choke lọc điện trong audio

Bài này khá hay! cảm giác mấy năm tôi mới đọc được một bài viết hay như thế! Nếu các bạn đọc bài này để quấn được choke cho tube amply thì tôi trình bày luôn để đỡ đọc phần sau:

• Choke 2-3H/400mA quấn 1200-1400 vòng dây 40 trên lõi 28 dày 40
• Choke 5-6H/400mA quấn 1200-1400 vòng dây 40 trên lõi 28 dày 50
• Choke 10H/250mA quấn 1500-1700 vòng dây 35 trên lõi 25 dày 40

Cơ bản là thế. Bài viết có lẽ giải đáp được câu hỏi tôi tìm kiếm bao lâu nên xin phép dịch lại để anh em cùng tham khảo!

Link gốc: http://www.turneraudio.com.au/audiofilterchokes.html

Bài viết gồm 03 phần:

Phần 1: Choke dành cho nguồn lọc CLC, dòng DC cao, dòng AC thấp.

Phần 2: Choke dành cho nguồn LC, dòng DC cao và dòng AC cũng cao.

Phần 3: Choke dành cho tube amply (choke load anot), dòng DC tùy chọn, có cao âm tần trong choke

(A) Tại sao lại gọi tên là “choke” ?

Đến nay, tôi cũng chưa tìm được ai đặt tên cuộn dây quanh lõi là “choke”, nhưng từ khi biết sử dụng điện từ những năm 1900, mọi người đã biết quấn những cuộn dây đồng cách điện quanh một lõi sắt để tạo ra tác dụng ngăn chặn điện điện xoay chiều lẫn trong điện một chiều (lọc nhiễu AC) hoặc dẫn dòng điện xoay chiều! Ngay từ lúc đó, cuộn choke đã được tìm thấy trong hơn 1000 ứng dụng như cuộn dây và biến áp để truyền tải, liên lạc và truyền dẫn radio. Cuộn choke là một thiết bị rất tốt để lọc nhiễu xoay chiều không mong muốn giữa hai điểm A và B trong một mạch điện. Một cuộn choke tốt là cuộn dây có điện trở dây cuốn thấp, cảm kháng ký sinh thấp sẽ là một thiết bị lọc hiệu quả và đơn giản. Tuy nhiện, lựa chọn một cuộn choke phụ thuộc vào ứng dụng, kích cỡ, cân nặng, giá cả và có lẽ là dựa vào thương hiệu nhà sản xuất!

Để hiểu cục choke cơ bản như nào, ngoài kiến thức toán học cơ bản, các bạn cần có thêm một chút kiến thức vật lý lượng tử. Với kiến thức toán cơ bản, hầu hết chúng ta đều có thể quấn ra một cục choke ngay tại nơi làm việc của mình. Tuy nhiên, với kiến thức toán + tham khảo trên internet, thì các bạn không thể định nghĩa được hoạt động của choke như nào!

Về cơ bản, khi có một dòng điện chạy qua một cuộn dây thì sẽ làm thay đổi từ trường của lõi sắt. Từ trường này chịu ảnh hưởng trực tiếp của 02 cực từ trường Bắc – Nam của Trái Đất. Nhưng với một cuộn dây hoạt động trong môi trường có dòng điện AC, có điện áp AC thì từ trường thay đổi này phụ thuộc hoàn toàn vào dòng điện đi qua cuộn dây (từ trường trái đất lúc này là yếu so với từ trường dòng điện sinh ra). Ứng dụng về năng lượng này đã được mô tả trong quyển “Magnetic Motive Force”, đại loại là từ trường này phụ thuộc vào dòng điện x số vòng dây cuốn. Trong trường hợp này thì yếu tố tần số không lại không tồn tại. Nhưng trong thực tế có tần số thay đổi thì lại khác. Vì vậy, với cuộn choke để dành dẫn dòng một chiều, thì từ trường là một con số cố đinh và không phụ thuộc vào tần số. Với một số ứng dụng dẫn điện xoay chiều, khi có dòng điện xoay chiều chạy qua làm thay đổi từ trường và cường độ.

Đây chính là hiện tượng và ứng dụng cần thảo luận!

Khi chỉ có dòng điện một chiều trong cuộn dây, từ trường sẽ cố định (giống từ trường Trái Đất). Với một cuộn choke lõi sắt với 2000 vòng dây, điện trở thuần dây quấn là 50R, với điện áp cấp +5V thì sẽ sinh ra dòng điện 0.1Adc. Như vậy, ta có thể hiểu được với 50R điện trở sẽ cho 0.1Adc đi qua. Nếu điện áp giảm đột biến mất 5V (về 0V), thì dòng điện vẫn duy trì là 0.1Adc, không có sự thay đổi về dòng điện. Nếu có sự thay đổi về dòng điện thì sẽ rất lâu. Đặc tính của từ trường của cuộn choke là chống lại sự thay đổi dòng điện đột biến khi có biến động nhanh xảy ra. Nếu có một nguồn điện xoay chiều 5Vrm tại tần số 100Hz, sóng sine chạy qua cuộn dây thì kết quả dòng điện sẽ là 2.3mArms. Bây giờ, cuộn choke được coi như một thiết bị có trở kháng là R = 5V/0.0023A = 2,174R. Nếu tần số sóng sine tại 50Hz, dòng điện đo được là 0.0046mArms, và ta có kết quả trở kháng là 1.087R. Thật vậy, trở kháng của cục choke thay đổi theo tần số và điện áp cấp. (Đại loại đoạn này giải thích có tần số thì gọi là trở kháng tính là Z, không có tần số thì là điện trở thuần R). Đại lượng đo cuộn choke là L, gọi là cảm kháng. XL có đơn vị là Ohm (ta vẫn dùng là R).

XL = 2 x pye x Frequency x L

Trong đó:

+ pye là hằng số (22/7) hay vẫn gọi 3.14

+Frequency là tần số, đơn vị là Hertz, Hz

+ L là cảm kháng, đơn vị là Henry (Tên nhà khoa học Hoa Kỳ Joseph Henry)

Khi có dòng điện xoay chiều qua cuộn choke, cuộn choke sẽ tạo ra một từ trường bao quanh chính nó. Từ trường của một vòng sẽ rất yếu nhưng nếu quấn nhiều vòng dây, cạnh nhau sẽ tạo ra một vùng từ trường bao quanh khỏe hơn và lượng từ trường này phát ra từ lõi, đi ra xa rồi kết thúc ở điểm cuối cuộn dây. Lượng từ trường lặp đi lặp lại. Nó trong suốt, vô hình. Khi điện áp xoay chiều qua cuộn dây sẽ sinh ra dòng điện xoay chiều biến đổi theo tần số và chống lại sự gia tăng cường độ dòng điện khi tần số đủ cao.