báo cáo chi tiết đề tài tốt nghiệp thiết kế mạch kích xung điều khiển scr và triac

BÁO CÁO CHI TIӂT Đӄ TÀI TӔT NGHIӊP THI͖T K͖ M̸CH KÍCH XUNG ĐI͘U KHI͚N SCR VÀ TRIAC Giɠng viên hư͛ng dɨn: HỒNG PHÚ AN STT Nhóm thͱc hiʄn: 01 Sinh viên thͱc hiʄn: NGUYʁN ĐĂNG BIÊN VŨ DUY DŨNG NGUYʁN VĂN LONG LÊ KHɟ HƯNG BÙI THʇ MAI HOÀNG THʇ MAI LÂM THI MAI NGUYʁN VĂN TRƯ͜NG NGUYʁN THʇ KIM TUYɻN LӠI MӢ ĐҪU Nư͛c Viʄt Nam ta đư͝ng cơng nghiʄp hố, hiʄn đɞi hố đɢt nư͛c Viʄc nư͛c ta gia nhɪp thành công t͕ chͩc Thương mɞi Thɼ Gi͛i ± WTO đánh dɢu m͙t bư͛c ngoɴt quan tr͍ng trình phát triʀn đɢt nư͛c vɾ mɴt kinh tɼ, đ͝i s͑ng xã h͙i, khoa h͍c kĩ thuɪt « Vɪn dͥng nhͯng kiɼn thͩc h͍c đưͣc trình h͍c tɪp sͱ hư͛ng dɨn cͧa thɤy Hồng Phú An, nhóm em thͱc hiʄn hồn thành Đ͓ án ³Thiɼt kɼ mɞch kích xung điɾu khiʀn SCR TRIAC´ Mɴc dù rɢt c͑ gɬng song hɞn chɼ vɾ điɾu kiʄn tìm hiʀu điɾu kiʄn đɤu tư cho đ͓ án nên q trình thͱc hiʄn khơng tránh kh͏i nhͯng sai sót chúng em rɢt mong thɤy b͏ qua chʆ bɠo đʀ đ͓ án cͧa chúng em hoàn chʆnh Chúng em xin chân thành cɠm ơn! Chương 1: Giӟi thiӋu sơ lưӧc vӅ linh kiӋn dùng mҥch 1.1 SCR Mu͑n biɼt vɾ SCR cɤn nɬm rõ vɾ BJT Thay chʆ có l͛p bán dɨn (hai m͑i n͑i) ngư͝i ta chɼ tɞo linh kiʄn có l͛p bán dɨn (3 m͑i n͑i) Trong hình cho thɢy l͛p bán dɨn xem transistor PNP NPN kɼt hͣp thành m͙t cɢu trúc m͛i Cɢu trúc bán dɨn (semiconductor) có tên SCR có khɠ kh͟i dɨn ͟ m͙t th͝i gian (pha), điɾu khiʀn (control) đưͣc q trình nɬn dịng (rectifier) Ký hiʄu cͧa SCR thɼ mà gi͑ng m͙t diod có anod A + cathode K v͛i cͱc gate G Phân tích vɾ dịng cho thɢy A - K có điʄn áp thuɪn, chưa có dịng chɠy qua SCR ͞ th͝i điʀm t(on) có xung dịng thuɪn G NPN dɨn > > PNP kích dɨn > dòng chɠy tͫ Anode A qua > Cathode K > SCR dɨn > có dịng I(scr) qua > > SCR ͨng dͥng cͧa SCR nhiɾu vơ kʀ, ͩng dͥng chʆnh lưu có điɾu khiʀn, lý thú nhɢt vɨn nghʈch lưu (DC-AC) v͛i cơng suɢt hàng trăm KW (DC-AC) cho lị nung, lị tơi, lị luyʄn thép cao tɤn, ngu͓n siêu âm c͡ l͛n tɦy rͭa kim loɞi v.v 1.1.1 Cɢu tɞo đɴc tính:    SCR đưͣc cɢu tɞo b͟i l͛p bán dɨn PNPN (có n͑i PN) Như tên g͍i ta thɢy SCR m͙t diode chʆnh lưu đưͣc kiʀm soát b͟i c͕ng silicium Các tíêp xúc kim loɞi đưͣc tɞo cͱc Anod A, Catot K c͕ng G PNPNKCatodGC͕ng(Gate)NPNAnodAPNPCBECBEA AKKGIGIC2IC1IB2T1T2GCɢu} AKKGIGIC2IC1IB2T1T2GCɢu}AnodAKCatodGC͕ng (Gate) tɞo Mơ hình tương đương Ký hiʄu Hình Nɼu ta mɬc m͙t ngu͓n điʄn m͙t chiɾu VAA vào SCR hình sau m͙t dịng điʄn nh͏ IG kích vào cͱc c͕ng G sɺ làm n͑i PN giͯa cͱc c͕ng G catot K dɨn phát kh͟i dòng điʄn anod IA qua SCR l͛n nhiɾu Nɼu ta đ͕i chiɾu ngu͓n