Thứ Năm, 21 tháng 7, 2016

NGUỒN XUNG - CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG NGUỒN XUNG

NGUỒN XUNG-CƠ CHẾ ỔN ÁP
Để tiện theo dõi , đầu tiên chúng ta tìm hiểu sơ về nguyên lý hoạt động chung của 1 khối nguồn switching hay còn gọi là nguồn xung. 
Cũng như các bộ trong đa số các thiết bị điện tử , nguời ta sử dung nguồn xung dạng chuyển đổi DC-DC ( DC converter ) với việc điều chế ra xung vuông tần số khoảng 300khz để đễ dàng chuyển đổi ra các điện thế DC vì việc nắn lọc, bù nguồn dễ dàng hơn dạng sóng hình sin , tần số thấp.
- việc điều chế độ rộng xung (PWM – Pulse Width Modulation) sẽ cho tín hiệu (xung vuông) ngựoc pha nhau đặt vào cực G của từng cặp mosfet hoạt động dang kéo đẩy tùy theo thời gian dẫn của fet nhiều hay ít để có điện thế ra như mong muốn , tại trung điểm cho ra diện thế như thiết kế , được dẫn lọc qua cuộn cảm và tụ , cho ra dòng DC tuơng đối bằng phẳng.
sơ đồ khối một một khối nguồn xung :
nguyen_ly_nguon_laptop

Mỗi khối nguồn gồm 3 thành phần cơ bản :
-Khối giao động tạo xung
-Khối công suất
-Khối hồi tiếp áp DC so sánh điều khiển độ rộng xung ra nhằm ổn định điện thế.-Khối hồi tiếp xung để ổn định tần số giao động.
Riêng phần nguồn sạc và 1 số phần nguồn khác có thêm khối hồi tiếp nhận dạng dòng để phục vụ cho bảo vệ chạm tải hoặc cắt dòng sạc khi pin đầy.

Cơ chế ổn áp có thể hiểu như sau.
nguyen_ly_nguon_xung_trong_laptop
nguyên tắc cơ bản vẫn là điều chỉnh độ rộng xung nghĩa là làm cho thời gian xuất hiện xung (Ton) + lâu hay nhanh từ đó điều khiển fet kênh N dẫn / tắt với thời gian tuơng ứng .

- Như minh họa trên cho ta thấy giả sử nguồn cần lấy ra trên đầu tụ là 3vdc , lúc đó 3v này nhờ cầu phân áp r1, r2 lấy ra 3v về khối so sánh ,hầu hết các đuờng hồi về này trong nguồn laptop đều dùng 2 trở và tổng trở ngõ vào tầng so sánh là rất lớn nên có thể coi dòng tiêu thụ ngõ vào = 0 nên áp hồi về này (VFB) tính theo định lý cầu phân thế.

*Truờng hợp B Giả sử ở đây ta lấy ra VFB = 3v , 3v này về cắt xung tam giác trong khối giao động ở các điểm 1' , 2' , 3'. ứng với chiều lên của xung ta có đuợc xung vuông Ton1 có thời gian từ 1' đến 2'. Ứng với chiều xuống của xung ta có đuợc xung vuông Toff1 kéo dài từ 2' đến 3' , với xung vuông (B) này sẽ điều khiển fet dẫn / tắt và cho ra điện thế là 3v theo thiết kế.

*Trường hợp C Khi đầu ra có sự thay đổi thầp hơn 3V , qua cầu phân áp , U hồi về thấp theo vd 2,8v như hình trên ( C ) . 2,8v này cắt xung tam giác tại các điểm 1" , 2" , 3". Ứng với chiều lên của xung ta có xung vuông Ton3 kéo dài từ 1" đến 2" mở rộng hơn truớc và ứng với chiều xuống cảu xung ta có xung vuông Toff3 thu hẹp lại kéo dài từ 2" --3". 

* Truờng hợp A , khi điện thế ra cao hơn 3v , qua cầu phân thế , hồi về với diên ap VFB là 3.2v , điện áp này dâng lên và cắt xung nhọn ở các điểm 1 ,2 , 3. ứng với từ 1--2 ta có xung vuôngTon2 thu hẹp lại , ứng với điểm cắt 2 đến 3 ta có xung vuông Toff2 mở rộng ra. 
chính những thời gian Ton mở rộng hay thu hẹp sẽ đến điều khiển fet làm tăng giảm thời gian dẫn , tắt của fet sẽ điều chỉnh luôn cho ra U= 3v theo thiết kế.-như vậy dù TON , TOFF thay đổi nhưng chu kỳ T không đổi chỉ có sự dịch pha.Điều kiện cơ bản của khối nguồn xung :
Như trên ta đã thấy cơ chế ổn áp của nguồn xung trong laptop (sw :Switching Regulator) cần có xung vuông thoát ra khỏi ic dao động mà ta thường gọi là ic nguồn vd: MAX8734 , MAX1999, TPS51020....51125.
- ic nguồn phải được cấp nguồn DC.
- 1 đường điện áp quyết định tần số làm việc của khối giao động , tuỳ theo thiết kế của mỗi loại ic mà ta có thể cấp áp vào để có xung vuông dao động ở tần số khác nhau vd như cấp 0v thì ta có dao động 200KHz, 2v: 300KHz , 3,3v:400KHz..
-1 đường mở /tắt ,là đường nhận lệnh từ nơi khác vd từ ic I/O , hoặc từ chíp nam..sẽ cho phép xung vuông thoát ra khỏi ic cấp vào cực G của cặp FET điều khiển nguồn ra.
- Đường hồi tiếp xung dùng để duy trì tần số dao động luôn đúng theo thiết kế.
- Đường hồi tiếp áp dùng ổn định điện áp luôn đúng trong khoảng 1/300000s.
Một số khối nguồn có thêm khối nhận dạng dòng tải.

CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN

Logic là một kiểu luận lý, là một kiểu lập luận cho thấy mối quan hệtất yếu giữa các nguyên nhân đưa đến một kết quả xác định. Logic đơn giản nhất là đóng khóa điện thì bóng đèn sáng, hở khóa điện thì bóng đèn tắt.
Mở 2 mắt thì thấy đường, nhắm một mắt cũng còn thấy đường,chỉ khi nhắm cả 2 mắt thì mới không thấy đường. Trong mạch điện có 3 logic cơ bản, đó là: Logic AND, logic OR và logic NOT.
Logic AND có thể diễn tả theo mô hình các khóa điện cho mắc nối tiếp. Logic AND có thể phát biểu như sau: Có 4 khóa điện ḿăc nối tiếp, chỉ khi cả 4 khóa điện cùng đóng kín bóng đèn mới sáng và chỉ cần một khóa điện hở là đèn sẽ tắt.
Logic OR :
có thể diễn tả theo mô hình các khóa điện cho mắc song song. Logic OR có thể phát biểu như sau: Có 4 khóa điện mắc song song, chỉ khi cả 4 khóa điện đều hở lúc đó đèn mới tắt, chỉ cần một khóa điện đóng kín là đèn sẽ sáng.
Logic NOT
có thể diển tả theo mô hình khóa điện mắc song song với bóng đèn. Logic NOT có thể phát biểu như sau: Khi khóa đèn hở thì đèn sẽ sáng và khi khóa điện đóng kín thì đèn mất áp và sẽ tắt.
Bạn biết chỉ cần có 3 dạng logic đơn giản này mà người ta đã tạo ra một vương quốc kỹ thuật số, với biết bao thành tựu không thể tưởng tượng nỗi.

Bảng sự thật cho thấy : chỉ khi các ngả vào đều ở bit 1 thì ngả ra mới ở bit 1, chỉ cần một ngả vào ở bit 0 thì ngả ra sẽ ở bit 0. Trong mạch điện, bit 0 ứng với mức volt thấp và bit 1 ứng với mức volt cao.
Hình vẽ sau cho thấy ký hiệu của 2 cổng logic cơ bản là NOT và AND, và khi kết hợp 2 cổng logic này chúng ta có thể tạo ra một cổng ogic rất hữu dụng khác là logic NAND. Sau này người ta dùng logic NAND làm logic nền, vì nó dễ chế tạo, giá thành thấp, do đó người ta dùng sự kết hợp của các cổng logic NAND để tạo ra các kiểu dạng logic thông dụng khác.

Từ các cổng Logic cơ bản trên, người ta còn tạo ra các cổng Logic thông dụng khác. Đó là Logic NOR, Logic Ex-OR hay Dị-OR
Từ bảng chân trị của cổng logic Dị-OR, chúng ta thấy: Chỉ khi 2 ngả vào ở trạng thái bit khác nhau luć đó ngả ra mới là bit 1, khi 2 ngả vào ở trạng thái bit giống nhau thì ngả ra là bit 0 Thêmtầng đảo ở ngả ra của cổng Dị-OR, chúng ta có cổng Dị-NOR, phát biểu của cổng Dị-NOR ngược lại với cổng Dị-OR.

MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

mạch khuếch đại thuật toán


Ký hiệu trên mạch điện của một mạch khuếch đại thuật toán như sau:
Ký hiệu của mạch khuếch đại thuật toán trên sơ đồ điện
Trong đó:
  • V+: Đầu vào không đảo
  • V: Đầu vào đảo
  • Vout: Đầu ra
  • VS+: Nguồn cung cấp điện dương
  • VS−: Nguồn cung cấp điện âm
Các chân cấp nguồn (VS+ and VS−) có thể được ký hiệu bằng nhiều cách khác nhau. Cho dù vậy, chúng luôn có chức năng như cũ. Thông thường những chân này thường được vẽ dồn về góc trái của sơ đồ cùng với hệ thống cấp nguồn cho bản vẽ được rõ ràng. Một số sơ đồ người ta có thể giản lược lại, và không vẽ phần cấp nguồn này. Vị trí của đầu vào đảo và đầu vào không đảo có thể hoán chuyển cho nhau khi cần thiết. Nhưng chân cấp nguồn thường không được đảo ngược lại.
---------------
Mạch so sánh

 
Mạch này để so sánh hai tín hiệu điện áp, và sẽ chuyển mạch ngõ ra để hiển thị mạch nào có điện áp cao hơn.
(Trong đó Vs là điện áp nguồn, và mach sẽ được cấp nguồn từ +Vs và -Vs.)
-----------------

