HOẠT ĐỘNG I : NGHE THUYẾT TRèNH TRấN LỚP Cể THẢO LUẬN
4.6: DIAC, SCR, TRIAC:
4.6.1. DIAC
Điụt 4 lớp DIAC Anụt
Cỏc điụt bốn lớp và DIAC là cỏc thyristo cú hai cực, chuyển mạch dũng khụng cần đến tớn hiệu cổng. Cỏc linh kiện này dẫn khi điện ỏp qua cỏc cực đạt đến điện ỏp đỏnh xuyờn. Điụt bốn lớp giống như SCR khụng cú cực cổng và được thiết kế chỉ để chuyển mạch DC. DIAC giống như tranzito pnp khụng cú cực badơ và được thiết kế chỉ để chuyển mạch AC.
Điụt bốn lớp và DIAC thường được sử dụng để hỗ trợ SCR và TRIAC khởi động chớnh xỏc. Vớ dụ, bằng cỏch sử dụng DIAC để khởi động cực cổng của TRIAC, trỏnh cho TRIAC khởi động khụng đảm bảo độ tin cậy do tớnh khụng ổn định, dẫn đến thay đổi nhiệt độ. Khi điện ỏp qua DIAC đạt được điện ỏp đỏnh xuyờn, DIAC sẽ đột ngột phúng cỏc xung điện vào cổng của TRIAC.
4.6.4.1. Bảng thụng số kỹ thuật của DIAC
MNFR VBO (V) IBO MAX (μA) Ixung (A) VCh.machj (V) PD (mW) NTE6411 40 100 2 6 250
Ở đõy, VBO là điện ỏp breakover, IBO là dũng breakover, Ixung là dũng xung đỉnh cực đại , VCh.mạch là điện ỏp chuyển mạch cực đại và PD là cụng suất tiờu tỏn cực đại.
4.6.4.2. ứng dụng của TRIAC-DIAC
Hỡnh 3.37: Mạch đốn mờ AC
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
Mụtơ AC
Hỡnh 3.38: Mạch 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.
4.6.2 THYRISTO (SCR)
4.6.2.1. Tổng quan về thyristo
Bảng dưới đõy cho ta một cỏch nhỡn khỏi quỏt về cỏc loại SCR chớnh. Khi gặp cụm từ "linh kiện dẫn" cú nghĩa là một đường dẫn được tạo nờn giữa hai cực (vớ dụ, từ anụt A đến catụt C, từ MT1 đến MT2), cụm từ "thụng thường ngưng dẫn" cú ý núi với điều kiện khụng cú điện ỏp đặt vào cổng (cổng bị hở mạch) tranzito khụng dẫn điện.
Loại Ký hiệu Kiểu hoạt động
SCR G
C A
SCR
Thường SCR ngừng dẫn, nhưng khi cú một dũng nhỏ đi vào cực cổng G, SCR dẫn. Ngay khi dũng cổng khụng cũn, SCR vẫn duy trỡ dẫn. Để SCR ngưng dẫn, phải ngắt dũng chảy từ anụt đến catụt hoặc cực anụt phải được đặt một điện ỏp õm hơn catụt. Dũng chảy theo một hướng từ anụt A đến catụt C.
SCS
Cổng-anụt
Tương tự như SCR, nhưng chuyển mạch điều khiển bằng silicon SCS cú thể ngưng dẫn bằng cỏch đặt xung điện ỏp dương vào chõn thứ tư được gọi là cổng- anụt. Linh kiện này cũng cú thể kớch hoạt dẫn, khi điện ỏp õm được đặt vào cực cổng-anụt. Dũng chảy theo một hướng, từ anụt A đến catụt C.
TRIAC
G MT2 MT1
TRIAC
Tương tự như SCR, nhưng TRIAC cú thể cho dũng chảy theo hai hướng, cú nghĩa là nú cú thể cho cả dũng AC và dũng DC qua. TRIAC chỉ cho dũng theo một hướng khi cực cổng đang nhận dũng và nú ngưng dẫn khi ngắt bỏ dũng cổng. Dũng chảy theo hai hướng, qua MT1 và MT2
ĐIễT 4 LớP
Linh kiện chỉ cú hai cực. Khi đặt giữa hai điểm trong một mạch, nú hoạt động như một chuyển mạch nhạy cảm với điện ỏp. Chờnh lệch điện ỏp qua hai cực thấp hơn điện ỏp đỏnh xuyờn, điụt 4 lớp duy trỡ trạng thỏi ngưng dẫn. Tuy vậy, khi điện ỏp chờnh lệch vượt quỏ điện ỏp đỏnh xuyờn, điụt 4 lớp chuyển sang trạng thỏi dẫn. Điụt dẫn theo một hướng từ anụt đến catụt
DIAC Tương ntự như cỏc điụt 4 lớp nhưng cú thể dẫn cả
hai hướng. Linh kiện được thiết kế để cho cả dũng AC và dũng DC chảy qua.
4.6.2.2. SCR
SCR là linh kiện bỏn dẫn cú 3 cực, hoạt động như chuyển mạch được điều khiển bằng điện. Khi một điện ỏp khởi động dương hoặc dũng khởi động được đặt vào cực cổng G của SCR, kờnh dẫn tạo nờn giữa anụt A và catụt C. Dũng chỉ chảy theo một hướng nhất định qua SCR, từ anụt đến catụt (giống như điụt).
Ngồi đặc điểm SCR làm việc như một chuyển mạch được điều khiển bằng điện, một đặc điểm của SCR là nú vẫn làm việc với trạng thỏi dẫn ngay cả sau khi loại bỏ dũng cực cổng. Sau khi SCR được khởi động chuyển sang trạng thỏi dẫn,
nếu loại bỏ dũng cực cổng cũng khụng làm ảnh hưởng đến trạng thỏi dẫn của SCR. Muốn làm cho SCR ngưng dẫn chỉ cú cỏch là ngắt bỏ dũng anụt - catụt hoặc đảo phõn cực của anụt - catụt.
SCR được dựng trong cỏc mạch chuyển mạch, điều khiển pha, điều khiển rơle, mạch đảo, mạch xộn.
Cỏch hoạt động của SCR được mụ tả như sau: về cơ bản SCR giống như cỏc tranzito lưỡng cực pnp và npn ghộp lại với nhau. Mạch tương đương của tranzito lưỡng cực mụ tả cỏch làm việc của SCR được giới thiệu trong Hỡnh 4.60.
Cổng Catơt Anơt SCR "Catơt" "Anơt" "Cổng" PNP NPN
Hỡnh 3.24: Mạch tương đương của SCR
- SCR ngưng dẫn: Khi sử dụng mạch tương đương, nếu cổng khụng được xỏc lập đến điện ỏp dương đủ lớn để làm cho tranzito npn dẫn, thỡ tranzito cũng khụng cú khả năng "rỳt" dũng từ cực badơ. Điều đú cú nghĩa là khụng cú tranzito nào dẫn và vỡ vậy khụng cú dũng chảy từ anụt đến catụt.
- SCR dẫn: Nếu điện ỏp dương được đặt vào cực cổng, cực badơ của tranzito npn được định thiờn thớch đỏng làm cho nú dẫn. Một khi dẫn cực badơ của tranzito npn cú thể "rỳt" dũng qua cực colectơ của tranzito npn, đõy là điều kiện cần thiết
để tranzito pnp dẫn. Vỡ cả hai tranzito đều dẫn, cú dũng chảy từ anụt đến catụt. Chỳ ý rằng SCR duy trỡ trạng thỏi dẫn ngay cả sau khi dũng cực cổng bị ngắt. Theo mạch tương đương dựng tranzito lưỡng cực, điều đú dẫn đến từ thực tế là cả hai tranzito đều ở trạng thỏi dẫn khi dũng cổng bị loại bỏ. Vỡ dũng đĩ chảy qua cực badơ của tranzito nờn khụng cú lý do gỡ để cho cả hai tranzito ngưng dẫn.
Mạch t-ơng đ-ơng
Một số SCR được thiết kế dựng để điều khiển pha, trong khi một số SCR khỏc được thiết kế dựng để chuyển mạch tốc độ cao. Đăc tớnh quan trọng nhất của cỏc SCR là lượng dũng cú thể xử lý. Loại SCR dũng nhỏ cú khả năng xử lý dũng / ỏp cực đại khụng lớn hơn 1A / 100V. Loại SCR dũng trung bỡnh cú thể xử lý dũng / ỏp cực đại khụng lớn hơn 10A / 100V. Khả năng SCR xử lý cực đại đối với dũng lớn cú thể lờn tới vài nghỡn ampe với điện ỏp vài nghỡn vụn.
SCR dũng nhỏ được bao gúi bằng plastic hoặc bằng kim loại, trong khi cỏc loại SCR dũng trung bỡnh và dũng lớn cú gắn thờm phần toả nhiệt.
Dũng nhỏ Dũng trung bỡnh Dũng lớn Hỡnh 3.25: Cỏc loại SCR
3.6.1.4. Cỏc thụng số kỹ thuật
VT Điện ỏp trạng thỏi dẫn: điện ỏp anụt - catụt để SCR dẫn
IGT Dũng khởi động cực cổng: dũng cổng cực tiểu cần thiết để chuyển SCR
sang trạng thỏi dẫn
VGT Điện ỏp khởi động cực cổng: điện ỏp cổng cực tiểu cần cú để kớch hoạt
dũng khởi động cực cổng
IH Dũng duy trỡ: dũng cực tiểu chảy qua anụt - catụt đũi hỏi để duy trỡ trạng
thỏi dẫn của SCR
PGM Cụng suất tiờu tỏn đỉnh của cực cổng: cụng suất cực đại cú thể bị tiờu tỏn
giữa cực cổng và vựng catụt.
