Điện Tử - Kỹ Thuật Mạch Điện Tử (Phần 2) part 7 potx

183 Seri 79xx t ươ ng t ự nh ư Seri 78xx nh ư ng cho đ i ệ n áp ra âm. b - Loại IC ổn áp bốn chân nối (h. 2.152): Lo ạ i này có thêm m ộ t đầ u ra dùng để đ i ề u ch ỉ nh ( đầ u Y). Lo ạ i lC ổ n áp này th ườ ng dùng trong nh ữ ng tr ườ ng h ợ p yêu c ầ u đ i ệ n áp đầ u ra có th ể thay đổ i đượ c, ho ặ c c ầ n tinh ch ỉ nh cho th ậ t chính xác. Hình 2.152: Sơ đồ nguồn ồn áp 4 chân nối (loại , µ A 78G) c - Loại IC ổn áp 3 chân nối ra có đ i ề u chỉnh (h. 2.153) Hình 2.153a: IC ổn áp có điều chỉnh 184 Lo ạ i này c ầ n dùng khi đ i ệ n áp ra có th ể đ i ề u ch ỉ nh đượ c. Lo ạ i IC này thí d ụ nh ư LM 317 không có chân n ố i đấ t, mà thay vào đố là chân Y. Nh ờ có phân áp R 1 , R 2 .Dòng ra t ạ i đầ u Adj r ấ t nh ỏ (50 – 100µA). Đ i ệ n áp trên R 1 là 1,25V t ứ c là dòng qua R 1 là 5mA. Đ i ệ n áp ra có th ể đ i ề u ch ỉ nh trong kho ả ng V R R 11.25U 1 2 ra         += (2-281) Hình 2.153b: IC ổn áp có thể điều chỉnh ( Ở đ ây m ứ c đ i ệ n áp chu ẩ n U ch = 1.25V là do 1 ố ng ổ n áp ki ể u ngu ồ n g ươ ng dòng đ i ệ n t ạ o ra, n ằ m bên trong c ấ u trúc c ủ a LM317 có d ạ ng t ươ ng t ự nh ư LM113) Trong tr ườ ng h ợ p c ụ th ể này đ i ệ n áp ra c ố th ể đ i ề u ch ỉ nh trong ph ạ m vi t ừ 1,25V đế n 25V. d – Để t ă ng dòng t ả i ở đầ u ra ng ườ i ta có th ể m ắ c thêm tranzito đ i ề u ch ỉ nh ph ố i h ợ p v ớ i IC ổ n áp (h.2.154a) ho ặ c nâng cao đ i ệ n áp đầ u ra b ằ ng cách đấ u thêm Đ z (h.2.154b) khì đ ó : U ra = U ổn + U 2 185 Hình 2.154: IC ổn áp dùng thêm tranzito bổ trợ để tăng dòng sử dụng (a) hay dùng điôt zener để nâng mức U ra (b) e - Cấu trúc điển hình bên trong của IC ồn áp được cho trên hình 2.155 (loại µ A7800, µ A 78G). • V ớ i lo ạ i c ấ u trúc 3 chân ra (không có chân s ố 4) các đ i ệ n tr ở h ồ i ti ế p R 1 , R 2 đượ c ch ế t ạ o ngay bên trong v ỏ IC ( µ A7800). Còn v ớ i lo ạ i có c ấ u trúc 4 chân, c ự c baz ơ c ủ a T2 đượ c để ng ỏ để đư a ra đấ u R 1 , R 2 t ừ ngoài, khi đ ó có th ể ch ọ n (ho ặ c đ i ề u ch ỉ nh) m ứ c đ i ệ n áp ra l ấ y t ạ i chân 2 :'         += 1 2 chra R R 1UU (2-282) • Để ch ố ng hi ệ n t ượ ng quá t ả i (ng ắ n m ạ ch t ả i hay t ă ng quá m ứ c đ i ệ n áp vào) ng ườ i ta đư a vào các khâu m ạ ch b ả o v ệ quá áp (dùng R 5 Đ Z 2 ) và b ả o v ệ quá dòng (dùng R 3 , R 4 ) k ế t h ợ p v ớ i tranzito T 3 . 