Giáo trình Điện tử cơ bản (Nghề Công nghệ ô tô Cao đẳng)

1 BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC GIÁO TRÌNH MƠN HỌC 08: ĐIỆN TỬ CƠ BẢN NGHỀ CƠNG NGHỆ Ơ TƠ TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: 979 QD-CĐVX-ĐT ngày 12 tháng 12 năm 2019 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cơ điện xây dựng Việt Xơ Ninh Bình, năm 2019 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Ngày điện tử phát triển mạnh dược ứng dụng rộng rãi lĩnh vực khoa học đời sống Chính kiến thức điện tử cần thiết cho sinh viên q trình đào tạo ngành cơng nghệ ơtơ, ngánh khác Giáo trình biên soạn để làm tài liệu giảng dạy cho môn học điện tử cho sinh viên hệ cao đẳng chuyên ngành công nghệ ơtơ, ngồi tài liệu tham khảo bổ ích cho học sinh chuyên ngành khác Về nội dung giáo trình đề cập cách có hệ thống kiến thức quan trọng theo chương trình khung 2019 cho môn điện tử bản, ngành công nghệ ôtô Các chương mục xắp xếp theo trật tự định để đảm bảo tính hệ thống chuyên mơn Giáo trình bao gồm: Chương 1: Khái niệm vật liệu linh kiện điện tử Chương 2: Các mạch điện tử Chương 3: Các mạch điện tử ôtô Do thời gian có hạn, giáo viên chun ngành cơng nghệ ôtô, hiểu biết chuyên ngành điện tử hạn chế, chắn giáo trình khơng tránh khỏi thiếu sót, mong đóng góp ý kiến bạn đọc để kỳ tái sau hoàn hảo Xin chân trọng cảm ơn khoa Cơ khí Động lực trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô giúp đỡ quý báu đồng nghiệp giúp tác giả hồn thành giáo trình Ninh Bình , ngày… tháng… năm 2019 MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG Lời giới thiệu Mục lục Chương 1: Khái niệm vật liệu linh kiện điện tử 4 Chương 2: Các mạch điện tử 38 Chương 3: Các mạch điện tử ôtô 51 CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Điện tử Mã môn học: MH 08 Thời gian thực môn học: 30 (Lý thuyết:24 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảoluận, tập: giờ; Kiểm tra: giờ) I Vị trí tính chất mơn học: - Vị trí: Mơn học bố trí giảng dạy song song với môn học/ mô đun sau: MH 07, MH09, MH10, MH11 - Tính chất: Là mơn học kỹ thuật sở II Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: + Trình bày đặc điểm vật liệu bán dẫn + Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc linh kiện điện tử + Trình bày sơ đồ nguyên lý làm việc mạch điện tử - Về kỹ năng: + Tra cứu sổ tay lựa chọn linh kiện điện tử thay phù hợp + Vẽ sơ đồ trình bày nguyên lý làm việc mạch điều chỉnh điện áp máy phát mạch điều khiển đánh lửa điện tử - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Tuân thủ quy định an toàn sử dụng thiết bị điện + Rèn luyện tác phong làm việc cẩn thận III Nội dung môn học: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Số TT Tên chương, mục Chương 1: Khái niệm vật liệu linh kiện điện tử Vật liệu bán dẫn Linh kiện điện Đi ốt Transistor Bộ vi xử lý Chương 2: Các mạch điện tử Mạch chỉnh lưu Mạch khuếch đại Mạch điều khiển Chương 3: Các mạch điện tử ô tô Mạch chỉnh lưu cầu ba pha Mạch điều chỉnh điện áp máy phát điện Mạch điều khiển đánh lửa điện tử Tổng cộng