Nguồn xung là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cách sửa chữa

Nguồn xung là gì?

Nguồn xung là một bộ nguồn có chức năng biến đổi từ nguồn điện xoay chiều sang nguồn điện một chiều bằng phương pháp xung sử dụng mạch điện tử kết hợp với một biến áp xung.

Nguồn xung này được sử dụng phổ biến trong các thiết bị điện tử, thiết bị vật dụng trong gia đình: bếp từ, lò vi sóng, nồi cơm điện…

Cấu tạo của nguồn xung

Tùy vào từng nhà sản xuất mà kết cấu của nguồn xung sẽ có chút khác biệt. Dưới đây sẽ là cấu tạo cơ bản nhất của một nguồn xung.

• Biến áp xung: Được làm từ các cuộn dây quấn trên một lõi từ giống với biến áp thường. Biến áp xung sử dụng lõi ferit và có công suất khá lớn, chúng hoạt động tốt ngay cả ở những dải tần cao. Điều mà biến áp thường không thể làm được hoặc khó có thể đáp ứng được.
• Cầu chì: Giúp bảo vệ mạch nguồn khỏi tình trạng bị ngắn mạch
• Cuộn chống nhiễu: Đây có thể được coi như là một công tắc chuyển mạch, có thể là transistor, mosfet, IC,….
• Tụ lọc nguồn thứ cấp: Chúng dùng để tích trữ năng lượng điện từ cuộn thứ cấp của biến áp xung và cung cấp cho tải tiêu thụ.
• IC quang và IC TL431: Có nhiệm vụ tạo ra một điện áp cố định. Để khống chế điện áp ra bên thứ cấp ổn định theo mong muốn. Chúng sẽ làm nhiệm vụ khống chế dao động. Đóng cắt điện vào cuộn sơ cấp của biến áp xung sao cho điện áp ra bên thứ cấp đạt yêu cầu.

Nguyên lý hoạt động của nguồn xung

Để giúp bạn có thể hình dung rõ hơn về thiết bị này thì bạn có thể xem cách thức hoạt động của chúng thông qua các thông tin được cung cấp dưới đây. Cụ thể:

• Đầu tiên thì khi bạn đặt một điện áp xoay chiều vào, nó sẽ chạy qua các cuộn lọc nhiễu. Rồi đi vào diode chỉnh lưu thành dòng 1 chiều (130-300W) trên tụ lọc nguồn sơ cấp.
• Sau đó tụ lọc nguồn sơ cấp sẽ tích một lượng điện nhất định cho cuộn sơ cấp biến áp xung hoạt động. Bạn có thể gặp những tụ lọc sơ cấp như 4,7uF-400V, 10uF-400V, 220uF-400V,…
• Cuộn sơ cấp của biến áp xung được cấp một nguồn điện xung cap tần nhờ vào khối chuyển mạch bán dẫn. Các xung điện này sẽ được tạo ra nhờ bộ tạo xung hoặc các mạch dao động điện tử.
• Lúc này bên cuộn thứ cấp của biến áp xung sẽ xuất hiện các mạch chỉnh lưu. Và cho ra điện một chiều cung cấp điện cho tải tiêu thụ. Nhờ vào các IC khống chế điện áp mà các điện áp ra được giữ được sự ổn định. Chỉ số như mong muốn của người dùng như 5V, 9V, 12V, 24V,….
• Mạch hồi tiếp sẽ lấy phần điện áp này ra để đưa vào bộ tạo xung dao động. Nhằm khống chế tần số dao động của điện áp ra này. Các IC thường sử dụng như 7805, 7809, 7812, 7818.

Các loại nguồn xung

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều nguồn xung khác nhau được cung cấp. Nhưng có 4 loại phổ biến thường hay được sử dụng, đó chính là:

Buck converter

Đây là loại được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Chúng có thể xử lý được các nguồn điện xoay chiều DC đầu vào có điện áp lớn với nhiều mức đầu ra khác nhau cho thiết bị. Chúng có một ưu thế đó là hao phí rất ít điện năng. Nguồn xung này sẽ sử dụng một transistor để có thể đóng ngắt liên tục theo đúng chu kỳ điện áp đầu vào thông qua một cuộn dây.