186 Hình 2.155 : Sơ đồ cấu trúc điển hình IC ổn áp Dòng c ự c baz ơ c ủ a c ặ p tranzito đ i ề u ch ỉ nh Darlingt ơ n T ’ 4 T 4 đượ c duy trì không v ượ t quá gi ớ i h ạ n I Bmax (c ỡ vàì mA) nh ờ tác d ụ ng phân dòng c ủ a T 3 lúc quá áp hay quá dòng. T ừ đ ó dòng đ i ệ n l ố i ra : I ra ≤ I ramax = β ’ β 4 .I max • Bình th ườ ng T 3 ở tr ạ ng thái khóa nh ờ vi ệ c ch ọ n R 3 R 4 thích h ợ p. Khi s ụ t áp trên R 3 t ă ng lên do quá dòng đạ t t ớ i giá tr ị U R3 ≥ 0,6v, T 3 chuy ể n sang m ở , ng ă n ng ừ a s ự gia t ă ng ti ế p t ụ c c ủ a dòng I ’ B4 .T ừ đ ó m ứ c h ạ n ch ế dòng ra xác đị nh b ở i : 3 ramax R 0.6V I = (2 - 283) (chú ý r ằ ng m ứ c h ạ n dòng này ch ỉ thích h ợ p khi U ra nh ỏ , còn khi U ra l ớ n nó s ẽ gi ả m đ i do ả nh h ưở ng c ủ a R 4 R 5 ) • Công su ấ t nhi ệ t tiêu tán c ự c đạ i trên T ’ 4 T 4 xác đị nh t ừ h ệ th ứ c ( ) ↓↑ −= ravào ramaxt UUIP Vì nh ữ ng nguyên nhân không mong muôn, m ạ ch ra b ị ch ậ p ( U ra ≈0) I ra ↑ hay đ i ệ n áp l ố i vào t ă ng quá cao đề u d ẫ n t ớ i kh ả n ă ng b ị quá nhi ệ t gây h ư h ỏ ng cho T ’ 4 T 4 . M ạ ch dùng Đ Z 2 và R 5 có tác d ụ ng b ả o v ệ T 4 kh ỏ i các nguyên nhân này. - N ế u U vào - U ra < U z (U z là giá tr ị đ i ệ n áp đ ánh th ủ ng Zener c ủ a Đ Z2), s ẽ không có dòng qua R 5 và ch ỉ m ạ ch h ạ n ch ế R 3 R 4 T 3 ho ạ t độ ng lúc quá dòng. 187 - N ế u U vào - U ra ≥ U z nhánh Đ Z 2 , R 5 d ẫ n dòng, qua phân áp R 4 .T 5 đặ t 1 đ i ệ n áp d ươ ng lên T 3 làm nó m ở ngay c ả khi dòng trên R3 ch ư a đạ t t ớ i tr ị I ramax (và nh ờ đ ó làm gi ả m dòng ra k ể c ả khi đ i ề u ki ệ n I ra ≥ I ramax không th ỏ a mãn). 2.7. PHẦN TỬ NHIỀU MẶT GHÉP P-N M ộ t ứ ng d ụ ng quan tr ọ ng khác là các m ạ ch ch ỉ nh l ư u có kh ố ng ch ế c ấ u t ạ o t ừ các d ụ ng c ụ nh ư nhi ề u m ặ t ghép p-n. Các d ụ ng c ụ ch ỉ nh l ư u có kh ố ng ch ế đề u có c ấ u trúc d ạ ng b ố n l ớ p bán d ẫ n công ngh ệ p-n-p-n x ế p liên ti ế p nhau. 2.7.1. Nguyên lí làm việc, đặc tuyến và tham số của tiristo a - Tiristo đượ c ch ế t ạ o t ừ b ố n l ớ p bán d ẫ n p 1 -n 1 -p 2 -n 2 đặ t xen k ẽ nhau (trên đế N 1 đ i ệ n tr ở cao, t ạ o ra 2 l ớ p P 1 ++ và P 2 + , sau đ ó ti ế p N 2 ++ ). Gi ữ a các l ớ p bán d ẫ n này hình thành các chuy ể n ti ế p p-n l ầ n l ượ t là J 1 , J 2 ,J 3 và l ấ y ra 3 c ự c là anôt (A), katôt (K) và c ự c kh ố ng ch ế G (h.2.156a). Để ti ệ n cho vi ệ c phân tích nguyên lí làm vi ệ c c ủ a tiristo hãy t ưở ng t ượ ng 4 l ớ p bán d ẫ n c ủ a tiristo có th ể chia thành hai c ấ u trúc tranzito p 1 n 1 p 2 và n 1 p 2 n 2 nh ư hình 2.156b v ớ i s ự n ố i thông các mi ề n N 1 và P 2 gi ữ a chúng. T ừ đ ó có th ể v ẽ đượ c s ơ đồ t ươ ng đươ ng nh ư hình 2.156c. Kí hi ệ u quy ướ c c ủ a tiristo cho trên hình 2.156d. Hình 2.156: Cấu trúc 4 lớp p-n của tiristo (a, b); Sơ đồ tương đương (c) và kí hiệu quy ước của tiristo (d) b – Đặc tuyến Vôn-Ampe của tiristo có đ ang nh ư hình 2.157 và chia thành 4 vùng rõ r ệ t. Tr ướ c tiên hãy xi ế t tr ườ ng h ợ p phân c ự c ng ượ c tiristo v ớ i U AK < 0. Đặ c tính ở đ o ạ n này có th ể coi nh ư c ủ a 2 đ iôt phân c ự c ng ượ c m ắ c n ố i ti ế p (J 1 và J 3 ). Dòng qua tiristo chính là dòng dò ng ượ c c ủ a đ iôt (gi ố ng h ệ t nh ư dòng ng ượ c bão hòa c ủ a đ iôt). N ế u t ă ng đ i ệ n áp ng ượ c d ầ n đế n m ộ t giá tr ị nh ấ t đị nh thì 2 chuy ể n ti ế p J 1 và J 3 s ẽ l ầ n l ượ t b ị đ ánh th ủ ng theo c ơ ch ế thác l ũ và c ơ ch ế Zener, dòng ng ượ c qua tiristo t ă ng 188 lên độ t ng ộ t (dòng này do c ơ ch ế đ ánh th ũ ng J 3 quy ế t đị nh). N ế u không có bi ệ n pháp ng ă n ch ặ n thì dòng ng ượ c này s ẽ làm h ỏ ng tiristo. Vùng đặ c tuy ế n ng ượ c c ủ a tiristo tr ướ c khi b ị đ ánh th ủ ng g ọ i là vùng ch ắ n ng ượ c. Hình 2.157: Đặc tuyến von-ampe của tiristo Khi phân c ự c thu ậ n tiristo (v ớ i U AK > 0), đầ u tiên hãy xét tr ườ ng h ợ p c ự c G h ở m ạ ch (I G = 0), chuy ể n ti ế p J 1 và J 3 lúc này đượ c phân c ự c thu ậ n còn J 2 phân c ự c ng ượ c. Khi U AK còn nh ỏ , dòng qua tiristo quy ế t đị nh ch ủ y ế u b ở i dòng ng ượ c c ủ a J 2 . Xét chung cho c ả tiristo thì dòng đ i ệ n ch ả y qua tiristo lúc này là dòng dò thu ậ n I fx . Giá tr ị đ i ể n hình c ủ a dòng dò ng ượ c (I Rx ) và dò thu ậ n (I fx ) kho ả ng 100µA. N ế u I G = 0 thì dòng dò thu ậ n s ẽ gi ữ nguyên giá tri ban đầ u. Khi t ă ng U AK t ớ i giá tr ị x ấ p x ỉ đ i ệ n áp đ ánh th ủ ng chuy ể n ti ế p J 2 . Đ i ệ n áp thu ậ n ứ ng v ớ i giá tr ị này g ọ i là đ i ệ n áp đ ánh th ủ ng thu ậ n U BE . Nói m ộ t cách khác, khi đ i ệ n áp thu ậ n t ă ng đế n giá tr ị này, dòng I co trong tiristo đủ l ớ n d ẫ n t ớ i làm cho Q 1 và Q 2 trong s ơ đồ t ươ ng đươ ng (h.2.156c) m ở và l ậ p t ứ c chuy ể n sang tr ạ ng thái b ả o hòa. Tiristo chuy ể n sang tr ạ ng thái m ở . N ộ i tr ở c ủ a nó độ t ng ộ t gi ả m đ i, đ i ệ n áp s ụ t lên 2 c ự c A và K c ũ ng gi ả m xu ố ng đế n giá tr ị U E g ọ i là đ i ệ n áp d ẫ n thu ậ n. Ph ươ ng pháp chuy ể n tiristo t ừ khóa sang m ở b ằ ng cách t ă ng d ầ n U AK g ọ i là kích m ở b ằ ng đ i ệ n áp thu ậ n. 189 N ế u I G khác 0, dòng I G do U GK cung c ấ p s ẽ cùng v ớ i dòng ng ượ c v ố n có trong tiristo I co làm cho Q 2 có th ể m ở ngay đ i ệ n áp U AK nh ỏ h ơ n nhi ề u giá tr ị kích m ở lúc I G =0 Dòng I G càng l ớ n thì U GK c ầ n thi ế t t ươ ng ứ ng để m ộ t tiristo càng nh ỏ . ( Ở đ ây c ũ ng c ầ n nói thêm r ằ ng cho dù ngay t ừ đầ u đ i ệ n áp U GK đ ã cung c ấ p m ộ t dòng I G l ớ n h ơ n dòng m ở c ự c ti ể u c ủ a Q 2 nh ư ng đ i ệ n áp U AK v ẫ n ch ư a đủ l ớ n để phân c ự c thu ậ n Q 1 và Q 2 thì tiristo c ũ ng v ẫ n ch ư a m ở ). Nh ư trên hình 2.157 m ứ c dòng kh ố ng ch ế I G t ă ng t ừ I G1 đế n I G4 t ươ ng ứ ng v ớ i m ứ c đ i ệ n áp U AK gi ả m xu ố ng t ừ U 1 t ớ i U 4 . Đ ây là ph ươ ng pháp kích m ở tiristo b ằ ng dòng trên c ự c đ i ề u khi ể n. Đ i ệ n áp d ẫ n thu ậ n U F có th ể vi ế t U F = U BE1 + U BE2 = U BE2 + U CE1. Đố i v ớ i v ậ t li ệ u silic thì đ i ệ n áp bão hòa c ủ a tranzito silic vào c ỡ 0,2v còn U BE nh ư đ ã bi ế t vào c ỡ 0,7v; nh ư v ậ y suy ra U F = 0.9V. Trên ph ầ n đặ c tuy ế n thu ậ n, ph ầ n mà tiristo ch ư a m ở g ọ i là mi ề n ch ắ n thu ậ n, mi ề n tiristo đ ã m ở g ọ i là mi ề n d ẫ n thu ậ n (h.2.157). Quan sát mi ề n ch ắ n thu ậ n và mi ề n ch ắ n ng ượ c c ủ a tiristo th ấ y nó có d ạ ng gi ố ng nh ư đặ c tuy ế n ng ượ c c ủ a đ iôt ch ỉ nh l ư u thông th ườ ng. Sau khi các đ i ề u ki ệ n kích thích m ở k ế t thúc, mu ố n duy trì tiristo luôn m ở thì ph ả i đả m b ả o cho dòng thu ậ n I E l ớ n h ơ n m ộ t giá tr ị nh ấ t đị nh g ọ i là dòng ghim I 4 (là giá tr ị c ự c ti ể u c ủ a dòng thu ậ n I E ). N ế u trong quá trình tiristo m ở ; I G v ẫ n đượ c duy trì thì giá tr ị dòng ghim t ươ ng ứ ng s ẽ gi ả m đ i khi dòng l G t ă ng (h.2.157). Trong các s ổ tay thuy ế t minh các nhà s ả n xu ấ t còn kí hi ệ u I HC để ch ỉ dòng ghim khi c ự c G h ở m ạ ch và I HX để ch ỉ dòng ghim đặ c bi ệ t khi gi ữ a c ự c G và K đượ c n ố i nhau b ằ ng đ i ệ n tr ở phân c ự c đặ c bi ệ t. c - Hai cặp tham s ố quan trọng c ầ n chú ý khi ch ọ n các tiristo, t ớ i là dòng đ i ệ n và đ i ệ n áp c ự c đạ i mà tiristo có th ể làm vi ệ c