Tác dụng của tụ hóa trong mạch chỉnh lưu cầu là

Câu hỏi: Tác dụng của tụ hóa trong mạch chỉnh lưu cầu là

A. Phóng điện.              

B. Làm cho dòng điện bằng phẳng.

C. Tích điện.                        

D. Tăng sự nhấp nháy.

Lời giải: 

Đáp án đúng: B. Làm cho dòng điện bằng phẳng.

Hãy để Top lời giải cung cấp thêm cho các bạn kiến thức về phần tụ hóa, mạch chỉnh lưu để cùng hiểu hơn về câu hỏi trên nhé.

I. Tụ hóa 

1. Khái niệm 

- Tụ hóa trong tiếng Anh sử dụng với thuật ngữ là electrolytic capacitor hay còn được gọi với tên tụ điện phân. Đây là một loại tụ điện phân cực có bản cực dương được làm bằng kim loại sau đó tạo thành một lớp oxit cách điện giữa hai chân tụ. Lớp oxit cách điện này chính là lớp điện môi cách điện của tụ.

- Tụ điện phân có thể được làm từ chất rắn, gel hoặc chất lỏng bao phủ lên bề mặt của lớp oxit và vai trò chính của lớp điện phân chính là bản cực âm của tụ điện hay Cathode. Do lớp điện môi bằng Oxit rất mỏng và bề mặt bản cực dương mở rộng, điều này khiến cho các tụ điện hóa có điện dung, cùng với điện áp cao hơn nhiều so với tụ gốm hoặc tụ phim.

- Trên thị trường hiện nay, tụ hóa hay tụ điện phân gồm các loại tụ hóa nhôm, tụ hóa niobi và tụ hóa tantali.  Tụ hóa được ký hiệu là một đường cong chỉ rằng tự điện được phân cực. Đường cong đó cũng đại diện cho cực âm của tụ và đặt ở điện áp thấp hơn so với cực dương. Không những thế cực dương của tụ hóa thường được ký hiệu thêm dấu công. Cụ thể như hình ảnh dưới đây:

2. Cấu tạo

- Tụ có anode (+) được làm bằng kim loại đặc biệt được xử lý bề mặt để tạo lớp oxyt cách điện. Sau đó chất điện phân rắn hoặc không rắn (non-solid) được phủ lên mặt lớp oxyt để tạo ra cathode. Chúng được cuộn lại, lắp các chân nối và đặt vào bên trong lớp bọc bằng nhôm hình trụ.

- Chia theo vật liệu sử dụng thì có:

   + Tụ hóa nhôm: Là tụ phổ biến nhất

   + Tụ hóa tantali: Tụ điện tantali đắt hơn rất nhiều so với tụ điện bằng nhôm, và thường dùng với điện áp thấp, nhưng chúng có điện dung cao hơn rất nhiều trên mỗi đơn vị thể tích và được dùng cho các ứng dụng thu nhỏ như điện thoại di động.

   + Tụ hóa niobi

   + Tụ polyme, tụ OS-CON

3. Nguyên lý hoạt động của tụ hóa

Nguyên lý hoạt động của nó cũng tương tự với các tụ điện thông thường khi dựa vào 2 nguyên lý chính là phóng nạp và xả nạp. Cụ thể như sau:

- Nguyên lý phóng nạp: Có thể hiểu một cách đơn giản về nguyên lý này chính là khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ hóa. Khả năng tích năng lượng này giống như một loại bình ắc quy thu nhỏ và đưa năng lượng điện về dạng điện trường. Khả năng lưu trữ các điện tích của tụ hóa cực ưu việt và có thể thực hiện việc phóng ra các điện tích để sinh ra dòng điện cho mạch. Tuy nhiên điểm khác biệt cực lớn của tụ hóa so với bình ắc quy đó chính là việc nó không có khả năng tự sinh ra các điện tích e và nó nhận từ dòng điện và lưu trữ lại để dùng.

- Nguyên lý xả nạp: Đây chính là tính chất đặc trưng nhất và được coi là cơ bản nhất trong nguyên lý làm việc của tụ hóa nói riêng và tụ điện nói chung. Chính vì thế mà tụ hóa có thể dẫn được dòng điện xoay chiều đi qua. Trong trường hợp điện áp của 2 bản mạch không hề có sự thay đổi đột ngột mà lại xảy ra biến thiên theo thời gian, khi đó ta thực hiện việc cắm nạp hoặc xả nạp sẽ dễ đến hiện tượng nổ và có kèm đó sẽ xuất hiện tia lửa điện. Điều này được hình thành là bởi dòng điện tăng lên một cách đột ngột.

4. Ứng dụng của tụ hóa

- Có một số ứng dụng không quan tâm nhiều đến dung sai và phân cực xoay chiều, nhưng yêu cầu giá trị điện dung lớn. Vì thế tụ hóa thường được sử dụng như thiết bị lọc trong các nguồn cung cấp năng lượng để giảm nhiễu điện áp (voltage ripple). Khi được sử dụng trong việc chuyển đổi nguồn điện, tụ hóa thường là thành phần quan trọng đối với tuổi thọ của nguồn điện, vì vậy người ta thường sử dụng các tụ điện chất lượng cao.

