Thiết kế mạch lực
3.4.1. nguyên nhân quá điện áp
Xét một nhánh của sơ đồ cầu với tải có tính chất cảm nh− hình 3.6: + VP - LP • • IL VE2C2 IFWD Q2 Q1 Điều khiển VOFF VCC
Hình 3.6. Điện cảm ký sinh trên một nhánh cầu
Giả sử van Q1 đangkhoá, Q2 đ−ợc đóng cắt bởi xung điều khiển. Mỗi khi Q2 dẫn, dòng tải IL đ−ợc tăng dần lên. Khi van Q2 khoá, dòng trên tải IL giảm xuống, do tải có tính chất cảm kháng nên dòng điện sẽ giảm từ từ về không (UL = L.di/dt), nó sẽ khép vòng qua D1 về nguồn. Khi van Q2 dẫn trở lại thì dòng điện trên tải lại khép qua Q2 và tăng vọt trở lại. Nếu mạch điện là lý t−ởng và không có điện cảm ký sinh trên đ−ờng dây thì điện áp ng−ợc đặt lên Q2 (VCE) khi khoá sẽ tăng tới khi nó đạt tới một giá trị điện áp rơi trên đi-ốt lớn hơn VCC. Điốt D1 sẽ dẫn và ngăn chặn sự quá áp đó. Nh−ng trong thực tế, mạch điện không là lý t−ởng do có điện cảm ký sinh trên đ−ờng dây, giả sử l−ợng điện áp ký sinh đó đ−ợc thay thế bởi điện cảm LP, sự biến thiên liên tục của dòng qua điốt (IFWD) sẽ gây nên một suất điện động (SĐĐ) cảm ứng VP bằng LP.di/dt cùng cực tính với VCC. Điều này dẫn đến điện áp đặt trên Q2 sẽ tăng rất lớn có thể đánh thủng van.
Nguyên nhân thứ hai gây nên sự quá áp là sự phục hồi tính chất khoá của
điốt ng−ợc. Xét t−ơng tự nh− trên: Khi van Q2 khoá dòng tải khép vòng qua D1 và khi van Q2 dẫn dòng trên D1 (iFWD) sẽ giảm xuống do dòng tải khép vòng qua Q2 và dòng iFWD sẽ giảm xuống âm trong khi D2 đang phục hồi tính chất khoá. Khi van D2 khoá, dòng trên dây dẫn lập tức về không, sự thay đổi dòng đột ngột này cùng với điện cảm ký sinh của dây dẫn sẽ sinh ra một SĐĐ E = L.di/dt cộng vào VCC làm điện áp tăng vọt và xảy ra hiện t−ợng quá áp. Những điốt có tính chất khoá nhanh sẽ gây ra một giá trị E = L.di/dt cực lớn. Khi đó chúng khó phục hồi đ−ợc bởi sự đóng nhanh của van Q2. Điều đó gây nên một điện áp quá độ rất lớn.
Từ phân tích hai tr−ờng hợp trên, nguyên nhân của sự tăng vọt điện áp đều xuất phát từ việc tồn tại điện cảm ký sinh trên dây dẫn. Có thể giảm điện cảm ký sinh trên nó. Thêm vào đó ta còn phải kết hợp sử dụng các mạch bảo vệ hay còn gọi là mạch hỗ trợ d−ới đây.