Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM BÀI :MỞ ĐẦU VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT A Điện tử công suất Các thiết bị điện tử công suất cho phép , điều khiển chuyển đổi tín hiệu điện tử công suất nhỏ thành công suất lớn để điều khiển cho thiết bị chấp hành máy điện , thiết bi công nghệ Các áp dụng chủ yếu điện tử công suất gồm : Sơ đồ chỉnh lưu công suất ,thưc phép biến đổi dòng điện xoay chiều (AC)thành dòng điện chiều (DC) ng dụng chủ yếu sơ đò điều khiển động DC nguồn điện lưới xoay chiều Sơ đồ nghịch lưu , thực hiên phép biến đổi dòng điện chiều thành xoay chiều, xử dụng cacá sơ đồn công suất Sơ đồ biến đổi điện áp chiều, sử dụng sơ đồ điều khiển công suất Sơ đồ biến đổi điện áp xoay chiều với ứng dụng điều khiển tốc độ động AC Sơ đồ biến tần , thực biến đổi tần sốvà điện áp xoay chiều, xử dụng để điều khiển xác tốc độ động AC B Các linh kiện công suất Các linh kiện công suất chủ yếu sử dụng diode công suất , thyristor, triac, transistor MOS công suất I LÍ THUYẾT Diode công suất Diode bán dẫn cấu tạo lớp tiếp xúc bán dẩn khác loại (hình 1a), tjườn bán dẩn loại P loại N Trên hình 1b ký quy ước cho diode hình 1c –hình dáng diode công suất Do hiệu ứng khuyết tán phần tử tải điện giửa hai miền , tịa lớp tiếp xúc (phần truyền) hình thành điện tiếp xúc ,tạo điện trường Ecó tác dụng ngăn ngừa khuyết tán tiếp tục làm phần tử tải điện tử Kết , trạng tháicân , ranh giới tiếp xúc tạo miền nghèocác phần tử tải điện Khi đặt vào diode điện trường (U) , trạng thái cân bị phá vỡ Nếu nối điện theo chiều dương + với K – với A diode, tạo điện trường chiều với điện tiếp xúc, điện trường tổng cộng làm tăng rào làm mở rộng miền nghèo lớp tiếp xúc không cho phép phần tử Giáo trình thực hành điện tử công suất Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM tải điện chuyển quaphần truyền dòng qua phần truyền dòng dò (dòng ngược) I Nối điện theo chiều + với A – với K diode , điện trường ngược chiều với trường điện tiếp xúc, điện trường tông aộng làm giảmhàng rào thế,cho phép phần tử tải điện chuyển quaphần chuyền tạo thành dòng diode hình 1b mô tả đường đặc trưng Volt-Amperecủa diode tương ứng với trình mô tả úng với nhánh phân cực ngược , dòng dò không đáng kể song phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ Diode công suất làm viêc dòng thuận lớn đòi hỏi chế độ giải nhiệt thích hợp Thông thường cathode diode gắn vào vỏ sắt có ốc để gắn trực tiếp vào miếng tỏa nhiệt Các diode công suất sử dụng cho thiết bị công nghiệpthường đòi hỏi điện áp ngược cực đạitừ vài trăm đến vài ngàn Volt Dòng đện định mức(dòng thuận) từ vài đến vài ngàn ampere Thyristor (SCR) Thyristor (tên ghép từ thyratron transistor)đươc cấu tạo từ bốn lớp bán dẩn p-n-p-n (hình 2a), có điện cực Anode (A), cathode (K) điện cực khiển (G)ký hiệu quy ước cho hình 1b hình dáng bên – hình 2c Thyristor có lớp tiếp xúc J1,J2,J3 với điện trường nội(gây hiệu ứng tếp xúc giửa hai lớp bán dẩn)E1,E2,E3 có chiều hình 2a nôi