Điện tử công suất và một số ứng dụng

T r n g đạ i h ọ c v in h Khoa vật lý - - điện tử công suất số ứng dụng luận văn tốt nghiệp đại học Ngành vật lý Cán b ộ h ớng d ẫn : Sinh viê n thự c hiệ n Lớp : E L ý Vinh, 2006 Dơng Kháng : nguyễn văn nam MụC lục Lời nói đầu Chơng Các phần tử bán dẫn công suất I Điốt Cấu Đặc Đặc Các tạo ký hiệu điốt tính Vôn - Ampe điốt tính đóng cắt điốt thông số điốt II Thyistor Cấu tạo ký hiệu Đặc tính Vôn Ampe 2.1.Trờng hợp dòng điện vào (I G =0) 2.2 Trờng hợp có dòng điện vào cực điều khiển Mở khoá thyristor 3.1 Mở thyristor 3.2 Khoá thyristor Các yêu cầu tín hiệu điều khiển thyristor Các thông số thyristor Tốc độ tăng dòng cho phép III Triac IV GTO (Gate Turn Off Thyristor) V Transistor công suất (Bipolar Transistor) Cấu trúc ký hiệu Transistor Đặc tính động khoá Transistor 2.1 Sự tạo thành trớc xung 2.2 Sự tạo thành sờn sau xung Tóm tắt thông số Transistor VI Transistor trờng Mosfet (Matal Semiconductor Field Effect Transistor) Cấu trúc ký hiệu Nguyên lý hoạt động 2 5 thyristor 6 6 7 8 10 11 11 11 11 12 13 Oxide 13 13 13 Đặc tính khoá Mosfet 14 Chơng chỉnh lu điốt chỉnh lu có điều khiển Phần I Sơ đồ chỉnh lu điốt pha nửa chu kỳ Khi tải R trở Khi tải R + L Khi tải R + E 15 15 16 17 II Sơ đồ chỉnh lu điốt pha loại nửa chu kỳ Khi tải R trở 1.1 Khi tải R + L ; R + E 1.1.1 Tải R + L 1.1.2 Tải R + E Sơ đồ cầu 18 18 20 20 20 21 III Sơ đồ chỉnh lu điốt ba pha 22 IV Thiết kế chỉnh lu điốt Phần 23 chỉnh lu tiristor I Mạch khống chế pha 90 dùng tiristor 24 II Mạch khống chế pha 180 dùng tiristor 25 III Sơ đồ chỉnh lu tiristor pha, nửa chu kỳ 26 Iv Sơ đồ chỉnh lu tiristor pha, hai nửa chu kỳ V Sơ đồ chỉnh lu tiristor ba pha 27 Sơ đồ ba pha hình tia Sơ đồ cầu ba pha Sơ đồ cầu không đối xứng 28 28 28 30 Chơng nghịch lu I Nghịch lu phụ thuộc Nghịch lu phụ thuộc sơ đồ tia pha 1.1 Đặc tính tổng quát 1.2 Đặc tính tới hạn 1.3 Công suất chiều đ a trả lới điện 31 31 32 33 .33 1.4 Điều kiện thực nghịch l u phụ thuộc Nghịch lu phụ thuộc, sơ đồ cầu pha Nghịch lu phụ thuộc, sơ đồ tia ba pha Nghịch lu phụ thuộc, sơ đồ cầu ba pha II Nghịch lu độc lập 33 33 33 34 34 Các vấn đề chung 1.1 Nghịch lu độc lập gì? 1.2 Các dạng nghịch lu độc lập 1.3 Nguồn áp, nguồn dòng Nghịch lu độc lập nguồn dòng 2.1 Nghịch lu độc lập nguồn dòng song song pha 2.1.1 Sơ đồ biến áp có điểm 2.1.2 Nghịch lu độc lập song song, sơ đồ cầu 2.1.3 Nghịch lu độc lập nguồn dòng ba pha Nghịch lu độc lập nguồn áp 3.1 Nghịch lu độc lập nguồn áp pha 3.2 Điều chỉnh điện áp 3.3 Nghịch lu độc lập nguồn áp ba pha 34 34 35 35 35 35 35 36 36 37 37 38 38 Chơng số sơ đồ ứng dụng điện tử công suất Sơ đồ đếm quay vòng 40 Sơ đồ hạn chế dòng điện tải 41 Sơ đồ ổn áp xoay chiều pha 42 Sơ đồ bảo vệ ngắn mạch tự động đóng mạch 43 Chơng Thực lắp ráp mạch điện ứng dụng Đèn trang trí nhấp nháy kiểu đa hài dùng tranzito Cơ sở lý thuyết Nguyên lý làm việc Kết thực nghiệm Kết luận 44 44 45 46 47 Lời nói đầu Điện tử công suất chuyên ngành kỷ thuật điện tử nghiên cứu ứng dụng phần tử bán dẫn công suất sơ đồ biến đổi nhằm biến đổi khống chế nguồn lợng điện với tham số không thay đổi đợc thành nguồn lợng điện với tham số thay đổi đợc, cung