Thiết kế mạch nguồn ổn định 5V

Nguồn điện là thành phần không thể thiếu trong các mạch điện tử và nó đóng một vai trò quan trọng ảnh hưởng tới hoạt động của mạch. Việc cung cấp nguồn điện một chiều có điện áp 5V, 6V, 9V, 12V, 15V, 18V, 24V để cung cấp cho các thiết bị điện tử thông dụng chạy điện một chiều.

Đối với các mạch dùng vi xử lý, các IC TTL, ICs đòi hỏi cần phải có nguồn cung cấp ổn định 5V (dao động từ 4.75V đến 5.25V) nếu điện áp không nằm trong dải đó mà xuống mức giới hạn thì ICs không hoạt động (Reset) còn trên mức giới hạn thì hỏng ICs.

Trong bài viết này chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu cách thiết kế ra một mạch nguồn 5V để phục vụ nhu cầu sử dụng của chúng ta nhé!

1. Các thiết bị, linh kiện cần chuẩn bị

Tên thiết bị, linh kiện Thông số Số lượng
IC 7805   1
Tụ điện (tụ hoá) 2200μF 1
Tụ điện (tụ hoá) 220μF 1
Tụ điện không phân cực (Tụ 104) 100nF 1
Điện trở hạn dòng 1 kΩ 2
Đèn LED – Green: Báo nguồn ra   1
Đèn LED – Red: Báo nguồn vào   1
Cầu Diode KBP307: Chỉnh lưu   1
Header (Domino)   2
Máy biến áp 220V/9-12VAC 1

2. Giới thiệu IC ổn áp dòng 78xx

Họ IC 78xx là loại dòng IC dùng để ổn định điện áp dương đầu ra với điều kiện đầu vào luôn luôn lớn hơn đầu ra là 3V.

Tùy loại IC 78xx mà nó ổn áp đầu ra là bao nhiêu.

Ví dụ: 7805, 7812…

Họ IC 78xx gồm có 3 chân:

Hình 1. Họ IC 78xx.

Trong đó:

  1. Vin – Chân nối nguồn đầu vào.
  2. GND – Chân nối đất.
  3. Vo – Chân nguồn ra.

Có những dạng thông dụng của 78xx như:

  • LM7805 IC ổn áp 5V.
  • LM7806 IC ổn áp 6V.
  • LM7808 IC ổn áp 8V.
  • LM7809 IC ổn áp 9V.
  • LM7812 IC ổn áp 12V.

Trong bài viết này chúng ta sẽ sử dụng IC LM7805 để thiết kế mạch ổn áp 5V.

Các bạn có thể tải Datasheet IC 78xx để nghiên cứu thêm các tính năng của nó.

2. Sơ đồ mạch nguyên lý

Hình 2. Sơ đồ nguyên lý của mạch nguồn 5V.

Trong đó:

  • Cầu diode là một mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều.
  • C1 tụ lọc nguồn ở đầu vào.
  • C2 tụ lọc nguồn ở đầu ra.

Hình 3. Mạch nguyên lý được mô phỏng bằng phần mềm Proteus.

Hình 4. Kết quả mô phỏng mạch nguyên lý.

3. Nguyên lý hoạt động

Dựa vào sơ đồ nguyên lý ở phần 2, ta hãy cùng đi phân tích nguyên lý hoạt động của mạch này như sau:

Ta có sơ đồ các khối như sau:

Hình 5. Sơ đồ khối mạch nguồn 5V.

Hình 6. Các phần tử có trong các khối của mạch nguồn 5V.

  • Dòng điện đi từ nguồn 220V qua máy biến áp, máy biến áp sẽ chuyển đổi điện áp từ 220VAC sang 9VAC.
  • Khối mạch và chỉnh lưu: Sử dụng diode cầu 5A để chỉnh lưu điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng ta lấy là 12V. Chúng kết hợp với tụ chỉnh lưu để tạo ra điện áp DC có giá trị 15V.
  • Khối mạch ổn áp và nâng dòng: Có nhiệm vụ tạo điện áp ổn định 5V ở đầu ra. Sử dụng IC 7805 để chuyển điện áp đầu vào 15V thành điện áp có mức 5V. IC cho dòng ra định danh là 1A tuy nhiên trên thực tế thì dòng ra khoảng 500mA. Do vậy, để tạo ra nguồn cung cấp 3A chúng ta cần sử dụng mạch nâng dòng.

4. Sơ đồ thiết kế PCB

4.1. Sơ đồ mạch in

Hình 7. Sơ đồ mạch in thiết kế bằng Proteus.

Các bạn có thể tải mạch in này về để thực hành gia công.

4.2. Mô hình 3D

Hình 8. Mô hình 3D của mạch nguồn 5V hoàn chỉnh.

Trần Lê Mân

error: Real Group - Efficiency Projects