1. Trang Chủ
  2. Điện - Điện tử
  3. Giáo trình Điện tử công suất (Nghề: Điện tử công nghiệp - Sơ cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ

Giáo trình Điện tử công suất (Nghề: Điện tử công nghiệp - Sơ cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ

(NB) Giáo trình Điện tử công suất với mục tiêu giúp các bạn có thể trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số linh kiện điện tử công suất và mạch điện tử công suất. Mời các bạn cùng tham khảo! 1 BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 05: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: SƠ CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số: 228A/QĐ-CĐNKTCN – ĐT ngày 02 tháng 8 năm 2016 của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội) Hà Nội, năm

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện - Điện tử

Số trang 148

Ngày tạo 4/5/2023 2:08:00 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 6.55 M

Tên tệp

Tải Giáo trình Điện tử công suất (Nghề: Điện tử công n... (.pdf)

Xem mẫu

  1. 1 BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 05: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: SƠ CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số: 228A/QĐ-CĐNKTCN – ĐT ngày 02 tháng 8 năm 2016 của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội) Hà Nội, năm 2016
  2. 2 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
  3. 3 LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp ở trình độ Sơ cấp, giáo trình Điện tử công suất là một trong những giáo trình mô đun đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình chi tiết mô đun Điện tử công suất. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau. Giáo trình được thiết kế theo từng bài trong hệ thống mô đun của chương trình, có mục tiêu học tập, thực tập cho mô đun, phần lý thuyết cơ bản học viên cần phải nắm vững để thực hành, thực tập. Cuối mỗi bài sau phần lý thuyết cơ bản đều có phần bài tập thực hành để giáo viên và học sinh sinh viên thực hiện. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiễn cao. Nội dung giáo trình được bố cục bao gồm 5 bài với nội dung như sau: Bài 1: Van bán dẫn Bài 2: Chỉnh lưu không điều khiển Bài 3: Chỉnh lưu có điều khiển Bài 4: Điều chỉnh điện áp Bài 5: Nghịch lưu Trong giáo trình này tác giả đã sử dụng nhiều tài liệu tham khảo và biên soạn theo một trật tự logic nhất định. Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị tại trường có thể sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết.Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của quý thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn.Các ý kiến đóng góp xin gửi về Khoa Điện tử điện lạnh Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ. Xin trân trọng cảm ơn Hà Nội, ngày 20 .tháng 06 năm 2016 BAN BIÊN SOẠN
  4. 4 MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU ................................................................................................................ 3 Bài 1: Van bán dẫn ............................................................................................................. 9 1. Diode công suất: .............................................................................................................. 9 1.1. Đặc tuyến V - A .............................................................................................................................. 10 1.2. Ví dụ .................................................................................................................................................. 10 1.3. Hệ số hình dáng .............................................................................................................................. 11 1.4. Công suất trên diode khi dẩn điện ............................................................................................. 12 1.5. Ví dụ: ................................................................................................................................................. 12 1.6. Điều kiện chuyển mạch và điện áp nghịch .............................................................................. 13 1.7. Phân loại diode công suất............................................................................................................. 14 2. Transistor MOSFET ...................................................................................................... 14 2.1 Cấu tạo MOSFET ........................................................................................................................... 14 2.2. Nguyên lý hoạt động ..................................................................................................................... 15 2.3. Đặc tính V- A .................................................................................................................................. 