cấp cho phụ tải điện Điện tử công suất đợc ứng dụng rộng rải hầu hết nghành công nghiệp đại nh truyền điện động tự động, giao thông đờng sắt, nấu luyện thép gia nhiệt cảm ứng, trình điện phân công nghiệp hoá chất , Trong năm gần công nghệ chế tạo phần tử bán dẫn công suất có tiến vợt bậc ngày trở nên hoàn thiện dẫn đến việc chế tạo biến đổi ngày gọn nhỏ, nhiều tính sử dụng dễ dàng Trong trình thực đề tài em cố gắng tìm tòi nghiên cứu, nhng khả thời gian nh nguồn tài liệu hạn hẹp, mà đề tài đề cập đến môn khoa học kỷ thuật đại, phát triển nên khó tránh khỏi thiếu sót định Vì mong đ ợc góp ý, bảo quý thầy cô nh bạn sinh viên Đề tài đợc chia làm chơng Chơng 1: Một số phần tử bán dẫn công suất Chơng 2: Chỉnh lu dùng điốt chỉnh lu có điều khiển Chơng 3: Trình bày nghịch lu Chơng 4: Các ứng dụng điển hình điện tử công suất Chơng 5: Thực nghiệm ứng dụng Em xin chân thành cảm ơn tới giúp đỡ nhiệt tình giáo viên khoa Vật Lý trờng ĐH Vinh, đặc biệt thầy giáo Dơng Kháng (thầy giáo, Nguyễn Thế Tân hớng dẫn thí nghiệm) tận tình hớng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn! Vinh, 2006 SV: Nguyễn Văn Nam Chơng I phần tử bán dẫn công suất I Điốt Điốt phần tử bán dẫn cấu tạo lớp tiếp giáp p-n Điốt có hai cực anốt A cực nối với lớp bán dẫn kiểu p, katốt K cực nối với lớp bán dẫn kiểu n Dòng điện chạy qua điốt theo chiều từ A đến K Khi điện áp UAK dơng Khi UAK âm dòng qua điốt gần nh không Điốt đợc chế tạo từ tinh thể Silic (Si) thuộc nhóm IV bảng tuần hoàn nguyên tố hoá học Cấu tạo ký hiệu điốt Trên tinh thể Silic, công nghệ khuếch tán dới nhiệt độ áp suất thích hợp lợng định nguyên tử thuộc nhóm V (có điện tử lớp cùng) Ngời ta tạo lớp bán dẫn kiểu n, trong cấu trúc mạng tinh thể gồm điện tử hoá trị Silic có nút bị thừa điện tử, nghĩa lớp n giàu electron tự do, hay hạt mang điện tích âm Cũng tinh thể bán dẫn Silic cho khuếch tán dới nhiệt độ áp suất thích hợp lợng định nguyên tử thuộc nhóm III (có điện tử lớp cùng), ngời ta tạo lớp bán dẫn kiểu p, trong cấu trúc mạng tinh thể gồm điện tử hoá trị Silic có nút bị thiếu điện tử, tạo thành ion dơng với điện tích dơng Lớp p n kề sát tạo thành tiếp giáp p-n Đặc tính vôn- ampe điốt Đặc tính gồm phần: Phần đặc tính thuận nằm góc phần t thứ tơng ứng với UAK > Phần đặc tính ngợc nằm góc phần t thứ ba, tơng ứng với UAK < Trên đờng đặc tính thuận điện áp Anốt - Catốt U AK đợc tăng dần từ vợt qua giá trị U AK 0,6 ữ 0,7 V gọi điện áp rơi điốt theo chiều thuận, dòng qua điốt có giá trị lớn nhng điện áp rơi điốt hầu nh không thay đổi Nh đặc tính thuận điốt đặc trng tính chất có điện trở tơng đơng nhỏ Trên đờng đăc tính ngợc điện áp Anốt, Katốt U AK đợc tăng dần từ không giá trị U ng max gọi điện áp ngợc lớn dòng qua điốt có giá trị nhỏ, gọi dòng rò Cho đến U AK đạt đến giá trị Ung.max dòng qua điốt tăng đột ngột Nh khả cản trở dòng điốt theo chiều ngợc bị phá (nghĩa ta giảm điện áp dòng điện không giảm đi) Đây tợng điốt bị đánh thủng Để phân biệt giá trị dòng điện lớn đờng đặc tính thuận với giá trị dòng điện nhỏ đờng đặc tính ngợc ta ghi đơn vị A nửa trục dòng điện mA nửa dới trục dòng điện Trong tính toán thực tế ta thờng dùng đặc tính gần