Mạch nguồn là gì?
Mạch nguồn (Power Supply) có nhiệm vụ cấp điện áp và dòng điện ổn định, sạch cho mạch tải. Từ đầu vào 220 V AC lưới điện hoặc 12 V DC từ ắc-quy, mạch nguồn biến đổi thành 3,3 V/5 V/12 V DC ổn định theo yêu cầu. Hai công nghệ chính: linear (tuyến tính) và switching (xung/SMPS).
So sánh Linear PSU và SMPS
| Tiêu chí | Linear PSU | SMPS |
|---|---|---|
| Hiệu suất | 30–60% (thấp, tỏa nhiều nhiệt) | 85–95% (cao) |
| Nhiễu đầu ra | Rất thấp (<1 mV ripple) | Cao hơn (10–100 mV ripple, noise 50–200 mV) |
| Kích thước | Lớn (biến áp sắt từ nặng) | Nhỏ gọn (biến áp lõi ferrite nhỏ) |
| Chi phí | Thấp hơn ở công suất nhỏ | Rẻ hơn ở công suất lớn |
| Đáp ứng tải | Nhanh (analog) | Chậm hơn (vòng hồi tiếp số) |
| EMI | Không có | Cần lọc EMI đầu vào |
| Ứng dụng tiêu biểu | Preamp âm thanh, đo lường, lab | Laptop adapter, điện thoại, server |
Khối chức năng nguồn AC-DC điển hình
Từ lưới 220 V AC → mạch nguồn AC-DC đi qua các bước:
- EMI filter: Cuộn choke + tụ X/Y lọc nhiễu từ lưới điện.
- Chỉnh lưu: Cầu diode (4× 1N4007 hoặc DB107) → DC không lọc.
- Tụ lọc sơ cấp: Tụ điện phân 400 V (47–470 µF) → DC phẳng.
- Biến đổi DC-DC: MOSFET chuyển mạch + biến áp (linear: biến áp 50 Hz; SMPS: biến áp lõi ferrite 50–200 kHz).
- Ổn áp: IC linear (7805, LM317) hoặc PWM controller + hồi tiếp.
- Lọc đầu ra: Tụ lọc + cuộn cảm → DC sạch cho tải.
Chọn loại nguồn theo ứng dụng
- Audio preamp/DAC: Linear — nhiễu thấp, không sinh EMI làm ảnh hưởng tín hiệu âm thanh.
- MCU development board: SMPS module (LM2596, LM2596S) — hiệu suất cao, không tỏa nhiệt.
- Thiết bị đo lường: Linear — độ ổn định cao, ripple rất thấp.
- Tải lớn >20 W: SMPS luôn tốt hơn — linear tỏa quá nhiều nhiệt.