15 3. Thyristor ........................................................................................................................ 15 3.1. Cấu tạo và ký hiệu ......................................................................................................................... 15 3.2.Nguyên lý hoạt động ...................................................................................................................... 16 3.3. Các thông số cơ bản ...................................................................................................................... 19 4. Triac và Điac ................................................................................................................. 20 4.1. Triac................................................................................................................................................... 20 4.2. Điac.................................................................................................................................................... 23 5. IGBT .............................................................................................................................. 24 5.1 Cấu tạo .............................................................................................................................................. 24 5.2. Nguyên lý hoạt động ..................................................................................................................... 25 5.3. Đặc tính đóng cắt IGBT ............................................................................................................... 26 5.4. Thông số IGBT ............................................................................................................................... 26 6. GTO ............................................................................................................................... 27 6.1 Cấu tạo .............................................................................................................................................. 27 6.2. Nguyên lý hoạt động ..................................................................................................................... 28
  5. 5 Bài 2: Chỉnh lưu không điều khiển................................................................................. 30 1. Khái niệm cơ bản ........................................................................................................... 30 1.1 Phân loại ............................................................................................................................................ 31 1.2 Các tham số cơ bản của mạch chỉnh lưu .................................................................................. 31 1.3 Luật dẫn của van ............................................................................................................................. 32 2. Chỉnh lưu công suất 1 pha không điều khiển ................................................................ 33 2.1. Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ ................................................................................................... 33 2.2. Chỉnh lưu công suất hai nửa chu kỳ có điểm giữa (M2) ..................................................... 38 2.3 Chỉnh lưu cầu 1 pha (B2) ............................................................................................................. 39 3. Chỉnh lưu công suất ba pha không điều khiển .............................................................. 42 3.1 Mạch chỉnh lưu 3 pha hình tia (M3) .......................................................................................... 42 3.2. Chỉnh lưu cầu ba pha .................................................................................................................... 47 BÀI 3: CHỈNH LƯU CÔNG SUẤT CÓ ĐIỀU KHIỂN ................................................... 74 1.Tổng quan mạch điều khiển chỉnh lưu công suất ........................................................... 74 1.1 Nguyên tắc cơ bản .......................................................................................................................... 74 1.2 Điều khiển chuỗi xung .................................................................................................................. 74 1.3 Điều khiển góc pha ........................................................................................................................ 81 2.Chỉnh lưu công suất một pha có điều khiển ................................................................... 88 2.1. Chỉnh lưu một nửa chu kỳ có điều khiển ................................................................................ 