đúng, tuyến tính hoá điốt u = UD,0 + iDRD UD,0 [V ]; iD [A]; RD [] Theo đặc tính lý tởng điện trở tơng đơng điốt theo chiều thuận theo chiều ngợc Đặc tính đóng cắt điốt Khác với đặc tính Vôn - Ampe đặc tính tỉnh, đặc tính U(t); I(t) đặc tính cho thấy điện áp dòng điện qua điốt theo thời gian, gọi đặc tính động (Đóng - Cắt) Khoảng (1), (6) điốt trạng thái khoá, với điện áp phân cực ng ợc dòng điện Khoảng (2) điốt bắt đầu vào dẫn dòng, dòng điện ban đầu nạp điện tích cho tụ điện tơng đơng tiếp giáp p-n phân cực ngợc làm cho điện áp U(t) điốt tăng đến vài vôn Khi U(t) trở nên dơng, tiếp giáp p-n đợc phân cực thuận điện áp điốt trở nên ổn định mức sụt áp UD,0, cỡ 1- 1,5V Khoảng (3) điốt trạng thái dẫn Quá trình khoá điốt bắt đầu khoảng (4) điốt đợc phân cực thuận điện tích lớp tiếp giáp p-n đợc di tản d(i)/d(t) tốc độ tăng dòng ngợc cuối giai đoạn (4) tiếp giáp p-n trở nên phân cực ngợc điốt phục hồi khả ngăn cản điện áp ngợc cuối giai đoạn (5) Dòng điện i(t) gần điện tích di tản Qr (Qr: lợng điện tích phuc hồi) Thời gian tr đầu giai đoạn (4) đến cuối giai đoạn (5) gọi thời gian phục hồi thông số quan trọng điốt Các thông số điốt Giá trị trung bình dòng điện cho phép chạy qua điốt theo chiều thuận, ID Giá trị điện áp ngợc lớn mà điốt chịu đựng đợc, Ung, max UAK < = Ung, max Tần số; Thời gian phục hồi, t r II Thyristor Cấu tạo ký hiệu H1.4 Thyristor Đặc tính Vôn-Ampe thyristor Gồm hai phần: Phần thứ nằm góc phần t thứ I đặc tính thuận tơng ứng với điện áp U AK Phần thứ hai nằm góc phần t thứ III gọi đặc tuyến ngợc, tơng ứng với trờng hợp UAK < 2.1 Trờng hợp dòng điện vào cực điều khiển không (I G=0) K h i d ò n g v o cự c ề u k h i ể n t hy r i s t o r b ằ n g h a y k hi h m ch cự c đ i ề u k h i ể n t h y r i s t o r s ẽ n t r d ò n g đ i ệ n ứ n g v i i t r n g h ợ p p h â n cự c đ i ệ n p g i ữa A n ố t K a t ốt 2.2 Trờng hợp có dòng điện vào cực điều khiển (I G >0) Nếu có dòng điều khiển đa vào cực điều khiển katốt trình chuyển điểm làm việc đờng đặc tuyến thuận xẩy sớm hơn, trớc điện áp thuận đạt đến giá trị lớn nhất, U th, max Nói chung điều khiển lớn điểm chuyển đặc tính làm việc xẩy với UAK nhỏ Mở khoá thyristor Thyristor có đặc tính giống nh điốt, cho phép dòng chạy qua theo chiều, từ Anốt đến Katốt cản trở dòng chạy theo chiều ngợc lại Khác với điốt, để thyristor dẫn dòng điều khiển phải có điện áp UAK > cần thêm số điều kiện khác thyristor đ ợc coi phần tử bán dẫn có điều khiển điốt phần tử không điều khiển đợc 3.1 Mở thyristor Khi phân cực thuận, U AK > 0, thyristor có hai cách mở: C1: Có thể tăng điện áp Anốt - Katốt đạt đến giá trị điện áp thuận lớn nhất, U th, max điện trở tơng đơng mạch Anốt - Katốt giảm đột ngột dòng qua thyristor hoàn toàn mạch xác định cách đợc sử dụng C2: Đa xung dòng điện có giá trị định vào cực điều khiển Katốt, xung dòng điện điều khiển chuyển trạng thái thyristor từ trở kháng cao sang trở kháng thấp mức điện áp Anốt - Katốt nhỏ 10 U d = U d cos U = U d cos Id = 3X a I d E d + U d Rt Nghịch lu phụ thuộc, sơ đồ cầu ba pha Đối với sơ đồ cầu ba pha ta cần lu ý đến biểu thức U = 3X a I d U d = U d cos U = U d cos Id = 3X a I d E d + U d Rt H3.3 