Mạch khuếch đại đảo

Dùng để đổi dấu và khuếch đại một điện áp (nhân với một số âm)
Một điện trở thứ ba, có trị số  Rf x Rin⁄ (Rf +Rin)  được thêm vào giữa đầu vào không đảo và đất mặc dù đôi khi không cần thiết lắm, nhưng nó sẽ giảm thiểu sai số do dòng phân áp đầu vào.
---------------------

Mạch khuếch đại không đảo

Dùng để khuếch đại một điện áp (nhân với một hằng số lớn hơn 1)
  •   (thực ra, tổng trở bản thân của đầu vào op-amp có giá trị từ 1 MΩ đến 10 TΩ. Trong nhiều trường hợp tổng trở đầu vào có thể được xem như cao hơn, do ảnh hưởng của mạch hồi tiếp.)
  • Một điện trở thứ ba được thêm vào giữa nguồn tín hiệu vào Vin và đầu vào không đảo trong khi thực ra không cần thiết, nhưng nó sẽ làm giảm thiểu những sai số do dòng điện định thiên đầu vào.
 ------------------

Mạch khuếch đại tổng

Mach được sử dụng để làm phép cộng một số tín hiệu điện áp
nếu , và  độc lập thì
  • Nếu 
  • Ngõ ra sẽ đổi dấu
  • Tổng trở đầu vào là cực lớn hàng TΩ, cho mỗi đầu vào không làm ảnh hưởng áp đầu vào)

CẦU PHÂN ÁP

Ở hình trên,muốn tìm điện áp Vout1, Vout2 trước tiên ta tìm dòng (I) đổ qua mạch điện :
I = Vcc / (R1 + R2+ R3 )
Vout1 = I x ( R2 + R3)
Vout2 = I x R3
Áp dung thuc tế :
  • I = 5 V /(4,7K + 4,7K + 6,8K)     
            = 0,000308(A)
  •  Vout1 = (4,7k+ 6,8k) x 0,000308A
                   =3,542V
  •  Vout2 = 6,8k x 0,000308A
                   = 2,1V
Trong các khối nguồn thường dùng cầu phân áp 2 điệt trở nên viêc tính áp sẽ nhanh hơn :
  • I= Vcc / (R1 + R2)
Vout1 là điện áp đo được tại 2 đầu điện trở R2:
  •  Vout1 = I x R2
Với cầu phân áp 2 điện trở , ta có thể dùng công thức biến đổi :
Vout1 = I x R2
        = (Vcc / (R1 + R2 ))x R2   =>
       
Mạch ứng dụng nguồn trong Laptop:

DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

I - Khái niệm về dòng điện xoay chiều 
    Dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều và giá trị dòng điện biến đổi  theo thời gian, những  thay đổi này thường tuần hoàn theo một chu kỳ nhất định. 
    Dưới đây là các dòng điện xoay chiều  hình sin, xung vuông và xung nhọn:
ẢNH CỦA- VĨNH
   Chu kỳ và tần số của dòng điện xoay chiều. 
  Chu kỳ của dòng điện xoay chiều ký hiệu là T là khoảng thời gian mà điện xoay chiều lặp lại vị trí cũ , chu kỳ được tính bằng giây (s)  
  Tần số điện xoay chiều : là số lần lặp lại trang thái cũ của dòng điện xoay chiều trong một giây ký hiệu là  F đơn vị là Hz
                      F = 1 / T
   Pha của dòng điện xoay chiều : 
  Nói đến pha của dòng xoay chiều ta thường nói tới sự so sánh giữa 2 dòng điện xoay chiều  có cùng tần số .
     * Hai dòng điện xoay chiều cùng pha là hai dòng điện có các thời điểm điện áp cùng tăng và cùng giảm như nhau:

ẢNH CỦA- VĨNH   Hai dòng điện xoay chiều cùng pha
   Hai dòng điện xoay chiều lệch pha : là hai dòng điện có các thời điểm điện áp tăng giảm lệch nhau .
ẢNH CỦA- VĨNH
Hai dòng điện xoay chiều lệch pha
Hai dòng điện xoay chiều ngược pha : là hai dòng điện lệch pha 180 độ, khi dòng điện này tăng thì dòng điện kia giảm và ngược lại:
ẢNH CỦA- VĨNH Hai dòng điện xoay chiều ngược pha
    Biên độ của dòng điện  xoay chiều 
  Biên độ của dòng xoay chiều là giá trị điện áp đỉnh của dòng điện.xoay chiều, biên độ này thường cao hơn điện áp mà ta đo được từ các đồng hồ
  Giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều  
  Thường là giá trị đo được từ các đồng hồ và cũng là giá trị điện áp được ghi trên zắc cắm nguồn của các thiết bị điện tử., Ví dụ nguồn 220V AC mà ta đang sử dụng chính là chỉ giá trị hiệu dụng, thực tế biên độ đỉnh của điện áp 220V AC khoảng 220V x 1,4 lần = khoảng 300V
   Công xuất của dòng điện xoay chiều .
  Công xuất dòng điện xoay chiều phụ thuộc vào cường độ, điện áp và độ lệch pha giữa hai đại lượng trên , công xuất được tính bởi công thức :
P = U.I.cosα
  • Trong đó U : là điện áp
  • I là dòng điện
  • α là góc lệch pha giữa U và I
    => Nếu dòng xoay chiều đi qua điện trở thì độ lệch pha gữa U và I là      α = 0  khi đó cosα = 1 và P = U.I
   => Nếu dòng xoay chiều đi qua cuộn dây hoặc tụ điện thì độ lệch pha giữa U và I là +90 độ hoặc -90độ, khi đó cosα  = 0 và  P = 0 ( công xuất của dòng điện xoay chiều khi đi qua tụ điện hoặc cuộn dây là = 0 )

