a: Cỏch mắc mạch b-c b: Sơ đồ tương đương mạch b-c
BÀI 6 THYRISTOR
THYRISTOR
MÃ BÀI: MĐ14-07
Mục tiờu:
- Hiểu được nguyờn lý hoạt động của họ Thyristor - Xỏc định được chõn linh kiện
- Xỏc định được linh kiện cũn tốt hay hỏng
- Tớnh tư duy khoa học, suy luận chặc chẽ. Tớnh chớnh xỏc trong cụng việc.
Nội dung chớnh: 1.SCR
Mục tiờu:
- Phõn tớch được nguyờn lý hoạt động của họ Thyristor - Xỏc định được chõn linh kiện.
a. Cấu tạo và đặc tớnh: SCR được cấu tạo bởi 4 lớp bỏn dẫn PNPN(cú 3 nối PN) . Như tờn gọi ta thấy SCR là một diode chỉnh lưu được kiểm soỏt bởi cổng silicium. Cỏc tiếp xỳc kim loại được cấu tạo ra cỏc cực Anod A. Catot K và cổng G. (Hỡnh 2.36)
b. Nguyờn lý làm việc
Nếu ta mắc một nguồn điện một chiều V AA vào SCR như hỡnh sau một dũng điện nhỏ IG kớch vào cực cổng G sẽ làm nối PN giữa cực cổng G và catot K dẫn phỏt khởi động điện anod IA qua SCR lớn hơn nhiều. Nếu ta đổi chiều dũng nguồn VAA (cực dương nối với catot cực õm nối với anod) sẽ khụng cú dũng điện qua SCR cho dự cú dũng điện kớch IG. Như vậy ta cú thể hiểu SCR như một diode nhưng cú thờm cực cổng G và để SCR dẫn điện phải cú dũng điện kớch IG vào cực cổng.
Cấu tạo Mụ hỡnh tương đương
Hỡnh . Mụ hỡnh cấu tạo của SCR
Ta thấy SCR cú thể coi như tương đương với hai transistor PNP và NPN liờn kết nhau qua ngừ nền và thu.
Hỡnh . Mụ hỡnh tương đương và ký hiệu của SCR
Khi cú mụt dũng điện nhỏ IG kớch vào cực của transistor NPN T1 tức cổng G của SCR. Dũng điện IG sẽ tạo ra dũng cực thu IC1: lớn hơn mà IC1 lại chớnh là dũng nền IB2 của transistor PNP T2 nờn tạo ra dũng thu IC2 lại lớn h ơn trước…Hiện tượng này cứ tiếp tục nờn cả hai transistor nhanh chúng trở nờn bóo hũa. Dũng bóo hũa qua hai transistor chớnh là dũng anod cua SCR. Dũng điện này tựy thuộc vào VAA và điện trở tải RA.
Cơ chế hoạt động như trờn của SCR cho thấy dong IG khụng cần lớn và chỉ cần tồn tại trong thời gian ngắn. Khi SCR đó dẫn điện, nếu ta ngắt bỏ IG thỡ SCR vẫn tiếp tục dẫn điện, nghia là ta khụng thể ngắt SCR bằng cực cổng, đõy cũng là một nhược điểm của SCR so với transistor.
Người ta chỉ coa thể ngắt SCR bằng cỏch ngắt nguồn VAA hoặc giảm VAA sao cho dũng điện qua SCR chỏ hơn một trị số nào đú (tựy thuộc vào từng SCR)gọi là dũng điện duy trỡ IH (hodding current).
c. Ứng dụng của SCR.
- Mạch đốn khẩn cấp khi mất điện.
Hỡnh . Mạch đốn khẩn cấp khi mất điện
Bỡnh thường đốn 6V chỏy sỏng nhờ nguồn điện qua mạch chỉnh lưu. Lỳc này SCR ngừng dẫn do bị phõn cực nghịch,accu được nạp qua D1, R1. Khi mất điện nguồn điện accu sẽ làm thụng qua SCR và thắp sỏng điện.