VAA (cͱc dương n͑i v͛i catod, cͥc âm n͑i v͛i anod) sɺ khơng có dịng điʄn qua SCR cho dù có dịng điʄn kích IG Như vɪy ta có thʀ hiʀu SCR m͙t diode có thêm cͱc c͕ng G đʀ SCR dɨn điʄn phɠi có dịng điʄn kích IG vào cͱc c͕ng    AKG C͕ng(Gate) PNPNRGVGGRAVAAIAIGVAK Hình Ta thɢy SCR có thʀ coi tương đương v͛i hai transistor PNP NPN liên kɼt qua ngõ nɾn thu Khi có m͙t dịng điʄn nh͏ IG kích vào cͱc nɾn cͧa Transistor NPN T1 tͩc c͕ng G cͧa SCR Dòng điʄn IG sɺ tɞo dòng cͱc thu IC1 l͛n hơn, mà IC1 lɞi dịng nɾn IB2 cͧa transistor PNP T2 nên tɞo dòng thu IC2 lɞi l͛n trư͛c« Hiʄn tưͣng cͩ tiɼp tͥc nên cɠ hai transistor nhanh chóng tr͟ nên bɠo hịa Dịng bɠo hịa qua hai transistor dịng anod cͧa SCR Dòng điʄn tùy thu͙c vào VAA điʄn tr͟ tɠi RA   Cơ chɼ hoɞt đ͙ng cͧa SCR cho thɢy dịng IG khơng cɤn l͛n chʆ cɤn t͓n tɞi th͝i gian ngɬn Khi SCR dɨn điʄn, nɼu ta ngɬt b͏ IG SCR vɨn tiɼp tͥc dɨn điʄn, nghĩa ta không thʀ ngɬt SCR bɮng cͱc c͕ng, m͙t nhưͣc điʀm cͧa SCR so v͛i transistor Ngư͝i ta chʆ có thʀ ngɬt SCR bɮng cách cɬt ngu͓n VAA hoɴc giɠm VAA cho dòng điʄn qua SCR nh͏ m͙t trʈ s͑ (tùy thu͙c vào tͫng SCR) g͍i dịng điʄn trì IH (hodding current) 1.1.2 Đɴc tuyɼn Volt-Ampere cͧa VoltSCR: Đɴc tuyɼn trình bày sͱ biɼn thiên cͧa dịng điʄn anod IA theo điʄn thɼ anod-catod VAK v͛i anoddòng c͕ng IG coi thông s͑ - Khi SCR đưͣc phân cͱc nghʈch (điʄn thɼ anod âm điʄn thɼ catod), chʆ có m͙t dịng điʄn rʆ rɢt nh͏ chɞy qua SCR Khi SCR đưͣc phân cͱc thuɪn (điʄn thɼ anod dương điʄn thɼ catod), nɼu ta n͑i tɬt (hoɴc đʀ h͟) ngu͓n VGG (IG=0), VAK cịn nh͏, chʆ có m͙t dòng điʄn rɢt nh͏ chɞy qua SCR (trong thͱc tɼ ngư͝i ta xem SCR không dɨn điʄn), VAK đɞt đɾn m͙t trʈ s͑ (tùy thu͙c vào tͫng SCR) g͍i điʄn thɼ quay vɾ VBO điʄn thɼ VAK tͱ đ͙ng sͥt xu͑ng khoɠng 0,7V diode thư͝ng Dòng điʄn tương ͩng bây gi͝ dịng điʄn trì IH   Nɼu ta tăng ngu͓n VGG đʀ tɞo dịng kích IG, ta thɢy điʄn thɼ quay vɾ nh͏ dịng kích IG l͛n, điʄn thɼ quay vɾ VBO nh͏ 0IHIASCRDiode thư͝ngVAK0,7VVBOIG = 0IG2 > IG1 > 0VBRHình 1.1.3 Các thông s͑ cͧa SCR: Sau thơng s͑ k͹ thuɪt cͧa SCR - Dịng thuɪn t͑i đa: Là dịng điʄn anod IA trung bình l͛n nhɢt mà SCR có thʀ chʈu đͱng đưͣc liên tͥc Trong trư͝ng hͣp dòng l͛n, SCR phɠi đưͣc giɠi nhiʄt đɤy đͧ Dòng thuɪn t͑i đa tùy thu͙c vào m͗i SCR, có thʀ tͫ vài trăm mA đɼn hàng trăm Ampere - Điʄn thɼ ngưͣc t͑i đa: Đây điʄn thɼ phân cͱc nghʈch t͑i đa mà chưa xɠy sͱ hͧy thác (breakdown) Đây trʈ s͑ VBR ͟ hình SCR đưͣc chɼ tɞo v͛i điʄn thɼ nghʈch tͫ vài chͥc volt đɼn hàng ngàn volt 1.4 Tͥ điʄn 1.4.1 Đʈnh nghĩa   Tͥ điʄn: SMD ceramic ͟ phía bên