CÁC THÔNG SỔ CHễNH:

III. TRANSISTOR CÔNC SUAT

3. CÁC THÔNG SỔ CHễNH:

Diac có các thơng sơ tương đương như Triac.

*Điện áp định mức Uđm: là điện áp cực đại cho phép đặt vào diac. *Dòng điện hiệu dụng định mức Iđm: Là trị số hiệu dụng cực đại cho phép của dòng điện đi qua diac.

*Dịng điện duy trì IH: Là trị sơ" tơi thiểu của dịng điện đi qua diac để duy trì diac ở trạng thái mở.

4. ĐẢC ĐIỂM VẢ ỨNG DUNG: 4.1. ĐĂC ĐIỂM :

Điện áp ngập VBO (Break Over): là điện áp ngưỡng của nguồn để diac bắt đầu dẫn (khoảng 20V-40V).

Dòng điện áp ngập IB0 (Break Over): là dòng điện qua diac ở điểm VB0

khoảng vài chục |J.A đến vài trăm pA.

4.2. ỨNG DUNG:

Dùng đ ể điều khiển các thiết bị điện trong mạch điện xoay chiều

5. CẢU HỎI ÔN TẤP:

1. Giải thắch nguyên lý hoạt động của diac?

2. Vẽ hình câu tạo, ký hiệu và mơ hình tương đương của diac? 3. Vẽ đặc tuyến V-A của diac ?

VI. TRIAC:

1. CẤU TAO:

TRIAC - Triode AC Semiconductor Switch - gọi là công tắc bán dẫn xoay chiều 3 cực, được câu tạo tương tự như SCR nhưng dẫn theo hai chiều.

TRIAC gồm 4 lớp bán dẫn ghép nôi tiếp nhau, tương đương với 2 SCR khác loại ghép song song.

Môn; ỉttện Tử Câng Nghiệp . TQT

Mdm S>iớnTuf C6ng Nghiep

Cau tao Set do tifdng diicfng Ky hieu

Hinh dang thufc te

2 5 A M P S 3 0 A M P S T c = * 0 C TC = 8 6 ỀC T c = 6 0 C M T 2 / \ ^ M T2 G f U l ự g M T ’ Q P MT2 I s o la te d W Cmỡ 221A-04 TO-220AB Styữỡ 4 C m W W i S ty k 1 Cỡ M 263-04 Styte 2

Hlnh 24: Mo td cdu tao vci hinh dang triac.

2. NG UYEN LY HQAT DONG: 2.1. DAC TUYEN:

Món: ữtịn t ừ Cồng Nghiệp TQT Á A / / / f / / I 'go 1'g 1 I 'g ỉ /

IG3 IỊ I lụi .. ,> lũi >

\ / i /

j j D l

Gi > Ig o= 0

Va k

Vy T'*' xoi ^‘soi ^ xo

ỉắitịh 25: D ặ c ììiyến V". A cúơ. ìrịo r

2.2. Nfii.iYKN ỉ V n o , VI ỉ>ỘN(K

Vì TRIAC lương đương 2 st R khác loụ ị ắ' seng '.eng ngúóc chiểu oêo khi xét hoạt động của TRIAC ta XÚI Iren hvv.ll độ ne của 2 SCR.

2.2.1. ỉ K ỉ\ ị \ < i j NGVOA m 2 + . Phân t ực thuâịĩ MTj : MT Ị :

Khi vực M Ọ có diện áp i + j và lỤa f ắ úũVc kắch xun 2 {+) iỉu ui.ìC dan

điộn theo chiêu lừ ỊVĨỈ'....-M i

~ ~ M T2

TRIAC MTj

Hình 26: Kắch xung dương cho TRIAC.

+. Phả ữ cực ỉtgs/ữe JVỊ12 - VIT ị::

điện theo chiều từM TịỒ-MTị

■fr Vcc +

G dượ ' kắch xung (-) lắt inac ắ.lủ i ỉ R,

---------- MT2 Ro

-o o- c TRIAC

MT,

Hình 27: Kắch xung âm choTRIAC. m m | S ữ

Mỏn: Diện Tử Cồng Nghiệp

2,2. 2, . Ị R Ị y : v ọ . r \ < : t U N , u \ :

Khi sII' đụn? TRễ. '\C ỉrong nguồn AC tắn ó hán ký (+) thi cực G được kắch xung (+.,>, ắt' hán kỹ ị-} tắn cực G dược kắch xung (-). Như vậy, phái sử dụng xung

kắch trong cả 2 hán ky đe TRỈA ắ.,’ dẫn điện cá 2 chiểu.

