Nguồn ATX

Nguồn ATX thì có chế độ chờ (Stanby) sau khi được đóng điện áp cung cấp thì vẫn chưa có điện áp cho Tải mà phải có một lệnh điều khiển mềm tác động từ Vi Xử Lý hoặc một Bộ Điều khiển tác động vào chân số 4 của IC TL494 thì Hệ thống Nguồn mới bắt đầu hoạt động để cung cấp điện áp ra cho Tải.

          Nguồn ATX khác với nguồn AT là ở chỗ Nguồn ATX không tạo ra nguồn cấp trước trên cùng các đường nguồn ra thông qua quá trình tự tạo dao động tự kích bởi Biến áp Tự kích Tr1 như đối với nguồn AT mà nguồn ATX có một mạch tạo ra nguồn cấp trước hoàn toàn riêng biệt để cấp cho IC TL494 hoạt động.

          Vì thế, trong các nguồn ATX bao giờ cũng có tới 3 Biến áp Xung trong đó, Biến áp Kích Xung Tr1 không có cuộn tự kích L₁ mà chỉ có các cuộn L2-1, L2-2 và L3-1 với L3-2.

          Biến áp Công suất trong Nguồn ATX vẫn dảm nhiệm vai trò tạo ra các đường điện áp ra tương tự đối với nguồn AT.

          Duy có sự khác biệt quan trọng nhất là nguồn ATX có thêm Biến áp Tr3 để tạo ra điện áp cấp trước cho IC TL494 như hình bên đây:

          Nguồn cấp trước cho IC TL494 đơn giản là nhờ một Bộ tạo dao động tự kích (thuộc loại Dao động nghẹt) để biến đổi dòng điện cung cấp một chiều DC thành các dao động điện để có thể tạo ra Từ thông biến thiên qua Mạch Từ của một Biến áp bất kỳ nhờ vậy có thể biến đổi thành điện áp ra ở các cuộn thứ cấp theo yêu cầu.

Vì vậy, mạch tạo dao động đơn giản nhất được mô tả như hình bên đây cho thấy rằng chỉ cần sử dụng 1 Biến áp Xung Tr3 có kích thước và Tiết diện Lõi từ vào khoảng 8 ÷ 12 mm² để có thể cung cấp được một công suất 5 ÷ 10 W (chú ý rằng mạch dao động này thuộc loại Dao động nghẹt nên công suất của Mạch dao động nghẹt chỉ cung cấp được một Công suất vào khoảng 1/3 ÷ ½ so với nếu sử dụng cùng Biến áp có cùng Kích thước và Tiết diện nhưng được sử dụng cho các mạch Điều chế Độ rộng Xung: Vì vậy, kích thước của Biến áp cho các Mạch Dao động nghẹt phải lớn gấp rưỡi so với Biến áp của các Mạch Điều chế Độ rộng Xung).

Trong đó, cuộn Collector L₁ của Transistor Q₁ được cuốn 90 vòng (số vòng nhiều gấp đôi so với cuộn dây Sơ cấp của các Biến áp sử dụng trong các Mạch Điều chế Độ rộng Xung chỉ cuốn 45 vòng) khi sử dụng điện áp cung cấp trong khoảng từ 140 đến 320VDC.

Cuộn phản hồi chỉ để hồi tiếp dương tạo ra dao động nghẹt tự kích là L₂ được cuốn 3 vòng và cuộn thứ cấp L₃ cung cấp điện áp ra được cuốn theo tỷ lệ kinh nghiệm là (1,2 ÷ 1,5)Volt/Vòng tức là để có điện áp ra 12 V thì phải cuốn cỡ 9 ÷ 10 vòng là đủ.

Trong mạch nói trên các Linh kiện có tác dụng lần lượt như dưới đây:

R₁ có nhiệm vụ cung cấp dòng định thiên cho Q₁, dòng này được tính cỡ 300μA đến 1mA.

Tụ C₁ để cung cấp xung phản hồi từ cuộn L₂ của Biến áp Xung Tr3 quay về kích thích cho Q₁ tạo ra dao động tự kích. Để mạch đạt hiệu suất cao nhất thì C₁ chỉ có giá trị xác định trong khoảng từ 8,2nF đến 12nF để tạo ra Tần số Dao động nghẹt trong khoảng 17kHz đến 22kHz là đảm bảo nhất.