II - Dòng điện xoay chiều đi qua R, C, L
  1. Dòng điện xoay chiều đi qua điện trở 
  Dòng điện xoay chiều đi qua điện trở thì dòng điện và điện áp cùng pha với nhau , nghĩa là khi điện áp tăng cực đại thì dòng điện qua trở cũng tăng cực đại. như vậy dòng xoay chiều có tính chất như dòng một chiều khi đi qua trở thuần.do đó có thể áp dụng các công thức của dòng một chiều cho dòng xoay chiều đi qua điện trở
Theo công thức định luật ohm:
I = U / R  hay R = U/I 
theo công thức tính công xuất: 
P = U.I   
   2 . Dòng điện xoay chiều đi qua tụ điện .
  Dòng điện xoay chiều đi qua tụ điện thì dòng điện sẽ sớm pha hơn điện áp 90độ
ẢNH CỦA- VĨNH  Dòng xoay chiều có dòng điện sớm pha hơn điện áp 90 độ khi đi qua tụ
 Dòng xoay chiều đi qua tụ sẽ bị tụ cản lại với một trở kháng gọi là Zc, và Zc được tính bởi công thức
Zc = 1/ ( 2 x 3,14 x F x C )
  • Trong đó Zc là dung kháng ( đơn vị là Ohm )
  • F là tần số dòng điện xoay chiều ( đơn vị là Hz)
  • C là điện dung của tụ điện ( đơn vị là Fara)
 Công thức trên cho thấy dung kháng của tụ điện tỷ lệ nghịch với tần số dòng xoay chiều (nghĩa là tần số càng cao càng đi qua tụ dễ dàng) và tỷ lệ nghịc với điện dung của tụ ( nghĩa là tụ có điện dung càng lớn thì dòng xoay chiều đi qua càng dễ dàng)
VD :  một tụ điện có điện dung là 1 Fara đặt trên dòng điện xoay chiều có tần số (f ) là 50Hz ta có :
Zc = 1/ (2 x 3,14 x 50 x 1 ) =0,00318 Ω
Như vây tụ điện này tương đương một điện trở 0,00318 Ω cho dòng xoay chiều 50hz đi qua dễ dàng .
Nếu cũng tụ có điện dung 1 Fara trên dòng một chiều thì sao ?
Vì dòng một chiều có tần số (F)= 0  do đó ta có :
Zc = 1/ ( 2 x 3,14 x 0 x 1 ) =
Một phân số có mẫu bằng 0 thì phân số có kết quả là vô cùng  nên ta xác định tụ đặt trên nguồn một chiều giống như điện trở bị đứt ,vì vậy dòng một chiều không đi qua tụ điện.
  3. Dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây.
 
 ẢNH CỦA- VĨNH   Dòng xoay chiều có dòng điện chậm pha hơn điện áp 90 độ khi đi qua cuộn dây
Khi dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường biến thiên và từ trường biến thiên này lại cảm ứng lên chính cuộn dây đó một điện áp cảm ứng có chiều ngược lại , do đó cuộn dây có xu hướng chống lại dòng điện xoay chiều khi đi qua nó, sự chống lại này chính là cảm kháng của cuộn dây ký hiệu là ZL

ZL = 2 x 3,14 x F x L
  • Trong đó ZL   là cảm kháng ( đơn vị là Ohm)
  • L là hệ số tự cảm của cuộn dây ( đơn vị là Henry) L phụ thuộc vào số vòng dây quấn và chất liệu lõi .
  • F là tần số dòng điện xoay chiều ( đơn vị là Hz)
Ví dụ :
Tìm cảm kháng của cuộn dây (Zl) khi :
L : hệ số tự cảm của cuộn dây 1 Henry
F : tần số dòng điện xoay chiều 50Hz
Thay vào công thức trên ta có : 
ZL = 2 x 3.14 x 50 x 1

    = 314 (Ω)
Bây giờ ta tìm cảm kháng của cuộn dây này khi cho dòng mộ chiều (F = 0Hz) đi qua ta có :
ZL = 2 x 3.14 x 0 x 1 
    = 0 (Ω)
    Từ công thức trên ta thấy, cảm kháng của cuộn dây tỷ lệ thuận với tần số và hệ số tự cảm của cuộn dây,  tần số càng cao thì đi qua cuộn dây càng khó khăn => tính chất này của cuộn dây ngược với tụ điện.
   => Với dòng một chiều thì  ZL của cuộn dây = 0 ohm, dó đó dòng một chiều đi qua cuộn dây chỉ chịu tác dụng của điện trở thuần R mà thôi ( trở thuần của cuộn dây là điện trở đo được bằng đồng hồ vạn năng ), nếu trở thuần của cuộn dây khá nhỏ thì dòng một chiều qua cuộn dây sẽ bị đoản mạch.
  •  Dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây thì dòng điện bị chậm pha so với điện áp 90 độ nghĩa là điện áp tăng nhanh hơn dòng điện khi qua cuộn dây .
  •  Do tính chất lệch pha giữa dòng điện và điện áp khi đi qua tụ điện và cuộn dây, nên ta không áp dụng được định luật Ohm vào mạch điện xoay chiều khi có sự tham gia của L và C được.
  •  Về công xuất thì dòng xoay chiều không sinh công khi chúng đi qua L và C mặc dù có U > 0 và I >0.
 4.  Tổng hợp hai dòng điện xoay chiều trên cùng một mạch điện 
  
 * Trên cùng một mạch điện , nếu xuất hiện hai dòng điện xoay chiều cùng pha thì biên độ điện áp sẽ bằng tổng hai điện áp thành phần.

ẢNH CỦA- VĨNH  Hai dòng điện cùng pha biên độ sẽ tăng, biên độ điện áp sẽ bằng hiệu biên độ của 2 điện áp ngược pha nhau...

DÒNG ĐIỆN 1 CHIỀU

I - Khái niệm cơ bản về dòng điện
  1. Cấu trúc nguyên tử : 
    
Để hiểu về bản chất dòng điện ta biết rằng ( kiến thức PTTH ) tất cả các nguyên tố đều được cấu tạo lên từ các nguyên tử và mỗi nguyên tử của một chất được cấu tạo bởi hai phần là 
    - Một hạt nhân ở giữa các hạt mang điện tích dương gọi là Proton và các hạt trung hoà điện gọi là Neutron. 
    - Các Electron (điện tử ) mang điện tích âm chuyển động xung quanh hạt nhân  . 
    - Bình thường các nguyên tử có trạng thái trung hoà về điện nghĩa là số Proton hạt nhân bằng số electron ở bên ngoài nhưng khi có tác nhân bên ngoài như áp xuất, nhiệt độ, ma sát tĩnh điện, tác động của từ trường .. thì các điện tử electron ở lớp ngoài cùng có thể tách khỏi quỹ đạo để trơqr thành các điện tử tự do. 
    - Khi một nguyên tử bị mất đi một hay nhiều điện tử, chúng bị thiếu điện tử và trở thành ion dương và ngược lại khi một nguyên tử nhận thêm một hay nhiều điện tử thì chúng trở thành ion âm.
   2 . Bản chất dòn điện và chiều dòng điện . 
  Khi các điện tử tập trung với mật độ cao chúng tạo lên hiệu ứng tích điện
  - Dòng điện chính là dòng chuyển động của các hạt mang điện như điện tử , ion.
  - Chiều dòng điện được quy ước đi từ dương sang âm ( ngược với chiều chuyển động của các điện tử - đi từ âm sang dương )
  3. Tác dụng của dòng điện : 
  Khi có một dòng điện chạy qua dây dẫn điện như thí nghiệm sau :

ẢNH CỦA - VĨNH

  Ta thấy rằng dòng điện đã tạo ra một từ trường xung quanh để làm lệch hướng của nam châm, khi đổi chiều dòng điện thì từ trường cũng đổi hướng =>  làm nam châm lệch theo hướng ngược lại.
  - Dòng điện chạy qua bóng đèn làm bóng đèn phát sáng và siẩng nhiệt năng
  - Dòng điện chạy qua động cơ làm quay động cơ quay  sinh ra cơ năng
  - Khi ta nạp ác quy các cực của ắc quy bị biến đổi và dòng điện có tác dụng hoá năng..
Như vậy dòng điện có các tác dụng là tác dụng về nhiệt , tác dụng về cơ năng , tác dụng về từ trường và tác dụng về hoá năng.
 II - Dòng điện và điện áp một chiều
   1. Cường độ dòng điện : 
   Là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của dòng điện hay đặc trưng cho số lượng các điện tử đi qua tiết diện của vật dẫn trong một đơn vị thời gian - Ký hiệu là I
  - Dòng điện một chiều là dòng chuyển động theo một hướng nhất định từ dương sang âm theo quy ước hay là dòng chuyển động theo một hướng của các điện tử tự do.

