Bài giảng kỹ thuật điện chương 4 thyristor

Chương 4: THYRISTOR 3.1 Giới thiệu họ Thyristor 3.2 SCR 3.2.1 Giới thiệu SCR 3.2.2 Đặc tuyến Vol-Ampe SCR 3.2.3 Phương pháp tắt - mở SCR 3.2.4 Ứng dụng SCR điều khiển pha 3.2.5 Các thông số SCR 3.3 TRIAC DIAC 3.3.1 Giới thiệu 3.2.2 Đặc tuyến Vol-Ampe TRIAC 3.3.3 Mạch kích TRIAC 3.3.4 Ứng dụng TRIAC điều khiển pha 3.2.5 Các thông số TRIAC .1 3.1 Giới thiệu họ Thyristor • Thyristor họ linh kiện đóng ngắt bán dẫn có đặc tính chung cho dòng điện qua kích dẫn cản dòng điện chưa kích dẫn • Một kích dẫn, Thyristor dẫn điện trì trạng thái cho dù dòng kích Ở trạng thái dẫn điện, Thyristor có tổng trở thấp (có thể xem công tắc đóng) • Thyristor chuyển sang trạng thái ngưng dẫn dòng điện qua nhỏ mức giữ (Holding Current) 3.2 SCR 3.2.1 Giới thiệu SCR • SCR (Silicon Controlled Rectifier): linh kiện bán dẫn cực tính, bao gồm lớp bán dẫn ghép nối lại với hình Các cực Thyristor bao gồm: Anode, Cathode chân kích G Về mặt cấu tạo, xem Thyristor transistor PNP NPN kết nối với hình bên Cấu trúc Sơ đồ tương đương Ký hiệu 3.2.2 Đặc tuyến Vol-Ampe SCR  TH1: PHÂN CỰC NGƯỢC UAK0 tiếp giáp B-E phân cực thuận, B-C phân cực nghịch • KHI IG=0: – Nếu UAK nhỏ, dòng qua SCR dòng rò ngược qua mối nối B-C → Đây dòng rò thuận qua SCR – Khi tăng UAK đủ lớn (Breakover Voltage), làm cho TR1 TR2 dẫn Do dòng IB (TR1) IC (TR2), ngược lại nên dòng IB IC 2TR bổ sung cho dòng điện IB khuếch đại lên nhiều lần → 2TR chuyển hẳn sang trạng thái bão hòa 3.2.2 Đặc tuyến Vol-Ampe SCR.(tt) Khi 2TR hoạt động trạng thái bão hòa, SCR trạng thái dẫn, nội trở giảm đi, sụt áp cực A K giảm xuống Phương pháp chuyển SCR từ trạng thái khóa →mở cách tăng dần UAK gọi kích mở điện áp thuận • KHI IG ≠ 0: Dòng IG với dòng điện vốn có SCR làm cho SCR mở với điện áp UAK nhỏ nhiều so với giá trị kích mở lúc IG=0 Dòng IG lớn UAK cần thiết để mở SCR nhỏ 3.2.2 Đặc tuyến Vol-Ampe SCR.(tt)  Khi không kích dòng vào chân G SCR trì trạng thái dẫn dòng điện nội SCR trì 3.2.3 Phương pháp tắt - mở SCR  CÁC CÁCH MỞ SCR – Tăng điện áp VAK đến giá trị VBR(Breakover Voltage) – Phân cực thuận VAK, kích xung dương vào cổng G 3.2.3 Phương pháp tắt - mở SCR.(tt)  CÁC CÁCH TẮT SCR – Giảm dòng Anode IF[...]... ngược nên không dẫn 14 3.2.5 Các thông số SCR • Điện áp đánh thủng phân cực thuận và nghịch cực đại • Dòng điện thuận cực đại • Điện áp và dòng điện cổng • Dòng giữ (IH) • Công suất tiêu tán 15 3.3 TRIAC và DIAC 3.3.1 Giới thiệu  TRIAC (Triode AC Switch) tương đương với 2 SCR mắc song song và ngược chiều, có chung chân kích G  Hoạt động: • Khi điện thế cực G dương hơn so với MT1, điện thế MT2 dương... 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 21 (đèn tắt) (Half Power) 3.3 .4 Ứng dụng TRIAC điều khiển pha • Triac: điều khiển điện áp trên Motor • VR1: biến trở điều chỉnh 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... đèn sáng →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 MT2 qua MT1→ Đèn sáng • Trong bán kỳ âm, điện áp tại MT1 dương hơn MT2, điện áp chân G dương hơn MT2 → Triac dẫn , dòng từ MT1 qua MT2 → Đèn sáng →Fully ON 20 3.3.3 Mạch kích TRIAC (tt) c) Kích dẫn... kỳ âm, SCR phân cực ngược, diode có tác dụng ngăn dòng điện ngược áp vào cổng G nên SCR không dẫn→đèn tắt 12 3.2 .4 Ứng dụng SCR điều khiển pha • TH1: Nếu kích SCR với góc kích θ1=0º, bóng đèn ON trong suốt bán kỳ dương với điện áp trung bình bằng 0,318Vp • TH2: Nếu góc kích 0º < θ ≤ 180º, bóng 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... mở thông diac • 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 MT2→MT1 làm Motor hoạt động 22 3.3 .4 Ứng dụng TRIAC điều khiển pha.(tt) • Tương tự, trong nửa đầu bán kỳ âm, tụ C được nạp, quá trình diễn... tụ (được điều khiển thông qua biến trở VR1) 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 3.3.5 Các thông số TRIAC • • • • • Điện áp kích dẫn (VBR(F) và VBR(R)) Dòng điện cực đại Dòng giữ IH Áp cổng và dòng cổng kích khởi Tốc độ chuyển mạch 24 ... • Khi điện thế cực G dương hơn so với MT2, điện thế MT1 dương hơn so với MT2 thì SCR2 mở →MT1 (anode), MT2 (cathode) →TRIAC là linh kiện có khả năng dẫn dòng 2 chiều có chân điều khiển Dùng dẫn dòng xoay chiều 16  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... 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 3.3.3 Mạch kích TRIAC a) Kích bằng tín hiệu DC • Đóng S1, trong bán kỳ dương, MT2 dương hơn MT1 điện áp chân G dương hơn MT1 , Triac dẫn theo chiều từ MT2 qua MT1 → đèn sáng • Trong bán kỳ âm, MT1 dương hơn MT2, điện áp chân G dương hơn MT2, Triac dẫn theo chiều... TH1→ Đèn sáng yếu hơn TH1 • Mạch điều khiển độ sáng của đèn gọi là mạch Lamp Dimmer 13 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 áp đủ lớn làm diode dẫn; khi đó, dòng trên chân kích G đủ lớn và SCR phân cực thuận nên...3.2.3 Phương pháp tắt - mở SCR.(tt)  Ví dụ 2: (hình B) • Bình thường, S1 ,S2 mở, không có tín hiệu kích ở chân G (và điện áp VDC không đủ lớn) nên SCR không dẫn →Đèn tắt • Khi nhấn S1, có tín hiệu kích ở chân G, VA dương hơn VK nên SCR dẫn →Đèn sáng Khi nhả S1, SCR vẫn dẫn →Đèn vẫn sáng • Khi nhấn S2 → SCR không dẫn