VDRM Điện ỏp đỉnh lặp trạng thỏi ngưng dẫn: Trị tức thời cực đại của điện ỏp ở
trạng thỏi ngưng dẫn xảy ra đối với một SCR, bao gồm cỏc điện ỏp tạm thời lặp nhưng khụng kể cỏc điện ỏp tạm thời khụng lặp.
IDRM Dũng đỉnh lặp trạng thỏi ngưng dẫn: Trị tức thời cực đại của dũng trạng
VRMM Điện ỏp đảo đỉnh lặp: Trị tức thời cực đại của điện ỏp đảo xảy ra đối với
SCR, bao gồm cỏc điện ỏp tạm thời lặp nhưng khụng kể cỏc điện ỏp tạm thời khụng lặp
IRMM Dũng đảo đỉnh lặp: Trị tức thời cực đại của dũng đảo rỳt ra từ ứng dụng
của điện ỏp đảo đỉnh lặp.
VT Điện ỏp trạng thỏi dẫn: điện ỏp anụt - catụt để SCR dẫn
IGT Dũng khởi động cực cổng: dũng cổng cực tiểu cần thiết để chuyển SCR
sang trạng thỏi dẫn
VGT Điện ỏp khởi động cực cổng: điện ỏp cổng cực tiểu cần cú để kớch hoạt
dũng khởi động cực cổng
IH Dũng duy trỡ: dũng cực tiểu chảy qua anụt - catụt đũi hỏi để duy trỡ trạng
thỏi dẫn của SCR
PGM Cụng suất tiờu tỏn đỉnh của cực cổng: cụng suất cực đại cú thể bị tiờu tỏn
giữa cực cổng và vựng catụt.
VDRM Điện ỏp đỉnh lặp trạng thỏi ngưng dẫn: Trị tức thời cực đại của điện ỏp ở
trạng thỏi ngưng dẫn xảy ra đối với một SCR, bao gồm cỏc điện ỏp tạm thời lặp nhưng khụng kể cỏc điện ỏp tạm thời khụng lặp.
IDRM Dũng đỉnh lặp trạng thỏi ngưng dẫn: Trị tức thời cực đại của dũng trạng
thỏi ngưng dẫn suy ra từ cỏc ứng dụng của điện ỏp ngưng dẫn đỉnh lặp
VRMM Điện ỏp đảo đỉnh lặp: Trị tức thời cực đại của điện ỏp đảo xảy ra đối với
SCR, bao gồm cỏc điện ỏp tạm thời lặp nhưng khụng kể cỏc điện ỏp tạm thời khụng lặp
IRMM Dũng đảo đỉnh lặp: Trị tức thời cực đại của dũng đảo rỳt ra từ ứng dụng
của điện ỏp đảo đỉnh lặp.
3.6.1.5. Bảng cỏc thụng số kỹ thuật của SCR MNFR # VDRM (MIN) (V) IDRM (MAX) (mA) IRMM (MAX) (mA) VT (V) IGT (TYP/MAX) (mA) VGT (TYP/MAX) (V) IH (TYP/MAX) (mA) PGM (W)
4.6.2.4. Ứng dụng của SCR
Chuyển mạch khoỏ
Mạch sử dụng SCR để cấu trỳc thành mạch khoỏ đơn giản. S1 là chuyển mạch tức thời, loại chuyển mạch nỳt nhấn thường mở, trong khi S2 là chuyển mạch tức thời, loại chuyển mạch nỳt nhấn thường đúng. Khi S1 được nhấn vào và nhả ra, một xung nhỏ của dũng đi vào cực cổng của SCR, như vậy SCR chuyển sang trạng thỏi dẫn. Sau đú dũng chảy qua tải. Tải tiếp tục nhận được dũng cho đến khi S2 được nhấn, tại thời điểm đú SCR ngưng dẫn. Điện trở cực cổng hoạt động để xỏc lập ỏp / dũng khởi động SCR. S2 Th-ờng đĩng Th-ờng mở S1 V+ RG Tai SCR Hỡnh 3.26: Chuyển mạch khoỏ Chỉnh lưu cú thể điều chỉnh
Trong mạch, SCR được dựng để chỉnh lưu tớn hiệu hỡnh sin, thường được dựng để cấp năng lượng cho tải. Khi dạng súng sin được đặt vào cực cổng, SCR dẫn khi cực anụt và cực cổng nhận phần điện ỏp dương của dạng súng sin (điện ỏp khởi động được cung cấp tăng vượt ngưỡng). Một khi SCR dẫn, dạng súng chảy qua anụt và catụt, năng lượng cấp cho tải trong suốt quỏ trỡnh dẫn. Khi phần súng õm của súng sin đi vào SCR, SCR hoạt động giống như điụt được định thiờn ngược, SCR ngưng dẫn. R1 tăng cú ảnh hưởng làm giảm dũng / ỏp cung cấp cho cực cổng của SCR. Điều này gõy ra trễ trong thời gian dẫn của anụt - catụt. Do đú, ta cú thể điều khiển được tỉ số chu kỳ trờn thời gian SCR dẫn, cú nghĩa là điều khiển được cụng suất tiờu tỏn trung bỡnh do điện trở tải cú thể điều chỉnh được. Ưu điểm của việc sử dụng biến trở để điều khiển dũng chảy qua SCR về cơ bản khụng bị tiờu hao nhiệt.