Thời gian (giờ) Thực hành, Lý thực tập, thí Tổng thuyết nghiệm,Thảo số luận, tập 12 10.5 2 2 2 2.5 Kiểm tra 0.5 0.5 4.5 0.5 3 1.5 1 0.5 10 1 2 30 24 1 CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Mã bài: MH08-01 * Mục tiêu: - Trình bày đặc điểm vật liệu bán dẫn - Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc linh kiện điện tử - Tra cứu sổ tay lựa chọn linh kiện điện tử thay phù hợp - Tuân thủ quy định, quy phạm vật liệu linh kiện điện tử * Nội dung chương: Khái niệm vật liệu linh kiện điện tử VẬT LIỆU BÁN DẪN: 1.1 Khái niệm tính chất điện bán dẫn Chất bán dẫn vật liệu có điện trở cao so với chất dẫn điện tốt đồng hay sắt, thấp so với chất cách điện thuỷ tinh hay cao su (hình 1.1) (Ω.m) Một chất bán dẫn có tính chất sau: 20 - Khi nhiệt độ tăng điện trở suất thay đổi 10 Điện trở suất bán dẫn tinh khiết giảm mạnh 1015 Điện môi nhiệt độ tăng Do nhiệt độ thấp, bán dẫn dẫn điện (giống điện mơi), cịn nhiệt độ 1010 cao bán dẫn dẫn điện tốt (giống kim loại) Bán dẫn gian kim loại điện môi 10 - Bán dẫn có tính chất khác biệt so với kim loại 10-5 - Khi hoà trộn với chất định tính dẫn Kim loại -10 10 điện tăng.chiếu vào Hình 1.1: Điện trở - Chất bán dẫn điển hình dùng phổ biến suất r vật liệu silic (Si) Ngồi ra, cịn có chất bán dẫn đơn chất khác Ge, Se, bán dẫn hợp chất GeAs, CdTe, ZnS,… nhiều xít, sunfua, sêlenua, telunua,…và số chất polime 1.2 Sự dẫn điện bán dẫn tinh khiết Ta xét trường hợp bán dẫn điển hình Si, mang tinh thể có loại ngun tử Si, ta gọi chất bán dẫn tinh khiết Silíc ngun tố có hố trị 4, tức lớp điện tử lớp ngồi ngun tử có bốn êlectron Trong tinh thể, nguyên tử Si liên kết với bốn nguyên tử lân cận thông qua liên kết cộng hoá trị Như vậy, xung quanh nguyên tử Si có tám êlectron tạo thành lớp êlectron đầy (hình 1.2) Do liên kết nguyên tử tinh thể Si bền vững Ở nhiệt độ thấp, gần 00K êlectron hoá trị liên kết chặt chẽ với nguyên tử nút mạng Do đó, tinh thể khơng có hạt tải điện tự do, Si Si bán dẫn Si không dẫn điện Ở nhiệt độ tương đối cao, nhờ dao động nhiệt phân tử, số êlectron hoá trị thu Si Si thêm lượng giải phóng khỏi liên kết, trở thành êlectron tự Chúng Hình 1.2 tham gia vào dẫn điện giống êlectron Trong tinh thể Si nhiệt kim loại Đồng thời êlectron bứt khỏi liên độ thấp hạt mạng điện tự kết, liên kết trống xuất Được gọi lỗ trống Lỗ trống mang điện tích ngun tố dương, liên kết thiếu êlectron Một êlectron mối liên kết gần chuyển đến lấp đầy liên kết bị trống tạo thành lỗ trống vị trí khác, tức lỗ trống dịch chuyển tinh thể Vậy, nhiệt độ cao, có phát sinh cặp êlectron - lỗ trống (hinh 1.3) Bên cạnh ln xảy q trình tái hợp êlectron- lỗ trống, êlectron tự chiếm liên kết bị trống lại trở thành êlectron liên kết Quá trình làm đồng thời êlectron tự lỗ trống (một cặp êlectron- lỗ trống) Ở nhiệt độ xác định, có cân q trình phát sinh qúa trình tái hợp Lỗ trống Khi có điện trường đặt vào, êlectron chuyển Si Si động ngược chiều điện trường, gây nên dòng điện Vậy, dòng điện bán dẫn dịng chuyển dời có hướng êlectron lỗ trống Ở bán dẫn tinh khiết, số êlectron