Bài giảng kỹ thuật điện chương 4 thyristor

• Thyristor là họ các linh kiện đóng ngắt bán dẫn có đặc tính chung là cho dòng điện đi qua khi được kích dẫn và cản dòng điện khi chưa được kích dẫn.. • Một khi đã được kích dẫn, Thyri

Chương 4: THYRISTOR 3.1 Giới thiệu họ Thyristor

3.1 Giới thiệu họ Thyristor

• Thyristor là họ các linh kiện đóng ngắt bán dẫn có đặc tính chung là cho dòng điện đi qua khi được kích dẫn

và cản dòng điện khi chưa được kích dẫn

• Một khi đã được kích dẫn, Thyristor sẽ dẫn điện và duy trì ở trạng thái này cho dù mất dòng kích Ở trạng thái dẫn điện, Thyristor có tổng trở rất thấp (có thể xem như công tắc đóng)

• Thyristor chỉ chuyển sang trạng thái ngưng dẫn khi dòng điện đi qua nhỏ hơn mức giữ (Holding Current)

2

3.2 SCR

3.2.1 Giới thiệu SCR

• SCR (Silicon Controlled Rectifier): là linh kiện bán dẫn 3 cực tính, bao gồm 4 lớp bán dẫn ghép nối lại với nhau như hình Các cực của Thyristor bao gồm: Anode, Cathode và

chân kích G Về mặt cấu tạo, có thể xem Thyristor như là 2 transistor PNP và NPN kết nối với nhau như hình bên

3

Breakdown Voltage) thì 2 tiếp

giáp B-E của TR 1 và TR 2 sẽ

bị đánh thủng, dòng ngược

qua SCR tăng lên đột ngột

gây hỏng SCR

4

lại nên 2 dòng I B và I C của 2TR

sẽ bổ sung cho nhau và dòng

điện I B được khuếch đại lên

nhiều lần → cả 2TR chuyển

hẳn sang trạng thái bão hòa

5

3.2.2 Đặc tuyến Vol-Ampe SCR.(tt)

Khi 2TR hoạt động ở trạng thái bão

hòa, thì SCR ở trạng thái dẫn, nội

trở giảm đi, sụt áp giữa 2 cực A và

cho SCR có thể mở ngay với

điện áp U AK nhỏ hơn nhiều so

với giá trị kích mở lúc I G =0

Dòng I G càng lớn thì U AK cần

thiết để mở SCR càng nhỏ

6

3.2.2 Đặc tuyến Vol-Ampe SCR.(tt)

 Khi thôi không kích dòng vào chân G thì SCR vẫn duy trì trạng thái dẫn vì dòng điện nội trong SCR vẫn được duy trì.

7

3.2.3 Phương pháp tắt - mở SCR.

– Tăng điện áp V AK đến giá trị V BR(Breakover Voltage)

– Phân cực thuận V AK, kích một xung dương vào cổng G

8

3.2.3 Phương pháp tắt - mở SCR.(tt)

 Ví dụ 1: (hình A)

• Bình thường, S 2 đóng, S 1 mở, không có tín hiệu kích ở chân G (và điện áp VDC không đủ lớn) nên SCR không dẫn →Đèn tắt

• Khi nhấn S 1 , có tín hiệu kích ở chân G , V A dương hơn V K

nên SCR dẫn →Đèn sáng Khi nhả S1, đèn vẫn sáng

• Khi nhấn S 2 → Ngắt dòng qua SCR→ Đèn tắt

10

3.2.3 Phương pháp tắt - mở SCR.(tt)

 Ví dụ 2: (hình B)

• Bình thường, S 1 ,S 2 mở, không có tín hiệu kích ở chân G

(và điện áp VDC không đủ lớn) nên SCR không dẫn →Đèn tắt

• Khi nhấn S 1, có tín hiệu kích ở chân G , V A dương hơn V K

3.2.4 Ứng dụng SCR điều khiển pha.

