Sơ đồ nguyên lý mạch sạc pin điện thoại : Bạn đã bao giờ nghĩ về cách hoạt động của bộ sạc điện thoại di động hoặc cách một thiết bị nhỏ có thể chuyển đổi nguồn điện 220 – 230 volt thành 5 volt hoặc điện áp mong muốn? Trong dự án này, chúng tôi sẽ giải thích về mạch được sử dụng để sạc các thiết bị điện thoại của bạn một cách an toàn bằng cách chuyển đổi nguồn điện 220 volt thành định mức cung cấp điện áp của điện thoại di động của bạn.
Xem Sơ Đồ Full
Ngày nay bộ sạc điện thoại di động đi kèm với các nguồn cung cấp năng lượng khác nhau trên thị trường. Trong dự án này, chúng tôi sẽ tạo một mạch sẽ được sử dụng để lấy nguồn điện một chiều điều chỉnh 5 volt từ nguồn điện xoay chiều 220 volt. Mạch này cũng có thể được sử dụng như nguồn cung cấp năng lượng cho các thiết bị khác, bảng mạch, vi điều khiển và IC .
Về cơ bản, có bốn bước liên quan đến việc tạo ra một mạch sạc pin điện thoại di động. Bước đầu tiên là giảm 220 volt của nguồn AC thành điện áp nhỏ. Bước thứ hai liên quan đến việc chỉnh lưu AC thành DC bằng cách sử dụng một bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng. Điện áp một chiều thu được ở bước thứ hai, chứa gợn sóng AC được loại bỏ bằng quá trình lọc. Bước cuối cùng là điều chỉnh điện áp, trong đó IC 7805 được sử dụng để cung cấp nguồn DC điều chỉnh 5 volt.
Mạch sạc pin điện thoại di động
Thành phần bắt buộc
- 9-0-9 1A : Biến áp giảm áp
- Điốt
- Tụ điện – 1000 µF và 0,01 µF
- IC điều chỉnh điện áp 7805
Biến áp giảm áp 9-0-9 1A
9-0-9 là một máy biến áp giảm áp điểm giữa. Máy biến áp có đầu ra ở giữa, một dây dẫn được nối chính xác tại điểm giữa của cuộn thứ cấp của máy biến áp và được giữ ở 0 vôn bằng cách nối nó với dòng điện trung tính. Máy biến áp 9-0-9 này chuyển đổi 220 volt nguồn AC thành 9 volt AC.
Kỹ thuật này giúp máy biến áp cung cấp hai điện áp đầu ra riêng biệt bằng nhau về độ lớn nhưng ngược chiều về cực tính. Hoạt động của máy biến áp này rất giống với máy biến áp bình thường (cuộn sơ cấp và thứ cấp). Điện áp sơ cấp sẽ tạo ra hiệu điện thế do cảm ứng từ ở cuộn thứ cấp nhưng do có một dây ở tâm của cuộn thứ cấp nên ta có thể thu được hai hiệu điện thế.
Loại biến áp hạ áp này được sử dụng chủ yếu trong các mạch chỉnh lưu bằng cách biến đổi điện áp nguồn AC thành điện áp DC.
Từ sơ đồ trên có thể thấy rằng chúng ta thu được hai điện áp V A và V B từ ba dây và dây trung tính được nối với đất nên máy biến áp này còn được gọi là máy biến áp hai pha ba dây.
Một điện áp chúng ta nhận được bằng cách kết nối tải giữa đường dây 1 và giữa đường dây 2 với trung tính. Nếu mắc tải trực tiếp giữa đường 1 và đường 2 thì ta thu được hiệu điện thế toàn phần là tổng của hiệu điện thế hai đầu.
Gọi Np, Na và N B lần lượt là số vòng dây ở cuộn sơ cấp, nửa đầu cuộn thứ cấp và nửa sau cuộn thứ cấp. Gọi V P là điện áp trên cuộn sơ cấp, V A và V B lần lượt là điện áp trên nửa đầu của cuộn thứ cấp và nửa sau của cuộn thứ cấp. Chúng ta có thể tính điện áp V A và V B bằng công thức:
- V A = (N A / N P ) x V P
- V B = (N B / N P ) x V P
- V Tổng = V A + V B
Sự khác biệt chính giữa máy biến áp bình thường và máy biến áp trung tâm là trong máy biến áp bình thường chúng ta chỉ nhận được một loại điện áp trong khi ở máy biến áp điểm giữa chúng ta có hai điện áp.
Bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng
Bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng là một thiết kế được sử dụng lấy dòng điện xoay chiều (AC) làm đầu vào và chuyển đổi cả hai chu kỳ trong khoảng thời gian của nó thành dòng điện một chiều (DC). Nó bao gồm bốn điốt được kết nối theo kiểu cầu như được hiển thị trong sơ đồ mạch. Quá trình chuyển đổi nửa sóng dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều được gọi là quá trình chỉnh lưu.
Hoạt động của mạch chỉnh lưu cầu:
Chúng ta hãy xem xét một khoảng thời gian (T) của sóng AC. Nửa đầu của chu kỳ AC đầu vào (0 đến T / 2) là dương trong khi nửa sau là âm (T / 2 đến T). Chúng ta muốn chuyển đổi nửa âm sang nửa dương.
Vì vậy, chúng ta giữ nguyên nửa chu kỳ đầu tiên và chuyển nửa sau thành nửa dương bằng cách sử dụng bốn điốt (D 1 , D 2 , D 3 và D 4 ) như trong sơ đồ mạch. Các điốt chỉ dẫn trong điều kiện phân cực thuận và không dẫn trong điều kiện phân cực ngược.
Trong nửa chu kỳ dương đầu tiên, điốt D 2 và D 3 có phân cực thuận và dẫn do đó chúng ta nhận được cùng chu kỳ dương như đầu ra. Trong nửa chu kỳ âm, điốt D 1 và D 4 xuất hiện phân cực thuận và dẫn tạo ra nửa chu kỳ dương tương tự như nửa chu kỳ đầu ở đầu ra. Vì vậy, đây là cách mọi nửa sóng âm sẽ được chỉnh lưu thành nửa sóng dương. Đầu ra này sẽ được tiếp tục đưa đến một bộ lọc để thực hiện quá trình lọc.
Bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng này có nhiều ứng dụng khác nhau. Nó chủ yếu được sử dụng trong các mạch như cấp nguồn cho động cơ hoặc đèn LED. Nó cũng được sử dụng để cung cấp điện áp DC ổn định và phân cực trong hàn điện. Nó cũng được sử dụng để phát hiện biên độ của tín hiệu vô tuyến điều biến.
Lọc
Sau khi chỉnh lưu AC, đầu ra chúng ta đạt được không phải là DC thích hợp. Đây là đầu ra DC xung với hệ số gợn sóng cao. Chúng tôi không thể cấp đầu ra này vào điện thoại di động của mình vì nó dễ làm hỏng thiết bị của chúng tôi vì nó không phải là nguồn cung cấp DC ở trạng thái ổn định.
Đầu ra DC xung sau khi chỉnh lưu có tần số gấp đôi so với đầu vào nguồn AC. Đầu ra DC xung gợn sóng cao này có thể được chuyển đổi thành đầu ra DC thích hợp bằng cách sử dụng các tụ điện làm mịn. Bằng cách kết nối song song một tụ điện với tải làm giảm gợn sóng và tăng mức đầu ra DC trung bình.
Hoạt động của Mạch Sạc Điện thoại Di động:
Khi đầu ra DC xung gợn cao được cấp qua tụ điện, nó sẽ sạc cho đến khi sóng đạt đến vị trí cao nhất. Khi sóng bắt đầu giảm từ vị trí đỉnh của nó, tụ điện sẽ tự phóng điện và cố gắng giữ mức điện áp của đầu ra ổn định và sóng đầu ra không xuống mức thấp nhất và do đó tạo ra điện áp cung cấp DC thích hợp.
Hãy để chúng tôi tính toán giá trị điện dung sẽ được sử dụng để lọc.
Điện dung có thể được tính theo công thức: C = (I * t) / V, trong đó
- C = Điện dung được tính toán
- I = Dòng ra tối đa (giả sử 500mA)
- t = Khoảng thời gian
- V = điện áp đỉnh đầu ra sau khi lọc.