88 2.2. Chỉnh lưu công suất hai nửa chu kỳ có điều khiển ............................................................... 89 2.3. Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển ............................................................................... 90 3.Chỉnh lưu công suất ba pha có điều khiển ...................................................................... 91 3.1 Chỉnh lưu 3 pha hình tia có điều khiển..................................................................................... 91 3.2 Chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển(B6) .................................................................................... 97 BÀI 4: MẠCH ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP ........................................................................ 119 1. Mạch điều áp một chiều .............................................................................................. 119 1.1. Bộ giảm áp ..................................................................................................................................... 119 1.2. Bộ tăng áp....................................................................................................................................... 123 2. Mạch điều áp xoay chiều một pha ............................................................................... 126 2.1. Điện áp xoay chiều một pha tải thuần trở ............................................................................. 126 2.2. Điện áp xoay chiều một pha tải RL .......................................................................... 127
  6. 6 4. Biến đổi điện thế AC một pha sử dụng TRIAC .......................................................... 132 BÀI 5: NGHỊCH LƯU .................................................................................................... 134 1. Bộ Nghịch Lưu Áp Một Pha: ...................................................................................... 134 2.Bộ Nghịch Lưu Áp Ba Pha: .......................................................................................... 139 3.Phương pháp điều chế độ rộng xung PWM ................................................................. 142 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 147
  7. 7 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Điện tử công suất Mã mô đun: MĐ 05 * Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí: Mô đun được bố trí dạy cuối chương trình sau khi học xong các môn học/mô đun cơ bản như: Kỹ thuật điện, linh kiện điện tử, mạch điện tử cơ bản, đo lường điện tử, kỹ thuật xung - số... - Tính chất: Là mô đun bắt buộc * Mục tiêu của mô đun: - Về kiến thức: + Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số linh kiện điện tử công suất và mạch điện tử công suất. - Về kỹ năng: + Đo, kiểm tra, lắp, khảo sát, sửa chữa, thay thế được các linh kiện điện tử bị hư hỏng trong mạch điện tử công suất. - Về thái độ: + Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác và an toàn vệ sinh công nghiệp * Nội dung của mô đun: 1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Số Thực hành, thí Thi/ Tên các bài trong mô đun Tổng Lý TT nghiệm, thảo Kiểm số thuyết luận, bài tập tra Bài 1: Van bán dẫn 1. Diode công suất 1 10 4 6 2. Transistor MOSFET 3. Thyristor SCR
  8. 8 4. Triac và Điac 5. IGBT 6. GTO Bài 2: Chỉnh lưu không điều khiển 1. Các khái niệm cơ bản 2. Chỉnh lưu công suất một pha không 2 18 6 11 1 điều khiển 3. Chỉnh lưu công suất ba pha không điều khiển Bài 3: Chỉnh lưu có điều khiển 1. Tổng quan mạch điều khiển chỉnh lưu công suất 3 2. Chỉnh lưu công suất một pha có điều 20 7 12 1 khiển 3. Chỉnh lưu công suất ba pha có điều khiển Bài 4: Điều chỉnh điện áp 4 1. Mạch điều áp một chiều 10 4 6 2. Mạch điều áp một pha Bài 5: Nghịch lưu 1. Nghịch lưu 1 pha 5 15 4 10 1 2. Nghịch lưu 3 pha 3. PWM 7 Thi kết thúc mô đun 2 2 Cộng 75 25 45 5
  9. 9 Bài 1: Van bán dẫn MĐ 05 - 01 * Giới thiệu: Bài học này giới thiệu về nguyên lý đóng/cắt mạch điện xoay chiều và một chiều bằng linh kiện bán dẩn công suất : Diode, BJT, MOSFET, Thyristor, Triac... Phuơng pháp này đã dần thay thế các thiết bị đóng/căt cơ học do có nhiều ưu điễm đặc biệt đối với các ứng dụng yêu cầu tốc độ và tần suất đóng/cắt cao. * Mục tiêu: - Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, đặc tính của linh kiện điện tử công suất. - Đo, kiểm tra được chất lượng của linh kiện điện tử công suất. - An toàn cho người, thiết bị, rèn luyện tác phong công nghiệp, tinh thần làm việc theo nhóm, tính tư duy, sáng tạo và vệ sinh công nghiệp. * Nội dung chính: 1. Diode công suất: Khác với diode thuờng, về mặt cấu tạo diode công suất bao gồm 3 vùng bán dẩn silic với mật độ tạp chất khác nhau gọi là cấu trúc PsN, giữa hai vùng bán dẩn PN là một vùng có mật độ tạp chất rất thấp (vùng S) (hình 2.1) Hình 2.1 Cấu tạo và ký hiệu điện diode công suất PsN