số lỗ trống nói xác bán dẫn tinh khiết, mật độ êlectron mật độ lỗ trống Sự dẫn điện trường hợp gọi Êlectron Si Si Hình 1.3 Si nhiệt độ tương đối cao, có phát sinh cặp êlectron- lỗ trống dẫn điện riêng bán dẫn Bán dẫn tinh khiết gọi bán dẫn loại i Nhiệt độ cao số êlectron lỗ trống lớn Do độ dẫn điện bán dẫn tinh thiết tỷ lệ thuận với nhiệt độ, độ dẫn điện tăng nhiệt độ tăng Ở nhiệt độ phòng, bán dẫn Si tinh khiết dẫn điện kém, có êlectron tự lỗ trống Trong cảm biến ôtô linh kiện khác, người ta ứng dụng phụ thuộc điện trở bán dẫn vào nhiệt độ để làm điện trở bán dẫn Đó dụng cụ, cảm biến gồm mẫu bán dẫn nối với hai dây dẫn Nhiệt điện trở dùng để đo nhiệt độ, để điều chỉnh khống chế nhiệt độ Cặp êlectron - lỗ trống phát sinh ta chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp vào bán dẫn Do điện trở suất bán dẫn giảm có ánh sáng thích hợp chiếu vào Đó tượng quang dẫn Hiện tượng ứng dụng làm quang điện trở bán dẫn Điện trở giảm cường độ ánh sáng chiếu vào tăng 1.3 Sự dẫn điện bán dẫn có tạp chất Nếu bán dẫn Si có pha tạp chất, tức ngun tử Si, cịn có ngun tử khác, tính dẫn điện bán dẫn thay đổi nhiều Chỉ cần lượng nhỏ tạp chất (với tỷ lệ vài phần triệu), độ dẫn điện bán dẫn tăng hàng vạn, hàng triệu lần Khi với dẫn điện riêng, cịn có dẫn điện tạp chất 1.4 Chất bán dẫn loại P Nếu ta thêm vào tinh thể Silicium chất có hố trị (vịng ngồi có điện tử) Indium (hình 1.4), nguyên tử In dễ nối với ba điện tử Si theo liên kết cộng hoá trị, liện kết thứ tư bị bỏ trống nên rễ kết hợp với điện tử xung quanh tạo lỗ trống (hole) mang điện dương (hình 1.5) lỗ trống tự làm cho độ dẫn điện Si tăng lên nhiều lần Tạp chất In pha vào bán dẫn Si tạo nên lỗ độ lỗ trống lớn mật độ êlectron lỗ trống hạt tải điện (hay đa số), êlectron hạt tải điện khơng (hay thiểu số) Đó bán dẫn lỗ trống hay bán dẫn loại P Nếu ta pha hai loại tạp chất, chẳng hạn P In, vào bán dẫn Si, bán dẫn loại P hay n tuỳ theo tỷ lệ hai loại tạp chất In Hình 1.4 Si Si Lỗ trống Si In Hình 1.5 10 Các chất thường sử dụng làm tạp chất như: Indium (In), bo (B), phốt (P), arsenic (As), gallium (Ga),… Như cách chộn loại tạp chất nồng độ tạp chất pha vào bán dẫn, ta tạo bán dẫn thuộc loại mong muốn Đây tính chất đặc biệt bán dẫn, khiến cho có nhiều ứng dụng 1.5 Chất bán dẫn loại N Giả sử mạng tinh thể Si có lẫn nguyên tử phốt (P).Nguyên tử phốt có năm êlectron lớp ngồi (hình 1.6a) Trong bốn êlectron tham liên kết cộng hoá trị với nguyên tử Si xung quanh Êlectron lại liên kết yếu với nguyên tử P, nên nhiệt độ thấp, rễ dàng bứt khỏi nguyên tử P trở thành êlectron tư (hình 1.6b) Nguyên tử P trở thành ion dương, nằm nút mạng Như tạp chất P tạo nên thêm êlectron dẫn, mà không làm tăng thêm số lỗ trống Do bán dẫn Si pha P có số êlectron nhiều số lỗ trống, tức mật độ êlectron lớn a) mật độ lỗ trống Ta gọi êlectron hạt tải điện hay đa số, lỗ trống hạt tải điện không hay thiểu số Bán dẫn Si 1.6 Lớp chuyển tiếp P-N 1.6.1 Sự hình thành lớp chuyển tiếp P-N Si Êlectron Si P+ Lớp chuyển tiếp P-N hình thành b) ta cho hai mẫu bán dẫn khác loại, loại