Sơ đồ cầu ba pha II Nghịch lu độc lập Các vấn đề chung 1.1 Nghịch lu độc lập gì? Nghịch lu độc lập biến đổi dùng để biến đổi nguồn điện chiều thành nguồn điện xoay chiều, cung cấp cho phụ tải xoay chiều, làm việc độc lập 39 Nh nghịch lu có chức ngợc với chỉnh lu (Khái niệm độc lập có phân biệt nghịch lu độc lập với biến đổi phụ thuộc nh chỉnh lu biến đổi xung áp xoay chiều, van chuyển mạch dới tác dụng điện áp lới xoay chiều) 1.2 Các dạng nghịch lu độc lập Tuỳ theo chế độ làm việc nguồn chiều cung cấp mà nghịch lu độc lập đợc phân loại là: Nghịch lu độc lập nguồn áp Nghịch lu độc lập nguồn dòng Nghịch lu độc lập cộng hởng loại nguồn áp loại nguồn dòng 1.3 Nguồn áp, nguồn dòng Một nguồn điện nguồn áp nguồn dòng Nguồn áp lý tởng nguồn điện với nội trở không, điện áp không đổi, không phụ thuộc vào giá trị nh tính chất phụ tải, dòng điện phụ thuộc vào phụ tải Trong thực tế nguồn áp đợc tạo cách mắc đầu nguồn chiều tụ điện có giá trị đủ lớn Nguồn dòng lý tởng nguồn điện với nội trở vô lớn, dòng điện không đổi, không phụ thuộc vào giá trị nh tính chất phụ tải Điện áp phụ thuộc vào tải Trong thực tế nguồn dòng đợc tạo cách mắc đầu nguồn chiều điện cảm có giá trị đủ lớn Nghịch lu độc lập nguồn dòng 2.1 Nghịch lu độc lập nguồn dòng song song pha Một số sơ đồ biểu diển nghịch lu độc lập nguồn dòng song song pha nh sau 2.1.1 Sơ đồ biến áp có điểm 40 H3.4 NLĐL Nguồn dòng Sơ đồ nghịch lu độc lập nguồn dòng song song Mỗi thyristor đợc điều khiển mở chu kỳ, điện áp chiều đợc luân phiên đặt lên cuộn dây máy biến áp, tụ C mắc song song đóng vai trò tụ chuyển mạch, điện cảm L có trị số lớn mắc nối tiếp với nguồn đầu vào làm cho dòng đầu vào hầu nh đợc phẳng hoàn toàn ngăn tụ phóng ngợc trả nguồn thyristor chuyển mạch 2.1.2 Nghịch lu độc lập song song, sơ đồ cầu H3.5 NLĐL Song song, sơ đồ cầu Nghịch lu độc lập song song, sơ đồ cầu cấu tạo thyristor V1, V2, V3, V4 đợc điều khiển đóng mở theo cặp, V V2, V3 V4; tụ C đóng vai trò tụ chuyển mạch, mắc song song với phụ tải; cuộn cảm L đầu vào chiều có trị số đủ lớn tạo nên nguồn dòng 2.1.3 Nghịch lu độc lập nguồn dòng ba pha 41 H3.6 NLDL Ngồn dòng ba pha Trên sơ đồ thyristor từ V đến V6 đợc điều khiển để dẫn dòng khoảng 1200, van cách 60 Các tụ C1, C2, C3 mắc song song với phụ tải đóng vai trò tụ chuyển mạch Ưu điểm nghịch lu dòng song song có khả trao đổi công suất phản kháng với nguồn lới xoay chiều nh đầu vào chiều chỉnh lu có điều khiển với mạch vòng dòng điện Nghịch lu độc lập nguồn áp 3.1 Nghịch lu độc lập nguồn áp pha H3.7 NLĐL nguồn áp Sơ đồ gồm van điều khiển hoàn toàn V 1, V2, V3, V4 điốt ngợc D1, D2, D3, D4 Các điốt ngợc phần tử bắt buộc sơ đồ nghịch lu áp, giúp cho trình trao đổi công suất phản kháng tải với nguồn C tụ lọc san điện áp trờng hợp nguồn E chỉnh lu, vừa kho chứa công suất phản kháng trao đổi với tải qua điốt ngợc Các van sơ đồ đợc điều khiển mở chu kỳ theo tng cặp, V1 với V2, V3 với V4, kết điện áp có dạng xoay 42 chiều xung chử nhật với biên độ điện áp nguồn vào, không phụ thuộc vào tải 3.2 Điều chỉnh điện áp nghịch lu độc lập nguồn áp Nghịch lu độc lập nguồn áp, điện áp có dạng cố định, không phụ thuộc vào dạng phụ tải, điện