AC/DC Cơ Bản

Nguồn AC/DC : Phần này sẽ giải thích về máy biến áp và hệ thống chuyển mạch, là những phương pháp cơ bản để chuyển đổi điện áp xoay chiều (dòng điện xoay chiều) sang điện áp một chiều (dòng điện một chiều). Như phần tóm tắt của phần này, chúng tôi cũng sẽ so sánh máy biến áp và hệ thống chuyển mạch.

Đầu tiên, chúng ta sẽ xem xét câu hỏi cơ bản về “Điều gì khiến việc nguồn AC/DC trở nên cần thiết?”

Đây có thể là một điểm hiển nhiên, nhưng ở Nhật Bản, điện được cung cấp cho các ngôi nhà và tòa nhà chủ yếu là điện xoay chiều 100V và 200V. Điều đó nói lên rằng, hầu hết các mạch điện tử được tích hợp trong các sản phẩm chạy bằng điện đều hoạt động ở điện áp một chiều như 5V và 33V. Mặc dù một số thiết bị, chẳng hạn như động cơ và bóng đèn sợi đốt, chạy ở điện áp xoay chiều mà không yêu cầu bất kỳ chuyển đổi nào, ngày nay có rất ít thiết bị đơn giản chỉ bao gồm động cơ và công tắc. Hầu hết chúng đều có một số loại mạch điều khiển điện tử, tất cả đều chạy trên điện áp DC. Bóng đèn sợi đốt ngày càng được thay thế bằng đèn LED, và như bạn có thể biết, về cơ bản đèn LED là một thiết bị DC. Do đó, câu trả lời là điện mà chúng ta nhận được từ lưới điện truyền tải là điện xoay chiều, các mạch điện tử nằm ở trung tâm của các thiết bị điện chạy bằng điện một chiều, và nếu không có bộ chuyển đổi AC / DC thì các sản phẩm điện không thể hoạt động được. Sau đó, bạn có thể hỏi, “Nếu đúng như vậy, tại sao nguồn điện không được truyền trong DC ngay từ đầu?” Vâng, có những lý do cho việc truyền tải điện trong xoay chiều, một phần có bản chất lịch sử.

Bạn có thể biết rằng chính Thomas Edison là người đã phát minh ra đèn sợi đốt vào năm 1881. Trên thực tế, vào thời đó ở Mỹ, phương pháp tiêu chuẩn để cung cấp điện là DC. Để đẩy nhanh sự lan rộng của đèn sợi đốt, Edison bắt tay vào kinh doanh mở rộng lưới truyền tải DC 110V. Tuy nhiên, truyền tải điện một chiều gặp phải vấn đề sụt áp đáng kể, đến mức khoảng cách tối đa mà nguồn điện được truyền tải cho các mục đích thực tế là 1,5 km, điều này sẽ đòi hỏi phải xây dựng các trạm phát điện ngay tại nơi con người sinh sống, trong thành phố và thị trấn – một viễn cảnh không thể tưởng tượng được. Để thay thế, Nikola Tesla đã nghĩ ra các phương pháp sản xuất, truyền tải và sử dụng điện dựa trên AC, đó là Cuộc chiến của các dòng điện. Cuối cùng thì Tesla đã giành được chiến thắng – một sự kiện mà người ta vẫn cảm nhận được ngay bây giờ – nhờ vào những ưu điểm của hệ thống AC cung cấp sự đơn giản của việc chuyển đổi điện áp, cho phép sử dụng dây truyền dẫn mỏng và dài, và cung cấp khả năng truyền tải điện với ít tổn thất.

Ưu điểm của AC

• Thông qua việc sử dụng máy biến áp, AC cho phép thay đổi điện áp đơn giản (Tăng áp và giảm áp).
• Truyền tải điện áp cao / dòng điện thấp có thể làm giảm vấn đề sụt áp (mất mát I²R).
• Bởi vì việc chuyển đổi từ AC sang DC cũng dễ dàng, AC cũng tạo điều kiện cung cấp năng lượng cho các thiết bị chạy bằng DC.

Trong thực tế, điện được truyền từ trạm phát điện đến các gia đình dưới dạng xoay chiều ở điện áp cao từ hàng nghìn vôn đến 20.000V, và nó được chuyển xuống 100V hoặc 200V trong một máy biến áp.

Hơi lạc đề, trong tình hình hiện tại, vì nguồn điện từ ổ cắm trong nhà là AC nên mỗi thiết bị phải có mạch nguồn AC/DC. Từ quan điểm tiết kiệm điện và giảm kích thước thiết bị, điều này được coi là lãng phí. Trong khái niệm “nhà thông minh” mà việc nghiên cứu và chạy thử đang được thực hiện tại các địa điểm khác nhau, một hệ thống đang được xem xét trong đó DC được cung cấp trực tiếp từ ổ cắm trong nhà. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là lưới truyền tải điện sẽ đột ngột được chuyển sang DC. Nhu cầu chuyển đổi AC/DC sẽ không bị loại bỏ. Một hệ thống như vậy vẫn có thể yêu cầu bộ nguồn AC/DC công suất lớn, hiệu suất cao, hệ số công suất lớn làm nguồn chính cho các thiết bị cung cấp DC gia đình, cũng như bộ nguồn AC/DC kích thước điện trung bình và cục bộ.

Tiếp theo chúng ta sẽ xem xét một khái niệm cơ bản khác. Chúng tôi đã đề cập ở trên rằng “việc chuyển đổi từ AC sang DC cũng dễ dàng,” trong một hoạt động được gọi là chỉnh lưu. Vì đây là chuyển đổi cơ bản đối với nguồn AC/DC, chúng tôi cần đảm bảo rằng chúng tôi có hiểu biết vững chắc về nó.

Hình 2 cho thấy các hoạt động của chỉnh lưu toàn sóng và nửa sóng, là cơ bản của khái niệm chỉnh lưu. Trong cả hai trường hợp, một diode được sử dụng để giữ biên độ phía âm của điện áp xoay chiều đầu vào. Chỉnh lưu nửa sóng, chỉ kẹp mặt âm bằng cách sử dụng một diode duy nhất, loại bỏ thành phần âm và tạo ra một nửa dạng sóng, như tên của nó. Chỉnh lưu toàn sóng sử dụng một cầu điốt kết hợp bốn điốt; nó đảo ngược mặt âm và xuất ra mặt dương, với kết quả là toàn sóng biến thành DC.

Sau khi chuyển đổi DC, một tụ điện được sử dụng để làm mịn sóng. Ngay cả sau khi làm mịn, gợn vẫn còn, và điện áp gợn , là biên độ của gợn , thay đổi như một hàm theo kích thước của tụ điện và tải. Nếu kích thước tụ điện và tải bằng nhau, trong điều kiện chỉnh lưu toàn sóng và nửa sóng, chỉnh lưu toàn sóng dẫn đến điện áp gợn nhỏ hơn.

Những điểm chính:

・ Từ quan điểm mạch điện tử, nguồn AC / DC là cơ bản để cấp nguồn DC. Vì vậy, chúng ta phải nắm chắc lý thuyết cơ bản.