyên lý cũng giống như mạch ổn định trên và chỉ khác là các IC 78xx tương ứng với điện áp ra cần sử dụng.