Chúng hoạt động ở cả 2 trạng thái là nạp và xả điện của cuộn dây. Hiện có 2 trạng thái để tính dòng điện qua LOAD

• Trạng thái 1: Chênh lệch điện áp giữa 2 điểm SW và V0. Lúc này dòng điện tăng dần và tụ được nạp điện.
• Trạng thái 2: Trạng thái xả điện. Khi đó nguồn sẽ bị ngắt, Dòng cấp xả LOAD sẽ trở thành dòng xả và cả cuộn dây và của tụ điện. Khi độ cảm của cuộn dây lớn và tụ điện có trị số điện dung lớn thì tải V0 trở nên phẳng.

Boost converter

Ngược lại với Buck converter chúng cho ra điện áp ở đầu ra sẽ lớn hơn điện áp ở đầu vào. Chúng hoạt động dưới nguyên lý như sau:

• Công tắc đóng thì dòng điện sẽ có cường độ tăng dần lên.
• Công tắc mở thì dòng điện đi qua cuộn dây sẽ giảm dần. Từ đó điện áp sẽ bắt đầu tăng lên và chúng sẽ được đặt vào tụ và tích nạp trị số điện áp lớn.

Flyback

Đây là loại nguồn linh hoạt nhất hiện nay. Bởi chúng có thể tạo ra được nhiều mức điện áp đầu ra khác nhau kể cả là điện áp âm. Diều này có thể được thực hiện một cách dễ dàng qua một kênh truyền gián tiếp bởi biến áp trung gian. Bạn chỉ cần đặt một điện áp đầu vào duy nhất.

Đặc tính của nguồn này ở việc cực tính giữa 2 cuộn dây. Nếu bạn muốn tạo ra điện áp mang điện tích dương thì cực tính 2 cuộn dây cần ngược chiều với nhau. Ngược lại để tạo điện áp mang tính âm thì chúng có cùng chiều.

Xét về nguyên tắc hoạt động, khách hàng có thể nhận thấy:

• Trường hợp công tắc đóng, dòng điện tăng lên dần ở cuộn sơ cấp. Nguồn cấp điện có được do tải cấp.
• Trường hợp công tắc mở, dòng điện sẽ giảm dần ở cuộn sơ cấp. Điện áp đặt ở điốt theo chiều thuận và là điện áp dương.

Một số đặc điểm cơ bản của mạch flyback như sau:

• Chú ý đảm bảo đầu ra điện áp càng lớn thì dòng điện càng nhỏ. Đặc biệt, tổng năng lượng đầu ra luôn nhỏ hơn hoặc bằng đầu vào.
• Đầu ra có trị số là +12V hoặc -12V. Chúng không có phản hồi dòng, đặc biệt có thể kéo tải cỡ 5% đến 10%.

Mạch Buck – Boost (inverting)

Mạch này được tạo ra khi điện áp ở 2 đầu trái dấu nhau. Về phần cơ chế hoạt động thì được diễn ra như sau:

• Khi công tắc đóng thì điện áp Vin sẽ chạy qua cuộn dây, đồng thời tải điện sẽ phóng điện áp từ tụ điện.
• Khi công tắc mở, điện áp vào Vin bị ngắt, dòng điện đi qua đây bị giảm dần. Điều này làm cho điện áp tăng lên và được nạp vào tụ. Đồng thời cùng lúc đó chúng cũng được mở thông điốt D làm cho dòng điện phóng ra từ cuộn dây và cấp nguồn cho tải

Ưu nhược điểm của nguồn xung

Mỗi thiết bị đều có cho mình những ưu và nhược điểm riêng và cũng tùy thuộc vào nhà sản xuất của thiết bị đó. Dưới đây là một vài ưu nhược điểm của nguồn xung để giúp bạn có thể hiểu rõ hơn về thiết bị này.