áp tải điều chỉnh phơng pháp Dùng chỉnh lu có điều khiển Phơng pháp có u điểm đơn giản, chắn Tuy nhiên dạng điện áp đầu chỉnh lu có điều khiển có độ nhấp nhô lớn điều chỉnh sau, ảnh hởng mạnh đến chế độ làm việc nghịch lu Điều chỉnh độ rộng xung điện áp nghịch lu cách thay đổi khoảng dẫn van Nhợc điểm phơng pháp thành phần sóng hài điện áp thay đổi trình điều chỉnh Điều chỉnh điện áp phơng pháp cộng điện áp hai nghịch lu với góc pha khác Phơng pháp biến điệu bề rộng xung (PWM - Pulse Width Modulation) Đây phơng pháp tiên tiến, hiệu (Vừa điều chỉnh đợc điện áp ra, vừa điều chỉnh đợc tần số; điện áp gần với hình sin) Có thể dùng chỉnh lu không điều khiển đầu vào nghịch lu làm tăng hiệu sơ đồ 3.3 Nghịch lu độc lập nguồn áp ba pha 43 H3.8 NLĐL Nguồn áp ba pha Sơ đồ gồm van điều khiển hoàn toàn V , V2 , V3, V4, V5 , V6 điốt ngợc D1, D2, D3, D4, D5, D6 Các điốt ngợc giúp cho trình trao đổi công suất phản kháng tải với nguồn Đầu vào chiều nguồn áp với đặc trng có tụ C có giá trị đủ lớn Phụ tải pha đối xứng Z = ZB = ZC đấu vào Y Nghịch lu áp ba pha thờng đợc sử dụng chủ yếu với biến điệu bề rộng xung, đảm bảo điện áp có dạng hình sin Để đảm bảo điện áp có dạng không phụ thuộc phụ tải ngời ta thờng dùng biến điệu bề rộng xung hai cực tính, nh pha sơ đồ ba pha đợc điều khiển độc lập với 44 Chơng số ứng dụng điện tử công suất Qua phần phân tích ta thấy điện tử công suất đóng vai trò quan trọng nghành kỷ thuật điện tử, đợc áp dụng rộng rải thực tế, nghành điện tử, nghành công nghiệp đại Dới số sơ đồ ứng dụng điện tử công suất Sơ đồ đếm quay vòng Sơ đồ đếm quay vòng với tầng thêm bớt số tầng R phụ tải tầng Giả thiết ban đầu T mở cho dòng chạy qua R - T - R5 Các tranzito T2 , T3, T4 trạng thái khác Các tụ C 1, C3, C4 đợc nạp đến giá trị điện áp nguồn U, thông qua R, R 1, 1K, R, R 3, 1K, R5, với tính cực ghi hình Các tụ C 22, C33, C44 đợc nạp điện cực dơng phía Vì T1 mở nên C11 C2 phóng điện Khi xung đến, T mở có điốt D2 điốt không bị khoá điện áp tụ điện nối với katốt T2 đặt điện C 22 vào katốt T1 khiến T1 bị khoá Khi xung đến T mở T2 bị khoá, 45 Thông số tham khảo: R1, R2, R3 , R4=1,5 k; C1 , C2 , C3 , C4 = 0,1àF; C11, C22, C33 , C44= 0,1àF Sơ đồ hạn chế dòng điện tải Khi ấn vào nút K 1, tranzito t1 mở cho dòng chạy qua tải, tụ điện C đợc nạp vào tính cực nh ghi hình Nếu lý dòng tải tăng lên (ngắn mạch tải chẳng hạn), điện áp rơi R vợt tổng điện áp ngỡng chuổi điốt D thoả mãn dòng Ig T2 mở, đặt điện áp U c lên tranzito T1 khiến T1 bị khoá lại, cắt dòng tải Nút bấm K2 đợc dùng để thao tác tay Sơ đồ hạn chế dòng điện tác động nhanh náy đợc sử dụng để bảo vệ mạch Ôngduylơ, đợc dùng để bảo vệ ngắn mạch R1 thờng đợc chọn I hanche 46 Thông số tham khảo: R2 = 200 , 0,5 W; R3 =100; R4 =2,2k, 10W; R5 =2,2 k, 5W Sơ đồ ổn áp xoay chiều pha Mạch điều khiển nhận nguồn điện áp chiều từ cầu chỉnh l u gồm điốt từ D1 đến D4 Điện áp bazơ transistor mạt ghép T có dạng hình sin điện áp nạp cho tụ C có dạng chuổi xung hình thang Khi điện áp lới, lý đấy, tăng cao lên điện áp hai bazơ T3 tăng theo làm Um tăng lên, điện áp nạp cho tụ điện C giữ nguyên giá trị cũ, kết tụ điện C phải nạp lâu đạt tới U m, góc lớn