Biến áp xung: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, yêu cầu kỹ thuật cần chú ý

Biến áp xung

Biến áp xung được biết đến là một trong những thiết bị phổ biến được sử dụng rất nhiều trong các mạch điện tử. Vậy biến áp xung là gì? Công dụng và nguyên lý hoạt động của thiết bị này ra sao. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu trong nội dung bài viết dưới đây. 

Biến áp xung là gì? Công dụng của biến áp xung trong điện tử

Biến áp xung được biết là một trong những thiết bị được sử dụng để truyền tải điện năng. Nó được dùng để biến đổi xung điện áp hoặc cường độ xung giúp giải quyết được vấn đề chuyển đổi năng lượng điện với hiệu suất cao. 

Biến áp xung
Biến áp xung

Trong thực thế thì biến áp dụng được tích hợp rất nhiều trong các bo mạch nguồn, mạch sạc điện thoại, máy tính. Nhưng đi kèm với nó là rất nhiều các linh kiện điện tử khác để tăng hiệu suất làm việc, cũng như độ chính xác cao cho nguồn ra. 

Theo lý thuyết, ta có thể so sánh thấy rõ với các máy biến áp từ thông thường khi điện áp được hạ xuống thì dòng sẽ có thể tăng lên gấp đôi nên công suất VA lúc này sẽ không đổi. Nhưng do việc chịu tải của biến áp thông thường thấp nên công suất đầu ra sẽ thấp hơn. 

Còn đối với biến áp xung được thiết kế với số vòng dây ít và thường có tiết diện dây lớn hơn, cùng với sự kết hợp với bộ băm xung nên sẽ cho công suất gọn nhẹ hơn. 

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến áp xung

Cấu tạo của biến áp xung thường gồm phần lõi được làm bằng Ferit hoặc sử dụng hợp kim Pemeloid và cuộn dây. Số vòng dây thường rất ít. Hệ số vòng/volt đều được thiết kế giống nhau ở tất cả các biến áp và không phụ thuộc vào hình dạng và kích thước của biến áp. 

Cấu tạo của máy biến áp xung
Cấu tạo của máy biến áp xung

Các nhà thiết kế biến áp xung thường tìm cách giảm thiểu tối đa điện áp rơi,  giảm thời gian và biến dạng xung. Sự sụt giảm là sự suy giảm của điện áp xung đầu ra trong suốt chu kì thời gian của một xung. 

Để tìm hiểu được sự sụt giảm của điện áp và tình trạng biến dạng xung đầu ra, người ta thường test biến áp với 2 chế độ là có tải hoặc không tải, ảnh hưởng của điện cảm rò rỉ, hiệu ứng dòng tải và điện dung của cuộn dây. 

Về cơ bản thì loại biến áp này có hoạt động giống như biến áp sắt từ. Khác ở điểm dòng điện là dòng xung cao có tần số trên 1KHz. Biến áp xung cộng với đó là các tín hiệu xung làm biến đổi cực tính của xung và lọc thành phần một chiều trong dòng điện. 

Biến áp xung có thể làm tăng biên độ của điện áp hoặc dòng điện mà vẫn giữ được hình dạng chuẩn mà không bị méo như ban đầu. 

Yêu cầu kỹ thuật của biến áp xung

Các yêu cầu kỹ thuật luôn được dành riêng cho một ứng dụng nhất định. Các biến áp xung có thể có hình dạng, kích thước khác nhau. Tuy nhiên, yêu cầu về kỹ thuật đều được đưa ra dưới những quy chuẩn nhất định. 

1. Cách ly về điện

Một máy biến áp xung thường có sự cách ly về điện giữa các cuộn dây . Việc cách ly cho phép đáp ứng yêu cầu an toàn giữa điện áp đi vào cuộn sơ cấp và điện áp ra cuộn thứ cấp. Sự cách ly này thường phải là tuyệt đối. 

Cách lý điện cũng cho phép việc đáp ứng một số yêu cầu an toàn nếu một phần của mạch không an toàn khi chạm vào do sự nguy hiểm của điện áp cao. 