V nguồn V tải AC AC V R1 SCR Rt
Hỡnh 3.27: Mạch chỉnh lưu cú khả năng điều chỉnh
4.6.3. TRIAC
4.6.3.1 Khỏi quỏt về TRIAC
TRIAC tương tự như SCR, cỏc linh kiện này hoạt động như cỏc chuyển mạch điều khiển bằng điện, nhưng khụng giống như SCR, TRIAC được thiết kế để cho dũng qua theo hai hướng, do đú làm cho TRIAC thuận tiện trong cỏc ứng dụng. TRIAC cú ba cực, một cực cổng và hai cực dẫn gọi là MT1 và MT2. Khi khụng cú dũTRIAC ng / ỏp đặt vào cực cổng, duy trỡ trạng thỏi ngưng dẫn. Tuy vậy, nếu một điện ỏp khởi động được đặt vào cực cổng, linh kiện được dẫn. Để TRIAC ngưng dẫn, phải khử dũng / ỏp tại cực cổng.
TRIAC được sử dụng trong mạch điều khiển mụtơ, mạch ỏnh sỏng mờ, mạch điều khiển pha và mạch chuyển mạch cụng suất AC khỏc. TRIAC cũng được sử dụng để thay thế cho cỏc rơle cơ khớ.
Cổng MT2 MT1
MAC15A6
Hỡnh 3.31: Ký hiệu của TRIAC Hoạt động của TRIAC được giải thớch như sau:
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 MT1 và MT2.
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 MT1 đến MT2 hoặc từ MT2 đến MT1. Nếu loại bỏ điện ỏp cổng, cả hai SCR sẽ chuyển sang trạng thỏi ngưng dẫn, khi dạng súng AC đặt vào MT1 và MT2 đi qua điện ỏp zờrụ.
Cổng Cổng MT1 MT2 MAC15A6 "MT1" "Cổng" "MT2" SCR SCR
Hỡnh 3.32: Mạch tương đương của TRIAC
4.6.3.2: Cỏc loại TRIAC
Dũng nhỏ Dũng lớn
Hỡnh 3.33: Cỏc loại TRIAC
4.6.3.3: Cỏc thụng số kỹ thuật
Một số thuật ngữ được cỏc nhà chế tạo sử dụng đối với TRIAC T-ơng đ-ơng
ITRMS
max
Dũng ở trạng thỏi dẫn RMS: Dũng cực đại chảy từ MT1 đến MT2
IGT max Dũng khởi động cực cổng DC: Dũng DC cực cổng cực tiểu cần thớet để
TRIAC dẫn
VGT max Điện ỏp khởi động cực cổng DC: Điện ỏp cực cổng DC cực tiểu yờu cầu để
khởi động dũng kớch hoạt cổng
IH Dũng duy trỡ DC: Dũng DC chảy từ MT1 độn MT2 cực tiểu cần thiết để duy trỡ
TRIAC ở trạng thỏi dẫn
PGM Tiờu ntỏn cụng suất cực cổng đỉnh: Tiờu tỏn cụng suất từ cực cổng đến MT1
cực đại
Isurge Dũng tăng đột biến: Dũng tăng đột biến cực đại cho phộp
4.6.3.4: Bảng cỏc thụng số kỹ thuật của TRIAC
MNFR # I T RMS MAX (A) IGT MAX (mA) VGT MAX (V) VPON (V) IH (mA) ISURGE (A) NTES600 4.0 30 2.5 2.0 30 30 4.6.3.5 Cỏc ứng dụng của TRIAC:
Chuyển mạch đơn giản
R0 Rtai
MAC15A6
Hỡnh 3.34: 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
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.
Mạch chỉnh lưu kộp
Hỡnh 3.35: Mạch chỉnh lưu kộp
TRIAC cựng với chiết ỏp, tụ điện được sử dụng để cấu tạo nờn mạch chỉnh lưu