Upload
others
View
6
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ĐIỆN TỬ CƠ BẢN
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
TS. NGUYỄN LINH NAM
Chương 5:
Thyristor và mạch ứng dụng
Chương 5:
Thyristor và Ứng Dụng
5.1. KHÁI NIỆM CHUNG
5.2. SCR
5.3. TRIAC
5.4. DIAC
5.5. MẠCH ỨNG DỤNG TỔNG HỢP
Mục tiêu của chương: - Trình bày được cấu tạo, ký hiệu, nguyên lý
hoạt động, các tham số cơ bản và vẽ được đặc tuyến của SCR, DIAC, TRIAC
- Giải thích và tính toán được các mạch điện tử ứng dụng cơ bản dùng SCR, DIAC, TRIAC
- Áp dụng được các kiến thức về SCR, DIAC, TRIAC trong thực tế
KHÁI NIỆM CHUNG
Thyristor = Thyratron + Transistor
Điện cực Một chiều Hai chiều
2 cực Diode Shottky DIAC
3 cực SCR, SUS, PUT TRIAC
4 cực SCS
Linh kiện bán dẫn công suất lớn, làm việc với dòng điện, điện áp lớn
Phân loại: theo điện cực và chiều dẫn điện
SCR-Semiconductor Controller Rectifier
Cấu tạo và ký hiệu SCR là một diode chỉnh lưu được kiểm soát bởi cổng silicium. Các tiếp xúc kim
loại được tạo ra các cực Anod A, Catot K và cổng G.
Nguyên lý hoạt động
IB2
IB1
+ Điều kiện: VA > VK
+ Để SCR dẫn, đưa tín hiệu kích dương (VG, IG) vào cực G:
IG=IB2→T2 dẫn→IC2=β2IB2=IB1→T1 dẫn
→ IC1=β1IB1→IB2=IC1
→T1, T2 dẫn bão hòa
→ khi đã tắt tín hiệu kích, SCR vẫn dẫn.
SCR có tác dụng như một công tắc điều khiển bằng điện áp
T1
T2 IC2
IC1
Dòng điện qua SCR
Tín hiệu kích dương IG
Dòng IA chảy qua SCR từ cực A đến cực K
VAK
Đặc tuyến
Vùng phân cực nghịch
VAK < 0 → dòng rò (rỉ) rất nhỏ
chảy qua SCR
VBR: điện thế đánh thủng
Vùng phân cực thuận
VAK > 0
+VAK nhỏ→dòng rất nhỏ chảy qua SCR
+VAK = VBO (điện thế quay về) →VAK trở về 0.7V→dòng duy trì (IH)
→SCR dẫn điện, dòng điện tăng
như diode thường (dòng thuận IA)
Nếu cấp tín hiệu kích (VG>0, IG>0)
VBO (điện thế quay về) nhỏ hơn Dòng kích IG càng lớn→VBO càng nhỏ
Khi chưa cấp tín hiệu kích (VG=0, IG=0)
Các tham số kỹ thuật của SCR
+ Dòng thuận tối đa IA: là dòng thuận lớn nhất mà SCR có thể chịu
được, vài trăm mA ~ hàng trăm A
+ Điện thế đánh thủng VBR: điện thế phân cực nghịch tối đa, vài
chục V ~ hàng ngàn V
+ Dòng chốt (latching current): dòng thuận tối thiểu để SCR dẫn điện
khi chuyển từ tắt→dẫn, thường lớn hơn dòng duy trì một ít
+ Dòng cổng tối thiểu: 1mA ~ vài chục mA
+ Thời gian mở (ton): từ lúc kích đến khi SCR bảo hòa, vài μs
+ Thời gian tắt (toff): từ lúc VAK giảm về 0 đến lúc lên cao trở lại mà
SCR vẫn tắt, vài chục μs
SCR hoạt động ở chế độ xoay chiều: chỉnh lưu
220V/50Hz
SCR
Rt
~
chỉnh lưu bán kỳ
IG
220V
50Hz
VAC
VRt
IG
SCR ngưng SCR dẫn
α: góc kích
Φ=1800-α: góc dẫn
Bài tập 1:
Cho mạch chỉnh lưu bán sóng dùng SCR có điện áp dẫn là 100V tại dòng
kích Ig=1mA. Với điện áp ngõ vào hình có biên độ đỉnh 200V. Xác định
1. Gốc kích?
2. Gốc dẫn?
3. Điện áp và dòng điện trung bình qua tải RL=100Ω
Bài tập 2:
Cho mạch chỉnh lưu bán sóng dùng SCR, giả sử điện áp
vào có dạng v = 240sin314t.
Nếu điện áp dẫn là 180V thì thời gian tắt sẽ là bao nhiêu?
Bài tập về nhà 1:
Cho mạch chỉnh lưu bán sóng dùng SCR có điện áp dẫn là
150V tại dòng kích Ig=1mA. Với điện áp ngõ vào hình có
biên độ đỉnh 400V. Xác định
1. Gốc kích?
2. Gốc dẫn?
3. Điện áp và dòng điện trung bình qua tải RL=200Ω
Bài tập về nhà 2: Cho mạch chỉnh lưu bán sóng dùng SCR, hãy xác định biên
độ đỉnh áp ngõ vào nếu dòng tải trung bình là 1A, cho tải
RL=100Ω và góc kích 300?
chỉnh lưu toàn kỳ
SCR
D4
D3 D2
D1Rt
220V/50Hz~ 220V
50Hz
IG
Bài tập:
Cho mạch chỉnh lưu toàn sóng dùng SCR cấp cho tải RL=100Ω.
