Mạch nguồn ổn áp xung trong laptop

Khái niệm mạch nguồn ổn áp xung

Ổn áp xung còn gọi là ổn áp đóng ngắt, là ổn áp dựa trên nguyên lý hồi tiếp (nguyên lý bù), trong đó phần tử điều chỉnh làm việc ở chế độ xung. Ổn áp xung có những ưu điểm vượt trội so với ổn áp tuyến tính như sau:

Ưu điểm của ổn áp xung:

– Có tổn hao ít nên hiệu suất cao (thường trên 80%)

– Độ ổn định cao do phần tử điều khiển làm việc ở chế độ xung

– Thể tích và trọng lượng bộ nguồn nhỏ

Nhược điểm chính của ổn áp xung:

– Phân tích, thiết kế phức tạp

– Bức xạ sóng, can nhiễu trong dải tần số rộng do đó cần có bộ lọc xung ở ngõ vào nguồn và bộ nguồn phải được bọc kim.

Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của ổn áp xung

Nguyên lý hoạt động:
Nguồn DC chưa ổn định được đưa đến phần tử điều chỉnh làm việc như một khóa điện tử. Khi khóa dẫn thì nguồn nối đến ngõ ra. Khi khóa tắt thì cắt nguồn DC ra khỏi mạch. Như vậy tín hiệu ở ngõ ra của khóa là một dãy xung, do vậy muốn có tín hiệu DC ra tải phải dùng bộ lọc LC. Tuỳ thuộc vào tần số và độ rộng của xung ở ngõ ra của khóa mà trị số điện áp 1 chiều trên tải có thể lớn hay nhỏ. Để ổn định điện áp DC trên tải, người ta thường so sánh nó với mức điện áp chuẩn. Sự sai lệch sẽ được biến đổi thành tín hiệu xung để điều khiển khóa điện tử. Có 3 phương pháp thực hiện tín hiệu điều khiển:

– Điều chế độ rộng xung: giữ tần số tín hiệu xung không đổi nhưng thay đổi độ rộng xung làm thay đổi điện áp ra.

– Điều chế tần số xung: giữ độ rộng xung không thay đổi nhưng thay đổi chu kỳ tín hiệu xung làm thay đổi điện áp ra.

– Điều chế xung: vừa thay đổi độ rông xung, vừa thay đổi độ rộng xung.

Phân loại ổn áp xung

Có 4 loại ổn áp xung

– Ổn áp Buck: là loại ổn áp có điện áp trung bình ngõ ra nhỏ hơn ngõ vào.

– Ổn áp Boost: là loại ổn áp có điện áp trung bình ngõ ra lớn hơn ngõ vào.

– Ổn áp Buck_Boost: là loại ổn áp có điện áp ngõ ra lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp ngõ vào.

– Ổn áp Cuk: là ổn áp có điện áp ngõ ra có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp ngõ vào nhưng cực tính ngược với điện áp ngõ vào.

Ổn áp xung kiểu Buck ứng dụng trong Laptop: Ổn áp Buck là loại điện áp trung bình ngõ ra nhỏ hơn điện áp ngõ vào, hoạt động theo phương pháp điều chế độ rộng xung.

Sơ đồ mạch nguồn ổn áp xung

Nguyên lý hoạt động:

Q làm việc như một khóa điện tử, đóng hoặc mở với tần số không đổi. Xung điều khiển có tần số f do khối tạo xung nhịp tạo ra. Phần điều khiển thực hiện việc so sánh điện áp ra với điện áp chuẩn, kết quả sự sai lệch đựơc khuếch đại lên. Mạch điều chế xung căn cứ vào sự sai lệch điện áp để điều chế độ rộng xung, tạo xung vuông có độ rộng thay đổi để đưa đến transistor điều khiển thời gian điều khiển của nó. Trong khoảng thời gian không tồn tại xung điều khiển, dòng ra được bảo đảm nhờ tụ C và cuộn cảm L.

Lưu ý: Trong laptop, để tạo ra công xuất lớn và có hiệu suất cao mạch điều chế xung sẽ cho ra 2 nguồn xung ngược pha nhau và đưa tới 2 Fet mắc kéo đẩy như hình dưới.