Mạch chỉnh lưu là gì?
Chỉnh lưu (rectification) là quá trình biến đổi điện áp xoay chiều AC (dạng sóng sin ±) thành điện áp một chiều DC (chỉ một cực tính). Đây là bước đầu tiên trong mọi mạch nguồn AC-DC, sử dụng đặc tính van một chiều của diode.
Ba kiểu mạch chỉnh lưu
| Kiểu | Sơ đồ | V_dc (lý thuyết) | Tần số ripple | Hiệu suất |
|---|---|---|---|---|
| Nửa sóng (Half-wave) | 1 diode | 0,318 × V_peak | f_ripple = f_ac (50 Hz) | Thấp nhất |
| Toàn sóng center-tap | 2 diode + biến áp CT | 0,636 × V_peak | f_ripple = 2×f_ac (100 Hz) | Trung bình |
| Cầu Graetz (Bridge) | 4 diode | 0,636 × V_peak | f_ripple = 2×f_ac (100 Hz) | Cao nhất |
Mạch cầu Graetz — phổ biến nhất
4 diode (hoặc bridge rectifier IC DB107) đấu thành cầu: AC vào 2 cực AC (~), DC ra 2 cực + và −. Trong nửa chu kỳ dương, dòng qua D1 và D3; nửa chu kỳ âm qua D2 và D4 — kết quả cả 2 nửa chu kỳ đều đóng góp dòng cùng chiều vào tải.
V_dc (không lọc) = 0,636 × V_peak = 0,9 × V_rms Ví dụ: 12 V AC (rms) → V_peak = 12 × √2 = 16,97 V V_dc = 0,636 × 16,97 = 10,79 V (trừ 2 lần V_f diode: 10,79 - 1,4 = 9,39 V)
Tụ lọc (filter capacitor)
Sau chỉnh lưu, DC vẫn còn ripple (gợn sóng). Tụ điện phân song song với tải nạp điện ở đỉnh sóng và xả ra khi điện áp giảm, làm phẳng ripple:
Công thức tính tụ lọc: C = I_load / (2 × f × V_ripple) Ví dụ: I_load = 1 A, f = 50 Hz, V_ripple = 1 V (cho phép): C = 1 / (2 × 100 × 1) = 5000 µF (dùng tụ 4700 µF/25 V) Ghi chú: f = 100 Hz cho cầu chỉnh lưu (2×50 Hz) V_working của tụ ≥ 1,5 × V_dc_peak để an toàn.
Bridge rectifier IC tích hợp
| Mã IC | Dòng (A) | PIV (V) | Vỏ |
|---|---|---|---|
| DB107 | 1 A | 1000 V | DIP-4 |
| MB10F | 1 A | 1000 V | SOP-4 (SMD) |
| KBPC5010 | 50 A | 1000 V | KBPC (screw) |
| GBU8J | 8 A | 600 V | GBU |