- Mạch nạp accu tự động.
Hỡnh : Mạch nạp accu tư động
- Khi accu nạp chưa đầy, SCR1 dẫn,SCR2 ngưng
- Khi accu đó nạp đầy, điện thế cực dương lờn cao,kớch SCR2 dẫn, chia bớt dũng nạp bảo vệ accu.
2.DIAC
Mục tiờu:
- Phõn tớch được nguyờn lý hoạt động của DIAC - Xỏc định được chõn linh kiện.
a. Cấu tạo.
DIAC giống như một SCR khụng cú cực cụng hay đỳng hơn là một transistor khụng cú cực nền. Hỡnh sau đõy mụ tả cấu tạo. kớ hiệu và mạch tương đương của DIAC.
b. Nguyờn lý làm việc.
Khi ỏp mụt hiệu điện thế một chiều theo một chiều nhất định thỡ khi đến điện thế VBO, DIAC dẫn điện và khi ỏp hiệu thế theo chiều ngược lại thỡ đến trị số - VBO , DIAC cũng dẫn điện, DIAC thể hiện một điện trở õm ( điện thế hai đầu DIAC giảm khi dũng điện qua DIAC tăng). Từ cỏc tớnh chất trờn, DIAC tương đương với hai Diode Zener mắc đối đầu. Thực tế , khi khụng cú DIAC , người ta cú thể dựng hai Diode Zener cú điện thế Zener thớch hợp để thay thế. Trong ứng dụng , DIAC thường dựng để mở Triac.
Cấu tạo Ký hiệu Sơ đồ tương tương
Hỡnh . Mụ hỡnh cấu tạo của Diac
c. Ứng dụng của Diac.
- Mạch điều chỉnh độ sỏng của búng đốn AC.
Hỡnh . Mạch ứng dụng dựng Diac
Mạch này được sử dụng làm cỏc đốn mờ trong gia đỡnh. DIAC hoạt động để đảm bảo khởi động TRIAC chớnh xỏc. (DIAC hoạt động như là chuyển mạch để cho dũng đi qua khi điện ỏp qua cỏc cực của DIAC đạt được trị điện ỏp đỏnh
xuyờn. Một khi đạt được điện ỏp đỏnh xuyờn, DIAC giải phúng xung dũng). Tuy nhiờn, khi dũng đủ lớn đi qua điện trở và cỏc điện tớch tăng lờn trờn tụ để điện ỏp tăng vượt điện ỏp khởi động, DIAC đột ngột giải phúng cỏc điện tớch đi vào cực cổng của TRIAC. Lỳc này TRIAC dẫn và làm cho đốn sỏng. Sau khi tụ phúng điện đến dưới điện ỏp đỏnh xuyờn của DIAC, DIAC ngưng dẫn, làm cho TRIAC cũng ngưng dẫn và đốn tắt. Chu kỳ lại được lặp lại. Đốn lỳc này cú vẻ sỏng (hoặc sỏng mờ ở mức nào đú) vỡ cỏc chu kỳ dẫn ngưng dẫn xảy ra rất nhanh. Độ sỏng của đốn được R2 điều khiển.
- Điều khiển mụtơ AC
Mạch này cú cấu trỳc gần giống với mạch đốn mờ, chỉ bổ sung thờm phần mạch R2C2. Tốc độ của mụtơ được điều chỉnh bằng chiết ỏp R1.
Hỡnh : Mạch điều khiển mụtơ AC
3.TRIAC
Mục tiờu:
- Phõn tớch được nguyờn lý hoạt động của TRIAC. - Xỏc định được chõn linh kiện.
a. Cấu tạo.
- Thường được coi như một SCR lưỡng hướng vỡ cú thế dẫn điện theo hai chiều. Hỡnh sau đõy cho thấy cấu tạo, mụ hỡnh tương đương và cấu tạo của Triac.
