Mạch nhân áp: Nguyên lý hoạt động và các mạch thường dùng

Mạch nhân áp hay còn được gọi là mạch nhân điện áp, được biết đến là một trong những mạch được sửa đổi từ các mạch lọc với các tụ điện, nó có thể cung cấp nguồn điện áp 1 lần hoặc có thể 2 lần điện áp cực đại về mặt biên độ của điện áp nguồn xoay chiều đầu vào. Ở bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu đến bạn 3 mạch nhân áp đó là: Bộ nhân điện áp nửa sóng, bộ nhân toàn sóng, bộ 3 điện áp và bộ 4. 

Bộ nhân điện áp nửa sóng

Nguyên lý hoạt động của mạch điện này như sau: 

• Ở nửa chu kỳ dương của tín hiệu ngõ vào xoay chiều AC, điện áp đi và diode D1 sẽ làm cho nó phân cực thuận, như vậy D2 sẽ không dẫn vì nó ở trạng thái phân cực ngược, điện áp sạc cho tụ C1 lên giá trị cực đại với điện áp thứ cấp là V_smax . 
• Ở nửa chu kỳ còn lại là chu kỳ âm thì lúc này Diode D2 bắt đầu làm việc ở trạng thái phân cực thuận và dẫn đến tự C2 được sạc. Đối với trường hợp ở nửa chu kỳ âm thì đâu dưới của điện áp thứ cấp sẽ là dương khi phần đầu trên là âm. Tụ C2 lúc nào sẽ được phân cực như đã đánh dấu trong hình. Lúc này, điện áp của cuộn thứ cấp của máy biến áp bắt đầu di chuyển theo chiều của kim đồng hồ và công thức được áp dụng theo định luật Kirchhoff cho vòng bên ngoài chúng ta có công thức: -V_smax-VC1-VC2 = 0 Hoặc VC2 = V_smax + VC1 = 2V_smax ( vì V_smax = VC1). 
• Ở nửa chu kỳ dương tiếp theo, Diode D2 lại ở trạng thái phân cực ngược và lúc này diode giống như một công tác hở để cho tụ C2 có thể phóng điện qua tải. Nếu trong trường hợp tụ C2 không có tải thì lúc này C1 và C2 sẽ ở trạng thái tích điện từ C1 đến Vsmax và C2 đến 2Vsmax. Còn trường hợp tụ C2 có tải điện sẽ được phóng ra do đó lúc này điện áp trên tụ sẽ giảm dần và tụ C2 sẽ được thực hiện sạc lại vào phần nửa chu kỳ tiếp theo. 

Mạch nhân áp toàn sóng

Nguyên lý hoạt động của bộ nhân điện áp toàn sóng như sau: 

• Đối với nửa chu kỳ dương của điện áp xoay chiều đầu vào AC, diode D1 lúc này sẽ hoạt động ở trạng thái phân cực thuận và điện sẽ tiến hành sạc cho tụ C1 đến giá trị max là V_smax, Diode D2 sẽ ở chế độ phân cực ngược và sẽ không có dòng điện chạy qua D2. 
• Ở nửa chu kỳ âm, Diode D2 sẽ làm việc ở chế độ phân cực thuận, lúc này tụ C1 sẽ được sạc, trong khi D1 sẽ ở chế độ phân cực ngược. 
• Nếu đầu ra ở chế độ không tải thì tổng điện áp trên tụ C1 và C2 = 2V_smax. Còn trường hợp có tải thì điện áp đầu ra sẽ nhỏ hơn 2V_smax. 

Mạch nhân 3 và nhân 4 điện áp

Với bộ mạch nhân áp, nhân 3 và nhân 4 để có thấy lấy được điện áp max 2V_smax,  3V_smax, 4V_smax. So với mạch nhân đôi điện áp để có thể lấy được giá trị điện áp cao hơn thì ta có thể thêm các thành phần vào trong mạch như trong hình. Như vậy, ta sẽ có điện áp đỉnh có thể cao gấp 5, 6, 7 lần so với điện áp đỉnh của máy biến áp là V_smax .

Nguyên lý hoạt động của bộ 3 và bộ 4 điện áp như sau: 

• Trong nửa chu kỳ dương đầu tiên thì điện áp đầu vào AC sẽ đi qua tụ C1, tụ sẽ được tích điện qua diode D1 đến 1 giá trị cực đại của cuộn thứ cấp máy biến áp. Ở nửa chu kỳ âm tiếp theo, tụ điện C2 sẽ được tích điện áp bằng 2V_smax.
• Ở nửa chu kỳ dương thứ 2 của mạch nhân áp này thì Diode D3 sẽ được phân cực thuận và dẫn điện, điện áp trên phần tụ C2 sẽ được tiến hành nạp cho tụ C3 bằng 2V_smax. Ở nửa chu kỳ âm tiếp theo thì D2 và D4 sẽ phân cực thuận và lúc này tụ C3 và C4 sẽ được sạc đến mức điện áp bằng 2V_smax. Như vậy, ta có thể hiểu rằng điện áp trên tụ C2 = 2V_smax, qua tụ C1 và C3 = 3V_smax và điện áp trên tụ C2 và C4 = 4V_smax. 

Trên đây là một số loại mạch nhân áp thường được sử dụng. Hy vọng, với những thông tin trên có thể giúp bạn hiểu hơn về nguyên lý hoạt động của những loại mạch này.