 

ẢNH CỦA VĨNH
  Đơn vị của cường độ dòng điện là Ampe và có các bội số :
  • Kilo Ampe  = 1000 Ampe
  • Mega Ampe = 1000.000 Ampe
  • Mili Ampe = 1/1000 Ampe
  • Micro Ampe = 1/1000.000 Ampe
   2. Điện áp :
   Khi mật độ các điện tử tập trung không đều tại hai điểm A và B nếu ta nối một dây dẫn từ A sang B sẽ xuất hiện dòng chuyển động của các điện tích từ nơi có mật độ cao sang nơi có mật độ thấp, như vậy người ta gọi hai điểm A và B có chênh lệch về điện áp và áp chênh lệch chính là hiệu điện thế.
  - Điện áp tại điểm A gọi là UA
  - Điện áp tại điểm B gọi là UB.
  - Chênh lệch điện áp giữa hai điểm A và B gọi là hiệu điện thế UAB
             UAB = UA - UB
  - Đơn vị của điện áp là Vol  ký hiệu là U hoặc E, đơn vị điện áp có các bội số là
  • Kilo Vol ( KV) = 1000 Vol
  • Mini Vol (mV) = 1/1000 Vol
  • Micro Vol = 1/1000.000 Vol

ẢNH CỦA VĨNH

  Điện áp có thể ví như độ cao của một bình nước, nếu hai bình nước có độ cao khác nhau thì  khi nối một ống dẫn sẽ có dòng nước chảy qua từ bình cao sang bình thấp hơn, khi hai bình nước có độ cao bằng nhau thì không có dòng nước chảy qua ống dẫn. Dòng điện cũng như vậy nếu hai điểm có điện áp chên lệch sẽ sinh ra dòng điện chạy qua dây dẫn  nối với hai điểm đó từ điện áp cao sang điện áp thấp và nếu hai điểm có điện áp bằng nhau thì dòng điện trong dây dẫn sẽ = 0
III - Các định luật cơ bản
1. Định luật ôm 
  Định luật ôm là định luật quan trọng mà ta cần phải nghi nhớ
   Cường độ dòng điện trong một đoạn mạch tỷ lệ thuận với điện áp ở hai đầu đoạn mạch và tỷ lệ nghịch với điện trở của đoạn mạch đó .
  Công thức :     I = U / R trong đó
  •   I là cường độ dòng điện , tính bằng Ampe (A)
  • U là điện áp ở hai đầu đoạn mạch , tính bằng Vol (V)
  • R là điện trở của đoạn mạch , tính bằng ôm
  2. Định luật ôm cho đoạn mạch  
    Đoạn mạch mắc nối tiếp:  
 Trong một đoạn mạch có nhiều điện trở mắc nối tiếp thì điện áp ở hai đầu đoạn mạch bằng tổng sụt áp trên các điện trở .


ẢNH CỦA VĨNH
  •    Như sơ đồ trên thì  U = U1 + U2 + U3 
  •  Theo định luật ôm ta lại có U1 =I1 x R1 , U2 = I2 x R2,  
       U3 = I3 x R3  nhưng đoạn mạch mắc nối tiếp thì  I1 = I2 = I3
  • Sụt áp trên các điện trở =>  tỷ lệ thuận với các điện trở 
  • Đoạn mạch mắc song song 
     Trong đoạn mạch có nhiều điện trở mắc song song thì cường độ dòng điện chính bằng tổng các dòng điện đi qua các điện trở và sụt áp trên các điện trở là như nhau:

 
ẢNH CỦA VĨNH
  • Mạch trên có U1 = U2 = U3 = E
  • I = I1 + I2 + I3 và U1 = I1 x R1  = I2 x R2 = I3 x R3
  • Cường độ dòng điện tỷ lệ nghịch với điện trở .
 3. Điện năng và công xuất :
   * Điện năng.
   Khi dòng điện chạy qua các thiết bị như bóng đèn => làm bóng đèn sáng, chạy qua động cơ => làm động cơ quay như vậy dòng điện đã sinh ra công. Công của dòng điện gọi là điện năng, ký hiệu là W, trong thực tế ta thường dùng Wh, KWh ( Kilo wat giờ)
 Công thức tính điện năng là :
W = U x I x t
  • Trong đó W là điện năng tính bằng  June (J)
  • U là điện áp tính bằng Vol (V)
  • I là dòng điện tính bằng Ampe (A)
  • t là thời gian tính bằng giây (s)
   * Công xuất .
   Công xuất của dòng điện là điện năng tiêu thụ trong một giây , công xuất được tính bởi công thức
P = W / t = (U. I .t ) / t = U .I
Theo định luật ôm ta có   P = U.I =  U/ R  = R.I2  
  Ta thấy rằng dòng điện đã tạo ra một từ trường xung quanh để làm lệch hướng của nam châm, khi đổi chiều dòng điện thì từ trường cũng đổi hướng =>  làm nam châm lệch theo hướng ngược lại.
  - Dòng điện chạy qua bóng đèn làm bóng đèn phát sáng và siẩng nhiệt năng
  - Dòng điện chạy qua động cơ làm quay động cơ quay  sinh ra cơ năng
  - Khi ta nạp ác quy các cực của ắc quy bị biến đổi và dòng điện có tác dụng hoá năng..
Như vậy dòng điện có các tác dụng là tác dụng về nhiệt , tác dụng về cơ năng , tác dụng về từ trường và tác dụng về hoá năng.
 II - Dòng điện và điện áp một chiều
   1. Cường độ dòng điện : 
   Là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của dòng điện hay đặc trưng cho số lượng các điện tử đi qua tiết diện của vật dẫn trong một đơn vị thời gian - Ký hiệu là I
  - Dòng điện một chiều là dòng chuyển động theo một hướng nhất định từ dương sang âm theo quy ước hay là dòng chuyển động theo một hướng của các điện tử tự do.
  Đơn vị của cường độ dòng điện là Ampe và có các bội số :
  • Kilo Ampe  = 1000 Ampe
  • Mega Ampe = 1000.000 Ampe
  • Mili Ampe = 1/1000 Ampe
  • Micro Ampe = 1/1000.000 Ampe
   2. Điện áp :
   Khi mật độ các điện tử tập trung không đều tại hai điểm A và B nếu ta nối một dây dẫn từ A sang B sẽ xuất hiện dòng chuyển động của các điện tích từ nơi có mật độ cao sang nơi có mật độ thấp, như vậy người ta gọi hai điểm A và B có chênh lệch về điện áp và áp chênh lệch chính là hiệu điện thế.
  - Điện áp tại điểm A gọi là UA
  - Điện áp tại điểm B gọi là UB.
  - Chênh lệch điện áp giữa hai điểm A và B gọi là hiệu điện thế UAB
             UAB = UA - UB
  - Đơn vị của điện áp là Vol  ký hiệu là U hoặc E, đơn vị điện áp có các bội số là
  • Kilo Vol ( KV) = 1000 Vol
  • Mini Vol (mV) = 1/1000 Vol
  • Micro Vol = 1/1000.000 Vol
  Điện áp có thể ví như độ cao của một bình nước, nếu hai bình nước có độ cao khác nhau thì  khi nối một ống dẫn sẽ có dòng nước chảy qua từ bình cao sang bình thấp hơn, khi hai bình nước có độ cao bằng nhau thì không có dòng nước chảy qua ống dẫn. Dòng điện cũng như vậy nếu hai điểm có điện áp chên lệch sẽ sinh ra dòng điện chạy qua dây dẫn  nối với hai điểm đó từ điện áp cao sang điện áp thấp và nếu hai điểm có điện áp bằng nhau thì dòng điện trong dây dẫn sẽ = 0
III - Các định luật cơ bản
1. Định luật ôm 
  Định luật ôm là định luật quan trọng mà ta cần phải nghi nhớ
   Cường độ dòng điện trong một đoạn mạch tỷ lệ thuận với điện áp ở hai đầu đoạn mạch và tỷ lệ nghịch với điện trở của đoạn mạch đó .
  Công thức :     I = U / R trong đó
  •   I là cường độ dòng điện , tính bằng Ampe (A)
  • U là điện áp ở hai đầu đoạn mạch , tính bằng Vol (V)
  • R là điện trở của đoạn mạch , tính bằng ôm
  2. Định luật ôm cho đoạn mạch  
    Đoạn mạch mắc nối tiếp:  
 Trong một đoạn mạch có nhiều điện trở mắc nối tiếp thì điện áp ở hai đầu đoạn mạch bằng tổng sụt áp trên các điện trở .
  •    Như sơ đồ trên thì  U = U1 + U2 + U3 
  •  Theo định luật ôm ta lại có U1 =I1 x R1 , U2 = I2 x R2,  
       U3 = I3 x R3  nhưng đoạn mạch mắc nối tiếp thì  I1 = I2 = I3
  • Sụt áp trên các điện trở =>  tỷ lệ thuận với các điện trở .
    Đoạn mạch mắc song song 
     Trong đoạn mạch có nhiều điện trở mắc song song thì cường độ dòng điện chính bằng tổng các dòng điện đi qua các điện trở và sụt áp trên các điện trở là như nhau:

  • Mạch trên có U1 = U2 = U3 = E
  • I = I1 + I2 + I3 và U1 = I1 x R1  = I2 x R2 = I3 x R3
  • Cường độ dòng điện tỷ lệ nghịch với điện trở .
 3. Điện năng và công xuất :
   * Điện năng.
   Khi dòng điện chạy qua các thiết bị như bóng đèn => làm bóng đèn sáng, chạy qua động cơ => làm động cơ quay như vậy dòng điện đã sinh ra công. Công của dòng điện gọi là điện năng, ký hiệu là W, trong thực tế ta thường dùng Wh, KWh ( Kilo wat giờ)
 Công thức tính điện năng là :
W = U x I x t
  • Trong đó W là điện năng tính bằng  June (J)
  • U là điện áp tính bằng Vol (V)
  • I là dòng điện tính bằng Ampe (A)
  • t là thời gian tính bằng giây (s)
   * Công xuất .
   Công xuất của dòng điện là điện năng tiêu thụ trong một giây , công xuất được tính bởi công thức
P = W / t = (U. I .t ) / t = U .I
Theo định luật ôm ta có   P = U.I =  U/ R  = R.I2  

MOSFET

1. Giới thiệu về Mosfet
MOSFET, viết tắt của "Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor" trong tiếng Anh, có nghĩa là "transistor hiệu ứng trường Oxit Kim loại - Bán dẫn", là một thuật ngữ chỉ các transistor hiệu ứng trường được sử dụng rất phổ biến trong các mạch số và các mạch tương tự.
                         
ẢNH CỦA- VĨNH     Transistor hiệu ứng trường Mosfet
   2. Cấu tạo và ký hiệu của Mosfet.
                        
ẢNH CỦA- VĨNH    Ký hiệu và sơ đồ chân tương đương giữa Mosfet và Transistor
   * Cấu tạo của Mosfet.
                               
