Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo

0
76

Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo : là một mạch điện tử sử dụng các linh kiện tích cực được kết nối theo một cách cụ thể để cung cấp dòng điện và hấp thụ từ tải được kết nối bất cứ khi nào cần thiết. Nó được sử dụng để cung cấp công suất cao cho tải.

Bộ khuếch đại servo được sử dụng rộng rãi vì một đặc điểm đặc biệt cho phép chúng truyền năng lượng đến tải hoặc thậm chí có thể hấp thụ điện năng từ tải. Trong khi việc sử dụng các thành phần này là rộng rãi, sự lựa chọn đầu tiên khi nói đến việc cung cấp năng lượng cho các thành phần này, là Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo.

Nó bao gồm hai transistor trong đó một trans là NPN còn lại là PNP . Một trans đẩy đầu ra ở nửa chu kỳ dương và trans khác kéo về nửa chu kỳ âm, do đó có tên là bộ khuếch đại đẩy kéo. Ưu điểm chính của mạch là không có sự tiêu tán công suất ở trans đầu ra, khi không có tín hiệu. Có ba loại bộ khuếch đại đẩy kéo nhưng nhìn chung, bộ khuếch đại Class-B được coi là bộ khuếch đại đẩy kéo.

Có nhiều loại mạch khuếch đại đẩy kéo nhưng chúng ta sẽ xem xét những loại sau liên quan đến mạch khuếch đại đẩy kéo:

  • Bộ khuếch đại Class A
  • Bộ khuếch đại Class B
  • Bộ khuếch đại Class AB

Bộ khuếch đại Class A

Trong số ba cấu hình của bộ khuếch đại đẩy kéo, cấu hình phổ biến nhất là cấu hình Class A. Nó chỉ bao gồm một trans chuyển mạch luôn được BẬT. Nó được thiết kế sao cho đầu ra có độ méo tối thiểu và biên độ tín hiệu tối đa.

Hiệu suất của bộ khuếch đại Class A rất thấp, gần 30%. Bộ khuếch đại lớp A cho phép dòng tải chạy qua nó ngay cả khi không có tín hiệu đầu vào. Điều này làm cho bộ khuếch đại nóng lên đáng kể yêu cầu tản nhiệt lớn ở các trans đầu ra. Sơ đồ mạch cho bộ khuếch đại Class A được đưa ra dưới đây.

 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo

Bộ khuếch đại Class B

Mặc dù về mặt kỹ thuật, tất cả các cấu hình của bộ khuếch đại đẩy kéo có thể được gọi là bộ khuếch đại đẩy kéo, nhưng chỉ có bộ khuếch đại Class B là bộ khuếch đại đẩy kéo thực sự. Ngược lại với bộ khuếch đại Class A, bộ khuếch đại Class B có hai trans cho hoạt động điện kéo và đẩy, trong đó một trans là NPN và trans còn lại là PNP.

Mỗi trans sẽ hoạt động trong một nửa chu kỳ của đầu vào tạo ra đầu ra cần thiết. Điều này cải thiện hiệu suất của bộ khuếch đại Class B cao hơn nhiều lần so với bộ khuếch đại Class A. Góc dẫn cho bộ khuếch đại này là 180 độ, vì mỗi trans chỉ hoạt động cho một nửa.

Bộ khuếch đại Class B là một trong những bộ khuếch đại được sử dụng nhiều nhất, nhưng nó đi kèm với những khuyết điểm riêng. Nó thường bị một hiệu ứng được gọi là Méo chéo. Do hiệu ứng này, tín hiệu bị méo ở 0V. Một trans yêu cầu 0,7V tại điểm BE để BẬT. Điều đó có nghĩa là trans sẽ không chuyển sang BẬT cho đến khi điện áp trên đường giao nhau BE không đạt 0,7V.

Hiện tượng tương tự lặp lại đối với nửa chu kỳ âm đối với bóng bán dẫn PNP . Khoảng trống này trong đầu ra khi không có đầu ra từ bộ khuếch đại được gọi là vùng Chết. Vấn đề này có thể được giải quyết bằng cách sử dụng điốt để dẫn điện thay vì các trans khi mạch ở vùng chết. Bộ khuếch đại sửa đổi này hiện được đặt một cái tên khác, nó được gọi là bộ khuếch đại Class AB.

Sơ đồ mạch cho bộ khuếch đại loại B được đưa ra dưới đây.

 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo

Bộ khuếch đại Class AB

Như đã thảo luận ở trên, khuyết tật biến dạng chéo có thể được sửa chữa bằng cách sử dụng hai điốt dẫn điện ở vị trí của trans. Mạch sửa đổi bây giờ được gọi là mạch khuếch đại Class AB.

 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo

Bộ khuếch đại Class AB này là một mạch được thực hiện bằng cách sử dụng các đặc tính của cả mạch khuếch đại Class A và Class B. Từ 0V đến 0,7V, các điốt được phân cực trong trạng thái dẫn trong đó các trans không có tín hiệu ở cực B. Điều này giải quyết vấn đề méo chéo.

Biến dạng chéo mạch khuếch đại công suất đẩy kéo

Sự biến dạng chéo thường thấy trong các cấu hình bộ khuếch đại lớp B. Các trans được phân cực ở điểm cắt trong bộ khuếch đại Class B. Được biết, một trans silicon và một diode germani yêu cầu 0,7V và 0,2V tương ứng trên đường giao nhau BE trước khi chuyển sang chế độ dẫn và điện áp cực E này được gọi là điện áp cắt.

Điốt gecmani nằm ngoài phạm vi của bộ khuếch đại. Transistor chỉ có thể lấy điện áp cắt từ chính nguồn. Do đó, các phần của dạng sóng đầu vào thấp hơn 0,7 V sẽ bị loại bỏ và do đó các phần tương ứng sẽ không có trong dạng sóng đầu ra. Đây được gọi là hiệu ứng Crossover Distortion.