p loại Hình 1.6:Tạp chất P tạo n, tiếp xúc với (hình 1.7) thêm êlectron tự Khi có tiếp xúc, lỗ trống êlectron khuếch tán từ mẫu p sang mẫu n ngược lại Tuy nhiên bán dẫn p, lỗ trống hạt tải điện đa số, nên + + + dòng khuếch tán từ bán dẫn p sang n chủ yếu P N + + dòng lỗ trống Lỗ trống từ p sang n tái hợp với + êlectron tự Do phía bán dẫn n gần mặt Et phân cách hai mẫu bán dẫn khơng cịn hạt tải điện tự Ở có ion tạp chất Hình 1.7: Lớp chuyển tiếp mang điện dương Tương tự từ phía n sang phía p, dịng khuếch tán chủ yếu êlectron Phía p, gần mặt phân cách hai mẫu, có ion tạp chất mang điện âm Kết khuếch tán mặt phân cách hai mẫu bán dẫn, bên phía n có lớp điện tích dương, bên phía bán dẫn p có lớp điện tích âm 48 Đặc điểm mạch khuếch đại C chung: - Biên độ tín hiệu biên độ tín hiệu vào (hình 2.12) - Tín hiệu pha với tín hiệu vào - Cường độ tín hiệu mạnh cường độ tín hiệu vào nhiều lần: tín hiệu vào có biên độ tăng dịng IBE tăng dòng ICE tăng gấp lần dòng IBE, ICE = IBE Giả sử transitor Hình 2.12: Mạch mắc theo kiểu C chung có trị số khuếch đại = 20 lần 49 dịng IBE tăng 1mA, dịng ICE tăng 20 mA, dịng ICE dịng tín hiệu Như tín hiệu đầu có cường độ dịng điện mạnh nhiều tín hiệu đầu vào - Mạch ứng dụng nhiều mạch khuếch đại đêm (Damper), ứng dụng nhiều mạch ổn áp nguồn c Transitor mắc theo kiểu B chung: Mạch mắc theo kiểu B chung có tín hiệu đưa vào chân E lấy chân C, chân B nối mát thơng qua tụ (hình 2.13) Mạch mắc theo kiểu B chung sử dụng thực tế.Mạch khuếch đại điện áp, không khuếch đại dòng điện MẠCH ĐIỀU KHIỂN Khái niệm mạch điều khiển Hình 2.13: Mạch mắc kiểu B chung Với đời linh kiện điện tử bán dẫn, ứng dụng linh kiện điều khiển ngày sâu rộng Hầu tất ngành kinh tế, kỹ thuật, dân sinh điện tử có mặt Những mạch điện tử thực chức điều khiển coi mạch điều khiển điện tử Xu hướng chung phải nâng cao trình độ tự động hố máy móc Những loại máy tự động địi hỏi độ xác cao, tác động nhanh, yêu cầu phi điện tử thực Công dụng mạch điều khiển Mạch diều khiển điện tử có nhiều công dụng khác nhau, hầu hết lĩnh vực có sứ dụng điện tử để điều khiển, gồm cơng dụng sau: - Điều khiển tín hiệu: thơng báo tình trạng thiết bị gặp cố như: điẹn áp cao, điện áp thấp, nhiệt, cháy nổ….Thông báo thông tin cần thiết cho người thực theo hiệu lệnh Ví du đèn xanh, đỏ tín hiệu giao thông Thông báo hoạt động máy móc… - Tự động hố máy móc thiết bị - Điều khiển chị chơi, giải trí - Điều khiển thiết bị dân dụng - Nhiều ứng dụng khác 3.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch điều khiển điện tử 3.1.1 Nguyên lý mạch điều khiển điện tử: Bộ điều khiển biến đổi tín hiệu Uđk thành góc điều khiển tính từ thời điểm chuyển mạch tự nhiên van động lực Để xác định góc Cần phải biết thơng tin pha điện áp đặt lên van động lực Tức 50 van điều khiển phải tạo xung đồng pha với điện áp đặt lên van động lực Bộ điều khiển sơ đồ chỉnh lưu pha không đối xứng thiết kế theo nguyen lý điều khiển dọc, cấu trúc (hình 2.14) Bộ điều khiển gồm: Bộ tao xung cưa gọi điện áp tựa Hình 2.14: Nguyên lý mạch điều khiển điện