- Như vậy ta thấy Triac như gồm bởi một SCR PNPN dẫn điện theo chiều từ trờn xuống dưới, kớch bởi dũng cổng dương va một SCR NPNP dẫn điện theo chiều từ dưới lờn kớch bởi dũng cổng õm. Hai cực cũn lại gọi là hai đầu cuối chớnh (main terminal).
b. Nguyờn lý làm việc.
Hỡnh dưới đõy giới thiệu mụ hỡnh silicon loại n / loại p của TRIAC. Linh kiện được lắp rỏp hai SCR đảo chiều và đặt song song với nhau. Mạch tương đương mụ tả cỏch làm việc của TRIAC.
- TRIAC ngưng dẫn:
Khi sử dụng mạch tương đương, khi khụng cú dũng / ỏp đặt vào cực cổng, cổng của cỏc SCR khụng cú điện ỏp khởi động, do đú dũng khụng thể chảy qua T1 và T2.
- TRIAC dẫn:
Khi cú dũng / ỏp khởi động đặt vào cổng, cả hai SCR nhận được điện ỏp đủ lớn để khởi động cho mạch dẫn. Một khi cả hai SCR dẫn, dũng cú thể chảy theo hướng từ T1 đến T2 hoặc từ T2 đến T1. Nếu loại bỏ điện ỏp cổng, cả hai SCR sẽ chuyển sang trạng thỏi ngng dẫn, khi dạng súng AC đặt vào T1 và T2 đi qua điện ỏp zờrụ.
Hỡnh . Mụ hỡnh cấu tạo của Triac
- Do đầu T2 dương hơn đầu T1,để Triac dẫn điện ta cú thể kớch dũng cổng dương và khi đầu T2 õm hơn T1 ta cú thể kớch dũng cụng õm.
Cỏch 1 Cỏch 2 Cỏch 3 Cỏch 4
Hỡnh .Phương phỏp kớch mở cho Triac
- Cỏch (1) và cỏch (2) nhạy nhất, kể đến là cỏch (2) và cỏch (4). Do tớnh chất dẫn điện cả hai chiều. Triac dựng trong mạng xoay chiều thuận lợi hơn SCR. Thớ dụ sau đõy cho thấy ứng dụng của Triac trong mạng điện xoay chiều.
c. Ứng dụng của Triac.
- Chuyển mạch đơn giản
Mạch đơn giản giới thiệu TRIAC hoạt động để cho phộp hoặc ngăn cản dũng đến tải. Khi hở mạch chuyển mạch cơ, khụng cú dũng vào mạch, TRIAC duy trỡ trạng thỏi ngưng dẫn và khụng cú dũng qua tải. Khi kớn mạch chuyển mạch cơ, một dũng nhỏ trượt qua RG, kớch hoạt cho TRIAC dẫn (cung cấp dũng cổng và ỏp cổng tăng vượt qua cỏc đũi hỏi khởi động của TRIAC). Bõy giờ dũng
xoay chiều cú thể đi qua TRIAC và qua tải. Nếu chuyển mạch lại hở mạch, TRIAC ngưng dẫn, dũng bị ngăn khụng cho qua tải.
Hỡnh : Chuyển mạch đơn giản
- Mạch chỉnh lưu kộp.
Hỡnh : Mạch chỉnh lưu kộp
TRIAC cựng với chiết ỏp, tụ điện được sử dụng để cấu tạo nờn mạch chỉnh lưu toàn chu kỳ điều chỉnh được. Điện trở R của chiết ỏp xỏc lập thời gian tại đú TRIAC được kớch hoạt đến trạng thỏi dẫn. Khi tăng làm cho TRIAC được kớch hoạt trễ hơn và do đú dẫn đến dạng súng bị xộn. Dung lượng tụ C cũng làm cho dạng súng bị xộn (tụ lưu trữ cỏc điện tớch cho đến khi đạt được điện ỏp khởi động của TRIAC, tại thời điểm đú, tụ sẽ phúng điện tớch). Cỏc dạng súng càng bị xộn thỡ năng lượng đưa đến tải càng giảm.