trái; throughSMD tantali ͟ phía dư͛i bên trái; throughhole tantali ͟ phía bên phɠi; throughthroughhole electrolytic ͟ phía dư͛i bên phɠi Tʆ lʄ phân chia thư͛c cm M͙t tͥ điʄn m͙t linh kiʄn điʄn tͭ thͥ đ͙ng tɞo b͟i hai bɾ mɴt dɨn điʄn đưͣc ngăn cách môi b͟i điʄn mơi Khi có chênh lʄch điʄn thɼ tɞi hai bɾ mɴt, tɞi bɾ mɴt sɺ xuɢt hiʄn điʄn tích cư͝ng đ͙, trái dɢu   Sͱ tích tͥ cͧa điʄn tích hai bɾ mɴt tɞo khɠ tích trͯ lưͣng điʄn trư͝ng cͧa tͥ điʄn Khi chênh lʄch điʄn thɼ hai bɾ mɴt điʄn thɼ xoay chiɾu, sͱ tích lu͹ điʄn tích bʈ chɪm chiɾu, pha so v͛i điʄn áp, tɞo nên tr͟ kháng cͧa tͥ điʄn mɞch điʄn xoay chiɾu Vɾ mɴt lưu trͯ lưͣng, tͥ điʄn có phɤn qui gi͑ng v͛i ɬc qui Mɴc dù cách hoɞt đ͙ng cͧa chúng hồn tồn khác nhau, chúng đɾu lưu trͯ lưͣng điʄn ɫc qui có cͱc, bên xɠy phɠn ͩng hóa h͍c đʀ tɞo electron ͟ cͱc chuyʀn electron sang cͱc cịn lɞi Tͥ điʄn đơn giɠn hơn, khơng thʀ tɞo electron - chʆ lưu trͯ chúng Tͥ điʄn có khɠ nɞp xɠ rɢt nhanh Đây m͙t ưu thɼ cͧa so v͛i ɬc qui 1.4.2 Phân loɞi Tͥ điʄn m͙t chiɾu, hay tͥ phân cͱc (Electrolytic Capacitor): Khi đɢu n͑i phɠi cͱc âm dương Thư͝ng tͥ quy ư͛c cͱc âm bɮng cách sơn m͙t vɞch màu sáng d͍c theo thân tͥ, hoɴc tͥ chưa cɬt chân dài cͱc dương 1.5 Vi mɞch ( IC 741) thuɪt toán 741 OpOp-Amp Vi mɞch khuyɼch đɞi thuɪt tốn 741 có hai đɤu vào ³INVERTING (-)´: Đɠo, ³ NON-INVERTING (NON(+)´: Thuɪn đɤu ͟ chân 1.5.1 Khuyɼch đɞi v͛i 741 chân offset nul - Khuyɼch đɞi đɠo: Chân n͑i v͛i tín hiʄu vào tín hiʄu đɠo - Khuyɼch đɞi khơng đɠo: Chân n͑i v͛i tín hiʄu vào tín hiʄu không đɠo Chân n͑i mass Chân 5: unused Chân 6: output Chân n͑i v͛i dương ngu͓n Chân 8: offset nul ĐӇ 741 hoҥt đӝng đưӧc, cҫn phҧi lҳp thêm điӋn trӣ vào mҥch sơ đӗ hình 1.5.2 Tính hʄ s͑ khuyɼch đɞi cͧa mɞch dùng vi mɞch 741 - Khuyɼch đɞi đɠo Hʄ s͑ khuyɼch đɞi (AV)=-R1/R2 (AV)=Ví dͥ: Nɼu R2= 100K, R1= 10K, hʄ s͑ khuyɼch đɞi cͧa mɞch: -100/10= -10 (AV) Nɼu điʄn áp đɤu vào 0.5v điʄn áp đɤu là: 0.5 x (-10) = -5v (- Khuyɼch đɞi không đɠo: Hʄ s͑ khuyɼch đɞi (AV) = 1+ (R2 / R1) Ví dͥ: Nɼu R2 =1000K, R1 = 100K, hʄ s͑ khuyɼch đɞi cͧa mɞch: 1+ (1000 / 100) = 1+10 Hʄ s͑ khuyɼch (AV) =11 Nɼu tín hiʄu đɤu vào 0.5v tín hiʄu đɤu là: 0.5 x 11 =5.5v 1.6 Diode Diode đưͣc cɢu tɞo g͓m hai l͛p bán dɨn p-n đưͣc pghép v͛i Diode chʆ hoɞt đ͙ng dɨn dòng điʄn tͫ cͱc anot sang catot áp hai chân đưͣc phân cͱc thuɪn (VP>VN) l͛n điʄn áp ngư͡ng Khi phân cͱc ngưͣc (VP BT10 > Dòng kích I(g) cͧa triac có thʀ dịng âm hay dương Nɼu kích bɮng áp âm (-) trʈ tuyʄt đ͑i (cͧa dịng kích âm sɺ phɠi l͛n dịng kích dương sɺ ͕n đʈnh kích dịng dương Triac