a) Khuếch đại xung bằng biến áp xung điều khiển
Nguyên lý hoạt động
Phương pháp ghép này thông dụng nhất hiện nay vì dễ dàng cách ly điều khiển và mạch lực, tuy nhiên do tính chất vi phân của biến áp nên không cho phép truyền các xung rộng vài mili giây. Chính vì tính chất này mà người ta truyền xung rộng dưới dạng xung chùm để biến áp xung hoạt động được bình thường. Để đơn giản mạch, đồng thời vẫn đảm bảo hệ số khuếch đại dòng cần thiết, tầng khuếch đại hay đấu kiểu Dalintơn.
T1 BC107 T2 BD135 R 5 42 k D6 N1 N2 D7 D8 M1 1m + VS2 12 G1 K1
Hình 4.8. Sơ đồ tối giản khuếch đại xung ghép biến áp xung Cả hai bóng T1, T2 đều được chọn theo điều kiện điện áp như nhau là chịu được trị số nguồn Ecs.
Về dòng điện, bóng T1 chọn theo dòng điện qua cuộn sơ cấp I1 của biến áp xung: Ic = I1 =
Trong đó:
- Iđk _ dòng điều khiển mở van
- k _ tỉ số vòng dây giữa sơ cấp và thứ cấp biến áp xung, thường nằm trong phạm vi (1÷3)
Sau khi chọn được T1 để có hệ số khuếch đại β1 sẽ chọn được T2 vì dòng qua colector T2 chính là dòng qua bazo T1, như vậy dòng qua T2 luôn nhỏ hơn T1 do chịu dòng nhỏ hơn β1 lần. Vì độ rộng xung nhỏ hơn nhiều chu kì phát xung nên công suất phát nhiệt trên transistor không đáng kể và không phải quan tâm đến vấn đề này khi tính toán. Điện trở R1 chọn từ điều kiện mở bão hòa tốt cho T1, T2 đồng thời không gây quá tải cho tầng trước của khâu khuếch đại xung:
≤ R1 ≤
Nếu điện áp vào khuếch đại xung có phần âm, cần phải mắc điốt bảo vệ cho các transsistor (Đ1 trên hình 4.4). Điốt Đ6 hoặc điốt ổn áp Dz nhằm chống quá áp gây quá áp gây hỏng các bóng khi chúng chuyển từ dẫn sang khóa do ảnh hưởng của sức điện động tự cảm trên cuộn dây sơ cấp biến áp xung.
Tính toán
Mạch điều khiển được tính toán xuất phát từ yêu cầu về xung mở thyristor. Các thông số cơ bản của thyristor :
Itb
(A) Iđỉnh(A)
Irò (mA) Điện áp tph (μs) (A/μsdi/dt ) ΔU
(V) (V)Uđk (mAIđk ) du/dt (V/μs ) 400 7000 5 300 - 120 0 50- 30 100-200 2,1 5,5 400 100- 1000 Từ bảng các thông số của thyristor trên ta thấy thyristor đòi hỏi điện áp điều khiển Uđk = 5,5 V và Iđk =0,4 A.
Chọn biến áp xung có tỉ số k =2, vậy tham số điện áp và dòng điện cuộn sơ cấp là:
Usc = Uđk. k = 5,5 .2 = 11 V Isc = Iđk/ k = 0,4/2 = 0,2 A → Isc = ICT1 = 0,2 A
Nguồn công suất phải có trị số lớn hơn U1 để bù sụt áp trên điện trở vì vậy chọn Ecs = 18 V.
Từ hai giá trị Ecs và Isc nên chọn bóng T5 loại BD135 có tham số Uce = 45 V, Icmax= 1,5 A, tra bảng có β1min = 40.
Và chọn T4 loại BC107 có Uce = 45 V, Icmax= 0,1 A, tra bảng có β2min = 110.
Vì ICT2 = IBT1 = IC1/ β1min = 0,2/40 = 5.10-3 A Chọn UBT1 = 0,7 V
→ R3 = UBT1 / IBT1 = 0,7 / 5.10-3 = 140 Ω
b) Biến áp xung
Biến áp xung có thể thực hiện các nhiệm vụ :
- Cách ly mạch lực và mạch điều khiển.
- Phối hợp trở kháng giữa tầng khuếch đại xung KĐX và cực điều khiển van lực.
- Nhân thành nhiều xung ( BAX nhiều cuộn thứ cấp) cho các vân cần mở đồng thời như trường hợp phải mắc nối tiếp hoặc mắc song song nhiều van.
Tính toán:
Có thể tính toán theo phương pháp đơn giản sau đây:
Do chế độ làm việc của BAX là từ hóa một phần nên chọn = 0.2T; = 30 A/m.
Ta có:
+ độ rộng xung tx = 50
+ Tỉ số biến áp xung chọn m = 3.
+ Điện áp thứ cấp máy biến áp xung : U2 = Udk = 5,5 (V)
+ Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp máy biến áp xung : U1 = m.U2 = 3. 5,5 = 16,5 (V).
+ Dòng điện thứ cấp máy biến áp xung : I2 = Idk = 0,4 (A). + Dòng điện sơ cấp máy biến áp xung : I1 = = = 0.1333(A) + Thể tích lõi thép cần có :
V = = = 3,67.10-6 (m3) = 3,67(cm3)
Tra bảng cho trường hợp từ hóa một phần chọn loại lõi hình trụ kí hiệu 2616 có tiết diện lõi tương ứng bằng 0.948 cm2. Vậy số vòng dây cuộn sơ cấp:
w1 = = 94,96 → chọn w1 = 100 vòng w2 = w1/ kba = 100/2 = 50 vòng