- Nối J1, đo biên độ sóng ra Tính tỉ số biên độ sóng ra khi có tải (VOUT có nối J1) và khi không có tải (VOUT không nối J1).
CHUYỂN MẠCH QUANG VÀ THYRISTOR, TRIAC
THYRISTOR, TRIAC
Mục đích: Tìm hiểu cấu trúc nguyên lý hoạt động của các bộ ghép quang, thyristor và triac, các
mạch ứng dụng của chúng.
TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. Các bộ ghép quang (OPTRON)
Trong hệ thống tự động điều khiển công suất thường có điện áp cao khoảng 200V tới 380V,
có trường hợp lên tới 660V hay hơn 1000V. Trong khi đó các mạch điều khiển thường lại có điện áp thấp như các mạch điện tử tương tự, mạch logic, máy tính hoặc các hệ thống phải tiếp xúc với con người. Để tạo ra sự cách điện giữa mạch điều khiển và mạch công suất có sự khác biệt lớn về điện áp người ta chế tạo ra các bộ ghép quang.
1.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các bộ ghép quang
Bộ ghép quang gồm có hai phần gọi là sơ cấp và thứ cấp: phần sơ cấp là một diode loại GaAs phát ra tia hồng ngoại, phần thứ cấp là một transistor nhạy quang (photo- transistor) loại Silic. Khi được phân cực thuận, diode phát ra bức xạ hồng ngoại chiếu lên transistor nhạy quang.
Bộ ghép quang hoạt động theo nguyên lý: Tín hiệu điện điều khiển LED hồng ngoại (còn gọi là phần phát) tạo thành tín hiệu ánh sáng. Tín hiệu ánh sáng được chiếu vào transistor nhạy quang (còn gọi là phần nhận) để tạo thành tín hiệu điện.
1.2. Đặc trưng kỹ thuật
- Bộ ghép quang được dùng để cách điện giữa hai mạch điện có điện áp cách ly lớn. Điện
áp cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp thường từ vài trăm vôn đến hàng nghìn vôn.
- Bộ ghép quang có thể làm việc với dòng một chiều, hay tín hiệu xoay chiều có tần số
cao.
- Điện trở cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp có trị số rất lớn thường từ vài chục đến vài
trăm mê-ga ôm đối với dòng điện một chiều.
- Hệ số truyền đạt dòng điện là tỉ số phần trăm của dòng điện ở thứ cấp Ic với dòng điện
vào ở sơ cấp IF. Đây là thông số quan trọng nhất của bộ ghép quang thường có trị số từ vài chục
1.3. Các loại bộ ghép quang
1.3.1. Bộ ghép quang transistor (OPTO- transistor).
Phần thứ cấp của bộ ghép quang này là một photo-transistor loại Silic. Đối với bộ ghép quang transistor có 4 chân thì transistor không có cực B (base), trường hợp bộ ghép quang transistor có 6 chân thì cực B (base) được nối ra ngoài như hình 9.1.
Hình 9.1. Các bộ ghép quang Transistor
Bộ ghép quang không có cực B có ưu điểm là hệ số khuếch đại khá lớn, tuy nhiên loại này có nhược điểm là độ ổn định nhiệt kém. Đối với bộ ghép quang transistor có cực B, nếu nối giữa cực B và cực E một điện trở thì làm việc khá ổn định với nhiệt độ nhưng hệ số truyền đạt giảm.
1.3.2. Bộ ghép quang Transistor-Dalington
Bộ ghép quang transistor-Dalington có nguyên lý như bộ ghép quang transistor nhưng có hệ số truyền đạt lớn hơn vài trăm lần nhờ tính chất khuếch đại của mạch Dalington. Bộ ghép quang loại này bị ảnh hưởng của nhiệt độ lớn, nên thường được chế tạo có điện trở giữa BE của transistor sau để ổn định nhiệt.
1.3.3. Bộ ghép quang Thyristor
Bộ ghép quang Thyristor có sơ đồ cấu trúc như hình 9.2, gồm 1 photo-diode và 2 transistor
mắc theo sơ đồ nguyên lý của Thyristor. Khi có ánh sáng hồng ngoại LED ở sơ cấp chiếu vào
photo-diode thì sẽ có dòng điện IB cấp cho transistor NPN và khi transistor NPN dẫn sẽ điều khiển
transistor PNP dẫn điện. Như vậy Thyristor nhạy quang được dẫn điện và sẽ duy trì trạng thái dẫn điện mà không cần kích liên tục ở sơ cấp nữa.
Hình 9.2: Ký hiệu và sơ đồ cấu trúc của Opto - Thyristor
Để tăng khả năng chống nhiễu, người ta nối giữa chân G và K một điện trở từ vài KΩ
đến vài chục KΩ.
1.3.4. Bộ ghép quang Triac
Bộ ghép quang Triac có cấu trúc được trình bày ở hình 9.3, gồm 2 bộ ghép quang Thyristor mắc song song ngược nhau.
Hình 9.3. Ký hiệu và cấu trúc của bộ ghép quang Triac
1.4. Ứng dụng của bộ ghép quang
Các bộ ghép quang có dòng điện ở sơ cấp cho LED hồng ngoại khoảng 10mA. Đối với bộ ghép quang transistor khi thay đổi trị số dòng điện qua LED hồng ngoại ở sơ cấp sẽ làm thay đổi dòng điện ra Ic của photo-transistor ở thứ cấp. Bộ ghép quang có thể dùng thay cho rơle hay biến áp xung để giao tiếp với tải thường có điện áp cao và dòng điện lớn. Hình 9.4 là ứng dụng của bộ ghép quang transistor để điều khiển đóng ngắt rơle. Transistor quang trong bộ ghép quang được ghép Dalington với transistor công suất bên ngoài, khi LED hồng ngoại ở sơ cấp được cấp nguồn 5V thì transistor quang dẫn, điều khiển transistor công suất dẫn, cấp điện cho rơle RY. Điện trở
330W để giới hạn dòng qua LED hồng ngoại khoảng 10mA.
Hình 9.4. Ứng dụng bộ ghép quang để điều khiển rơle RY
Hình 9.5 trình bày sơ đồ ứng dụng của bộ ghép quang Triac để đóng ngắt cho tải của nguồn
xoay chiều 220 VAC. Điện trở 1KΩ để giới hạn dòng qua LED hồng ngoại khoảng 10mA. Khi
LED sơ cấp được cấp nguồn 12V thì triac nhạy quang sẽ được kích dẫn điện tạo dòng kích cho triac công suất, khi triac công suất dẫn điện, tải được cấp điện.
Hình 9.5. Ứng dụng của bộ ghép quang Triac
12 2 3 6 5 4