Tổng quan về Công nghệ Bộ sạc

I. Kiến trúc và Nguyên tắc cơ bản của Bộ sạc

Trong các hệ thống điện tử, bộ sạc đóng vai trò là một thành phần giao diện quan trọng, có nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) từ lưới điện thành dòng điện một chiều (DC) được điều chỉnh phù hợp với thông số kỹ thuật của thiết bị. Một bộ sạc điển hình bao gồm bốn hệ thống con chính:

• Máy biến áp: Giảm điện áp AC cao (ví dụ: 220V) xuống điện áp thấp hơn
• Bộ chỉnh lưu: Chuyển đổi AC thành DC dạng xung
• Bộ lọc: Làm mịn đầu ra DC bằng cách giảm gợn điện áp
• Bộ điều chỉnh điện áp: Duy trì điện áp đầu ra chính xác trong dung sai chặt chẽ

Nguyên tắc Chuyển đổi AC sang DC:
Điện lưới có đặc tính điện áp hình sin (ví dụ: 220V/50Hz), với sự đảo chiều biên độ và cực tính định kỳ. Ngược lại, các thiết bị bán dẫn (ví dụ: bộ vi xử lý, mô-đun RF) yêu cầu nguồn DC ổn định với độ lệch điện áp tối thiểu. Điều này đòi hỏi các quy trình chuyển đổi tuần tự được thực hiện bởi bộ sạc.

II. Cơ chế hoạt động

Giai đoạn Máy biến áp:

• Thực hiện cảm ứng điện từ thông qua lõi nhiều lớp và cuộn dây đồng
• Tỷ lệ giảm áp được xác định bởi tỷ lệ vòng dây (ví dụ: 220V→5V yêu cầu tỷ lệ 44:1)
• Vật liệu cách điện (ví dụ: Mylar, men) làm giảm tổn thất dòng điện xoáy

Mạch Chỉnh lưu:

• Cấu hình cầu sóng đầy đủ sử dụng điốt Schottky để giảm sụt áp thuận
• Chuyển đổi AC hai chiều thành DC một chiều dạng xung
• Xếp hạng điện áp ngược đỉnh (PIV) được chọn dựa trên đầu ra của máy biến áp

Lọc đầu ra:

• Mạng RC/LC thụ động làm giảm các thành phần tần số gợn
• Tụ điện điện phân (100-1000μF) để lưu trữ năng lượng lớn
• Tụ điện gốm (<1μF) để giảm thiểu nhiễu tần số cao

Điều chỉnh điện áp:

• Bộ điều chỉnh tuyến tính (ví dụ: LM7805) cho các ứng dụng ít ồn
• Bộ điều chỉnh chuyển mạch (SMPS) để chuyển đổi năng lượng hiệu quả cao (>85%)
• Vòng lặp điều khiển phản hồi duy trì độ chính xác điện áp ±5%

Tóm tắt kỹ thuật (Ví dụ về Bộ sạc di động):

1. Máy biến áp: Giảm điện áp lưới (ví dụ: 220V AC) xuống điện áp AC thấp hơn (ví dụ: 12V AC)
2. Bộ chỉnh lưu: Chuyển đổi AC thành DC dạng xung thông qua cầu điốt
3. Bộ điều chỉnh điện áp: Ổn định đầu ra theo thông số kỹ thuật DC chính xác (ví dụ: 5V/2A)
   Điều này đảm bảo cung cấp điện năng tuân thủ các giao thức sạc USB-C/PD.