Vì điện áp AC đầu vào là 50 Hertz do đó dạng sóng đầu ra sau khi chỉnh lưu sẽ có tần số gấp đôi tần số của nguồn AC đầu vào. Do đó tần số (f) của gợn sóng là 100Hz.
Khoảng thời gian (t) = 1 / f = 1/100 = 0,01 = 10ms.
Đầu ra được cấp cho bộ điều chỉnh điện áp là 7 volt (đầu ra 5 volt dc + 2 volt hơn yêu cầu) sẽ được trừ khỏi điện áp đầu ra đỉnh . Máy biến áp 9-0-9 cung cấp giá trị RMS 9 vôn nên giá trị đỉnh sẽ là √2 x điện áp RMS . Trong một chu kỳ, chúng tôi đang sử dụng hai điốt. Các điện áp rơi trên một diode là 0,7 volt do đó 1,4 volt trên 2 điốt. Cuối cùng thì
Điện áp đầu ra đỉnh (V) = 9V x 1.414V – 1.4V – 7V = 4.33 volt.
Vì thế,
C = Q / V… (trong đó Q = I xt)
C = (0,5 A x 0,01ms) / 4,33V = 1154 µF (xấp xỉ 1000 µF).
IC điều chỉnh điện áp 7805
IC 7805 là bộ điều chỉnh điện áp cung cấp đầu ra DC 5volt được điều chỉnh. Điện áp hoạt động của IC 7805 là 7 vôn đến 35 vôn. Do đó điện áp đầu vào tối thiểu được cung cấp ít nhất phải là 7 vôn. Phạm vi điện áp đầu ra là 4,8 volt đến 5,2 volt và định mức hiện tại là 1 Ampe.
Vì sự khác biệt giữa điện áp đầu vào và đầu ra là 2 volt, đây là một sự khác biệt đáng kể. Sự chênh lệch điện áp giữa đầu vào và đầu ra này được giải phóng dưới dạng nhiệt và càng chênh lệch thì nhiệt càng tản ra nhiều hơn. Vì vậy, một bộ tản nhiệt thích hợp phải được kết nối với bộ điều chỉnh điện áp để tránh sự cố của nó.
Nhiệt tạo ra = (Điện áp đầu vào – Điện áp đầu ra) x Dòng điện đầu ra
Ví dụ, nếu điện áp đầu vào là 12 volt và điện áp đầu ra là 5 volt với dòng điện đầu ra là 500m Ampe. Khi đó nhiệt lượng tỏa ra là (12V – 5V) x 0,5mA = 3,5 Watts. Vì vậy, một tản nhiệt có thể được kèm theo đó có thể hấp thụ nhiệt là 3,5 watt của quyền lực để tránh những thiệt hại nhận được IC.
IC điều chỉnh điện áp 7805 có hai nghĩa: “78” có nghĩa là dương và “05” có nghĩa là 5 vôn, do đó IC này được sử dụng để cung cấp nguồn điện một chiều 5 vôn dương. IC này chỉ có 3 chân: một cho đầu vào, thứ hai cho mặt đất và thứ ba cho đầu ra. Một điện dung 0,01µF được kết nối qua đầu ra của bộ điều chỉnh điện áp 7805 này để loại bỏ tiếng ồn tạo ra do sự thay đổi tức thời của điện áp.
Phần kết luận mạch sạc điện thoại di động
Bằng cách hiểu các quy trình trên, bạn có thể thiết kế mạch sạc điện thoại di động của riêng mình với đầu ra mong muốn. Các thay đổi cần thiết sẽ được yêu cầu trong xếp hạng máy biến áp như bạn cần chọn máy biến áp có thể giảm xuống điện áp thích hợp.
Quá trình chỉnh lưu sẽ tương tự vì nó sẽ chỉ chuyển đổi nửa âm thành nửa dương. Việc tính toán cho tụ điện cần thiết trong quá trình lọc phải được tính toán đúng cách, đặc biệt là đối với bộ sạc điện thoại di động. Sự khác biệt giữa điện áp đầu vào và đầu ra của bộ điều chỉnh điện áp 7805 phải được xem xét và tản nhiệt phải được thiết kế cho phù hợp.