Tụ C₃ có nhiệm vụ triệt các Xung ngược để đảm bảo an toàn cho Q₁ không bị đánh thủng và có tác dụng triệt nhiễu vì Xung ngược có biên độ rất cao nên sẽ có nguy cơ phát xạ năng lượng rất mạnh ra môi trường xung quanh gây nhiễu loạn cho nhiều thiết bị điện tử khác.

Điện trở R₄ có giá trị trong khoảng 1kΩ/3W để hạn chế dòng qua L₁ của Biến áp Tr3 tức là hạn chế dòng Collector của Q₁ để bảo vệ cho Q₁ không bị đoản mạch trong trường hợp Biến áp Tr3 bị chập tải.

Tụ C₅ chỉ có nhiệm vụ lọc nguồn cung cấp cho cuộn L₁ của Biến áp Tr3 (tức là lọc nguồn cho dòng Collector của Q₁).

Mạch nói trên chỉ là mạch khởi đầu để tiến hành lắp ráp và thử nghiệm, kiểm tra từng bước theo tuần tự để xác định khả năng thành công trong các khâu thực hành. Trên thực tế, Mạch nguồn Cấp trước cho IC TL494 phức tạp hơn rất nhiều mới có khả năng cung cấp được điện áp ổn định cho TL494.

Thật vậy, vì điện áp cung cấp B⁺ có thể thăng giáng bất kỳ theo điện áp lưới nên mạch nói trên chỉ tạo ra dao động tự kích theo hình thức dao động nghẹt nên điện áp ra sẽ phụ thuộc vào điện áp vào theo đúng hệ thức tỷ lệ của biến áp.

Để điện áp được ổn định, cần phải có mạch phản hồi để hiệu chỉnh điện áp ra như mạch đầy đủ dưới đây:

          Tụ C₁ được tạo bởi C₁ nối tiếp với C₂ để tạo ra một Tụ điện tương đương cũng chỉ có trị số được xác định trong khoảng 8,2nF đến 10nF. Tuy nhiên, tụ C₁ được ghép vào điểm dưới của R₁ với cực Collector của OPTO – COUPLER ISO₁ để thoát bớt dao động xuống âm nguồn nếu điện áp ra tăng mạnh, ngược lại nếu điện áp ra bị giảm thì ISO₁ sẽ ngắt dòng thoát xuống âm nguồn để đảm bảo tạo ra dao động với biên độ cực đại.

          Ngoài ra, cần có thêm R₃ khoảng 10 ÷ 22kΩ ghép trước cực B của Q₁ để nâng điện áp của điểm nối chung giữa R₁ và ISO₁ lên cao hơn 1V thì ISO₁ mới có thể phát huy vai trò tác dụng của nó vì nếu điện áp đặt lên Collector của ISO₁ thấp hơn 0,6V thì transistor của ISO₁ không thể làm việc được.

          OPTO – COUPLER ISO₁ có vai trò điều chỉnh điện áp ra bằng cách sẽ có diode Zener 9V so sánh điện áp ra nếu khi điện áp ra vượt quá 9V (của Zener) + 1,5 V (của diode phát quang của ISO₁) + 1V (sụt áp trên điện trở R₅) tức là chỉ thì ISO₁ sẽ mở càng mạnh khiến cho dòng định thiên của R₁ và cả biên độ xung dao động phản hồi trở về từ cuộn L₂ thông qua Tụ C₁ sẽ bị thoát bớt hoặc thoát hết xuống âm nguồn nên Biên độ Tín hiệu Dao động được cấp vào cho cực B của Q₁ bị giảm tới mức sao cho điện áp ra sẽ bị giảm đi chỉ còn lại giá trị như đã được xác định chuẩn (theo mạch nói trên, điện áp ra được ấn định là 12V, nếu muốn thay đổi điện áp ra thì chỉ cần thay đổi giá trị của Diode Zener sao cho điện áp ra được xác định bởi U = U_Zener + 3V tức là nếu muốn điện áp ra 5V thì Zener là 2,4V. Nếu muốn điện áp ra là 15V thì Zener là 12V).

