Thư viện tri thức trực tuyến
Kho tài liệu với 50,000+ tài liệu học thuật
© 2023 Siêu thị PDF - Kho tài liệu học thuật hàng đầu Việt Nam

Bài Giảng Điện Tử 2
Nội dung xem thử
Mô tả chi tiết
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2018
THS. LÊ MINH ĐỨC
§IÖN Tö 2
THS. LÊ MINH ĐỨC
BÀI GIẢNG
ĐIỆN TỬ 2
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2018
2
3
LỜI NÓI ĐẦU
Điện tử 2 là một môn học cơ sở nằm trong chương trình đào tạo ngành Công
nghệ kỹ thuật cơ điện tử. Nội dung của môn học cung cấp cho người học những
kiến thức cơ bản về các linh kiện bán dẫn nhiều mặt ghép, các mạch khuếch đại
ứng dụng, vấn đềghép tầng khuếch đại, các bộ lọc và nguồn cung cấp cho mạch
điện tử.Bài giảng bao gồm 02 phần: Phần 1 là nội dung chi tiết của 4 chương, cuối
mỗi chương có câu hỏi ôn tập và tài liệu tham khảo. Phần 2 là phần hướng dẫn ôn
tập và đáp án các câu hỏi ở chương 1, 2, 3 và 4 nhằm giúp người học tự kiểm tra,
củng cố kiến thức của mình.
Chương 1: Phần tử nhiều mặt ghép P - N.Giới thiệu một số linh kiện
điện tử có cấu trúc đặc biệt như SCR,TRIAC, DIAC, UJT… và ứng dụng điển
hình của chúng trong thực tế.
Chương 2: Khuếch đại. Đề cập tới cách mắc mạch khuếch đại sử dụng
transistor hiệu ứng trường(FET), cách ghép tầng trong một bộ khuếch đại, mạch
khuếch đại công suất, bộ khuếch đại thuật toán (OA): cấu trúc, đặc điểm và các
ứng dụng như mạch cộng, mạch trừ, mạch vi phân, mạch tích phân, mạch lọc
tích cực…
Chương 3: Tạo dao động điều hòa và nguồn một chiều. Đề cập tới định
nghĩa, điều kiện của mạch tạo dao động hình sin; phân tích các mạch tạo dao
động hình sin ghép biến áp, ghép RC, mạch dao động 3 điểm, dao động thạch
anh. Phân tích mạch cung cấp nguồn một chiều; các phương pháp bảo vệ quá
dòng, quá áp của bộ nguồn; giới thiệu bộ nguồn chuyển mạch.
Chương 4: Mạch điện tử ứng dụng. Giới thiệu các mạch điện ứng dụng
thực tế sử dụng kiến thức đã trang bị ở 3 chương đầu. Đề cập tới yêu cầu chức
năng và nguyên lý hoạt động của các thiết bị đo lường điện tử; mạch chuyển đổi
(điện áp/dòng điện, D/A, A/D, tần số/dòng điện, đo nhiệt độ…).
Bài giảng được biên soạn phù hợp với chương trình môn học Điện tử 2 mới
nhất đã được Trường Đại học Lâm nghiệp phê duyệt.
Mặc dù đã rất cố gắng trong quá trình biên soạn và chỉnh sửa nội dung, song
đây là lần biên soạn đầu tiên nên chắc chắn không thể tránh được sai sót, rất mong
nhận được sự góp ý của các đồng nghiệp và các sinh viên để hoàn thiện bài giảng
trong những lần tái bản sau. Các ý kiến góp ý xin gửi về: Bộ môn Kỹ thuật điện &
Tự động hóa, Khoa Cơ điện & Công trình, Trường Đại học Lâm nghiệp.
Tác giả
4
5
Chương 1
PHẦN TỬ NHIỀU MẶT GHÉP P- N
Nội dung trong chương này giới thiệu về các linh kiện bán dẫn được cấu
tạo từ nhiều mặt ghép P-N như Thyristor, TRIAC, Diac, transistor một tiếp giáp
(UJT), diode Shortkey… và các ứng dụng điển hình của chúng: mạch chỉnh lưu
có điều khiển, mạch chuyển đổi điện áp, mạch khống chế pha, mạch kích…
1.1.Cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc tuyến và tham số của Thyristor
Thyristor là một cấu kiện chỉnh lưu có điều khiển quan trọng trong họ
Thyristors. Do được làm từ vật liệu Silic nên còn có tên gọi là cấu kiện chỉnh
lưu Si có điều khiển SCR (Silicon Controlled Rectifier).
Cấu kiện chỉnh lưu Si có điều khiển cấu tạo từ các dụng cụ như nhiều mặt
ghép P-N. Các dụng cụ chỉnh lưu có đều có cấu trúc dạng bốn lớp bán dẫn công
nghệ P- N- P-N xếp liên tiếp nhau.
1.1.1. Cấutạo của Thyristor
Thyristor được chế tạo từ bốn lớp bán dẫn P1-N1-P2-N2 đặt xen kẽ nhau
(trên đế N1 điện trở cao, tạo ra 2 lớp P1
++ và P2
+
, sau đó tiếp N2
++). Giữa các lớp
bán dẫn này hình thành các chuyển tiếp P-N lần lượt là J1, J2,J3 và lấy ra 3 cực là
Anode (A), Cathode (K) và cực khống chế G (hình1.1a).
Để tiện cho việc phân tích nguyên lí làm việc của Thyristor hãy tưởng tượng 4
lớp bán dẫn của Thyristor có thể chia thành hai cấu trúc transistorP1N1P2 và N1P2N2
như hình 1.1a với sự nối thông các miền N1 và P2 giữa chúng. Từ đó có thể vẽ được
sơ đồ tương đương như hình 1.1b. Kí hiệu quy ước của Thyristor cho trên hình
1.1c.
a) Cấu tạo 4 lớp P-N b) Sơ đồ tương đương c) Ký hiệu
Hình 1.1.Cấu tạo và ký hiệu của Thyristor
6
1.1.2. Nguyên lý làm việc củaThyristor
Có thể biểu diễn một Thyristor bằng sơ đồ tương đương với hai transistor
Q1, Q2mắc nối tiếp (hình 1.2). Trong đó: Q1 là transistor loại PNP, Q2 là
transistor loại NPN.
a) Trường hợp cực G hở mạch (IG = 0)
- Khi UAK> 0: J1, J3 phân cực thuận, J2 phân cực ngược, toàn bộ điện áp UAK
đặt lên J2. Khi UAK còn nhỏ, trong mạch chỉ có dòng bão hoà ngược ICB0 của
chuyển tiếp J2.
- Khi UAK> 0 đủ lớn: Tăng mức độ phân cực thuận cho tiếp giáp J1, J3, tăng
phân cực ngược cho J2. Khi UAK tăng tới điện áp đánh thủng J2 J2 bị đánh
thủng trở thành dẫn điện. Khi đó J1, J3tương đương hai Diode phân cực thuận
mắc nối tiếp và nối tắt qua J2Thyristor chuyển sang trạng thái mở. Khi
Thyristor mở, nội trở của nó giảm về giá trị rất nhỏ coi như bằng không. Đối với
vật liệu silic, giá trị điện áp bão hòa của transistorSilic xấp xỉ 0,2V còn UBE cỡ
khoảng 0,7V.Điện áp rơi trên hai cực A và K sẽ là:UAK = UEC1 + UBE2 0,2V +
0,7V 0,9V. Giá trị điện áp UAK làm cho Thyristor chuyển trạng thái từ ngắt
sang mở gọi là điện áp kích mở tự nhiên (Ukmtn).
Như vậy, phương pháp tăng điện áp phân cực thuận UAK để Thyristor
chuyển từ khoá sang mở gọi là phương pháp kích mở bằng điện áp thuận
(phương pháp kích mở tự nhiên) phương pháp này không dùng trong thực tế.
- Khi UAK< 0: J1, J3 phân cực ngược, J2 phân cực thuận, dòng qua Thyristor
là dòng rò ngược (chiều từ K A) có trị số nhỏ.
Hình 1.2. Mạch điện minh họa hoạt động của Thyristor
- Khi UAK< 0 đến giá trị Ung.max J1, J3 bị đánh thủng dòng ngược qua
Thyristor tăng nhanh Thyristor bị hỏng.
7
b) Trường hợp IG 0 (phương pháp kích mở bằng dòng điều khiển)
Khi UAK<Ukmtn ta đặt một điện áp UGK> 0 điện áp UGK tạo ra dòng (IG +
ICB0), nếu dòng này lớn hơn dòng mở của transistor T2 T2 mở
T1mởThyristor chuyển sang trạng thái mở hoàn toàn. Khi Thyristor đã mở thì
sự có mặt của dòng IG không còn có ý nghĩa. Như vậy, ta chỉ cần đưa một điện áp
UGK có giá trị nhỏ (một xung điện áp dương có biên độ, độ rộng đủ lớn) làm mở
Thyristor.
c)Tính dòng IA, IK trong trạng thái mở
- Theo sơ đồ mạch tương đương của Thyristor ta thấy, khi Thyristor dẫn điện
có dòng điện từ A đến K và giữa các tiếp xúc P-N của Q1 vàQ2 có các dòng điện:
IE1 = IA; IC1 = 1IE1 = 1IA
IE2 = IK; IC2 = 2IE2 = 2IK
Mà dòng collector của mỗi Q1, Q2 là:
IC1 = 1IE1 + IC01 = 1IA + IC01
IC2 = 2IE2 + IC02= 2IK + IC02
Trong đó 1 và 2 là hệ số khuếch đại thác lũ (số nhân thác lũ).
- Dòng điện tổng qua Thyristor là:
IA= IC1 + IC2 = 1IA + 2IK + IC01+ IC02 (1-1)
Trong đó:IC01 + IC02 = IC0
IC0 là dòng điện ngược bão hòa của tiếp xúc J2.
Mặt khác: IK = IA + IG, thay vào (1-1) và rút gọn ta có:
IA =
α2IG + IC0
1 - (α1 + α2) (1-2)
Nếu IG = 0:
IA =
IC0
1 - (α1 + α2) (1-3)
Hệ số khuếch đại của hai transistor ở trạng thái hở là nhỏ. Do đó, trạng thái
dẫn bền vững đạt được khi cả hai transistorrơi vào chế độ bão hòa tương ứng
với1+2= 1.
Như vậy, khi 1 + 2 = 1 dòng IA tăng vọt và không điều khiển được,
tương ứng với tiếp xúc J2 phân cực thuận. Lúc này Thyristor dẫn điện cả hai
transistor đều dẫn bão hòaThyristor ở chế độ mở (ON).
Trên thực tế, khi đặt điện áp UAK nào đó lên Thyristor thì chỉ có dòng điện
8
ngược chạy qua Thyristor, còn dòng điều khiển IG sẽ tạo ra một thành phần dòng
điện mà khi tổng các hệ số khuếch đại thác lũ của dòng điện 1 + 2 = 1 dẫn
tớiThyristor sẽ khởi động.
Khi cho một dòng điện vào cực điều khiển G, nó có thể tăng hệ số mà
không phụ thuộc vào điện áp và dòng điện. Dòng IG có tác dụng gia tăng hạt dẫn
thiểu số (điện tử) cho lớp bán dẫn P2 để cho tiếp xúc J2 thông (phân cực thuận)
sớm hơn. Tùy theo trị số của dòng IG mà điện áp đánh thủng tiếp xúc J2 và trị số
dòng điện duy trì IH thay đổi. Khi IG có giá trị càng lớn thì UBF càng nhỏ và IH
càng nhỏ.
1.1.3. Đặc tuyến Vôn-Ampe (V-A) của Thyristor
Đặc tuyến V-A thể hiện hoạt động của Thyristor như hình vẽ 1.3 và được
chia thành 4 miền rõ rệt:
a) Phân cực ngược UAK< 0
Thyristor có thể coi như là 2 diode phân cực ngược mắc nối tiếp J1, J3. Khi
UAK càng giảm thì dòng qua Thyristor nhanh chóng bằng dòng bão hòa ngược
(bằng dòng bão hòa ngược của các diode), Thyristor làm việc ở “Miền chắn
ngược” hay trạng thái khóa “OFF”. Nếu giảm UAK quá nhỏ (UAK<-VBR) thì 2
chuyển tiếp J1,J3 bị đánh thủng theo cơ chế thác lũ và xuyên hầm, dòng đánh
thủng tăng vọt có thể làm hỏng Thyristor. Vùng làm việc này gọi là “Miền đánh
thủng ngược”.
Hình 1.3. Đặc tuyến Vôn - Ampe của Thyristor
9
b) Phân cực thuận UAK> 0
*Trường hợp 1: Cực G hở (IG = 0):
Tiếp giáp J1, J3 phân cực thuận, J2 phân cực ngược, khi UAK còn nhỏ dòng
IA, IK nhỏ và được quyết định chủ yếu bởi dòng bão hòa ngược của J2, ID = IA =
IK được gọi là dòng dò thuận, Thyristor làm việc ở “Miền chắn thuận” (hay
Thyristor ở chế độ trở kháng cao, trạng thái khóa “OFF”).
Nếu tăng dần UAK lên đến điện áp đánh thủng tiếp xúc J2 thì dòng điện qua
SCR tăng vọt. Lúc này cả 3 tiếp xúc P-N đều coi như được phân cực thuận, điện
trở của chúng rất nhỏ làm cho sụt áp trên Thyristor giảm hẳn xuống còn khoảng
từ 1 2V. Lúc này Thyristor đã chuyển từ trạng thái khóa sang trạng thái mở
“ON”, hay trạng thái dẫn điện hoặc ở chế độ trở kháng thấp, miền làm việc của
Thyristor gọi là “Miền dẫn thuận”.
Trong trạng thái mở, dòng điện qua Thyristor được hạn chế nhờ điện trở
mắc ở mạch ngoài và IA>IL(dòng chốt:Dòng điện nhỏ nhất trên Anode yêu cầu
để duy trì Thyristor ở trạng thái mở).Như vậy, khi Thyristor chuyển sang trạng
thái mở thì không cần dòng điều khiển IG. Trị số điện áp mà tại đó xảy ra đánh
thủng tiếp xúc J2 được gọi là điện áp đỉnh khuỷu VBF(hay điện áp kích mở).
Như vậy, khi Thyristor đã dẫn điện thì dòng điện qua nó không thể điều
khiển được nếu dòng IA lớn. Theo sơ đồ tương đương, khi tăng UAK tới giá trị
nhất định làm dòng ngược IC1 tăng (khi J2 bắt đầu bị đánh thủng), mà IB2= IC1,khi
IC1lớnhơn dòng mở cho Q2 thì Q2 sẽ mở làm cho IC2tiếp tục tăng, mà IB1=IC2.Như
vậy,IC1tiếp tục tăng, quá trình này xảy ra theo một vòng kín. Kết quả là dù điều
kiện gây ra sự đánh thủng J2 mất đi (khi UAKgiảm), quá trình cũng vẫn tự động
tiếp tục dẫn tới Q1, Q2 mở hoàn toàn, nghĩa làThyristor mở hoàn toàn.
Khi Thyristor đã mở hoàn toàn, nếu điện áp phân cực thuận UAKgiảmnhỏ
hơn điện áp kích mở thì dòng IAcũng giảm nhưng Thyristor vẫn mở.Thyristor
chỉ ngừng dẫn khi dòng điện IAbị giảm xuống dưới trị số dòngđiện IH gọi là
dòng điện duy trì và tương ứng với dòng IHta có điện ápduy trì UH.
*Trường hợp 2: Cực G có dòng điều khiển (IG0):
Nếu điện áp thuận đặt vào ThyristorUAKnhỏ hơn mức điện áp kích mởUBF,
giữa cực G và K được đặt điện áp UG>0, tạo ra dòng IGđủ lớnlàm mở Q2và quá
trình xảy ra theo một vòng kín tương tự như trên làm cho Q1 mở như vậy
Thyristor được mở hoàn toàn.
10
Điện áp mở ThyristorUGthường là một xung có biên độ đủ lớn, sau
khiThyristor mở nó giữ nguyên trạng thái này cho dù xung mở UGkhông cònnữa,
muốn cho Thyristor chuyển từ trạng thái mở sang trạng thái khóa phảilàm cho dòng
IB1, IB2giảm nhỏ hơn dòng mở của Q1, Q2, điều này cóthể thực hiện được bằng 2
cách sau:
- Giảm nhỏ điện áp thuận UAKIAsẽ giảm IB2 giảm nhỏ hơn dòng mở
của Q2 làm cho Q2 khóa, dòng IC2=IB1cũng giảm đi làmcho Q1 khóa, kết quả là
Thyristor khóa hoàn toàn.
- Tạo điện áp UG<0, làm cho IB2giảm làm cho Q2 khóa, dẫn tới Q1cũng
khóa, do đó Thyristor cũng khóa hoàn toàn.
Nếu ta tăng dòng điều khiển IG1<IG2<IG3...thì điện áp đỉnh khuỷu VBFcũng
giảm từ VBF1<VBF2<VBF3…và khi IG= IG3thì Thyristor dẫn điện như mộtdiode.
Khi UAKthuận tăng lên thì dòng điều khiển cần thiết để khởi động
Thyristorsẽ giảm xuống.
Chú ý:Khi Thyristor khóa, muốn nó mở trở lại có thể thực hiện bằng 2 cách:
- Tăng điện áp phân cực thuận UAKvượt quá giá trị điện áp kích mở;
- Kích khởi bằng xung điều khiển mở UG>0.
1.1.4. Thông số kỹ thuật của Thyristor
Sau đây là các thông số kỹ thuật chính của Thyristor:
- Dòng thuận tối đa (IAmax): Là dòng điện Anode trung bình lớn nhất
màThyristor có thể chịu đựng được liên tục. Trong trường hợp dòng lớn,
Thyristor phải được giải nhiệt đầy đủ. Dòng thuận tối đa tùy thuộc vào mỗi
Thyristor, có thể từ vài trăm mA hàng trăm A.
- Điện áp ngược tối đa: Là điện áp phân cực ngược tối đa mà chưa xảy ra
sự đánh thủng (breakdown). Thyristor được chế tạo với điện áp ngược từ vài
chục V kV.
- Dòng chốt IL(latching current):Là dòng thuận tối thiểu để giữ Thyristor ở
trạng thái dẫn điện sau khi Thyristor từ trạng thái khóa sang trạng thái mở. Dòng
chốt thường lớn hơn dòng duy trì (IH) chút ít ở Thyristor công suất nhỏ và lớn
hơn dòng duy trì khá nhiều ở Thyristor có công suất lớn.
- Dòng cổng tối thiểu IGmin(Minimum gate current):
Như đã thấy, khi điện áp UAK lớn hơn VBF thì Thyristor sẽ chuyển sang
trạng thái dẫn điện mà không cần dòng kích IG. Tuy nhiên trong thực tế, thường
người ta phải tạo ra một dòng cổng để Thyristor dẫn điện ngay. Tùy theo mỗi
Thyristor, dòng cổng t
Thyristor có công suất càng l
cổng không được quá lớ
- Thời gian mở (turn
đến lúc Thyristor dẫn g
mở khoảng vài μs. Như v
gian mở.