2. Biến đổi xung

Đối với một số ứng dụng thường cần phải có xung điện áp hình chữ nhật với các cạnh tăng và giảm nhanh. Băng thông tần số cần phải đảm bảo đủ cao cho một số những ứng dụng nhất định, do đó độ trễ trong việc truyền tín hiệu phải cực nhỏ và tín hiệu không bị biến dạng. 

Băng thông tần số và độ trung thực của tín hiệu được quyết định bởi một số thông số không lý tưởng và ký sinh của biến áp xung như: Điện dung giữa 2 cuộn dây, điện dung trên mỗi cuộn dây, điện trở tương đương,…

Với những tham số trên có thể sẽ gây ra một số hiện tượng trên xung như: Quá tải, tín hiệu xung bị rủ xuống, thời gian tăng, xuất hiện tình trạng biến dạng tín hiệu không mong muốn. 

Một máy biến áp xung tốt phải có độ tự cảm rò rỉ thấp và điện dung phân tán cũng như độ tự cảm mạch hở cao. 

3. Tỷ lệ cuộn dây và số lượt

Trong hầu hết các ứng dụng hoặc công suất thấp, tỷ lệ lần lượt sẽ là khoảng 1:1. Chỉ khi mà mức tín hiệu phải được thay đổi thành điện áp khác thì tỷ lệ cuộn dây và số vòng dây sẽ khác nhau, vì đó là một trong những trường hợp của hầu hết các máy biến áp trong bộ biến đổi thuận. 

Biến áp xung có thể có nhiều hơn 2 cuộn dây, có thể được sử dụng để điều kiện một số linh kiện bán dẫn, do đó bất kỳ sự dịch pha hoặc trễ giữa các tín đều phải được giảm thiểu.

4. Độ bão hòa

Một biến áp xung chỉ có thể hoạt động một cách chính xác khi tránh được bão hòa từ. Vì điều này mà hầu hết trên các máy biến áp xung đến có ghi giá trị trên sản phẩm là Volt-giây. Giá trị này có thể cho người dùng biết nguồn nào có thể được áp dụng an toàn cho cuộn sơ cấp trước khi hiện tượng bão hòa xảy ra. 

Trong một số trường hợp, sự hiện diện của từ trường mạnh có thể gây ra vấn đề cho hoạt động của biến áp xung có lõi từ có độ thấm cao. Lõi từ có thể bão hòa và dẫn đến mất một phần hoặc toàn bộ độ trung thực của tín hiệu đầu ra. Để tránh tình trạng này, một tấm chắn từ được thiết kế để tránh độ bão hòa trong lõi biến áp. 

5. Độ tự cảm rò rỉ và điện dung ký sinh

Độ tự cảm rò rỉ là một trong những tham số không mong muốn và giá trị của tham số này phải càng thấp càng tốt. Điều này muốn đạt được trước tiên cần phải sử dụng một lõi từ có độ thấm cao. 

Một số lõi từ thường được sử dụng là lõi ferrite, nanocrystalline, thép vô định hình. Để có thể giảm độ tự cảm rò rỉ thì việc cuốn chặt các vòng dây cũng là một trong những yêu cầu kỹ thuật cần thiết. 

Độ tự cảm rò rỉ của biến áp xung điển hình thường thấp hơn 1% của tông r độ tự cảm sơ cấp. Như trong bất kỳ các máy biến áp nào thì việc giảm độ tự cảm rò rỉ bằng các cuốn các cuộn sơ cấp và thứ cấp gần nhau. Nhưng điều này dẫn tới việc điện dung giữa các cuộn tăng lên và đây cũng là một trong những tham số không mong muốn. 

Mặt khác, khoảng cách lớn hơn giữa các cuộn dây sẽ làm giảm điện dung ký sinh nhưng lại làm tăng độ tự cảm rò rỉ.

Trên đây là một số thông tin liên quan tới biến áp xung là bạn có thể tham khảo. Với những thông tin trên chúng tôi hy vọng bạn sẽ có cái nhìn rõ ràng hơn về loại thiết bị này. 

1 thought on “Biến áp xung: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, yêu cầu kỹ thuật cần chú ý”

  1. Lidin viết:

    Bài viết khá chi tiết cảm ơn team admin

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *