Power Supply là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động (2022)

0
66

Một thiết bị điện quan trọng giúp cung cấp điện năng cho các phụ tải điện, bạn đã đoán ra được đó là thiết bị nào chưa? Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về Power Supply, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó, cùng xem nhé:

Power Supply là gì?

Power Supply còn được gọi là bộ nguồn chuyển mạch, giúp chuyển đổi từ một điện áp cao cấp (điện áp xoay chiều AC) thành điện áp một chiều (DC). Bên cạnh đó, thiết bị này còn có một số tên gọi khác như bộ nguồn chuyển mạch, bộ nguồn đóng ngắt, hệ thống bộ chuyển đổi nguồn…

khai niem power supply

Power Supply được ứng dụng vào các thiết bị điện tử cầm tay như điện thoại di động, máy tính xách tay…

→ Cấu tạo mạch Power Supply (SMPS)

Một số bộ phận điển hình giúp cấu tạo nên Power Supply:

cau tao power supply

  • Bộ chỉnh lưu cầu Bridge rectifier.
  • Tụ lọc Filter Capacitor.
  • Biến trở khởi động dạng Start up resistors.
  • Transistor trường ứng FET với Chopper/Power FET.
  • Mạch điều chỉnh điện áp ra tải dòng Pulse Width Modulation.
  • Và một số bộ phận khác.

→ Nguyên lý  hoạt động Power Supply

nguyen ly hoat dong power supply

  • Điện áp đầu ra DC sẽ được tạo ra bởi điện áp AC từ nguồn điện đưa vào bộ chỉnh lưu.
  • Tiếp đến, dòng điện áp này sẽ được lọc qua tụ điện lớn có giá trị 220UF cho đến 450V.
  • Điện áp DC sau khi được lọc qua biến áp và đạt ngưỡng điện trở sẽ giảm xuống.
  • Cuối cùng sẽ được đưa đến nguồn pin VCC trong PWM hoặc mạch điều chỉnh điện áp đến tải.
  • Tại PWM, khi các vi mạch nhận được điện áp sẽ tạo ra được tín hiệu để transistor chạy FET. Điều này sẽ giúp tạo ra sự thay đổi trong từ trường trên cuộn sơ cấp của biến áp, để từ đó điều chỉnh sự thay đổi trong các cuộn dây thứ cấp. Và khi các cuộn thứ cấp tạo ra được điện áp đều đặn sẽ được lọc để cho ra điện áp DC.

Buck Converter – Điều chỉnh giảm

Trong các thiết bị sử dụng pin, tiêu thụ điện năng là rất quan trọng. Vì điện trở có thể cho phép sự giảm xuống nhưng điện năng thì lại mất đi. Do đó, việc điều chỉnh giảm là cần thiết và sẽ được sử dụng nhiều hơn.

su dieu chinh boost buck converter

Mạch cơ bản điều chỉnh giảm bao gồm:

  • Cuộn cảm
  • Diode
  • Tụ điện
  • Mạch khuếch đại
  • Mạch điều khiển chuyển đổi.
# Nguyên lý hoạt động

Mạch điều chỉnh giảm hoạt động theo nguyên lý thay đổi lượng thời gian. Tại đó, cuộn cảm sẽ nhận được lượng điện năng từ các nguồn điện.

# Cách thức hoạt động
  • Mạch đóng: điện áp xuất hiện trên dây dẫn Vin – Vout. Khi sử dụng các phương trình điện, dòng sẽ được tăng lên mức (Vin – Vout)/L. Lúc này, diode sẽ đảo chiều và không điều khiển được.
  • Mạch mở: dòng điện chạy qua dây dẫn, cuộn cảm và tải. Lúc này các diode đảo chiều trở lại dòng điện bằng hệ thống I-out. Tại đây, sự phân cực của điện áp qua dây dẫn cũng đảo chiều nên dòng điện qua cuộn cảm giảm (tốc độ giảm bằng -Vout/L).

Boost Converter – Điều chỉnh tăng

Lợi thế của Power Supply chính là sự điều chỉnh tăng, được sử dụng nhiều trong các nguồn cung cấp mức điện áp nhỏ nhưng lại cần cao hơn. Việc này sẽ làm gia tăng công suất.

mach boost converter tang ap

Cấu tạo của mạch cơ bản điều chỉnh tăng

Các thành phần cấu thành mạch chuyển đổi boost gồm:

  • Cuộn cảm.
  • Diode.
  • Tụ điện.
  • Bộ khuếch đại lỗi.
  • Mạch điều khiển chuyển đổi.
# Nguyên lý hoạt động

Mạch điều chỉnh tăng sẽ dựa vào sự thay đổi về thời gian giúp cuộn cảm nhận được điện năng từ nguồn.

