ứng dụng của điện tử công suất, chương 6 ppsx

Chương 6: PHÂN CỰC VỚI HỒI TIẾP ÐI ỆN THẾ (Dc Bias With Voltage F ee db a c k ) Ðây cũng là cách phân cực cải thiện ñộ ổn ñịnh cho hoạt ñộng của BJT 2.5. MỘT SỐ DẠNG MẠCH PHÂN CỰC KH Á C Mạch phân cực bằng cầu chia ñiện thế và hồi tiếp ñiện thế rất thông dụng. Ngoài ra tùy trường hợp người ta còn có thể phân cực BJT theo các dạng sau ñây thông qua các bài tập áp dụng. 2.5.1. Xác ñịnh V C , V B của mạch hình 2.6 2.5.2. Xác ñịnh V CE , I E của mạch hình 2.7 2.5.3. Xác ñịnh V C , V B , V E của mạch hình 2.8 2.6. THIẾT KẾ MẠCH PHÂN C Ự C Khi thiết kế mạch phân cực, người ta thường dùng các ñịnh luật căn bản về mạch ñiện như ñịnh luật Ohm, ñịnh luật Kirchoff, ñịnh lý Thevenin , ñể từ các thông số ñã biết tìm ra các thông số chưa biết của mạch ñiện. Phần sau là một vài thí dụ mô tả công việc thiết kế. 2.6.1. Thí dụ 1: Cho mạch phân cực với ñặc tuyến ngõ ra của BJT như hình 2.9. Xác ñịnh V CC , R C , R B . Từ ñường thẳng lấy ñiện: V CE =V CC -R C I C ta suy ra V CC =20V Ðể có các ñiện trở tiêu chuẩn ta chọn: R B =470KΩ; R C =2.4KΩ. Chọn R B =1,2MΩ 2.6.3. Thiết kế mạch phân cực có dạng như hình 2.11 Ðiện trở R 1 , R 2 không thể tính trực tiếp từ ñiện thế chân B và ñiện thế nguồn. Ðể mạch hoạt ñộng tốt, ta phải chọn R 1 , R 2 sao cho có V B mong muốn và sao cho dòng qua R 1 , R 2 gần như bằng nhau và rất lớn ñối với I B . Lúc ñó 2.7. BJT HOẠT ÐỘNG NHƯ MỘT CHUYỂN M Ạ CH BJT không những chỉ ñược sử dụng trong các mạch ñiện tử thông thường như khuếch ñại tín hiệu, dao ñộng mà còn có thể ñược dùng như một ngắt ñiện (Switch). Hình 2.12 là mô hình căn bản của một mạch ñảo (inverter). Ta thấy ñiện thế ngõ ra của V C là ñảo ñối với ñiện thế tín hiệu áp vào cực nền (ngõ vào). Lưu ý là ở ñây không có ñiện áp 1 chiều phân cực cho cực nền mà chỉ có ñiện thế 1 chiều nối vào cực thu. Mạch ñảo phải ñược thiết kế sao cho ñiểm ñiều hành Q di chuyển từ trạng thái ngưng dẫn sang trạng thái bảo hòa và ngược lại khi hiệu thế tín hiệu vào ñổi trạng thái. Ðiều này có nghĩa là I C =I CEO ≈ 0 mA kh i I B = 0 m A v à V CE = V CEsat = 0 V kh i I C = I Csat ( t h ậ t r a V CEsat thay ñổi từ 0,1V ñến 0,3V) - Ở hình 2.12, Khi V i =5V, BJT dẫn và phải thiết kế sao cho BJT dẫn bảo hòa. Ở mạch trên, khi v i =5V thì trị số của I B là: Thử ñiều kiện trên ta thấy: nên thỏa mãn ñể BJT hoạt ñộng trong vùng bảo hòa. - Khi v i =0V, I B =0µA, BJT ngưng và I C =I CEO =0mA; ñiện thế giảm qua R C lúc này là 0V, do ñó: V C =V CC - R C I C =5V - Khi BJT bảo hòa, ñiện trở tương ñương giữa 2 cực thu-phát là: Nếu coi V CEsat có trị trung bình khoảng 0,15V ta có: Như vậy ta có thể coi R sat #0 Ω khi nó ñược mắc nối tiếp với ñiện trở hàng KΩ. - Khi v i =0V, BJT ngưng, ñiện trở tương ñương giữa 2 cực thu- phát ñược ký hiệu là R cut-off Kết qủa là giữa hai cực C và E tương ñương với mạch hở Thí dụ: Xác ñịnh R C và R B của mạch ñiện hình 2.15 nếu I Csat =10mA Khi bảo hòa: Ta chọn I B =60µA ñể ñảm bảo BJT hoạt ñộng trong vùng bảo hòa Vậy ta thiết kế: R C =1KΩ R B =150KΩ Trong thực tế, BJT không thể chuyển tức thời từ trạng thái ngưng sang trạng thái dẫn hay ngược lại mà phải mất một thời gian. Ðiều này là do tác dụng của ñiện dung ở 2 mối nối của BJT. Ta xem hoạt ñộng của BJT trong một chu kỳ của tín hiệu (hình 2.16) - Khi chuyển từ trạng thái ngưng sang trạng thái dẫn, BJT phải mất một thời gian là: t on =t d +t r ( 2.14) t d : Thời gian từ khi có tín hiệu vào ñến khi IC tăng ñược 10% giá trị cực ñại t r : Thời gian ñể IC tăng từ 10% ñến 90% giá trị cực ñại. - Khi chuyển từ trạng thái dẫn sang trạng thái ngưng, BJT phải mất một thời gian là: t off =t s +t f (2.15) t s : Thời gian từ khi mất tín hiệu vào ñến khi IC còn 90% so với trị cực ñại t f : Thời gian từ khi I C 90% ñến khi giảm còn 10% trị cực ñại. Thông thường t off > t on Thí dụ ở 1 BJT bình thường: t s =120ns ; t r =13ns t f =132ns ; t d =25ns Vậy: t on =38ns ; t off =132ns So sánh với 1 BJT ñặc biệt có chuyển mạch nhanh như BSV 52L ta thấy: t on =12ns; t off =18ns. Các BJT này ñược gọi là transistor chuyển mạch (switching transistor) . phải mất một thời gian. Ðiều này là do tác dụng của ñiện dung ở 2 mối nối của BJT. Ta xem hoạt ñộng của BJT trong một chu kỳ của tín hiệu (hình 2. 16) - Khi chuyển từ trạng thái ngưng sang trạng. rất thông dụng. Ngoài ra tùy trường hợp người ta còn có thể phân cực BJT theo các dạng sau ñây thông qua các bài tập áp dụng. 2.5.1. Xác ñịnh V C , V B của mạch hình 2 .6 2.5.2. Xác ñịnh V CE , I E của. biết tìm ra các thông số chưa biết của mạch ñiện. Phần sau là một vài thí dụ mô tả công việc thiết kế. 2 .6. 1. Thí dụ 1: Cho mạch phân cực với ñặc tuyến ngõ ra của BJT như hình 2.9. Xác ñịnh V CC ,