                              ẢNH CỦA- VĨNH Cấu tạo của Mosfet ngược Kênh N
  • G : Gate gọi là cực cổng
  • S : Source  gọi là cực nguồn
  • D : Drain gọi  là cực máng
  • Mosfet kện N có hai miếng bán dẫn loại P đặt trên nền bán dẫn N, giữa hai lớp P-N được cách điện bởi lớp SiO2  hai miếng bán dẫn P được nối ra thành cực D và cực S, nền bán dẫn N được nối với lớp màng mỏng ở trên sau đó được dấu ra thành cực G.
  • Mosfet có điện trở  giữa cực G với cực S và giữa cực G với cực D  là vô cùng lớn , còn điện trở giữa cực D và cực S phụ thuộc vào  điện áp chênh lệch giữa cực G và cực S ( UGS )
  • Khi điện áp UGS = 0 thì điện trở RDS rất lớn, khi điện áp UGS > 0  => do hiệu ứng từ trường làm cho điện trở RDS giảm, điện áp UGS càng lớn thì điện trở RDS càng nhỏ.
   3. Nguyên tắc hoạt động của Mosfet
    Mạch điện thí nghiệm.
                               
                                       ẢNH CỦA- VĨNH   Mạch thí nghiệm sự hoạt động của Mosfet
  • Thí nghiệm : Cấp nguồn một chiều UD qua một bóng đèn D vào hai cực D và S của Mosfet Q (Phân cực thuận cho Mosfet ngược) ta thấy bóng đèn không sáng nghĩa là không có dòng điện đi qua cực DS khi chân G không được cấp điện.
  • Khi công tắc K1 đóng, nguồn UG cấp vào hai cực GS làm điện áp UGS > 0V => đèn Q1 dẫn => bóng đèn D sáng.
  • Khi công tắc K1 ngắt, điện áp tích trên tụ C1 (tụ gốm) vẫn duy trì cho đèn Q dẫn => chứng tỏ không có dòng điện đi qua cực GS.
  • Khi công tắc K2 đóng, điện áp tích trên tụ C1 giảm bằng 0 =>  UGS= 0V  => đèn tắt
  • => Từ thực nghiệm trên ta thấy rằng : điện áp đặt vào chân G không tạo ra dòng GS như trong Transistor thông thường mà điện áp này chỉ tạo ra từ trường => làm cho điện trở RDS giảm xuống . 
     
    4. Đo kiểm tra Mosfet
  • Một Mosfet còn tốt  : Là khi đo trở kháng giữa G với S và giữa G với D có điện trở bằng vô cùng ( kim không lên cả hai chiều đo)  và khi G đã được thoát điện thì trở kháng giữa D và S phải là vô cùng.
    Các bước kiểm tra như sau :
                   
             ẢNH CỦA- VĨNH            Đo kiểm tra Mosfet ngược thấy còn tốt.
  • Bước 1 : Chuẩn bị để thang x1KW 
  • Bước 2 : Nạp cho G một điện tích ( để que đen vào G que đỏ vào S hoặc D )
  • Bước 3 :  Sau khi nạp cho G một điện tích  ta đo giữa D và S ( que đen vào D que đỏ vào S  ) => kim sẽ lên.
  • Bước 4 : Chập G vào D hoặc G vào S để thoát điện chân G.
  • Bước 5 : Sau khi đã thoát điện chân G đo lại DS như bước 3 kim không lên.
  • => Kết quả như vậy là Mosfet tốt.
                            
                      ẢNH CỦA- VĨNH Đo kiểm tra Mosfet ngược thấy bị chập
  • Bước 1 : Để đồng hồ thang x 1KW 
  • Đo giữa G và S hoặc giữa G và D nếu kim lên = 0 W    là chập
  • Đo giữa D và S mà cả hai chiều đo kim lên = 0 W  là chập  D S    
   5. Ứng dung của Mosfet trong thực tế
      Mosfet trong nguồn xung của Monitor
 
ẢNH CỦA- VĨNH   Mosfet được sử dụng làm đèn công xuất nguồn Monitor
     Trong bộ nguồn xung của Monitor hoặc máy vi tính, người ta thường dùng cặp linh kiện là IC tạo dao động và đèn Mosfet, dao động tạo ra từ IC có dạng xung vuông được đưa đến chân G của Mosfet, tại thời điểm xung có điện áp > 0V => đèn Mosfet dẫn, khi xung dao động = 0V Mosfet ngắt => như vậy dao động tạo ra sẽ điều khiển cho Mosfet liên tục đóng ngắt tạo thành dòng điện biến thiên liên tục chạy qua cuộn sơ cấp => sinh ra từ trường biến thiên cảm ứng lên các cuộn thứ cấp => cho ta điện áp ra.
   * Đo kiểm tra Mosfet trong mạch .
     
 Khi kiểm tra Mosfet trong mạch , ta chỉ cần để thang x1W   và đo giữa D và S => Nếu 1 chiều kim lên đảo chiều đo kim không lên => là Mosfet bình thường, Nếu cả hai chiều kim lên = 0 Ω  là Mosfet bị chập DS.