tử (RC) so sánh (SS) Tín hiệuđồng đồng trình làm việc máy phát xung cưa URC, so sánh với tín hiệu điều khiển so sánh 51 Tại thời điểm URC = Uđk, so sánh tạo xung mà vị trí trục thời gian phụ thuộc vào giá trị tín hiệu đièu khiển 3.1.2 Nguyên lý mạch điều khiển tín hiệu: a Sơ đồ: (Hình 2.15) BA: Biến áp hạ điện áp từ 220V để nuôi mạch điều khiển Đ1, C: Điốt tụ điện để biến đổi điện xoay chiều thành điện chiều nuôi mạch điều khiển Hình 2.15: Sơ đồ mạch báo hiệu bảo vệ điện áp VR, R1: Điện trở điều chỉnh ngưỡng tác động cho T1, T2 R3: điện trở tạo thiên áp cho T2 Đ2: điốt bảo vệ T1 T2 T1, T2: transitor điều khiển rơ le hoạt động K: rơ le đóng, cắt nguồn (điều khiển tiếp điểm K1, K2) theo nguyên lý bảo vệ điện áp làm mạch bảo vệ điện áp thấp 52 b Hoạt động: Bình thường điện áp 220V rơ le K không hút, tiếp điểm thường đóng K1 đóng điện cho tải Khi điện áp vào tăng cao, biến trở VR nhận tín hiệu điện áp vượt ngưỡng làm việc điốt ổn áp Đo, điốt ổn áp cho phép dòng điện chạy qua Hai transitor T1 T2 nhận tín hiệu dịng điện chạy từ điốt ổn áp, khuếch đại dòng điện này, cấp cho cuộn dây rơ le (K) Rơ le tác động làm mở tiếp điểm thường đóng K1, cắt điện tải; đóng tiếp điểm thường mở K2 cho đèn hiệu (ĐH) sáng, chuông kêu báo hiệu điện áp qúa cao nên căt điện 3.2 Các loại mạch điều khiển 3.2.1 Mạch điều khiển điện áp a Sơ đồ: Hình 2.16 gồm máy phát điện, điều áp IC, đèn báo nạp, khoá điện, ắc quy b Hoạt động: Bộ điều chỉnh IC đa chức sử dụng phần lớn xe đặc biệt xe dòng Toyota Bộ điều chỉnh kiểu M bao gồm IC ghép chứa mạch tổ hợp khối đơn (M.IC) Đối với tiết chế kiểu M IC có chức phát hở mạch cuộn rô to cho đèn báo nạp hệ thống nạp đơn giản Hình 2.16: Mạch điều chỉnh điện áp máy phát IC - Khi bật khoá điện trạng thái ON, động tắt Khi bật khoá điện trạng thái ON cấp điện áp ắc quy đến cực IG tiết chế IC Điện áp phát M.IC Tr1 mở làm dịng kích từ ban đầu chạy đến cuộn rô to qua ắc quy cực B Để giảm dịng điện phóng qua ắc quy bật khố điện, MIC giữ dịng kích từ giá trị nhỏ khoảng 0,2A cách bật tắt gián đoạn Tr1 Do việc phát điện chưa bắt đầu nên điện áp cực P Điện áp M.IC phát hiện, tắt Tr1, bật Tr2 làm cho đèn báo nạp bật sáng (hình vẽ) 53 Dịng điện phát máy phát (thấp điện áp tiêu chuẩn) Khi máy phát bắt đầu phát điện điện áp cực P tăng, M.IC chuyển Tr1 từ trạng thái tắt mở gián đoạn sang trạng thái mở liên tục làm cho dịng kích thích đủ lớn cung cấp từ ắc quy đến cuộn rơ to Vì dòng điện phát tăng đột ngột Khi điện áp P tăng, M.IC tắt Tr2 bật Tr1 sau khơng có chênh lệch điện áp nên đèn báo nạp tắt (hình vẽ) Khi Tr1 bật điện áp cực S đạt tới điện áp tiêu chuẩn, trạng thái phát Mc Tr1 tắt Khi điện áp cực S giảm xuống khoảng tiêu chuẩn, MIC phát giảm lại bật Tr1 Bằng cách lặp lại trình điện áp cực S giữ điện áp tiêu chuẩn Do điện áp cực P cao MIC giữ Tr2 tắt Tr1 bật nên đèn báo nạp không sáng 3.2.2 Mạch điều khiển đánh lửa a Sơ đồ: Sơ đồ có phận (hình 2.17) T1, T2: transitor AM: khố điện b Hoạt động: - Khi bật khoá điện, động chưa nổ, cực gốc cực góp transitor T1, T2 có chênh lệch điện chưa