  10. 10 1.1. Đặc tuyến V - A Đường đặc tính diode công suất rất gần với đặc tính lý tưởng (hình 2.2), trong đó đoạn đặc tính thuận có độ dốc rất thẳng đứng (hình 2.2b) vì vây, nhiệt độ trên diode xem như không đổi, điện áp thuận trên diode là tổng giữa điện áp ngưỡng U(TO) không phụ thuộc dòng điện với thành phần điện áp tỉ lệ với dòng điện thuận chảy qua diode. Giả sử nhiệt độ là hằng số, điện áp thuận trên diode được tính theo công thức gần đúng sau : UF = U(TO) + rF.IF Với rF : Điện trở động theo chiều thuận Các ký hiệu thường dùng trong thiết kế : F = Forward để chỉ trạng thái dẩn theo chiều thuận, R = Reverse để chỉ trạng thái khóa trong vùng nghịch Hình 2.2 a) Đặc tính diode lý tưởng ; b) đặc tính diode thực tế 1.2. Ví dụ Một diode công suất có đặc tính như sau: Điện áp ngưỡng U(TO) = 0,85v Điện trở động rF = 8mQ Với dòng chảy qua cố định IF = 50A, suy ra điện áp thuận trên diode là:
  11. 11 UF = U(TO) + rF.IF = 0,85v + 8mQ.50A = 1,25v 1.3. Hệ số hình dáng Độ tin cậy của diode được đánh giá qua khả năng chịu tải ở chế độ làm việc dài hạn với tần số lưới điện 50-60Hz và nhiệt độ tại mối nối phụ thuộc rất lớn vào công suất tiêu tán, nhiệt trở và điều kiện tỏa nhiệt của diode Trong ví dụ 1.2, dòng qua diode có giá trị cố định là trường hợp hiếm khi xảy ra. Trên thực tế, dòng qua diode có dạng xung và gồm hai giá trị: Giá trị hiệu dụng và giá trị trung bình, như trong trường hợp chỉnh lưu 3 pha bán kỳ (M3) thời gian dẩn của mỗi diode là T/3. Hình 2.3 trình bày các giá trị của iF đo bằng dụng cụ đo chỉ thị kim Hình 2.3: Đồ thị dòng thuậncủa diode, giá trị trung bình và hiệu dụng Trong số tay tra cứu thường cho giá trị trung bình IFAV của diode. Hình 2.3 cho thấy các giá trị này được tính từ chuổi xung dòng qua diode Mặt khác giá trị hiệu dụng IFRMS được đo bằng đồng hồ
  12. 12 Sự khác nhau giữa dòng điện đo bằng đồng hồ với dòng tính toán được thể hiện bởi hệ số hình dáng F, đó là tỉ số giữa giá trị hiệu dụng với giá trị trung bình. Theo hình 2.3 Vì hệ số hình dáng phụ thuộc vào dạng dòng điện nên trong thực tế đối với các dạng tín hiệu thông dụng khi biết F và một trong hai giá trị, có thể tìm được giá trị còn lại một cách dể dàng (hình 2.4) Hình 2.4 Hệ số hình dáng các dạng dòng điện quan trọng 1.4. Công suất trên diode khi dẩn điện Công suất rơi trên diode được tính theo công thức 1.5. Ví dụ: Một diode công suất có: IFAV = 25A, IFRMS = 48A, U(TO) = 0,75v và rF = 8111Q được xử dụng trong một mạch chỉnh lưu cầu với tải điện trở có Id = 40A. Kiểm tra khả năng chịu đựng của diode Giải: Trong mạch nắn cầu dòng chảy qua mỗi diode chỉ trong khoãng thời gian một bán kỳ. Do đó
  13. 13 Từ hình 2.4 suy ra: F = 1,57 IFRMS = F. IFAV = 1,57. 20A = 31,4A < 48A Cả hai giá trị dòng điện đều nhỏ hơn trị số cho phép, công suất rơi trên diode được tính như sau: 1.6. Điều kiện chuyển mạch và điện áp nghịch Một diode được điều khiển dẩn hay tắt là do cực tính điện áp đặt trên nó, nhưng diode chỉ chuyển sang trạng thái tắt khi dòng qua diode bằng 0 (hình 2.5) Hình 2.5 Diode như 1 công tắc điều khiển bằng điện áp Trong hình trình bày một công tắc diode lý tưởng đáp ứng được các điều kiện sau: - Công tắc hở khi U < 0v - Công tắc đóng khi U > 0v - Công tắc hở khi IF < 0A Trong quá trình làm việc thường xuất hiện các xung nhiểu làm cho điện áp nghịch tức thời đặt lên diode tăng nhưng không được vượt quá trị số cho phép U RRM, trong mạch chỉnh lưu trị số này được chọn với hệ số an toàn từ 1,5...2. Do đó: URRM » (1,5...2). U
  14. 14 Nếu ngõ ra mạch chỉnh lưu có dùng tụ lọc thì điện áp nghịch đặt trên diode bằng 2 lần giá trị đỉnh của điện áp xoay chiều ở ngõ vào URRM » (1,5...2). U 1.7. Phân loại diode công suất Dựa trên lỉnh vực ứng dụng, các diode công suất được chia thành các loại như sau: - Diode tiêu chuẩn (tốc độ chậm) dùng cho các yêu cầu thông thường với tần số làm việc từ 50...60Hz - Diode công suất lớn với dòng cho phép đến 1,5KA - Diode điện áp cao với điện áp nghịch cho phép đến 5KV - Diode tốc độ nhanh với thời gian trì hoãn ngắn, có đặc tính động và hiệu suất cao. - các diode cho phép làm việc với xung điện áp nghịch trong một khoãng thời gian ngắn 2 Transistor MOSFET 2.1 Cấu tạo MOSFET a b Hình 2.6. Cấu trúc và ký hiệu của BJT a. Loại NPN b. Loại NPN Tranzito là phần tử bán dẫn gồm 3 lớp bán dẫn PNP ( gọi là bóng thuận ) hoặc NPN ( gọi là bóng ngược ) tạo nên hai tiếp giáp PN. Các lớp PN giữa từng điện cực được gọi là lớp emitter J1 và lớp colecto J2. Mỗi lớp có thể được phân cực theo chiều thuận hoặc theo chiều ngược dưới tác dụng của điện thế ngoài. Tranzito có 3 cực: Bazơ ( B ), colectơ ( C ), emitơ ( E ). Cấu trúc và ký hiệu tranzito được thể hiện trên (hình 2.6).