Bây giờ chúng ta đã có kiến ​​thức về các loại bộ khuếch đại Push-Pull và khái niệm cơ bản đằng sau cách hoạt động, bây giờ chúng ta sẽ thử tự chế tạo mạch bán dẫn Push-Pull.

Linh kiện

  1. Máy biến áp: (6-0-6)
  2. Bóng bán dẫn PNP: BC557
  3. Transistor NPN: 2N2222
  4. Điện trở: 1kΩ
  5. Đèn LED

Máy biến áp (6-0-6)

Máy biến áp được sử dụng trong mạch là cuộn sơ cấp 240V và cuộn thứ hai điều chỉnh tâm. Máy biến áp đóng vai trò là biến áp giảm AC 240V xuống AC 6V.

Máy biến áp là một thiết bị điện sử dụng một hiện tượng vật lý được gọi là ghép cảm ứng xảy ra giữa hai cuộn dây của thiết bị để truyền năng lượng giữa chúng. Các cuộn dây này trong máy biến áp được gọi là cuộn dây. Do sự ghép từ của hai cuộn dây của máy biến áp, một dòng điện thay đổi trong một trong các cuộn dây sẽ tạo ra sự thay đổi dẫn đến sự thay đổi trong cuộn dây kia.

Điều này xảy ra do từ trường gây ra bởi dòng điện thay đổi trong lõi của máy biến áp. Từ thông thay đổi này gây ra lực điện từ hoặc điện áp thay đổi trong cuộn thứ cấp. Máy biến áp được sử dụng trong mạch này có lõi của nó được làm bằng thép silicon có độ từ thẩm cao, vì thép có độ từ thẩm cao hơn nhiều so với không khí giúp chứa từ trường được tạo ra bởi các cuộn dây. Sử dụng các lõi có độ từ thẩm cao này có những ưu điểm riêng như dòng điện từ hóa giảm đáng kể.

Trans PNP BC557

BC557 là một trans PNP rất phổ biến và được sử dụng rộng rãi. Nó là một trans PNP có nghĩa là nó có cực C và cực E đóng khi cực B được giữ ở điện thế nối đất, và sẽ được mở mạch khi có tín hiệu ở cực B. Vì BC557 là một trans đa năng, nó có thể được sử dụng để đáp ứng nhu cầu như một công tắc.

Do cấu tạo của trans, nó không thể mang tải có dòng điện quá 100mA. Và để chuyển trans từ trạng thái TẮT và BẬT, cực B phải được cung cấp dòng điện không được vượt quá 5mA.  

Dưới đây là sơ đồ của bóng bán dẫn PNP.

 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo

Sơ đồ chân cho BC-557 được đưa ra dưới dạng bảng dưới đây.

Đầu cuối bóng bán dẫn BC-557 PNP 
1 C Dòng điện chạy qua cực C
2 B Điều khiển phân cực của trans
3 E Dòng điện thoát ra ngoài qua cực E

Trans NPN 2N2222

Trans 2N2222 là trans NPN. Nó là một BJT được sử dụng rộng rãi cho các mục đích chung như chuyển mạch hoặc khuếch đại công suất thấp. Cấu tạo của trans cho phép nó được sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu hoạt động công suất thấp với tốc độ cao vừa phải. Cùng với yêu cầu năng lượng thấp để hoạt động, nó có thể xử lý mức đầu vào dòng điện từ thấp đến trung bình và điện áp không quá cao.  

Sơ đồ chân của trans 2N2222 được đưa ra dưới đây.

 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo

Sơ đồ chân của trans NPN 2N2222 được đưa ra dưới đây. Các tính năng chính của trans 2N2222 là xử lý dòng điện có xếp hạng cao hơn.

2N2222 Thiết bị đầu cuối Transistor NPN
1 E
2 B
3 C

Hoạt động của mạch khuếch đại công suất đẩy kéo

Trong phân tích của chúng tôi về mạch, chúng tôi sẽ xem xét bộ khuếch đại Class B. Sơ đồ mạch cho một bộ khuếch đại Push-Pull bao gồm hai trans Q1 và Q2 tương ứng là NPN và PNP. Khi tín hiệu đầu vào là dương Q1 bắt đầu dẫn và tạo ra một bản sao của đầu vào dương ở đầu ra. Tại thời điểm này, Q2 vẫn ở trạng thái TẮT. Tương tự, khi tín hiệu đầu vào âm Q1 TẮT và Q2 bắt đầu dẫn và tạo ra một bản sao của đầu vào âm ở đầu ra. 

Bây giờ, tại sao sự biến dạng chéo lại xảy ra khi Vin đạt đến không. Transistor Q1 và Q2 không thể BẬT đồng thời. Đối với Q1 là trên, chúng tôi yêu cầu Vin phải lớn hơn Vout và đối với Q2 Vin phải nhỏ hơn Vout. Nếu Vin bằng 0 thì Vout cũng phải bằng 0.

Bây giờ khi Vin đang tăng từ 0, điện áp đầu ra Vout sẽ vẫn bằng không cho đến khi Vin lớn hơn Vbe1 (xấp xỉ 0,7V), trong đó Vbe là điện áp cần thiết để BẬT trans NPN Q1. Do đó, điện áp đầu ra hiển thị vùng chết trong khoảng thời gian Vin nhỏ hơn Vbe (= 0,7V). điều tương tự sẽ xảy ra khi Vin giảm từ 0, trans PNP Q2 sẽ không dẫn cho đến khi Vin lớn hơn Vbe2 (= 0,7V), trong đó Vbe2 là điện áp cần thiết để BẬT trans Q2.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here