đến ngưỡng mở nên T1, T2 khố, khơng có dịng sơ cấp qua cuộn W1 - Khi động nổ rô to phát tín hiệu quay vấu rơto qt qua cuộn dây điều khiển làm cuộn Hình 2.17 Mạch điều khiển đánh lửa dây điều khiển suất điện tử không tiếp điểm suất điện động xoay chiều Khi đầu nối với cực gốc transitor dương transitor dẫn, có dịng sơ cấp chạy sau: (+) ắc quy → cầu chì → khố điện → W1 → T1, T2 → mát Sau cực lại đổi dấu (-) làm T1, T2 khố, làm mát dịng sơ cấp đột ngột, cảm ứng cuộn thứ cấp W2 suất suất điện động cao áp từ 25000V đến 30000V phóng lửa bugi 3.2.3 Mạch điều khiển xin đường a Sơ đồ(hình 2.18) b Hoạt động: 54 - Bật cơng tắc xin đường phải (RH): Dịng điều khiển từ (+ ) ắc qui → CC tổng→ KĐ →CC→Cực IG(IC) →ER(IC) →CT →mát IC mở Tranzitor T1 có dịng qua rơ le, đóng K1 Dịng làm việc từ (+) ắc qui đến cực +B (IC) qua K1 đến cực LR(IC) đến đèn xin đường phải đèn báo xin đường phải, mát K2 T2 K1 T1 CC ắc qui Hình 2.18 sơ đồ mạch điều khiển xin đường - Bật cơng tắc xin đường phải (RH): (Dịng điện tương tự) Dòng điều khiển từ (+ ) ắc qui → CC tổng →KĐ → CC →Cực IG (IC) →ER (IC)→ CT → mát IC mở Tranzitor T2 có dịng qua rơ le, đóng K2 Dịng làm việc từ (+) ắc qui đến cực +B (IC)qua K2 đến cực LL(IC) đến đèn xin đường trái đèn báo xin đường trái, mát - Khi bật công tắc cảnh báo ( Xin dường thẳng báo nguy ) Dòng điều khiển từ (+ ) ắc qui → CC tổng → KĐ → CC → Cực IG(IC) → EHW(IC) → CT → mát IC mở Tranzitor T1 T2 có dịng qua hai rơ le, đóng K1 K2 có dongf điện đến tất đèn xin đường phải trái 55 CHƯƠNG 3: CÁC MẠCH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN TRONG ÔTÔ MẠCH CHỈNH LƯU CẦU BA PHA 1.1 Sơ đồ: Mạch chỉnh lưu cầu ba pha (hình 3.1) sơ đồ cầu nắn điện pha Mỗi pha nắn hai nửa chu kỳ, điện áp nắn điện áp dây, có nửa chu kỳ nắn qua phụ tải dòng điện chiều.Điện áp chỉnh lưu ba pha (hình 3.2) Hình 3.1: Mạch chỉnh lưu cầu pha 1.2 Nguyên lý hoạt động Giả sử thời điểm điện áp tức thời pha A lớn nhất, điện dương Dòng điện tải sau: Pha A điốt phụ tải mát điốt 4,6 để pha C pha B điểm pha A Thời điểm pha A nhỏ nhất, dịng điện tải để pha A pha B điốt pha C điốt tải mát điốt pha A Hình 3.2: Dịng điện pha chưa chỉnh lưu chỉnh lưu MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT ĐIỆN 2.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điện điều khiển điện áp dùng IC 2.1.1 Sơ đồ Hình 3.3: gồm máy phát điện có cuộn dây stato, D cụm điốt nắn điện cuộn dây kích thích rơto - Bộ điều khiển hai transitor T1, T2, địên rở R điốt ổn áp ZD, nối với ắc quy hình vẽ 56 2.1.2 Hoạt động: - Khi điện áp chân B thấp, điốt ổn áp ZD chưa bị đánh thủng nên T2 khoá, điện áp ắc quy cấp đến cực gốc T1 qua điện trở R1 T1 dẫn, nên có dịng kích từ tới cuộn rô to theo sơ đồ B cuộn rô to E T1 F mát Khi điện áp cực B cao, điện áp điện áp cao tác dụng lên điốt Zenner (ZD) ốt đạt tới điện áp đánh thủng, ZD trở nên dẫn điện T2 mở, T1 khố làm gián đoạn dịng kích từ điều chỉnh điện áp máy phát ổn định 57 2.2 Các loại mạch điều chỉnh điện áp máy phát điện 2.