Ta co thớ sứ dụng mạch tạo xunc kắch chung với điện áp nguồn AC. hoặc dùng mạch kỉch riêng có tần số gâp đỏi lẩn số nguồn AC như sau:

I,. (7) V., T...... Ồ---------ị M Is 1... I * MTS ị * 7) V,T icrỊ . - l u T, r . . MT- ị... .

Hình 28: Mở mai' với TIRUIồn AC

Xỉ,

OEiý j

T ắ :Á C ;rị 1 0 7(ì s ố.c;h ắNỊT: +1 JỊ,: doitẹ ắ ắ ung bình cho phép.

+I3mi!Ầ: điện ấp cực đại (.thuận / nưiắi.ic) cho phép -!-l. : điên áp ilteu khiến mơ van .

4-ĩ, : dòng diêu khiên imi van -

ỄHỈu/đt : tóc độ ắáng diện áp ỉhuan trùn van -rL(, : donỡ diện rị khi van khỗ.

+ ỉũt : dong điện úuy ỉ n .

+ : sụt áp thuạn ắ rún van \ giá trị tương ứng dong ỉhcn van - 1.5 Iib }.

+ tj : nỉũẹĩ độ tói dà cua lĩnh the bán dảiầ.

Vắ du: Một - 2 0 0u. ỌốĨ1.S. suất:

K y h i ệ u I ( b Ễ A i t m . - i x ! V . Vị ! V , L i n ì A d u . d i V M S ĩ r o i l l ầ I d t m A à V i V i t.i ổ c D T A 05C 0.5 200 > ^ 15 "ì 0.1 2.0 110 M A C ỡ ' B o 0.0 4('0 2.0 25 0.1 10 1.9 110 B T A225B S O O C 500 i . 5 100 0.5 15 1.5 125 s s g .'õ c i:o ỡ: 5 1200 1.0 70 100 6 50 1.0 125 T P D V 1240 40 1200 "Ị2 200 200 5 50 l . s 110

|$ ! Ị # ỉ ệ n Tử Cồng %Wệp ■ l l l i l l . TQT 4. ĐĂC ĐIỂM VẢ ỨNG DUNG:

4.1. ĐĂC ĐIỂM:

Đ iện áp cực đại cho phép đặt vào đặt vào triac công suât thường từ vài trăm V đến ỡ 2000V, dòng điện cực đại cho phép qua triac từ vài trăm mA đến vài chục A. D òng điện điều khiển mở triac từ vài mA đến vài trăm mA.

4.2. ỨNG DUNG

Triac đặc biệt hữu ắch trong các ứng dụng điều chỉnh điện áp xoay chiều và các mạch công tắc tơ tĩnh.

5. CẢU HỎI ÔN TẤP:

1. G iải thắch nguyên lý hoạt động của triac?

2. Vẽ hình cấu tạọ, ký hiệu và mơ hình tương đương của triac? 3. Vẽ đặc tuyến V-A của triac ?

4. N êu một số ứng dụng của triac?

5. Giải thắch nguyên lý hoạt động của mạch điều chỉnh độ sáng đèn dùng diac -triac có sơ đồ nguvên lý như sau:

R2 5 6 k

TQT

VII. IGBT:

1. CẤU TAO:

IGBT là transistor có cực điều khiển cách ly (Insulated Gate Bipolar Transistor), là linh kiện lai giữa BJT và M OSFET nhàm tăng công suất và tần số làm việc được phát minh bởi Hans w. Beck và Carl F. Wheatley vào năm 1982.

IGBT kết hợp khả năng đón? cắt nhanh của M OSFET và khả năng chịu tải lớn của transistor thường. Có thể coi IGBT tương đương với một transistor PNP với dòng base được điều khiển bởi một M OSFET

Hai hãng sản xuất IGBT công suất cao lớn nhất trên thế giới hiện giờ là EƯPEC (Đức) và Mitsubishi (Nhật). Hiện nay, xu hướng các hãng sản xuất này tập trung giảm kắch thước để phù hợp cho các thiết bị yêu cầu kắch thước nhỏ.