đèn ON trong khoảng thời gian ngắn

hơn (tθ → T/2) và điện áp trung bình qua

tải sẽ nhỏ hơn TH1→ Đèn sáng yếu hơn

TH1

• Mạch điều khiển độ sáng của đèn gọi

là mạch Lamp Dimmer

3.2.4 Ứng dụng SCR điều khiển pha. (tt)

 Xét mạch Triac Phase Control

như hình

• Đóng khóa S1, thời điểm đầu

của bán kỳ dương, SCR chưa

dẫn, tụ C được nạp thông qua

biến trở R1, điện áp trên tụ tăng

dần Khi tụ nạp đến giá trị điện

3.3 TRIAC và DIAC

3.3.1 Giới thiệu

song và ngược chiều, có chung chân kích G

 DIAC (Diode AC switch).

• Về cấu tạo, DIAC giống với TRIAC nhưng không có cực khống chế G (không có chân kích)

• Do không có chân kích nên DIAC chỉ được kích mở bằng cách nâng cao điện áp vào hai cực

• Hai cực của DIAC hoàn toàn đối xứng nên ta không cần phân biệt hai cực này

• Ký hiệu DIAC:

• Các thông số quan trọng của DIAC:

- Điện áp giới hạn mà DIAC chịu đựng

- Dòng tải tối đa

17

3.3.2 Đặc tuyến Vol-Ampe TRIAC.

18

→Triac dẫn trong cả 2 bán kỳ

19

3.3.3 Mạch kích TRIAC.(tt)

b) Kích bằng tín hiệu AC

• Đóng S1, trong bán kỳ dương, điện áp tại MT2 dương hơn MT1, điện áp chân G dương hơn MT1 → Triac dẫn, dòng từ MT 2 qua MT 1 → Đèn sáng

• Trong bán kỳ âm, điện áp tại MT1 dương hơn MT2, điện

áp chân G dương hơn MT2 → Triac dẫn , dòng từ MT 1 qua MT 2 → Đèn sáng

→Fully ON

20

3.3.3 Mạch kích TRIAC. (tt)

c) Kích dẫn trong nửa chu kỳ

• SW 1 tại vị trí A: không có tín hiệu kích tại G → Triac không dẫn (OFF) → Đèn tắt

• SW 1 tại vị trí B: giống trường hợp b) → Triac dẫn ở cả hai bán kỳ (Fully ON) → Đèn sáng

• SW 1 tại vị trí C: Trong bán kỳ dương, điện áp chân G dương hơn MT1 → Triac dẫn (đèn sáng) Trong bán kỳ

âm, không có tín hiệu kích tại chân G → Triac không dẫn (đèn tắt) (Half Power) 21

3.3.4 Ứng dụng TRIAC điều khiển pha.

• Thời điểm đầu của bán kỳ dương, Triac chưa dẫn, tụ

C được nạp thông qua biến trở VR1, điện áp trên tụ tăng dần Khi tụ nạp đến giá trị điện áp ngưỡng làm diac dẫn; khi đó, dòng điện trên chân kích G đủ lớn và

MT2 dương hơn MT1 nên Triac dẫn theo chiều

khoảng thời gian dẫn của Triac

• Diac: định ngưỡng điện áp để

Triac dẫn

• C: tụ điện tạo điện áp ngưỡng

để mở thông diac

3.3.4 Ứng dụng TRIAC điều khiển pha.(tt)

• Thời gian dẫn của Triac phụ thuộc vào thời hằng nạp của tụ (được điều khiển thông qua biến trở VR 1) Thời gian dẫn của Triac càng tăng sẽ làm cho điện áp trung bình trên Motor tăng làm Motor quay với tốc độ nhanh hơn

23

• Tương tự, trong nửa đầu bán

kỳ âm, tụ C được nạp, quá

trình diễn ra tương tự và chân

MT1 dương hơn MT2, có tín

hiệu kích ở chân G nên triac

dẫn theo chiều MT 1 →MT 2 làm

sáng đèn