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch điều chỉnh điện áp bán dẫn: a Sơ đồ: Hình 3.4: sơ đồ mạch điều chỉnh điện áp máy phát pha gồm: A: Am pe kế Kđ: khoá điện ĐZ: điốt ổn áp T1, T2: Transitor R, Rb1, Rb2: điện trở Rt: điện trở nhiệt có hệ số nhiệt âm RP: điện trở phụ Znt: điốt hồi tiếp Đc: điốt bảo vệ transitor Wkt: cuộn dây kích thích rơto cuộn dây ba pha máy phát đấu với cụm điốt nắn dịng Hình 3.4: Sơ đồ mạch điều chỉnh điện áp máy phát bán dẫn b Hoạt động: - Ở số vòng quay nhỏ máy phát, điện áp thấp quy định ốt ổn áp ĐZ khơng cho dịng điện qua Cực gốc B1 tranzitor T1 nối với cực dương ắc quy qua R RT nên bị khố Tranzitor T2 mở: Dịng điện phát gốc : Cực “+” ắc quy ampe kế khoá điện 30 Znt E2 B2 Rb2 mát âm ắc quy Tranzitor T2 mở Có dịng kích thích máy phát Ikt dịng phát - góp: 58 Cực “+” ắc quy ampe kế khoá điện 30 Znt E2 C2 F Wkt mát âm ắc quy - Ở số vòng quay cao, điện áp máy phát giới hạn quy định ốt ổn áp ĐZ bị đánh thủng Như cực gốc Tranzitor T1 nối với điện trở gốc Rb1 có điện âm nên Tranzitor T1 mở Vì có dịng điện phát góp T1 qua E1, C1, Rb2 Cực gốc Tranzitor T2 nối với cực góp C1 nên B2 lại có điện dương cực phát E2 (vì cịn phải qua ốt hồi tiếp Zht) nên Tranzitor T2 khoá tích cực Chính dịng điện kích thích phải qua điện trở phụ nên bị giảm Dịng điện kích thích máy phát: Cực “+” ắc quy ampe kế khoá điện 30 Znt Rp F Wkt mát âm ắc quy - Điện trở nhiệt RT có hệ số nhiệt điện trở âm cịn R có hệ số nhiệt điện trở dương hai điện trở đấu song song nhiệt độ tăng hay giảm trị số tương đương khơng đổi Tranzitor T2 đóng, mở đột ngột cuộn dây Wkt xuất s.đ.đ cảm ứng có dịng điện cảm ứng theo hướng cũ: Wkt mát mát Đc F F Wkt Như để bảo vệ Tranzitor T1 T2(sẽ không qua Rb1 Rb2) - Như số vòng quay máy phát nhỏ mạch điều khiển cung cấp dòng qua cuộn Wkt lớn, làm máy phát phát điện áp lớn, số vòng quay máy phát lớn, mạch điều khiển cung cấp cho dòng qua Wkt nhỏ để máy phát phát điện áp không lớn, mạch điều khiển, điều chỉnh điện áp máy phát phát ổn định khoảng thích hợp 2.2.2 Mạch điều chỉnh điện áp máy phát vi mạch: a Sơ đồ: Hình 3.5: sơ đồ mạch điều chỉnh điện áp máy phát pha gồm: A: Am pe kế Kđ: khoá điện T1, T2, T3: Transitor Д2, Д3: điốt ổn áp R, R1, R2, R4, R5: điện trở R3: Biến trở Wk: cuộn dây kích thích rơto máy phát điện 59 Hình 3.5: mạch điều chỉnh điện áp máy phát điện vi mạch b Hoạt động: - Điện áp máy phát thấp điện áp hiệu chỉnh, điốt ổn áp Д2, Д3 chưa bị đánh thủng Transitor T3 khố, có dịng điện sau đây: + Mạch điện phận phân phối: Cực “+” ắc quy khoá điện BK B R4 R3 mát + Mạch điện điều khiển tranzitor T1: Cực “+” ắc quy B R5 B2- e2 B1 - e1 R mát + Mạch kích thích máy phát: Cực “+” ắc quy B3 Wkt Ш k1 e1 R mát - Điện áp máy phát cao điện áp hiệu chỉnh:thì ốt ổn áp Д2, Д3 bị đánh thủng làm cực B3 transitor T3 nối mát, tranzitor T3 dẫn có dịng gốc dịng góp T3 qua cực phát e3 , e1 T1 làm điện e1 dương (khi chưa mở Д2, Д3, ) làm giảm dòng kích thích máy phát, làm giảm điện áp máy phát điện áp máy phát thấp ngưỡng đánh thủng Д2, Д3, Д2, Д3, lại đóng làm T3 khố, T1, T2 dẫn điều khiển dịng kích thích máy phát lớn Cứ điều chỉnh điều chỉnh điện áp máy phát phát ổn định khoảng thích hợp 2.2.3 Mạch điều chỉnh điện áp máy phát IC (như hình 3.15) MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ 3.