Nếu biên độ điện áp đỉnh là 200V và góc kích là 600, hãy xác định:
1. Điện áp trung bình tại ngõ ra?
2. Dòng trung bình tại ngõ ra?
SCR as static contactor
Một số ứng dụng dùng SCR
SCR for power control
SCRs for speed control of DC shunt motor
Overlight detector
Mạch cảm biến rung dùng SCR
TRIAC-Triode AC Semiconductor Switch
TRIAC thường được coi như một SCR lưỡng
hướng vì có thể dẫn điện theo hai chiều
Cấu tạo và ký hiệu
Cổng npn
Cổng pnp
Các cách kích cho TRIAC
T2(+) →G(+)
→G(-)
T1(+) →G(+)
→G(-)
Cách 1 Cách 2
Cách 3 Cách 4
T2(+); G(+)
Đặc tuyến I
VT2T1
Góc phần tư I:
T2(+); G(+)
Góc phần tư III:
T2(-); G(-)
TRIAC gồm 2 SCR dẫn điện
theo 2 chiều ngược nhau:
-Góc phần tư thứ I: tương ứng
SCR dẫn điện theo chiều từ T2
đến T1. Dùng tín hiệu kích
dương để kích cho TRIAC.
-Góc phần tư thứ III: tương ứng
SCR dẫn điện theo chiều từ T1
đến T2. Dùng tín hiệu kích âm
để kích cho TRIAC.
TRIAC hoạt động ở chế độ xoay chiều
R
VR
220V/50Hz
Rt
TRIAC
D2
D1
~
VRt
http://phuclanshop.com/TraoDoiHocTap-ChiTiet.aspx?NewsId=103
DIAC-Diode AC
DIAC (Diode Alternative Current) có cấu tạo gồm 4 lớp
PNPN, hai cực A1 và A2, cho dòng chảy qua theo hai chiều
dưới tác động của điện áp đặt giữa hai cực A1 và A2.
Cấu tạo và ký hiệu
A1
A2
Đặc tuyến
DIAC dẫn điện theo 2 chiều
ngược nhau tùy vào điện áp
đặt:
-Nếu VA1A2 > 0: Dòng điện đi
từ A1 đến A2.
-Nếu VA1A2 < 0: Dòng điện đi
từ A2 đến A1.
VA1A2
I
Trong ứng dụng, DIAC thường dùng để mở Triac
mạch điều chỉnh độ sáng của bóng đèn
https://voer.edu.vn/c/diac/749e7bb6/2bbe38e1
MẠCH ỨNG DỤNG TỔNG HỢP
Mạch điều khiển dòng qua tải dùng DIAC kích TRIAC
- Khi CdS được chiếu sáng → R(CdS) nhỏ → điện thế nạp trên tụ C
thấp → DIAC không dẫn điện → TRIAC không được kích nên không
có dòng qua tải.
- Khi CdS bị che tối → R(CdS) lớn → điện thế nạp trên tụ C cao →
DIAC dẫn điện → TRIAC được kích dẫn điện cho dòng điện qua tải.
220V/50Hz
TRIAC
C
VR1R1
UJT
LOAD
R2
D
T
6.3V A
G
Mạch điều khiển dòng qua tải dùng UJT kích TRIAC
T
TRIAC
Dz
220Vac/50Hz
R1
LOAD
UJT
R2VR
C
Mạch điều khiển dòng qua tải dùng UJT kích TRIAC
Mạch điều khiển độ sáng của đèn 6V
Mạch điều khiển dòng qua tải dùng UJT kích SCR
T
6.3V D
R2
LOAD
UJT
R1VR
C
220Vac/50Hz
SCR
A
G
C
VRR2
UJT
R1
LOAD
SCR
Rs
220Vac/50Hz
Dz
Bài tập 1:
Cho sơ đồ mạch dùng SCR như hình vẽ:
1.Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch
2.Vẽ dạng điện áp trên tải và giải thích việc điều khiển điện áp trên
tải (Rt).
Bài tập 2:
Cho sơ đồ mạch dùng SCR như hình vẽ:
1.Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch
2.Vẽ dạng điện áp trên tải và giải thích việc điều khiển điện áp trên
tải (Rt).
Bài tập 3:
Cho sơ đồ mạch như hình vẽ:
1. Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch
2. Vẽ dạng điện áp xoay chiều ngõ vào và trên tải (Rt). Giải thích tác
dụng của biến trở VR.
Bài tập 4:
Cho sơ đồ mạch như hình vẽ:
1. Giải thích tác dụng các linh kiện trong mạch
2. Phân tích nguyên lý hoạt động của mạch
Bài tập 5: Cho sơ đồ mạch như hình vẽ:
1. Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch.
2. Điện áp trên tải phụ thuộc yếu tố nào? Giải thích?
3. Vẽ dạng điện áp tại điểm A, trên tụ C, cực G của TRIAC và trên tải
(LOAD).
220V/50Hz
TRIAC
C
VR1R1
UJT
LOAD
R2
D
T
6.3V A
G
Bài tập 6: Cho sơ đồ mạch như hình vẽ:
1. Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch.
2. Điện áp trên tải phụ thuộc yếu tố nào? Giải thích?
3. Vẽ dạng điện áp tại điểm A, trên tụ C, cực G của SCR và trên tải (LOAD).
T
6.3V D
R2
LOAD
UJT
R1VR
C
220Vac/50Hz
SCR
A
G