Mạch chuyển đổi nguồn tự động : Nhiều thiết bị điện và điện tử yêu cầu nguồn điện DC hoặc AC để hoạt động. Trong khi nguồn AC được cung cấp chủ yếu thông qua nguồn điện AC, thì nguồn DC được cung cấp thông qua pin. Tuy nhiên, có những trường hợp khan hiếm nguồn AC (do mất điện) hoặc nguồn DC (do tuổi thọ của pin có hạn). Để khắc phục vấn đề này, mình thường tìm thấy nhiều giải pháp thay thế. Ví dụ, mình có thể sử dụng Bộ đổi điện hoặc bộ Inverter trong trường hợp khẩn cấp để lấy nguồn AC khi nguồn điện lưới bị ngắt. Tương tự trong trường hợp nguồn DC, mình có thể sử dụng pin hoặc nguồn AC thành DC để thay thế.
Ở đây bài viết này trình bày nguyên lý, thiết kế và hoạt động của mạch chuyển đổi nguồn tự động trong đó tải một chiều như một loạt đèn LED được điều khiển bởi pin hoặc nguồn điện AC-DC.
Bạn có thể tham khảo : Cảm biến ánh sáng
Nguyên tắc mạch chuyển đổi nguồn tự động :
Mạch này dựa trên nguyên lý hoạt động ở chế độ bistable của 555 Timer. Trong chế độ này, đầu ra Bộ hẹn giờ cao hoặc thấp tùy thuộc vào trạng thái của chân kích hoạt và đặt lại. Đầu ra của Bộ hẹn giờ được kết nối với một transistor hoạt động như một công tắc, bật hoặc tắt tùy thuộc vào đầu ra Bộ hẹn giờ. Hai đèn LED mắc nối tiếp được sử dụng làm tải. Trong trường hợp transistor bị tắt, đèn LED được điều khiển bởi nguồn điện AC-DC trong khi trong trường hợp transistor được bật, đèn LED được điều khiển bởi pin.
Sơ đồ mạch chuyển đổi nguồn tự động:
Thiết kế mạch chuyển đổi :
Thiết kế mạch bao gồm hai phần cơ bản:
1. Thiết kế Bộ nguồn AC – DC:
Nó là thiết kế của một hệ thống cung cấp nguồn AC sang DC cơ bản sử dụng biến áp và chỉnh lưu cầu.
Bước đầu tiên liên quan đến việc lựa chọn bộ điều chỉnh điện áp. Vì ở đây, yêu cầu của mình là chạy hai đèn LED nối tiếp cùng với một diode Schottky, mình giải quyết bằng bộ điều chỉnh điện áp LM7809 tạo ra điện áp 9V. Vì điện áp đầu vào cho bộ điều chỉnh ít nhất phải là 12V nên mình giải quyết bằng điện áp đầu vào khoảng 20V.
Bước tiếp theo liên quan đến việc chọn biến áp. Vì điện áp sơ cấp là 230V và điện áp thứ cấp yêu cầu là khoảng 20V, mình có thể giải quyết bằng biến áp cơ bản 230V / 20V.
Bước thứ ba là lựa chọn điốt cho chỉnh lưu cầu. Vì điện áp đỉnh trên biến áp thứ cấp là khoảng 28V, tổng PIV của cầu sẽ vào khoảng 112V. Do đó, mình cần điốt có định mức PIV hơn 112V. Ở đây mình chọn 1n4007 có PIV khoảng 1000V.
Bước cuối cùng liên quan đến việc lựa chọn tụ lọc. Đối với tụ điện, điện áp đỉnh 26V và điện áp đầu vào bộ điều chỉnh tối thiểu là 12V, độ gợn sóng cho phép là khoảng 14V. Giá trị điện dung sau đó được tính theo công thức, C = I (Δt / ΔV), trong đó I là tổng dòng điện tĩnh của bộ điều chỉnh điện áp và dòng tải yêu cầu. Thay thế các giá trị, mình thấy giá trị khoảng 17uF. Ở đây mình chọn một tụ điện 20uF.
Bạn Thấy Học điện tử có vui không ???
Thiết kế của mạch đa vi mạch có thể sử dụng bộ hẹn giờ 555:
Khi Bộ hẹn giờ 555 được định cấu hình trong bộ đa vi mạch có thể phân tích được; đầu ra của nó là tín hiệu logic cao hoặc thấp. Ở đây mình sử dụng logic đơn giản là khi chân kích hoạt được nối đất, đầu ra là tín hiệu logic cao và khi chân đặt lại được nối đất, đầu ra là tín hiệu logic thấp. Ở đây đầu ra của 555 Timer được kết nối với đế của transistor BC547.
Hoạt động mạch chuyển đổi nguồn tự động:
Hoạt động của mạch bắt đầu khi công tắc S1 ở các vị trí nào của nó. Khi công tắc S1 ở vị trí 1, chân thiết lập lại của Bộ hẹn giờ 555 được nối đất. Bên trong chân đặt lại này là chân đặt lại của SR Flip flop và do đó đầu ra của Bộ định thời 555 là tín hiệu logic thấp. Bây giờ vì đường giao nhau của bộ phát cơ sở của Q1 được phân cực ngược nên nó đang ở vị trí bị cắt. Các đèn LED tải được kết nối trực tiếp với đầu ra của bộ điều chỉnh điện áp thông qua diode Schottky. Đây là nơi hoạt động của mạch cung cấp nguồn AC sang DC. Nguồn điện xoay chiều đầu tiên được chuyển xuống bởi biến áp và sau đó được chuyển đổi thành điện áp một chiều không điều chỉnh và dao động bởi bộ chỉnh lưu cầu. Các gợn sóng xoay chiều từ điện áp một chiều dao động được loại bỏ bởi tụ lọc. Điện áp một chiều không điều chỉnh này sau đó được bộ điều chỉnh điện áp chuyển đổi thành điện áp một chiều điều chỉnh.
Khi công tắc S1 ở vị trí 2, chân kích hoạt của Bộ hẹn giờ 555 được nối đất. Điều này khiến đầu ra của Bộ hẹn giờ 555 là tín hiệu mức logic cao. Do đó, điểm giao nhau của bộ phát cơ sở của Q1 được phân cực thuận và transistor được điều khiển đến trạng thái bão hòa, do đó ở vị trí trên. Ở đây mình cần lưu ý hai điều – Thứ nhất, diode Schottky bây giờ không dẫn điện vì hiệu điện thế giữa cả cực âm và cực dương của diode bằng 0, tức là không có sự khác biệt về điện thế ở đường giao nhau. Thứ hai, các đèn LED bây giờ được phân cực thông qua điện trở và transistor và được điều khiển bởi điện áp pin.
Các ứng dụng :
- Mạch này có thể được sử dụng như một hệ thống chiếu sáng gia đình với một vài sửa đổi.
- Nó có thể được sử dụng để truyền động các tải DC khác như động cơ DC của các thiết bị điện tử khác.