anode với cưc (+) cathode với cực (-) nguồn chiều , J1 J3 phân cực thuận J2 phân cực ngược Kết gần toàn điện nguồn đặt lên lớp tiếp xúc J2 Nếu tác động vào cực G điện dương so với K, sẻ làm cho phần tử tảiđiện N2 (điện tử ) chảy sang P2 phần điện tử chảy vào cực G (tạo thành dòng điều khiển ), đa số lại chịu lược hútcủa điện trường tổng hợp J2 chuyển động qua J2 nhận lương đủ lớn điện trường tổng cộng, điện tử sẻ bị ion hóa nguyên tử bán dẩn, tạo điện tử mới(thứ cấp) Các điện tử thứ cấp lại nhận lượngvà gây ion hoá Kết tạo thác lũ điện tử lớp tiếp xúc J2 chảy vào N1, sau qua P1 tới cực A tạo thành dòng qua thyristor Thyristor làm việc chế độ chế độ mở, có điện Giáo trình thực hành điện tử công suất Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM trở thuầnnhỏ dòng dẩn lớn Khi thyristor đả mở, tín hiệu điều khiển trở nên tác dụng Trong trường hợp tín hiệu điều khiển cực G tương thác lũ xảy tăng điện U đặt lên thyristor Khi điện U đủ lớn(U>U mồi) điện tử nhận đủ lượngđể gây nên tượng ion hóa va chạm, làm mở thyristor trường hợp hoạt động thyristor gần giống hoạt đông củèn neon Để đưa thyristor trạng thái cấm(khóa), cần tiến hành theo hai cách sau: - Giảm dòng dẩn I xuống giá trịduy trì dẩn - Đảo chiều điện phân áp U tạo điện phân cực ngược cho thyristor Khi đặt điện áp ngược lên thyristor dẩn (A nối “+” K nối “-“), hai lớp tiếp xúc J1vàJ3 bị phân cực ngược , J2 phân cực thuận Các điện tử diện thyristors sẻ đảo chiều hành trình, tạo dòng điện ngược từ Avề Kvà cực – nguồn Tại thời điểm từ mở sang cấm, dòng ngược lớnsau J1 vàJ3 bị cấm, điện tử giửa chúng sẻ dần bị tiêu tán, cấu trúc phần truyến thyristor khôi phuc lại , thyristor chuyển sang trạng thái cấm với dòng nhỏ Quá trình thay đổi dòng thyristor từ mở sang cấm mô tả hình 3a sau thyristorcấm, việc đảo cực lại U(U15kHz) sử dụng transistor CMOS thích hợp Ơ dãi tần 20-100kHz, transistor công suất lưỡng cực sử dụng đặc tính tác động nhanh , tổn hao điều khiển tốn transistor CMOS Về chế độ nhiệt, transistor công suất chịu tới 2000C, thyristor1250C Trong mạch công suất hay có cố , thyristor có tính bảo vệ chống lại cố nên thường chọn dụng Triac thường có công suất nhỏ so với thyristor nênkhả sử dụng chúng bị giới hạn D Các sơ đồ kích thyristor triac Giáo trình thực hành điện tử công suất Trang 41 HÌNH SƠ ĐỒ THU PHÁT SÓNG SIÊU ÂM Trang 42 HÌNH SƠ ĐỒ CÂN ĐIỆN TỬ ... loạithích hợp với yêu cầu sử dụng: - Dòng điện định mức In :( tu? ?? loại) ~1A – 1000A - Dòng điện dò ~mA - Điện áp ngược cực đại Uin.max: (tu? ?? loại)vài trăm Volt đến vài kV - Dòng điện điều khiển Ig... áp chịu điện cao , dòng lớn , đặc tính cách điện cao ngắt điện trở dẩn nhỏ bé , khả chuyển mạch nhanh ,dễ ghép với sơ đồ điện tử , … linh kiện công suất ứng dụng rộng rải thay cho chuyển mạch tiếp... transistor CMOS thích hợp Ơ dãi tần 20-100kHz, transistor công suất lưỡng cực sử dụng đặc tính tác động nhanh , tổn hao điều khiển tốn transistor CMOS Về chế độ nhiệt, transistor công suất chịu tới 2000C,