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động: a Sơ đồ: Ắc quy Bộ phận điều khiển 2.3 Nắp chia điện Biến áp đánh lửa (bơ bin) 60 Bugi KZ, Kk: Khố điện Rp: điện trở phụ W1: Cuộn sơ cấp bô bin W2: Cuộn thứ cấp bơ bin Hình 3.6: ngun lý mạch điều khiển đánh lửa b Hoạt động (hình 3.6): Khi tiếp điểm KK’ đóng: Có dịng điện gốc IB = 0,5 0,7 ampe làm Trangzitor mở ra, có dịng điện góp Ik = 7A Như dịng điện sơ cấp ISC = IB + IK lớn Dòng điện gốc IB : ắcquy - ampe kế A - Khoá K3 - RP - W1- Cực phát E - Cực gốc B - KK’ đóng - mát âm ắc quy, Trangzitor mở có dịng góp : ắcquy - ampe kế A - Khoá K3 - RP - W1- Cực phát E - Cực góp K - mát - âm ắc quy - điện trở lúc Trangzito mở 0,10 0,15 thời gian mở mạch : s Khi tiếp điểm KK’ mở : Dòng điện gốc IB = 0, Trangzito khố dịng góp IK = dịng ISC đột ngột cuộn dây thứ cấp W2 xuất sức điện động cảm ứng 25000 30000 vôn đánh lửa budi Và thân cuộn sơ cấp W1 suất sức điện động tự cảm 100vôn 3.2 Các loại mạch điều khiển đánh lửa điện tử 3.2.1 Mạch điều khiển đánh lửa điện tử khơng tiếp điểm (như hình 3.16) 2.2.2 Mạch điều khiển đánh lửa điện tử ECU(điều khiển đánh lửa lập trình): a Sơ đồ (hình 3.7; 3.8): 61 Hình 3.7:Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa ECU có đen Hình 3.8: Mạch điện điều khiển đánh lửa ECU Hình 3.9: Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa ECU khơng có đen (đánh lửa trực tiếp) 62 b Hoạt động: ECU nhận tín hiệu tốc độ động (Ne), vị trí trục khuỷu (G), lượng khơng khí nạp (VG) áp suất ống nạp (PIM), , tín hiệu cảm biến (hình 3.11) Các tín hiệu dạng điện áp thay đổi ECU xử lý tín hiệu đưa xung tín hiệu phù hợp với góc đánh lửa sớm tối ưu để diều khiển Transitor Tr1 dẫn, tạo xung IGT đến IC đánh lửa Các xung IGT điều khiển Tr2 dẫn để có dịng diện chạy qua sơ cấp bơ bin, xung IGT ngắt Tr2 khố làm dòng sơ cấp đột ngột cảm ứng cuộn thứ cấp suất suất điện động cao áp phóng lửa bugi Sức điện động tự cảm tạo cuộn sơ cấp bị ngắt tạo tín hiệu IGF gửi ECU để ECU xác nhận hệ thống đánh lửa hoạt động bình thường - Mạch diều khiển góc ngậm điện: điều khiển Tr2 dẫn để đảm bảo điện áp thứ cấp thích hợp - Mạch chống khố: ngắt cưỡng Tr2 có dịng chạy liên tục chu kỳ dài - Mạch bảo vệ áp:ngắt cưỡng Tr2 có điện áp nguồn cung cấp cao ... linh kiện điện tử Chương 2: Các mạch điện tử Chương 3: Các mạch điện tử ơtơ Do thời gian có hạn, giáo viên chuyên ngành công nghệ ? ?tô, hiểu biết chuyên ngành điện tử hạn chế, chắn giáo trình khơng... THIỆU Ngày điện tử phát triển mạnh dược ứng dụng rộng rãi lĩnh vực khoa học đời sống Chính kiến thức điện tử cần thiết cho sinh viên trình đào tạo ngành công nghệ ? ?tô, ngánh khác Giáo trình biên... thức quan trọng theo chương trình khung 2019 cho mơn điện tử bản, ngành công nghệ ? ?tô Các chương mục xắp xếp theo trật tự định để đảm bảo tính hệ thống chun mơn Giáo trình bao gồm: Chương 1: Khái