Nguyên lý làm việc của mạch chỉnh lưu cầu (dùng 4 điốt)

Mạch chỉnh lưu cầu, hay mạch chỉnh lưu cầu dùng 4 điốt, là một phần tử không thể thiếu trong các bộ nguồn điện tử. Nó được sử dụng để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Trên thực tế, nhiều mạch điện tử yêu cầu nguồn điện một chiều thông qua quá trình chỉnh lưu để cấp nguồn cho linh kiện điện tử. Mạch chỉnh lưu cầu dùng 4 điốt này có thể được tìm thấy trong rất nhiều thiết bị điện gia dụng và bộ điều khiển động cơ.

Khái niệm và phân loại mạch điện tử

Mạch điện tử là mạch điện mắc phối hợp giữa các linh kiện điện tử với các bộ phận nguồn và dây dẫn, nhằm thực hiện các nhiệm vụ kỹ thuật điện tử. Có hai cách phân loại mạch điện tử: theo chức năng và nhiệm vụ, và theo phương thức gia công và xử lý tín hiệu.

Cách 1: Theo chức năng và nhiệm vụ:

  • Mạch khuếch đại
  • Mạch tạo sóng hình sin
  • Mạch tạo xung
  • Mạch nguồn chỉnh lưu, mạch lọc và mạch ổn áp

Cách 2: Theo phương thức gia công, xử lý tín hiệu:

  • Mạch điện tử tương tự (Analog)
  • Mạch kỹ thuật số (Digital)

Mạch chỉnh lưu cầu dùng 4 điốt là gì?

Mạch chỉnh lưu là loại mạch điện dùng điốt để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Có hai cách mắc mạch chỉnh lưu:

  • Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ: Sử dụng một điốt mắc nối tiếp với tải tiêu thụ trong chu kỳ dương, dòng điện sẽ đi qua điốt và tải. Trong chu kỳ âm, điốt bị phân cực ngược, do đó không có dòng điện qua tải.

  • Mạch chỉnh lưu cầu cả chu kỳ (mạch chỉnh lưu cầu dùng 4 điốt): Thường sử dụng 4 điốt mắc theo hình cầu.

Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ dùng 4 điốt

Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ dùng 4 điốt là một mạch chỉnh lưu sử dụng 4 điốt để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Mạch này có thể chỉnh lưu cả hai nửa chu kỳ của dòng điện xoay chiều, do đó cho ra dòng điện một chiều có điện áp trung bình bằng một nửa điện áp đỉnh của dòng điện xoay chiều.

Cấu tạo mạch

  • 4 điốt: D1, D2, D3, D4
  • Tụ điện: C

Nguyên lý hoạt động

  • Khi điện áp xoay chiều dương, điốt D1 và D3 dẫn điện, điốt D2 và D4 bị chặn. Dòng điện xoay chiều đi qua điốt D1 và D3, qua tụ điện C và ra tải.
  • Khi điện áp xoay chiều âm, điốt D2 và D4 dẫn điện, điốt D1 và D3 bị chặn. Dòng điện xoay chiều đi qua điốt D2 và D4, qua tụ điện C và ra tải.

Điện áp ra mạch
Điện áp ra của mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ dùng 4 điốt được tính theo công thức:
Vout = Vdc = 0.5 * Vrms

Trong đó:

  • Vout là điện áp ra của mạch
  • Vdc là điện áp trung bình của mạch
  • Vrms là điện áp hiệu dụng của dòng điện xoay chiều

Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm của mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ dùng 4 điốt:

  • Chỉnh lưu cả hai nửa chu kỳ của dòng điện xoay chiều, do đó cho ra dòng điện một chiều có điện áp trung bình bằng một nửa điện áp đỉnh của dòng điện xoay chiều.
  • Mạch có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo.

Nhược điểm của mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ dùng 4 điốt:

  • Dòng điện ra của mạch có dạng sóng răng cưa, do đó cần sử dụng mạch lọc để loại bỏ các thành phần sóng cao tần.

Ứng dụng
Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ dùng 4 điốt được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm:

  • Cung cấp nguồn điện cho các thiết bị điện tử, điện gia dụng.
  • Cung cấp nguồn điện cho các hệ thống điều khiển tự động.

Mạch chỉnh lưu 4 điốt là một mạch điện tử dùng để chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC). Mạch này sử dụng 4 điốt để chuyển đổi các nửa chu kỳ dương và âm của dòng điện xoay chiều thành các nửa chu kỳ dương của dòng điện một chiều.

Cấu tạo của mạch chỉnh lưu 4 điốt

  • 4 điốt: D1, D2, D3, D4
  • Tụ điện: C

Nguyên lý hoạt động của mạch chỉnh lưu 4 điốt

  • Khi điện áp xoay chiều dương, điốt D1 và D3 dẫn điện, điốt D2 và D4 bị chặn. Dòng điện xoay chiều đi qua điốt D1 và D3, qua tụ điện C và ra tải.
  • Khi điện áp xoay chiều âm, điốt D2 và D4 dẫn điện, điốt D1 và D3 bị chặn. Dòng điện xoay chiều đi qua điốt D2 và D4, qua tụ điện C và ra tải.