Mạch điều khiển cho IGBT công suất cao hầu như đều được tắch hợp sẵn, tắn hiệu vào cho mạch điều khiển là nguồn cung cap 5V-12V.

Mồ nỉ l>iện Tử Cfi ng Nghiệp Hình dạng thực tế IGBT: CM300DU-12F (Ic = 300A, Vỵ=600V) c o c ri IGBT: SKM145GALI23D (Ic= 145A, VCE= J200V)

Hình 29: Mơ tủ cấu tạo và hình dạnị> IGBT.

Vắ du:

Ký hiệu LCH max le (A) U c E bh P(W) R (KAV) Loại đơn (loại 1 vỏ chứa 1 IGB'0

FB6R06VL4 600 6 1.95 50 2.5

FB10R06VL4 600 10 1.95 55 2.5

Loại kép (loại 1 vỏ chứa 2 IGB'0

BSM50GB60DLC 600 50 1.95 280 0.44 BSM75GB60DLC 600 75 1.95 355 0.35

2. NGUYÊN LÝ HOAT ĐỎNG:

Khi tác dụng cổng G điện thê dương so với em itter để kắch đóng IGBT, các hạt mang điện loại n được kéo vào kênh p gần cổng G làm giàu điện tắch m ạch cổng p của transistor PNP và làm cho transistor này dẫn điện. Đ iều này sẽ làm IGBT dẫn điện.

Việc ngắt IGBT có thể thực hiện bằng cách khóa điện th ế cấp cho cổng kắch đ ể ngắt kênh dẫn p. M ạch kắch của IGBT vì th ế rất đơn giản.

Do cấu trúc NPN mà điện áp thuận giữa c và E trong chế độ dẫn dòng ờ IGBT thấp hơn hẳn so với Mosfet. Tuy nhiên do cấu trúc này làm cho thời gian đóng cắt của IGBT chậm hơn so với Mosfet, đặc biệt là khi khóa lại.

Mỏni Điện Tử CAftg Nghiệp TQT

Cấu trúc của IGBT tương dương với M osfet và m ột Tranzitor PNP. Ký hiệu dòng qua IGBT gồm hai thành phần: I| dòng qua M osắet. I2 dòng qua Tranzitor. Phần M osfet trong IGBT có thể khóa lại nhanh chóng nếu xả hết được điện tắch giữa G và E. Do đó dịng I|= 0. tuy nhiên 12 sẽ không suy giảm nhanh chóng được do lượng điện tắch lũy trong chỉ có thể mất đi do quá trình tự trung hịa điện tắch. Điều này xuất hiện vùng dòng điện kéo dài khi khóa 1GBT.

3. CÁC THONG Sỡ CÚA IGBT:

Vùng làm việc an toàn được thể hiện dưới dạng đồ thị quan hệ giữa điện áp và giá trị dòng điện lớn nhất mà phần tử có thế hoạt động được trong mọi chế độ. khi dẫn, khi khóa, cũng như trong các q trình đóng căt.

Giá trị lớn nhất cúa dòng cho phép collector cho phép Ifmax được chọn sao cho tránh được hiện tượng chốt giữ dịng, khơng khóa lại được, giống như ở thyristor.

Điện áp điều khiển lớn nhất Uge cũng phài dược chọn để có thể giới hạn được dòng diện Ice trong giới hạn lớn nhất cho phép này trong điều kiện sự có ngắn mạch bằng cách chuyền đổi bắt buộc từ chế độ bão hòa sang chế độ tuyên tắnh.

4. ĐĂC ĐIỂM VẢ ỨNG DUNG: 4.1. DẢC ĐĨẺM:

Thời gian đáp ứng đóng và ngắt của IGBT rất nhanh (vài ps), khả năng chịu tải lớn (có thể đến 6kV-vài ngàn A)

M ột số modul IGBT thông minh (Intelligent Pow er M odul) được ch ế tạo bởi công nghệ tắch hựp cao. T rên modul chứa đựng phần tử IGBT, m ạch kắch lái, m ạch bảo vệ, cảm biến dịng điện. Các modul này có độ tin cậy rất cao.