- Tụ hóa cũng có thể được sử dụng trong việc làm mịn tín hiệu đầu vào và đầu ra, sử dụng như một bộ lọc thông thấp nếu tín hiệu là tín hiệu một chiều. Tuy nhiên, tụ hóa không hoạt động tốt với các biên độ lớn và tín hiệu tần số cao. Trong các ứng dụng như vậy, các tụ điện ESR thấp phải được sử dụng để giảm tiêu hao và tránh quá nhiệt.

- Một ví dụ thực tế là sử dụng tụ hóa làm bộ lọc trong các bộ khuếch đại âm thanh mà mục tiêu chính của nó là làm giảm tiếng ồn, vì tiếng ồn ở tần số 50Hz hoặc 60Hz gây ra từ nguồn điện có thể nghe được nếu khuếch đại lên.

II. Mạch chỉnh lưu cầu

1. Khái niệm 

- Mạch chỉnh lưu cầu có thể hoạt dộng từ một biến áp toàn sóng hay trực tiếp từ điện lưới. Chỉnh lưu cầu có thể gồm bôn điôt Silicon riêng biệt hay bôn điôt đúc trong một linh kiện. Đôi khi hai điôt được đóng gói chung thành một đơn vị và cần có hai đơn vị riêng để hoàn chỉnh một mạch cầu. Phải thay cả đơn vị nếu chỉ có một trong hai điôt bị rò.

- Một cầu chì 3A tạo ra sự bảo vệ cho bộ cấp điện toàn sóng hoạt động từ điện nguồn như trong hình 3-10. Cuộn cảm lọc điện nguồn L101 ngăn ngừa nhiễu từ điện lưới đi vào bộ cấp điện. Biến trở nhiệt T701 cưng ứng một điện trở thấp để cho điện lưới xoay chiều cấp điện cho cuộn dây khử từ trong vài giây. Điều này xảy ra khi công tắc SW1 được bật sang ON; sau đó điện trở của T701 tăng lên để ngắt bất cứ dòng điện nào đến các cuộn khử từ.

2. Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu

Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu bao gồm các thiết bị khác nhau như: Máy biến áp, cầu diode, bộ lọc và bộ điều chỉnh. Nói chung, tất cả các khối này được gọi là nguồn cung cấp DC cho các thiết bị điện tử. 

- Khối đầu tiên của mạch là một biến áp có nhiệm vụ thay đổi biên độ của điện áp đầu vào. Phần lớn các mạch điện tử đều sử dụng biến áp 220V/12V để giúp giảm điện áp xoay chiều đầu vào từ 220V xuống còn 12V.

- Khối tiếp theo là một bộ chỉnh lưu cầu diode sử dụng 4 hoặc nhiều diode tùy thuộc vào từng loại bộ chỉnh lưu cầu. Khối này có nhiệm vụ tạo ra  dòng điện một chiều DC vì biên độ điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu vẫn còn dao động và để đưa được nguồn DC đầu ra ổn định thì việc lọc là điều cần thiết. Việc lọc được thực hiện bởi một hoặc nhiều tụ điện gắn trên tải giúp làm mịn, giảm tối đa độ gợn biên độ điện áp đầu ra, giúp cho điện áp DC được ổn định. 

- Khối cuối cùng của nguồn cung cấp DC là một bộ điều chỉnh điện áp đầu ra. Ví dụ, vi điều khiển trong mạch của bạn làm việc ở mức điện áp 5V DC, nhưng đầu ra lúc này là 16V. Vì vậy, để giảm được điện áp này và duy trì mức độ ổn định của điện áp đầu ra mà không có sự thay đổi ở điện áp đầu vào thì bộ điều chỉnh điện áp sẽ có nhiệm vụ làm việc này. 

3. Nguyên lý hoạt động của cầu chỉnh lưu

Như chúng ta đã thảo luận ở trên, với 1 bộ chỉnh lưu cầu 1 pha bao gồm 4 diode được kết nối với tải. Để hiểu được nguyên lý làm việc chúng ta cần phải phân tích mạch dưới đây.

- Trong nửa chu kỳ (+) của diode dạng sóng AC đầu vào D1 và D2 được phân cực thuận, D3 và D4 phân cực ngược. Khi điện áp được đến điện áp ngưỡng của D1 và D2 lúc này dòng tải sẽ được đi qua như hiển thị ở hình với đường dẫn màu đỏ. 

- Ở nửa chu kỳ (-) của dạng sóng AC đầu vào, Diode D3 và D4 sẽ được phân cực thuận, D1 và D2 phân cực ngược. Dòng tải lúc này sẽ chạy qua D3 và D4. 

- Chúng ta có thể thấy với cả 2 chu kỳ của điện áp AC đầu vào thì hướng dòng tải đều giống nhau khi đi qua diode và đều theo 1 hướng, có nghĩa là dòng điện đi theo 1 chiều. Do đó, bằng việc sử dụng 1 bộ chỉnh lưu cầu thì dòng điện xoay chiều AC đầu vào sẽ được chuyển đổi thay dòng điện 1 chiều DC.