hơn, làm cho điện áp tải giảm xuống 47 R2 đợc sử dụng để định điện áp đặt transistor T 1(T2) mở điện áp đặt mạch điều khiển không Sang chu kỳ sau, sơ đồ lại hoạt động nh trình bày Thông số tham khảo: R1= 3,3 k, 5W; R2= k; R3 =2,7 k; R4 =50 k; C = 0,2àF Sơ đồ bảo vệ ngắn mạch tự động đóng mạch Khi đóng nguồn điện chiều, phát xung UJT bắt đầu hoạt động Chỉ sau vài ms transistor T1 mở cho dòng chảy qua tải qua R Một T mở UJT ngừng phát xung điện áp hai bazơ nhỏ Bình th ờng điện áp rơi R5 nhỏ điện áp ngỡng điốt ổn áp D z2 Khi tải bị ngắn mạch dòng tải lớn, điện áp rơi R tăng lên, vợt điện áp ngỡng Da2, có dòng chảy vào cực điều khiển transistor T2, transistor mở, đặt điện áp U c2 lên T1, khiến T1khoá lại, cắt dòng tải T tự khoá lại dòng xác lập chảy qua T đợc ý làm cho nhỏ dòng trì Dòng xác lập I U1, U2 R7 định 48 Khi T1 bị khoá, UJT lại phát xung mở T 1, nhng dòng ngắn mạch tồn T lại mở khoá T Chừng dòng tải trở lại bình thờng T2 cho phép T1đóng mạch tải Thông số tham khảo: R1 = 47k; R2 = 100k; R4 = 47; C1 = 0,1àF R7 U1 + U 1,45.I tai C2 ; ; = 5R7.C5 I dtT2 U2 Chơng Thực lắp ráp mạch điện ứng dụng Đèn trang trí nhấp nháy kiểu đa hài dùng Tranzito Cơ sở lý thuyết Trong đồ điện dân dụng nh: tăng điện, quạt điện thờng dùng điốt phát quang thông qua hai Tranzito số tụ, trở để lắp thành mạch không đồng trạng thái (không ổn định) gọi mạch đa hài để trang trí cho đẹp (h.v) Đây loại mạch tạo sóng vuông dùng tranzito mà tín hiệu bóng đợc đa ngợc vào bóng (đa hài tự dao động) Các linh kiện có thông số kèm theo: T1- T2: Tranzito C828 R1= R2= 47 K C1 = C2 = 47àK-16V 49 C = 100àF-16V Nguyên lý làm việc Điện xoay chiều đợc điốt D tụ C nắn lọc thành điện chiều cấp vào hai dãy đèn LED Đ Đ2 hai tranzito đợc định thiên nhờ R R2 có Tranzito khoá, Tranzito mở Giả sử T 1mở -> dãy đèn Đ1 sáng, tụ C đợc nạp điện; tụ C phóng điện qua T nên điện áp giảm dần tới mức UB T2 = U1v nên T2 lại mở -> dãy đèn Đ2 sáng T1 lại đóng -> dãy đèn Đ tắt Chu kỳ tắt sáng phụ thuộc vào tổng số mạch Với điện áp 6V - 8V, dùng R = 47K C = 47àF (Tranzito C828) ánh sáng đẹp, nhịp độ tắt sáng vừa phải Nếu ta thay tụ C = 47àF tụ có điện dung lớn (100àF) nhịp độ nháy chậm hơn, ngợc lại thay tụ giảm (20àF) chu kỳ nháy nhanh lên Kết thực nghiệm Sau xem xét nguyên lý hoạt động mạch lựa chọn linh kiện, em tiến hành lắp mạch với thông số mạch, mạch đợc lắp panen 5cm*5cm, dãy đèn LED đợc đấu nối dây dẫn panen mạch nguyên lý để tăng tính trực quan thí nghiệm Nguồn điện : 14V chiều Biến : 220V/12V Tụ lọc nguồn : 220 F Điện trở định thiên R = R2 = 100k Tụ lọc nguồn C1 C2 47 F Tranzito : T1 = T2 = C2878 Hai dãy đèn LED, đèn Sau chọn đợc linh kiện em tiến hành lắp mạch dựa sơ đồ nguyên lý Bật nguồn cho mạch chạy thử lần ta thấy chu kỳ sáng tắt 50 đèn LED dãy sáng dãy tắt ngợc lại Vậy muốn điều chỉnh đợc chu ký sáng tắt đèn ta phải điều chỉnh nh nào? Muốn điều chỉnh chu kỳ sáng tắt đèn có hai phơng pháp thay đổi R 1, R2 C1, C2 em sử dụng phơng pháp thứ thay đổi điện dung tụ Trong thí nghiệm em có lắp thêm đế cắm (SOCKET) để lắp thêm tụ với mục đích thay đổi điện dung tụ C 1và C2 Kết em lắp mạch chạy đợc nh sơ đồ kết luận Lịch sử ngành công