4.2. ỨNG DUNG:

Với ưu điểm là khả năng đóng cắt nhanh, nên IGBT thường được ứng dụng trong các bộ biến đổi điều c h ế độ rộng xung tần số cao. Tuy IGBT có độ sụt áp khi dẫn điện lớn hơn thyristor, nhưng IGBT hiện chiếm vị trắ quan trọng trong công nghiệp với hoạt động trong phạm vi công suất đến 10MW hoăc cao hơn nữa.

5. CẢU HỎI ÔN TẤP:

1. G iải thắch nguyên lý h oạt động của IGBT?

2. Vẽ hình câu tạo, ký hiệu và mơ hình tương đương của IGBT? 3. N êu một sô ứng dụng của IGBT?

VIII. PHẢN ĐOC THÊM: MOSFET l.CẢU TAO Vầ KỶ HIẼU:

I P * D iện T ồ Cồng Nghiệp ' TQT

1.1.CÁU TẠO:

p

Hình trên là câu trúc bán dẫn của một m osfet công suất với kênh dẫn kiểu n. Từ phiến Si loại p, người ta tạo ra trên bề m ặt một lớp loại N dùng làm kênh dẫn.

ơ hai đầu N có hai cực s, D. G là cực điều khiển được cách ly hoàn toàn với cấu trúc bán dẫn bởi lớp điện mơi cực mỏng nhưhg có độ cách điện cực lớn SiO?.

Hai cực còn lại là cực eô"c S(source) và cực m áng D (drain), cực máng là cực đón các hạt mang điện.

Tương tự nếu phiến Si ban đầu thuộc loại N, kênh dẫn loại p thì có m osfet kênh p

M osfet được chia làm hai loại là loại kênh liên tục và kênh gián đoạn, ơ mỗi loại trên lại được chia thành kênh N hoặc kênh p.

1.2. KỶ H1ẼU: Mosfet kênh gián đoạn

G G

Mosfet kênh N Mosfet kênh p

2. CÁC THỏNG SỔ CUA MOSFET:

+Không giông như phần tử bán dẫn công suất khác, các thông số cơ bản để chọn m ột mosfet là điện trở thuận và tổn hao cơng st trong q trình dẫn là các thơng số cơ bản cần được xem xét

+M osfet có tần số đóng cắt rất cao hơn hẳn so với transistor thường và thyristor, tuy nhiên khả năng chịu tải về dòng điện và điện áp thì kém hơn.

+Tổng trở vào rất lớn từ vài trăm Kễ2 đến vài M ắì

+ĐỘ truyền dẫn là tỷ sô" giữa độ biến thiên của dòng ID với độ biến thiên của điện áp Vos khi VDS không đổi:

_ A/Ầ _ Us

Sm A Vlls Ulls

+Hệ số khuếch đại điện áp là tỷ số giữa điện áp ra với điện áp vào khi dịng In khơng đổi:

ư AẠ> t ụ

A K;s Uas

3. ĐẢC TễNH ĐỎNG NGẮT c ủ a M OSFET:

Do câu tạo kênh gián đoạn nên bình thường dịng In = 0 điện trở giữa s

và D rất lớn.

Giữa cực s và D là m ột điện áp Vns tác dụng đẩy h ạt tải đa sô chạy từ s

sang D nếu có kênh dẫn xuât hiện.

Đ ặt m ột điện áp dương vào cực G sao cho Vos > 0 lác động hút điện từ của vùng nền p về khoảng giữa 2 cực s và D và khi điện áp VGS đủ lớn thì sơ điện tử bị hút nhiều đủ đ ể nối 2 cực s và D tạo ra kênh dẫn điện liên tục và hình thành dịng điện ID Đ iện áp Vos càng tăng thì dịng IDcàng lớn.

4. MOSFET CÔNG SUÂT Vầ ỨNG D U N G :

4.1. ĐẢC Đ IỂM MOSFET CỐNG SUẤT LỚN:

M osfet có tần số đóng c ắt râ"t cao hơn hẳn so với transistor thường và thyristor, tuy nhiên khả năng chịa tải về dòng điện và điện áp thì kém hơn.

4.2. ỨNG DUNG

Với ưu th ế tuyết đốì về thời gian đóng cắt cực nhỏ (cỡ 0,5 đến lus) các M osfet chiếm ưu th ế tuyệt đối cho các ứng dụng yêu cầu tần số đóng cắt rất cao (đến vài trăm KHz) nhưng có cơng st tương đơi nhỏ, vắ dụ như các bộ nguồn phát xung cho máy tắnh PC.