  15. 15 2.2. Nguyên lý hoạt động 2.2.1. Nguyên lý Trong chế độ làm việc bình thường UDS > 0. Giả sử điện áp giữa cực điều khiển và cực gốc bằng 0, UGS = 0, khi đó kênh dẫn hoàn toàn không xuất hiện và giữa cực gốc với cực máng sẽ là tiếp giáp pn- phân cực ngược. Điện áp UDS sẽ rơi hoàn toàn trên vùng điện trở lớn của tiếp giáp này, dòng qua cực gốc và cực máng sẽ nhỏ. Nếu điện áp điều khiển UGS < 0 thì vùng bề mặt tiếp giáp cực điều khiển sẽ tích tụ các lỗ do đó dòng điện giữa cực máng và cực gốc vẫn hầu như không có. Khi điện áp điều khiển UGS > 0 và đủ lớn vùng bề mặt tiếp giáp cực điều khiển sẽ tích tụ các điện tử. Như vậy một kênh dẫn thực sự đã hình thành. Dòng điện giữa cực máng và cực gốc lúc này sẽ phụ thuộc vào điện áp UDS. 2.2.2. Khảo sát hoạt động MOSFET a. Thiết bị và dụng cụ chuẩn bị - Mudun linh kiện chứa MOSFET công suất. - Tải đèn . - Dây có chốt cắm hai đầu. - Khối nguồn AC, DC - Máy hiện sóng. b.Qui trình thực hiện - Cấp nguồn cung cấp DC, nguồn vào AC và nối tải bóng đèn tại đầu ra như hình vẽ. Thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào. Quan sát và đo điện áp ở đèn. - Ngắt nguồn vào AC. Thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào. Quan sát và đo điện áp ở đèn. - Kết luận hoạt động MOSFET 2.3. Đặc tính V- A Đặc tính V – A được vẽ trên hình 2.6. Đặc tính này có dạng tương tự với đặc tính V – A của BJT. 3 Thyristor 3.1. Cấu tạo và ký hiệu Cấu trúc và ký hiệu của SCR được thể hiện trên (hình 2.7)
  16. 16 A A P G N P G N K b a P K N Cấu trúc và ký hiệu của SCR Hình 2.7: Pa.Cấu tạo b.ký hiệu SCR là linh kiện bán dẫn có cấu tạo từ 4 lớp bán dẫn p-n-p-n tạo ra ba tiếp giáp p-n: J1, J2, J3 N và đưa ra 3 cực - Cực cổng: G - Anôt: A - Catôt: K 3.2.Nguyên lý hoạt động 3.2.1. Nguyên lý SCR có đặc tính giống như điốt, nghĩa là chỉ cho phép dòng chạy qua theo một chiều từ anot đến catot và cản trở dòng chạy theo chiều ngược lại. Nhưng khác với điốt, SCR có thể dẫn dòng ngoài điều kiện có điện áp UAK > 0 còn cần thêm một số điều kiện khác. Cụ thể là điện áp kích UG đặt vào cực G. Để nghiên cứu sự làm việc của SCR ta xét 2 trường hợp sau: -Trường hợp SCR mở: Khi được phân cực thuận SCR có thể mở bằng 2 phương pháp: Phương pháp 1:
  17. 17 Có thể tăng điện áp UAK cho đến khi đạt đến giá trị điện áp thuận lớn nhất, Uth.max . Khi đó điện trở tương đương trong mạch anot – catot sẽ giảm đột ngột và dòng qua SCR sẽ hoàn toàn do mạch ngoài xác định. Phương pháp này trong thực tế không được áp dụng do nguyên nhân mở không mong muốn và không phải lúc nào cũng có thể tăng được điện áp đến giá trị Uth.max . Điều này dẫn tới sẽ xảy ra trường hợp SCR tự mở ra dưới tác dụng của các xung của các xung