nghiệp điện tử đợc đánh dấu nhiều kiện quan trọng nh đời thyratron (1920), đời transistor (1920), đời cuả transisto (1948), đến năm 1956 sản phẩm thyristor đời Kể từ đến nay, ngành công nghiệp điện tử giới không ngừng phát triển, ngời ta chế tạo đợc thiết bị bán dẫn công suất lớn nh đíôt, tiristo, triac, transisto chịu đợc điện áp cao dòng điện lớn; thiết bị bán dẫn cực nhỏ nh vi mạch, vi mạch đa chức Ngày nay, không riêng nớc phát triển, nớc ta, thiết bị bán dẫn thâm nhập vào ngành công nghiệp lĩnh vực sinh hoạt Các xí nghiệp, nh nhà máy xi măng, thuỷ điện, dệt, sợi Vậy ta nhận thấy điện tử công suất đóng vai trò quan trọng sống ngời hiên ngày phát triển, Trong trình học tập nghiên cứu em chọn đề tài để tìm hiểu biết thêm ngành điện tử công suất, đề tài giải đ ợc số vấn đề Một số phần tử bán dẫn công suất Chỉnh lu số phần tử bán dẫn công suất Một số sơ đồ mạch ứng dụng phần tử bán dẫn công suất 51 Thực nghiệm lắp mạch điện ứng dụng điện tử công suất Trong trình thực đề tài em cố gắng tìm tòi nghiên cứu, nhng khả thời gian nh nguồn liệu hạn hẹp, mà đề tài lại đề cập đến môn khoa học kỷ thuật đại, phát triển nên khó tránh khỏi thiếu sót định Vì mong đợc góp ý, bảo quý thấy cô nh bạn sinh viên Em xin chân thành cảm ơn ! Tài liệu tham khảo [1] Kỷ thuật điện tử Đỗ Xuân Thụ [2] Điện tử công suất Vụ trung học chuyên nghiệp - Dạy nghề [3] Điện tử công suất Nguyễn Bính [4] Sửa chữa đồ điện gia dụng KS Bùi Văn Yên [5] Kỹ thuật điều khiển công suất mạch điện tử KS Đỗ Thanh Hải [6] Mạch điện thực dụng KS Nguyễn Đức ánh [7] Cơ sở kỷ thuật đo lờng điện tử Vũ Quý Điềm 52 53 [...]... nh phần tử bán dẫn công suất khác các thông số cơ bản để chọn một MOSFET là điện trở thuần và tổn hao công suất trong quá trình dẫn là các thông số cơ bản MOSFET có tần số đóng cắt rất cao hơn hẳn so với transistor thờng và transistor, khả năng chịu tải về dòng điện và điện áp thì kém hơn 500 ữ 600V Chơng II chỉnh lu điốt và chỉnh lu có điều khiển Phần 1 : Chỉnh lu Điốt I Sơ đồ chỉnh lu Điốt một pha,... cực máng và cực gốc tồn tại một tiếp giáp p-n tơng đơng với một điốt ngợc nối giữa D và S Ưu điểm của MOSFET là đã có sẵn một điốt nội tại 3 Đặc tính của một khoá MOSFET 18 Đặc tính tĩnh một khoá MOSFET, sự phụ thuộc của dòng cực máng ID vào điện áp điều khiển U GS ứng với các điện áp U DS khác nhau Để điều khiển đóng cắt một MOSFET chỉ cần làm xuất hiện hoặc làm mất đi kênh dẫn giữa cực gốc và cực máng... đối với các thyristor tần số cao và cở 50 - 200às đối với các thyristor tần số thấp 4 Các yêu cầu đối với tín hiệu điều khiển thyristor H1.5 Yêu cầu đối với tín hiệu điều khiển Quan hệ giữa điện áp trên các cực điều khiển và Katốt và dòng điện đi vào cực điều khiển xác định các yêu cầu đối với tín hiệu điều khiển thyristor 11 Giới hạn về điện áp và dòng điện nhỏ nhất, ứng với một nhiệt độ môi trờng nhất... hiện và giữa cực gốc với cực máng sẽ làm tiếp giáp p-n phân cực ngợc -> dòng qua cực gốc và cực máng sẽ là rất nhỏ Nếu UDS < 0 -> vùng bề mặt giáp cực điều khiển sẽ tích tụ các lổ (p) -> dòng điện giữa cực máng và cực gốc hầu nh không có Nếu UDS > 0 vùng bề mặt giáp cực điều khiển sẽ tích tụ các điện tử, nh