không b ị đ ánh th ủ ng ng ượ c và đ ánh th ủ ng thu ậ n đ ã trình bày ở trên. Đ i ệ n áp d ẫ n thu ậ n c ự c đạ i đả m b ả o cho tiristo ch ư a m ở theo chi ề u thu ậ n chính là đ i ệ n áp thu ậ n, đ i ệ n áp này th ườ ng , đượ c kí hi ệ u là U OM ho ặ c U FxM đố i v ớ i tr ườ ng h ợ p G n ố i v ớ i đ i ệ n tr ở phân c ự c. V ớ i ngh ĩ a t ươ ng t ự , ng ườ i ta đị nh ngh ĩ a đ i ệ n áp ch ắ n ng ượ c c ự c đạ i V RoM và V RxM dòng đ i ệ n thu ậ n c ự c đạ i. Công su ấ t t ổ n hao c ự c đạ i F aM là công su ấ t l ớ n nh ấ t cho phép khi tiristo làm vi ệ c, đ i ệ n áp c ự c kh ố ng ch ế U G là m ứ c đ i ệ n áp ng ưỡ ng c ầ n để m ở tiristo khi U AK = 6v Nh ữ ng tham s ố v ừ a nêu trên đ ây thu ờ ng đượ c cho trong các s ổ tay ở nhi ệ t độ 25 0 C. V ớ i các tiristo làm vi ệ c ở ch ế độ xung t ầ n s ố cao còn ph ả i quan tâm đế n th ờ i gian đ óng m ở tiristo t m là th ờ i gian chuy ể n t ừ tr ạ ng thái đ óng sang tr ạ ng thái m ở và t d là th ờ i gian chuy ể n t ừ tr ạ ng thái m ở sang tr ạ ng thái đ óng c ủ a tiristo. 2.7.2. Các mạch khống chế điển hình dùng tiristo a - Mạch chỉnh lưu có khống chề kiểu pha xung M ạ ch kh ố ng ch ế xung đơ n gi ả n nh ấ t đượ c trình bày trên hình 2.158. N ế u c ự c G c ủ a tiristo trong m ạ ch k ể trên luôn đượ c phân c ự c để cho tiristo thông thì vai trò c ủ a tiristo c ũ ng gi ố ng nh ư m ộ t van ch ỉ nh l ư u thông th ườ ng. Khi đặ t vào c ự c G m ộ t chu ỗ i xung kích thích làm tiristo ch ỉ m ở t ạ i nh ữ ng th ờ i đ i ể m nh ấ t đị nh (cùng v ớ i chu kì d ươ ng c ủ a đ i ệ n áp ngu ồ n đặ t vào anôt) thì d ạ ng đ i ệ n áp ra trên t ả i c ủ a tiristo không ph ả i là toàn b ộ các n ử a chu k ỳ d ươ ng nh ư ở các m ạ ch ch ỉ nh l ư u thông th ườ ng mà tùy theo quan h ệ pha gi ữ a xung kích và đ i ệ n áp ngu ồ n, ch ỉ có t ừ ng ph ầ n c ủ a n ử a chu kì d ươ ng nh ư hình 2.158. . công ngh ệ p-n-p-n x ế p liên ti ế p nhau. 2 .7. 1. Nguyên lí làm việc, đặc tuyến và tham số của tiristo a - Tiristo đượ c ch ế t ạ o t ừ b ố n l ớ p bán d ẫ n p 1 -n 1 -p 2 -n 2 đặ t xen. 183 Seri 79 xx t ươ ng t ự nh ư Seri 78 xx nh ư ng cho đ i ệ n áp ra âm. b - Loại IC ổn áp bốn chân nối (h. 2.1 52): Lo ạ i này có thêm m ộ t đầ u ra dùng. d ụ ng b ả o v ệ T 4 kh ỏ i các nguyên nhân này. - N ế u U vào - U ra < U z (U z là giá tr ị đ i ệ n áp đ ánh th ủ ng Zener c ủ a Đ Z2), s ẽ không có dòng qua R 5 và ch ỉ m ạ ch