Ưu điểm

Thiết bị này ngày càng được ưa chuộng bởi sở hữu nhiều tính năng nổi bật như:

• Kích thước nhỏ gọn, hiệu suất hoạt động cao, ít nóng.
• Điện áp vào có thể thay đổi nhiều mức khác nhau.
• Giá thành rẻ.
• Mẫu mã, thiết kế đa dạng.
• Có cải tiến và phát triển hơn so với nguồn tương tự.

Nhược điểm

Bên cạnh những ưu điểm thì vẫn tồn đọng những hạn chế. Đó là:

• Dễ bị lỗi do có quá nhiều linh kiện trong một bộ nguồn (do sét đánh hoặc điện áp vào quá lớn).
• Có quá nhiều mạch khác nhau nên sẽ khó khăn trong quá trình sửa nguồn xung.
• Nếu muốn thay thế linh kiện cho nguồn xung không phải chuyện dễ vì một số loại khá đắt. Và thậm chí còn không có trên thị trường.
• Chế tạo khó đòi hỏi kỹ thuật cao, khá phức tạp.

Cách sửa mạch nguồn xung chuẩn

Nếu gặp tình trạng nguồn xung bị hư hỏng thì dưới đây là cách khắc phục mà chúng tôi đưa ra. Bạn có thể tham khảo và áp dụng:

• Đầu tiên cần loại bỏ Mosfet ra khỏi bo mạch. Hoặc đo nhanh trên mặt để xác định sống chết bằng đồng hồ vạn năng kim hoặc số. Điều này sẽ giúp bạn có thể nhanh xác định tình trạng bo mạch điện tử.
• Phần Mosfet ở đây chắc chắn đã bị chết và cần thay thế chúng bằng con mới tương đương. Hoặc là tốt hơn và cũng cần thay cả con trở ôm mới.
• Khi đã thay thế Mosfet thì hãy đảm bảo rằng là thay cả những diode bị cháy. Và tiến hành kiểm tra nhanh những con diode ở những vị trí chỉnh lưu khác.
• Được phép kiểm tra nguội nhanh những linh kiện xung quanh phần bị hỏng.
• Khi những vấn đề hư hỏng được giải quyết thì ngay lập tức cần cắm nguồn vào để thử. Nhưng để đảm bảo an toàn thì không nên cắm trực tiếp vào ổ điện. Mà cần sử dụng qua một bảng thử tải để chắc chắn rằng mạch không bị nổ.
• Khi đã cắm qua bảng thử tải, trường hợp bóng đèn không sáng hay sáng nhẹ thì đây là dấu hiệu của việc sửa chữa thành công. Khi đấy có thể đo điện áp đầu ra bằng đồng hồ vạn năng để xem điện áp đã đủ chưa
• Khi điện áp đã có thì có thể kết nối và tải xem hoạt động có đúng như ban đầu hay không
• Khi mọi thứ đã được hoạt động bình thường thì đã sửa chữa thành công bộ nguồn xung
• Nếu trong trường hợp cắm vào bóng đèn sáng rực thì có thể phần sơ cấp đang gặp phải vấn đề. Khi đó bạn cần rút điện ra và kiểm tra những bộ phần bên sơ cấp.

Lưu ý các thành phần rất dễ bị hỏng khi làm việc với điện áp cao như diode, điện trở, transistor bjt nhỏ. Khi đó kỹ năng kiểm tra linh kiện điện tử sẽ giúp nhanh chóng, kịp thời xác định được.

Việc có thể sửa chữa được nguồn xung thì một cách dễ dàng chính là cần nắm vững được những kiến thức, kỹ năng về nguồn xung. Điều này giúp bạn sửa được nguồn xung dễ hơn. Và đảm bảo rằng có thể sửa được 80% mọi thiết bị điện tử.

Như vậy vừa rồi AME Group đã giúp bạn tìm hiểu về nguồn xung. Hy vọng những kiến thức mà chúng tôi cung cấp có thể giúp ích cho bạn. Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết và hẹn gặp lại trong các bài viết tiếp theo nhé.