Chú ý: Nếu sau khi lắp mạch xong và đo kiểm tra dao động bằng cách dùng đồng hồ để ở thang xoay chiều và đo trực tiếp vào 2 đầu của cuộn hồi tiếp L₂ mà không có tín hiệu thì chỉ cần đảo đầu dây của 1 trong 2 cuộn là sẽ có dao động. Các điện trở R₆ và R₇ ghép song song với các Tụ lọc nguồn C₈ và C₉ chỉ để xả điện áp cho các Tụ, không ảnh hưởng đến bất kỳ tham số nào của mạch dao động.

Nếu tải đầu ra của Biến áp Xung Tr3 cần Công suất khá lớn (tức là Biến áp Tr3 có kích thước khá lớn) thì cần phải bổ sung Mạch dập Xung ngược được tạo bởi C₄D₁R₂ để triệt bớt xung ngược bảo vệ an toàn cho Transistor Q₁. Điều quan trọng nhất là Năng lượng của Xung ngược bị dập phụ thuộc vào tích số của C₄ x R₂ sao cho nếu tích số này càng lớn thì Xung ngược càng bị triệt tiêu mạnh.

          Tuy nhiên, nếu Xung ngược càng bị dập mạnh thì Xung thuận cũng sẽ bị triệt tiêu theo nên chỉ cần xác định trị số R₂C₄ vừa đủ để đảm bảo ‘dung hoà’ giữa sự an toàn cho Q₁ và hiệu suất cho mạch nguồn.

          Thông thường tích số R₂C₄ được xác định không vượt quá giá trị 1/F của Tần số Dao động của Nguồn Dao động nghẹt hoặc Dao động Switching nói chung.

          Điều đó có nghĩa rằng nếu Tần số Xung Dao động F càng lớn thì tụ C₄ phải càng bé để đảm bảo cho Xung ngược không bị dập quá mạnh để giảm suy hao Năng lượng điện vô ích.

²        Các hư hỏng thường thấy của Nguồn ATX  

Hư hỏng thường thấy của Nguồn ATX chủ yếu xẩy ra ở khối nguồn cấp trước bằng Mạch Dao động nghẹt bị cháy hỏng.

Nguyên nhân cháy hỏng thường dẫn đến cháy Transistor (vừa làm nhiệm vụ tạo dao động nghẹt vừa làm Công suất của nguồn Dao động nghẹt) và làm đoản mạch đối với cuộn Collector L₁ của Biến áp Dao động nghẹt Tr3 nên làm cháy luôn Biến áp Tr3 (chú ý: Theo thiết kế của các Hãng nước ngoài thì không có điện trở hạn dòng Collector cho Biến áp Tr3 là R₄ = 1kΏ/3W nên khi Transistor Dao động nghẹt bị hỏng thì Biến áp cũng bị chập luôn).

Cách sửa chữa hữu hiệu nhất là cuốn lại các cuộn Biến áp Tr3 theo các tham số đã được nêu trên, kiểm tra thêm các linh kiện kèm theo để thay thế khôi phục lại phần nguồn cấp trước.

Ngoài ra, Nguồn ATX cũng xảy ra trường hợp hư hỏng IC TL494 nên không tạo ra được Dao động PWM cho Biến áp Tr2 dẫn đến Công suất Nguồn ATX cũng không hoạt động.

Để xác định được IC TL494 có hư hỏng hay không, chỉ việc cấp nguồn cho Nguồn ATX, kiểm tra xem có điện áp 12V ở chân 12 của IC TL494 hay không? Nếu không có điện áp 12V thì phải kiểm tra lại phần nguồn cấp trước bởi Mạch Dao động nghẹt.

Nếu đã có 12V thì đo kiểm tra có dao động ra ở các cuộn của Biến áp Tr2 hay không (chú ý rằng để Nguồn ATX hoạt động thì chân số 4 của IC TL494 phải chập xuống âm nguồn vì chân này được điều khiển khởi động mềm bằng Vi Xử lý của Máy tính: Khi có lệnh điều khiển cấp nguồn từ MainBoard thì chân số 4 sẽ được đặt xuống 0V. Khi ở chế độ chờ thì chân này bị đặt ở 4V).

          Nếu không có dao động ở các cuộn của Biến áp Tr2 thì chắc chắn rằng IC TL494 đã bị cháy hỏng, chỉ việc thay lại IC mới là được.