- Thời gian tắt (turn
UAK xuống 0V, tức là dòng
UAKxuống 0 rồi tăng lên ngay th
kích. Thời gian tắt Thyristor
cao trở lại mà Thyristor
mở, thường khoảng vài ch
động ở tần số thấp, tối đa kho
- Tốc độ tăng dòng thu
Đây là trị số tối đa c
có thể bị hỏng. Lý do là khi
mở, điện áp UAK còn lớ
tiêu tán tức thời có thể
trung ở gần vùng cổng nên vùng này d
di/dt tùy thuộc vào mỗi
- Tốc độ tăng điện
Ta có thể làm Thyristor
cách tăng điện áp UAKlên đ
VBF hoặc bằng cách dùng dòng kích c
Một cách khác là tăng
du/dt lớn mà bản thân đi
cần lớn. Thông số du/dt
nhất mà Thyristor chưa d
này Thyristor sẽ dẫn đi
điện dung nội Cb giữ
transistor trong mô hình t
Thyristor. Dòng điện qua t
11
ng tối thiểu từ dưới 1mA vài chục mA. Nói chung,
t càng lớn cần dòng kích lớn. Tuy nhiên, nên chú ý là dòng
ớn, có thể làm hỏng nối cổngCathodecủ
(turn – on time): Là thời gian từ lúc bắ
n gần bão hòa (thường là 0,9 lần dòng định m
. Như vậy, thời gian hiện diện của xung kích ph
t (turn – off time):Để tắt Thyristor, ngườ
là dòng Anode cũng bằng 0. Thế nhưng n
i tăng lên ngay thì Thyristor vẫn dẫn điện mặc dù không có dòng
Thyristor là thời gian từ lúc điện ápUAK xu
Thyristor không dẫn điện trở lại. Thời gian này l
ng vài chục μs. Như vậy, Thyristor là linh ki
i đa khoảng vài chục KHz.
òng thuận tối đa di/dt:
đa của tốc độ tăng dòng Anode. Trên tr
ng. Lý do là khi Thyristor chuyển từ trạng thái khóa sang tr
ớn trong lúc dòng điện Anode tăng nhanh khi
quá lớn. Khi Thyristor bắt đầu dẫn, công su
ng nên vùng này dễ bị hư hỏng. Khả năng ch
i Thyristor.
n áp du/dt:
Thyristor dẫn điện bằng
lên đến điện áp quay về
ng cách dùng dòng kích cực cổng.
t cách khác là tăng điện áp UAK nhanh tức
n thân điện thế Anode không
/dt là tốc độ tăng thế lớn
chưa dẫn, vượt trên vị trí
n điện. Lý do là có một
ữa hai cực nền của
transistor trong mô hình tương đương của
n qua tụ là cb b
dU i C
dt .
Hình 1.4. H
c mA. Nói chung,
n. Tuy nhiên, nên chú ý là dòng
ủa Thyristor.
ắt đầu có xung kích
nh mức). Thời gian
a xung kích phải lâu hơn thời
ời ta giảm điện áp
nhưng nếu ta hạ điện áp
c dù không có dòng
xuống 0 đến lúc lên
i gian này lớn hơn thời gian
là linh kiện chậm, hoạt
. Trên trị số này Thyristor
ng thái khóa sang trạng thái
tăng nhanh khiến công suất
n, công suất tiêu tán tập
năng chịu đựng của
Hình 1.4. Hạn chế dòng điện
nội icb
12
Dòng điện này chạy vào cực nền của Q1. Khi dU/dt đủ lớn thì icb lớn đủ sức
kích Thyristor. Người ta thường tránh hiện tượng này bằng cách mắc một tụ C
và điện trở R song song với Thyristor để chia bớt dòng icb (hình 1.4).
Những thông số nêu trên đây thường được cho trong các sổ tay ở nhiệt
độ250
C,ở chế độ xung tần số cao cần lưu ý đến thờigian mở và thời gian tắt của
Thyristor.