điện áp tại một thời điểm ngẫu nhiên không định trước được. Phương pháp 2: Nội dung của phương pháp này là đưa một xung dòng điện có giá trị nhất định vào giưa cực điều khiển và catot. Xung dòng điện điều khiển sẽ chuyển trạng thái của SCR từ trở kháng cao sang trở kháng thấp ở mức điện áp anot – catot nhỏ.Khi đó nếu dòng qua anot – catot lớn hơn một giá trị nhất định, gọi là dòng duy trì Idt thì SCR sẽ tiếp tục ở trạng thái mở dẫn dòng mà không cần đến sự tồn tại của xung dòng điều khiển. Điều này cho thấy có thể điều khiển mở các SCR bằng các xung dòng có độ rộng xung nhất định. Phương pháp này được áp dụng trong thực tế. -Trường hợp SCR khóa: Để khóa SCR lại cần giảm dòng anot – catot về dưới mức dòng duy trì Idt bằng cách đổi chiều dòng điện hoặc áp một điện áp ngược lên giữa anot và catot. Sau khi dòng về bằng không phải đặt một điện áp ngược lên anot và catot ( UAK < 0 ) trong một khoảng thời gian tối thiểu, gọi là thời gian phục hồi tr , sau đó SCR mới có thể cản trở dòng điện theo cả hai chiều. Thời gian phục hồi là một trong những thông số của SCR. Thời gian này xác định dải tần số làm việc của SCR. Nó có giá trị khoảng từ 5 đến 50µs đối với các SCR tần số cao và từ 50 đến 500µs đối với các SCR tần số thấp. 3.2.2.Khảo sát hoạt động SCR a. Thiết bị và dụng cụ chuẩn bị - Môdun linh kiện chứa SCR công suất. - Tải đèn. - Dây có chốt cắm hai đầu. - Nguồn 12VDC, 24VAC.
  18. 18 - Khối nguồn phát xung. - Máy hiện sóng. b. Qui trình thực hiện. G Z - Cấp nguồn 12VDC, cấp nguồn tín hiệu vào cực G và nối tải bóng đèn, SCR như hình vẽ. Quan sát hiện tượng ở đèn. Đo Uđèn và USCR. Vẽ dạng sóng ra trên tải. - Đổi cực nguồn cấp. Quan sát hiện tượng của đèn. Nhận xét. - Thay nguồn 12VDC bằng nguồn 24VDC. Quan sát hiện tượng ở đèn. Đo Uđèn và USCR. Vẽ dạng sóng ra trên tải. - Thay đổi nguồn tín hiệu cấp ở cực G cho 2 trường hợp trên. Quan sát hiện tượng ở đèn và kết luận. Vẽ dạng sóng ra trên tải. - Kết luận hoạt động SCR 3.2.3. Đặc tính V- A Đặc tính V- A của SCR gồm 2 phần: - Đặc tính thuận: Nằm trong góc phần tư thứ I, tương ứng với trường hợp điện áp UAK > 0. - Đặc tính ngược nằm trong góc phần tư thứ II, tương ứng với trường hợp UAK < 0 Khi dòng vào cực điều khiển bằng 0 hay khi hở mạch cực điều khiển sẽ cản trở dòng điện ứng với cả 2 trường hợp phân cực điện áp UAK. Khi điện áp UAK < 0, hai tiếp giáp J1, J3 đều phân cực ngược, lớp J2 phân cực thuận . Lúc này SCR sẽ giống như 2 điốtmắc nối tiếp bị phân cực ngược. Qua SCR sẽ chỉ có một dòng điện rất nhỏ chạy qua, gọi là dòng rò. Khi UAK tăng đạt đến một giá trị điện áp lớn nhất Ung.max sẽ xảy ra hiện tượng SCR bị đánh thủng, dòng điện có thể tăng lên rất lớn. SCR đã bị hỏng.
