Các Khái niệm nguồn xung và ưu nhược điểm nguồn xung

Đối với bo mạch âm thanh thì nguồn xung là linh kiện không thể thiếu khi lắp đặt amply, cục đẩy. Vậy nguồn xung là gì, ưu nhược điểm và ứng dụng thế nào chúng ta cùng tìm hiểu bài viết này nhé.

Nguồn xung là gì?

Nguồn xung (switching power supply hoặc switch-mode power supply) là một loại nguồn điện được thiết kế để chuyển đổi nguồn điện đầu vào thành nguồn điện có dạng xung (AC) sau đó được biến đổi thành nguồn điện có dạng liên tục (DC) để cung cấp cho các thiết bị điện tử và điện điện tử. Điểm quan trọng của nguồn xung là nó thực hiện việc chuyển đổi nguồn điện ở tần số cao (thường trong khoảng vài kHz đến nhiều MHz), điều này giúp nó có hiệu suất cao hơn so với nguồn điện cấp bằng mạng lưới điện truyền thống (linear power supply).

Chúng chỉ đơn giản là một bộ nguồn có khả năng biến đổi nguồn xoay chiều thành nguồn 1 chiều.

Các khái niệm liên quan đến nguồn xung

Bên cạnh khái niệm nguồn xung, chúng ta còn có các khái niệm liên quan như mạch nguồn xung, bộ nguồn xung, chúng ta cùng tìm hiểu chúng nhé.

Mạch nguồn xung

Là một phần trong nguồn xung, mạch nguồn xung là các bo mạch bên trong gồm có các chip điện tử, trở, tụ, IC với cấu trúc rất phức tạp, không đơn giản để nói hiểu được  vì thế mà chúng ta sẽ không thể tìm hiểu kỹ trong bài viết này. Nguồn xung có thể do nhiều bảng mạch kết hợp với nhau để tạo nên một bộ mạch nguồn xung hoàn chỉnh. 

Bộ nguồn xung là gì?

Có thể nói Bộ nguồn xung là cách gọi khác của nguồn xung, vì chúng được tạo nên từ nhiều linh kiện điện tư khác nhau thành một bộ mạch hoàn chỉnh. Các bộ nguồn này có thể tìm thấy  tại các cửa hàng linh kiện điện tử hoặc sửa chữa bạn có thể dễ dàng mua nó.

Cấu tạo của bộ nguồn xung thế nào?

Cầu chì: giúp bảo vệ mạch điện và các linh kiện bên trong nó khỏi bị cháy hỏng khi bị ngắn mạch, sự cố.

Cuộn chống nhiễu: Làm nhiệm vụ thay đổi điện áp xoay chiều thành 1 chiều.

Sò công suất: Là linh kiện bán dẫn với chức năng chuyển mạch, sò công suất còn được biết tới là transistor, mosfet hay IC tích hợp.

Biến áp xung: Cấu tạo  từ các cuộn dây quấn trên 1 lõi từ khá giống với biến áp thông thường. Điểm khác biệt là chất liệu lõi từ ferit (loại biến áp thường làm từ thép kỹ thuật điện) có công suất khá lớn, hoạt động tốt ở cả các dải tần cao nên có tính ứng dụng cao hơn.

Tụ lọc thứ cấp: tích trữ năng lượng điện từ của cuộn thứ cấp bên trong biến áp xung để cấp cho tải tiêu thụ. Khi cuộn sơ cấp của biến áp được đóng ngắt liên tục sẽ tạo ra một từ trường biến thiên và tạo ra một điện áp. Điện áp này sẽ được chỉnh lưu qua mọt vài diode rồi đưa ra tụ lọc thứ cấp để san bằng điện áp.

IC quang và IC TL431: Hai IC này là 2 thành phần không thể thiếu trong bộ mạch nguồn xung. Chúng giúp tạo ra điện áp thứ cấp ổn định bằng cách khống thế dao động đóng ngắt của cuộn sơ cấp trên biến áp theo quy luật để tạo ra điện áp bên thứ cấp như mong muốn.

Các loại nguồn xung thường gặp

Hiện Có 4 loại nguồn xung được sử dụng phổ biến đó là: Boost converter, Buck converter, Flyback  và Buck-Boost (inverting). 

Nguồn xung Boost (Boost converter): Ngược lại với buck, chúng tạo ra điện áp ra lớn hơn so với điện áp đầu vào. 

Nguồn xung Buck (Buck converter): Chúng hoạt động ở 2 trạng thái nạp và xả điện của cuộn dây, giúp biến đổi nguồn cho điện áp ra nhỏ hơn so với điện áp đầu vào. Đây là loại có tính ứng dụng cao nhất và được sử dụng vô cùng rộng rãi.

Nguồn xung Flyback: Là kiểu nguồn linh hoạt nhất trong các loại nguồn xung hiện nay. Chúng không chỉ tăng, giảm điện áp như mong muốn mà thậm chí có thể tạo ra được cả điện áp âm mà chỉ cần đặt 1 điện áp đầu vào. Vì vậy, Flyback thường được sử dụng cho các hệ thống cung cấp điện năng như năng lượng mặt trời, gió,…

Nguồn xung Buck-Boost: Hay còn được gọi là nguồn Push – Pull sử dụng hai van đóng ngắt biến áp xung cho ra điện áp lớn hơn hay nhỏ hơn điện áp đầu vào đều được.

Ưu, nhược điểm của mạch nguồn xung

Cùng tìm hiểu ưu, nhược điểm của nguồn xung so với các mạch khác nhé.

Ưu điểm của bộ nguồn xung

Thiết kế mạch nhỏ gọn, nhẹ thuận tiện cho việc lắp đặt, di chuyển, giá thành rẻ.

Hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn nên thiết bị sẽ ít nóng khi sử dụng.

Biên độ điện áp lớn (tức sẽ tạo ra được điện áp rất thấp, rất cao dễ dàng).

Nhược điểm của nguồn xung

Dễ xảy ra lỗi trong khi sử dụng do một số yếu tố như sét đánh, điện áp cấp quá lớn.

Các linh kiện trong mạch nguồn xung thường đắt đỏ, hiếm nên nếu phải thay thế sẽ rất tốn kém.

Sửa nguồn xung khó khăn hơn rất nhiều do chúng có các bảng mạch bên trong.

Lắp đặt nguồn xung rất phức tạp và đòi hỏi kỹ thuật cao.