# Cách thức hoạt động điều chỉnh tăng
  • Công tắc ON: dòng điện bên trong dây dẫn được kết nối với dây nối đất. Lúc này điện áp V-in được đặt lên nên điện áp được tăng lên bằng với mức V-in/L.
  • Công tắc OFF: điện áp trên cuộn cảm được thay với giá trị chính bằng Vout-Vin. Lúc này, dòng điện trong dây dẫn sẽ được giảm với giá trị tương ứng bằng (Vout-Vin)/L.

Sự kết hợp của 2 điều chỉnh

Sự kết hợp của điều chỉnh giảm và điều chỉnh tăng, đem đến khả năng lớn hơn so với khi chúng hoạt động riêng lẻ. Một số cấu hình sử dụng cho sự kết hợp này như sau:

su dieu chinh boost buck converter

  • V-in, V-out – là cấu hình có sự kết hợp các bộ phận chuyển đổi buck hay chuyển đổi boost đơn lẻ. Tuy nhiên, sự kết hợp tạo ra được điện áp âm đầu ra so với điện áp dương đầu vào. Đây là dạng chỉ áp dụng cho 1 số thiết bị, không phải dạng thông dụng.
  • V-in, V-out + là sự kết hợp của 2 điện áp đầu vào và đầu ra đều cùng cực. Tại đây, 2 công tắc hoạt động cùng lúc và thực hiện việc đóng hoặc mở. Dòng điện sẽ được hình thành ngay sau khi công tắc điện mở.

PSU là gì?

PSU (viết tắt của Power Supply Unit), là bộ nguồn của một máy tính hay nói rõ hơn đây là phần cứng của máy tính bàn.

psu la gi

hiệm vụ chính của PSU: bộ nguồn nhận chuyển đổi dòng điện AC thành DC, sau đó cung cấp năng lượng tới những linh kiện máy khác.

→ Cấu tạo của bộ nguồn máy tính gồm

  • CPU
  • Ổ cứng
  • Mainboard
  • Bàn phím
  • Card màn hình và chuột.

Tất cả bộ phận trên đều dùng nguồn điện 1 chiều DC. Theo các đầu Pin, bộ nguồn chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) từ bên ngoài thành  DC. Vì vậy mà bộ nguồn đóng vai trò rất quan trọng với máy tính, nếu không có bộ phận này thì máy tính không thể hoạt động.

Power Supply có tốt không?

Tuy Power Supply đóng vai trò quan trọng là thế nhưng cũng có ưu điểm và nhược điểm, anh em xùng xem tiếp xem nó như thế nào nhé:

power supply co tot khong

→ Ưu điểm

  • Thiết kế nhỏ gọn, dễ di dời – lắp đặt – bảo trì và ít chiếm diện tích mạch điện.
  • Sử dụng Power Supply mang đến hiệu quả hoạt động tốt do mức tản nhiệt thấp. Có thể linh hoạt điều chỉnh dạng chuyển mạch đóng/ngắt chỉ cần thao tác với các lệnh ON/OFF đơn giản.
  • Power Supply cung cấp các chức năng chuyển đổi linh hoạt cho các thiết bị, hoặc điều chỉnh mức tăng/giảm điện áp, hoặc kết hợp của cả hai.

→ Nhược điểm

  • Để Power Supply có thể hoạt động được tốt nhất thì phải đạt được yêu cầu thiết kế chuyên môn tốt. Bởi Power Supply phải thực hiện nhiều yêu cầu kỹ thuật phức tạp để đảm bảo được nhiễu xung.
  • Các thành phần bên ngoài của Power Supply được thiết kế với mạch tích hợp thành mạch duy nhất. Vì vậy việc cần lắp thêm các thành phần bên ngoài là điều cần thiết, cụ thể là các tụ điện và bộ lọc.
  • Tạo ra sự nhiễu xung – khi xuất hiện hành động đóng ngắt Power Supply thì lúc này các xung sẽ xảy ra. Đây được xem là một trong những vấn đề rất lớn cần giải quyết. Nếu không được lọc chính xác thì các xung có thể lan ra nhiều nơi trong mạch, đặc biệt là vấn đề sinh nhiễu khi xuất hiện xung gai. 

⏭️ Mời anh em đọc thêm thông tin:

Hy vọng với những thông tin được tổng hợp ở trên, sẽ giúp anh em hiểu rõ hơn về vai trò – chức năng – nguyên lý hoạt động cũng các ưu nhược điểm của một Power Supply để ứng dụng thật tốt trong công việc của mình.

MecsuLearn Blog

Đam mê cơ khí trong máu rồi, biết gì chia sẻ đó, anh em cùng nhau chia sẻ nhé
Subscribe
Notify of
0 Bình luận
Inline Feedbacks
View all comments