một kênh dẫn thực sự đợc hình thành Dòng điện và cực máng và cực gốc bây giờ sẽ phụ thuộc vào điện. .. đáp ứng đợc tính năng đòi hỏi Dữ liệu trớc một mức sụt điện áp Ud mà điện áp chỉnh lu khi không tải là: Udo= Ud + Ud Tự trị định mức của dòng tải I d suy ra trị trung bình của dòng chảy trong mỗi điốt ID và trị hiệu dụng của dòng chảy trong mỗi cuộn dây thứ cấp máy biến áp Chọn điốt theo I d và Uim, có xét đến về số an toàn về dòng k i = 1,2 và về áp ku = 1,6 Tính máy biến áp Tính điện trở và điện. .. thì T1 mở và T5 đóng Thời điểm 2 = 3/6 + thì T2 mở và T6 đóng Thời điểm 3 = 5/6 + thì T3 mở và T1 đóng Thời điểm 4 = 7/6 + thì T4 mở và T2 đóng Thời điểm 5 = 9/6 + thì T5 mở và T3 đóng Thời điểm 6 = 11/6 + thì T6 mở và T4 đóng Trị trung bình của điện áp trên tải: Ud = 6 2 5 + 6 6 2U 2 sin d = + 3 Sơ đồ cầu không đối xứng 34 3 6U 2 cos Trong sơ đồ cầu không đối xứng, ngời ta chỉ sử dụng 3 tiristor... RB Sờn sau của xung đợc xác định chủ yếu bởi hằng số thời gian C HRC 3 Tóm tắt các thông số cơ bản của Transistor Dòng điện collector cho phép lớn nhất I c, max Đặc tính công suất giới hạn cũng có ý nghĩa đặc biệt quan trọng Hệ số khuếch đại dòng điện Thời gian trễ lúc đóng cắt và các thời gian tạo sờn trớc, sờn sau thờng gộp chung thành thời gian mở và thời gian khoá t m, tk Vi Transistor trờng - MOSFET... nguồn đặt vào tiristo, hoặc có thể duy trì một điện áp âm nhất định trên cực của nó cho mãi tới góc pha 1800 của chu kì dơng tiếp sau đặt vào tiristo Khi tụ C1 tích điện thì D 1 cũng bị phân cực ngợc và dơng không thể đa vào để kích mở tiristo Nh vậy bằng cách điều chỉnh R 1 hoặc C1 hoặc cả hai có thể làm tiristo mở ở bất cứ góc nào trong khoảng từ 0 - 1800 của nửa chu kì dơng nguồn điện áp đặt vào tiristo... U im = 2U 2 Nhận xét: Khi tải là R+E, dòng i d là dòng gián đoạn, điện áp ud = E + R.i d, đặt trên phần ứng động cơ, là điện áp nhấp nhô làm ảnh h ởng đến sự làm việc của động cơ điện một chiều Để động cơ làm việc tốt, ngời ta thờng sử dụng một điện cảm L nối tiếp với mạch tải III Sơ đồ chỉnh lu Điốt ba pha * Sơ đồ 3 pha hình tia 26 Điện áp các pha thứ cấp u 2 a = 2U 2 sin u 2 c = 2U 2 sin( 4 3)... tiristor (ở nhóm katốt) và 3 điốt H2.14 Sơ đồ cầu không đối xứng Có thể xem sơ đồ ta xét tơng đơng với hai sơ đồ ba pha hình tia (một sơ đồ gồm 3 tiristor, một sơ đồ gồm 3 điốt) nối tiếp với nhau và làm việc độc lập với nhau tiristor nên cùng một phụ tải Vì mạch tải có điện cảm lớn nên dòng tải đợc nắn thẳng, id = Id Trị tức thời của điện áp tải: u d =ud1- ud2 Trị trung bình của điện áp tải: U d = Ud1- ... biết thêm ngành điện tử công suất, đề tài giải đ ợc số vấn đề Một số phần tử bán dẫn công suất Chỉnh lu số phần tử bán dẫn công suất Một số sơ đồ mạch ứng dụng phần tử bán dẫn công suất 51 ... Chơng số ứng dụng điện tử công suất Qua phần phân tích ta thấy điện tử công suất đóng vai trò quan trọng nghành kỷ thuật điện tử, đợc áp dụng rộng rải thực tế, nghành điện tử, nghành công nghiệp... 1: Một số phần tử bán dẫn công suất Chơng 2: Chỉnh lu dùng điốt chỉnh lu có điều khiển Chơng 3: Trình bày nghịch lu Chơng 4: Các ứng dụng điển hình điện tử công suất Chơng 5: Thực nghiệm ứng dụng