Linh kiện chỉnh lưu có điều khiển• Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các đặc tính và ứng dụng của: – SCR Silicon Controlled Rectifier; Thysistor – TRIAC – DIAC – Diode 4 lớp... Anode A và Ka
Trang 1Linh kiện chỉnh lưu có điều khiển
• Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các đặc tính và ứng dụng của:
– SCR (Silicon Controlled Rectifier; Thysistor)
– TRIAC
– DIAC
– Diode 4 lớp
Trang 2Anode (A) và Kathode (K)
– Có thể coi điốt 4 lớp tương đương với hai transistor khác loại mắc song song với nhau
Trang 3Điốt 4 lớp (điốt Shockley)
• Nguyên lý hoạt động: Điốt 4 lớp chỉ hoạt động
điện tử điều khiển bằng điện áp
– Khi U AK <U BRF, tiếp giáp J1 và J3 phân cực thuận, tiếp giáp J2 phân cực ngược, dòng điện qua điốt IA là dòng ngược của tiếp giáp J2→điốt 4 lớp như một công tắc hở; Trên đặc tuyến V-A đây là miền chắn thuận
– Khi U AK ≥U BRF, dòng ngược của tiếp giáp J2 tăng dần
và bằng IS là dòng kích cho 2 transistor tương đương dẫn bão hòa Lúc này điện trở của điốt 4 lớp giảm mạnh nên sụt áp trên nó giảm manh và dòng điện qua nó tăng mạnh→điốt 4 lớp như một công tắc đóng; Trên đặc tuyến V-A đây là miền dẫn thuận
– Để điốt 4 lớp trở về trạng thái ngắt điện thì phải giảm dòng I A xuống dưới một giá trị I S, gọi là dòng ngắt
Trang 4Điốt 4 lớp (điốt Shockley)
V BRF : Điện áp đỉnh khủy breakover voltage)
(forward-I S : Dòng ngắt (switching current)
I H : Dòng giữ (holding current)
Trang 5• Mạch tạo dao động răng cưa:
– Khi đóng khóa SW, nguồn nạp cho tụ qua điện trở R, khi điện áp trên tụ bằng điện áp đỉnh khủy UBRF thì điốt được kích mở
– Khi điốt 4 lớp được kích mở thì điện áp trên tụ xả qua điốt đến khi dòng IA giảm tới IS thì điốt khóa, tụ lại được nạp điện từ nguồn; các chu kỳ sau lặp lại
Trang 6– SCR có thể coi là hai transistor khác loại mắc song song với nhau và có cực điều khiển G
Trang 8Nguyên lý hoạt động của SCR
• Khi UAK<0: tiếp giáp J1 và J3 phân cực ngược,
nên chỉ có dòng ngược rất nhỏ đi qua SCR do vậy nó không dẫn điện, trên đặc tuyến V-A đây là
vùng chắn ngược; nếu tiếp tục giảm UAK thì J1, J3 bị đánh thủng→SCR hỏng
– Sau khi SCR dẫn, không tác động U G >0 nữa thì SCR vẫn dẫn do Q1 và Q2 vẫn dẫn bão hòa→kích mở
– Để ngắt SCR phải giảm dòng I A <I H
Trang 10Nguyên lý hoạt động của SCR
Đặc tuyến V-A của SCR
Trang 11Nguyên lý hoạt động của SCR
• Ngắt SCR: Để ngắt SCR thì phải giảm dòng IA<IH hoặc triệt tiêu dòng IA Có hai cách thông dụng để ngắt SCR
– Ngắt dòng I A (anode current interupt)
– Đặt điện áp âm lên U AK (force commutation)
• Khi SCR ngắt, để nó dẫn trở lại thì phải kích mở trở lại
anode current interupt force commutation
Trang 13kỳ âm của điện áp Tùy vào góc kích mở đưa đến cực
G, SCR có khả năng điều tiết công suất ra tải
Giá trị của R1, R2 xác định góc mở :
• Nếu R1, R2 nhỏ thì góc mở gần bằng
0o→SCR kích mở cùng pha với điện áp vào
• Khi R1, R2 thay đổi thì góc kích thay đổi từ 0o-
90o
Trang 16Mạch bảo vệ quá áp ở nguồn 1 chiều
Uout tăng→ID1 tăng→Utrig tăng→D2 dẫn→nguồn AC chập, đứt cầu chì
Trang 17• Cấu tạo: gồm 4 lớp bán dẫn p-n-p-n xen kẽ
(A2)
• Diac có thể coi là 2 điốt 4 lớp mắc song song
cả hai chiều
Trang 18• Cấu tạo: Gồm có 4 lớp bán dẫn p-n-p-n xen kẽ
1 (A1), Anode 2 (A2) và cực điều khiển G (Gate)
• Triac có thể coi là hai SCR mắc song song,
theo hai chiều
Trang 21• Triac dẫn điện cả hai chiều, nên nó được dùng
để điều tiết công suất cho tải xoay chiều
• Đóng ngắt dòng điện xoay chiều: Triac có thể đóng hay ngắt dòng xoay chiều tùy thuộc vào điện áp đưa đến cực G có liên tục hay không