Điện áp ra mạch
Điện áp ra của mạch chỉnh lưu 4 điốt được tính theo công thức:
Vout = Vdc = 0.5 * Vrms

Trong đó:

  • Vout là điện áp ra của mạch
  • Vdc là điện áp trung bình của mạch
  • Vrms là điện áp hiệu dụng của dòng điện xoay chiều

Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm của mạch chỉnh lưu 4 điốt:

  • Chỉnh lưu cả hai nửa chu kỳ của dòng điện xoay chiều, do đó cho ra dòng điện một chiều có điện áp trung bình bằng một nửa điện áp đỉnh của dòng điện xoay chiều.
  • Mạch có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo.

Nhược điểm của mạch chỉnh lưu 4 điốt:

  • Dòng điện ra của mạch có dạng sóng răng cưa, do đó cần sử dụng mạch lọc để loại bỏ các thành phần sóng cao tần.

Ứng dụng
Mạch chỉnh lưu 4 điốt được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, như:

  • Nguồn điện một chiều: Mạch chỉnh lưu 4 điốt được sử dụng trong các nguồn điện một chiều, như nguồn điện cho máy tính, nguồn điện cho thiết bị điện tử.
  • Chế tạo biến áp: Mạch chỉnh lưu 4 điốt được sử dụng trong chế tạo biến áp, để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.
  • Chiếu sáng: Mạch chỉnh lưu 4 điốt được sử dụng trong các thiết bị chiếu sáng, như đèn LED, đèn huỳnh quang.

Một số lưu ý khi sử dụng mạch chỉnh lưu 4 điốt

  • Chọn điốt phù hợp: Khi chọn điốt cho mạch chỉnh lưu 4 điốt, cần chọn loại điốt có công suất phù hợp với dòng điện và điện áp của nguồn điện xoay chiều.
  • Chọn tụ lọc phù hợp: Tụ lọc được sử dụng để loại bỏ các xung của dòng điện một chiều. Khi chọn tụ lọc, cần chọn loại tụ có điện dung phù hợp với dòng điện và điện áp của nguồn điện một chiều.
  • Cách đấu nối mạch: Khi đấu nối mạch chỉnh lưu 4 điốt, cần đấu nối các điốt đúng thứ tự.

Ví dụ minh họa
Giả sử nguồn điện xoay chiều có điện áp là 220V và tần số là 50Hz. Mạch chỉnh lưu 4 điốt có cấu tạo như sau:

  • Các điốt: D1 là điốt silicon 1N4007, D2 là điốt silicon 1N4007, D3 là điốt silicon 1N4007, D4 là điốt silicon 1N4007.
  • Tải: Tải là một bóng đèn LED.

Khi nguồn điện xoay chiều được cấp cho mạch chỉnh lưu, dòng điện xoay chiều sẽ được chuyển đổi thành dòng điện một chiều. Dòng điện một chiều này có dạng xung, với tần số bằng tần số của nguồn điện xoay chiều. Để loại bỏ các xung này, cần sử dụng mạch lọc điện.

I. Khái niệm, phân loại mạch điện tử

  1. Khái niệm
    Mạch điện tử là mạch điện mắc phối hợp giữa các linh kiện điện tử với các bộ phận nguồn, dây dẫn để thực hiện một nhiệm vụ nào đó trong kỹ thuật điện tử.

  2. Phân loại
    a) Theo chức năng và nhiệm vụ:

  • Mạch khuếch đại
  • Mạch tạo sóng hình sin
  • Mạch tạo xung
  • Mạch nguồn (chỉnh lưu, lọc, ổn áp)

b) Theo phương thức gia công, xử lý tín hiệu:

  • Mạch điện tử tương tự (Analog)
  • Mạch kỹ thuật số (Digital)

II. Mạch chỉnh lưu và nguồn một chiều

  1. Mạch chỉnh lưu
  • Mạch chỉnh lưu là loại mạch điện dùng điốt để đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.
  1. Nguồn một chiều
  • Nguồn một chiều là nguồn điện cung cấp dòng điện một chiều ổn định.

III. Mạch ổn áp

  1. Mạch ổn áp cố định dùng Diode Zener
  • Mạch ổn áp cố định dùng Diode Zener được sử dụng để cung cấp điện áp cố định cho mạch điện tử.
  1. Mạch ổn áp cố định dùng Transistor, IC ổn áp
  • Mạch ổn áp cố định dùng Transistor, IC ổn áp là một phương pháp khác để cung cấp điện áp ổn định cho mạch điện tử.

IV. Mạch ổn áp tuyến tính (có hồi tiếp)

  • Mạch ổn áp tuyến tính là một loại mạch điện sử dụng hồi tiếp để điều chỉnh điện áp đầu ra, đảm bảo điện áp một chiều ổn định.