  19. 19 Khi tăng điện áp UAK > 0, lúc đầu cũng chỉ có một dòng điện nhỏ chạy qua, gọi là dòng rò. Điện trở tương đương mạch anot – catot vẫn có giá trị rất lớn. Tiếp giáp J1, J3 phân cực thuận, J2 phân cực ngược. Cho đến khi điện áp UAK tăng đến giá trị điện áp thuận lớn nhất Uth.max sẽ xảy ra hiện tượng điện trở tương đương mạch A – K đột ngột giảm, dòng chạy qua SCR sẽ chỉ bị giới hạn bởi điện trở mạch ngoài . Nếu khi đó dòng qua SCR lớn hơn một mức tối thiểu gọi là dòng duy trì Idt thì khi đó SCR sẽ dẫn dòng trên đường đặc tính thuận giống như đường đặc tính thuận ở điốt. Hình 2.8 Đặc tính V- A 3.3. Các thông số cơ bản Khi sử dụng SCR ta cần quan tâm tới các thông số cơ bản sau: 1.Dòng điện thuận cực đại: IA max Đây là trị số dòng điện IA cực đại qua SCR mà SCR có thể chịu đựng liên tục, quá trị số này SCR sẽ bị hư. 2.Điện áp ngược cực đại Đây là điện ấp ngược lớn nhất có thể đặt vào giữa A và K mà SCR chưa bị đánh thủng, nếu vượt qua trị số này SCR sẽ bị phá hủy. Điện áp ngược cực đại của SCR thường khoảng 100V đến 1000V. 3.Dòng điện kích cực G cực tiểu.:IGmin
  20. 20 Để SCR có thể dẫn điện trong trường hợp điện áp thấp thì phải có dòng điện kích cho cực G của SCR. Dòng điện kích cực tiểu là trị số dòng nhỏ nhất tùy đủ để điều khiển SCR dẫn điện. Dòng điện kích cực tiểu có trị số lớn hay nhỏ s tùy thuộc vào công suất của SCR. Nếu SCR có công suất càng lớn thì dòng kích cực tiểu càng lớn. Thông thường nó có giá trị từ 1mA đến vài chục mA. 4.Thời gian mở SCR:ton Là thời gian cần thiết hay độ rộng xung của xung kích để SCR có thể chuyển từ trạng thái ngưng sang trạng thái dẫn. Thời gian mở khoảng vài µs. 5.Thời gian tắt:toff Theo nguyên lý, SCR sẽ tự duy trì trạng thái dẫn điện sau khi được kích. Muốn SCR đang ở trạng thái dẫn chuyển sang trạng thái ngưng thì phải cho IG bằng không và cho điện áp UAK bằng không. Để SCR có thể tắt được thì thời gian cho UAK phải đủ lớn nếu không khi UAK tăng lên cao lại ngay thì SCR sẽ dẫn điện trở lại. Thời gian tắt của SCR khoảng vài chục µs. 4 Triac và Điac 4.1. Triac 4.1.1.Cấu tạo Triac là phần tử bán dẫn có cấu trúc bán dẫn gồm 5 lớp tạo nên cấu trúc p-n-p-n như SCR theo cả 2 chiều. Triac gồm có 2 cực T1 , T2 và cực cổng G. Cấu tạo và ký hiệu triac được cho ở (hình 2.9) MT2 MT2 N1 P1 G N2 G N3 P2 N4 MT1 Ký hiệu MT1 Cấu tạo Hình 2.9 Cấu tạo, ký hiệu Triac Về nguyên tắc triac hoàn toàn có thể coi tương đương với 2 SRC mắc song
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học