Môn: Diện Tữ Công Nghỉệp TQT

c. TẢI LIÊU THAM KHẢO:

[1] . Giáo trình Điện tử công nghiệp - Vụ Giáo dục Trung Học Chuyên Nghiệp - Nhà xuất bản Giáo Dục - 2003

[2] . Điện tử ứng dụng trong công nghiệp - Nguvễn Tấn Phước - Nhà xuât bản TP.HCM - 2005.

CHƯƠNG 2: MẠCH CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIẺN.

A. MUC TIÊU:

Trình bày nguyên lý hoạt động của các dạng mạch chỉnh lưu 1 pha. 3 pha. Khảo sát dạng sóng của các dạng mạch chỉnh lưu 1 pha. 3 pha trong các trường họp tải khác nhau.

Trình bàv cách tắnh tốn các thơng số cơ bản mạch chỉnh lưu 1 pha, 3 pha.

B. NÔI DUNG: L PHẨN MỞ ĐẨU;

1. KHẢI NIÊM VẢ ỨNG DUNG: 1.1, KHẢI NIẻM:

Chỉnh lưu là thiết bị dùng để biến đổi nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện một chiều, để cung cấp cho phụ tải một chiều.

1.2. ỨNG DUNG:

M ạch chỉnh lưu cung cấp điện một chiều cho các phụ tải một chiều như: dộng cơ điện m ột chiều, mạch kắch từ của m áy điện, cuộn dây của nam châm điện, thiết bị mạ, thiết bị điện phân...

Ngoài ra, đa số các thiết bị điện tử sử dụng nguồn điện một chiều, nhưng nguồn cung cấp thường là dịng điện xoay chiều. Vì thế các mạch chỉnh lưu được sử dụng bên trong mạch cấp nguồn của hầu hết các thiết bị diện tử như Radio, cassette, Computer, tivi, D V D ...

*Vễ du: Sơ đồ khôi của một bộ nguồn DC:

+Biến áp nguồn : hạ th ế 220VAC xuống 6 ,9 ,12 ,24 VAC...

+Mạch chỉnh lưu : đổi điện áp AC Ồ> DC. Dùng D, SCR. ..

Môn: Điện Tử Củng Nghiệp s

+Mạch lọc : Sau khi chỉnh lưu xong ta được nguồn DC có chiều khơng đổi nhưng trị sơ" vẫn cịn thay đổi ( còn độ nhấp-nhô lớn ), đ ể giảm độ nhâ"p nhô, lọc bỏ các phần tử n h iễ u ... ta dùng m ạch lọc cho nguồn DC phẳng hơn. Dùng L, R, c ...

+ M ạch ổn áp : giữ một điện áp ổn định cung cấp cho tải.

2. PHẢN LOAI MACH CHỈNH LƯU:

+N ếu nguồn xoay chiều ngõ vào là 1 pha, 3 pha, n pha; thì ta có loại mạch chỉnh lưu 1 pha, 3 pha, n pha.

+Nếu dòng điện xoay chiều ngõ vào chạy giữa dây pha và dây trung tắnh, thì ta có loại chỉnh lưu hình tia. N ếu dòng điện xoay chiều ngõ vào chạy giữa các dây pha với nhau, thì ta có loại chỉnh lưu hình cầu.

+Nếu sơ đồ chỉnh lưu chỉ sử dụng tồn diode, thì ta có loại chỉnh lưu không điều khiển. N ếu sơ đồ chỉnh lưu chỉ sử dụng tồn SCR, thì ta có loại chỉnh lưu điều khiển toàn phần. N ếu sơ đồ chỉnh lưu vừa sử dụng diode vừa SCR, thì ta có loại chỉnh lưu điều khiển bán phần.

ĨL M ACH CHỈNH LƯU BẨ N KỶ 1 PHA: 1. Sơ ĐỔ MACH:

Môn: Đ iện Tử Công Nghiệp

2. NGUYÊN LỶ HOAT ĐỎNG VẢ DANG SỒNG:

Ớ hán kỳ dương, aiả sử điểm a (+). điểm b (-): diode được phân cực