1.2.Các mạch khống chế điển hình dùng Thyristor
1.2.1. Mạch chỉnh lưu có khống chế kiểu pha xung
Mạch khống chế xung đơn giản nhất được trình bày trên hình 1.5. Nếu cực
Gcủa Thyristor trong mạch luôn được phân cực để cho Thyristor thông thì vai
trò củaThyristor cũng giống như một van chỉnh lưu thông thường. Khi đặt vào
cực G một chuỗixung kích thích làm Thyristor chỉ mở tại những thời điểm nhất
định (cùng với chu kìdương của điện áp nguồn đặt vào Anode) thì dạng điện áp
ra trên tải của Thyristor khôngphải là toàn bộ các nửa chu kì dương như ở các
mạch chỉnh lưu thông thường màtùy theo quan hệ pha giữa xung kích và điện áp
nguồn, chỉ có từng phần của nửa chukì dương.
Giá trị trung bình của điện áp trên tải:
UTB= 1
2π Umsin(ωt)
π
0
d(ωt)= 1
2π
Um(1+cosα) (1-4)
a) Sơ đồ nguyên lý b) Giản đồ điện áp
Hình 1.5. Mạch chỉnh lưu khống chế kiểu pha xung
Ví dụ: Cho Uv = 220sint, f = 50Hz, UTB = 40V, xác định góc mở ?
Thay các thông số vào công thức (1-4), ta được 820
.
13
1.2.2. Mạch khống chế pha
a) Mạch khống chế pha 900 (hình 1.6)
a) Sơ đồ nguyên lí b) Dạng tín hiệu đầu vào
c) Dạng dòng điện cực G d) Dạng tín hiệu đầu ra trên Rtai
Hình 1.6. Mạch khống chế pha 900
Dòng kích mở cực G được lấy từ nguồn cung cấp qua điện trở R1. Nếu R1
được điều chỉnh đến giá trị điện trở nhỏ thì Thyristor sẽ mở hầu như đồng thời với
nửa chu kì dương đặt vào Anode. Nếu R1 được điều chỉnh đến một giá trị lớn
thích hợp thì Thyristor chỉ mở ở nửa chu kì dương lúc ev đến giá trị cực đại. Điều
chỉnh điện trở R1 trong khoảng 2 giá trị này Thyristor có thể mở với góc pha từ 0
900
. Nếu tại góc pha 900 mà IG không mở Thyristor thì nó cũng không thể mở
được bất cứ ở góc pha nào vì tại góc pha 900 dòng IG có cường độ lớn nhất. Diode
D để bảo vệ Thyristor khi nửa chu kì âm của nguồn điện đặt vào cực G.
Từ hình 1.6 có thể thấy rằng trong khoảng thời gian Thyristor mở, dòng IG
chảy qua R1, D và Rtai. Bởi vậy, khi Thyristor mở có thể viết:
ev = IGR1 + UD + UG + IGRt
IGR1 = ev - UD1 - IGRt- UG
R1= 1
IG
(ev-UD-UG-IGRG)
Ví dụ:Với sơ đồ nguyên lí của mạch khống phế pha như hình 1.6, điện áp
nguồn xoay chiều có biên độ là 30V, điện trở tải 15. Xác định khoảng điều
14
chỉnh của R1 để có thể mở Thyristor tại bất kì góc nào trong khoảng 5900
. Biết
rằng dòng mở cực G là 100A, và điện áp cực G là 0,5V.
Giải:Tại 50
:ev = 30sin50 = 30.0,0872 = 2,6V.
Thay các giá trị theo điều kiện đề bài cho vào biểu thức tính R1, ta có:
R1 = (2,6V – 0,7V - 0,5V – 100.10-6
A.15)/100.10-6
A
R1 = R1min = 14k
Tính tương tự tại 900
: R1 = R1max = 288k.
Như vậy, để góc mở của Thyristor có thể mở từ 50
900 thì điện trở R1 phải
điều chỉnh từ 14k 288k.
b) Mạch khống chế pha 1800
Mạch khống chế pha 1800 điển
hình trình bày trên hình 1.7. Khoảng
nửa chu kì âm của điện áp đặt vào, tụ
C1 được nạp theo chiều âm. Quá trình
nạp tiếp diễn tới giá trị cực đại của nửa
chu kì âm. Khi điểm cực đại của nửa
chu kì âm đi qua diodeD được phân cực
âm (vì Anode của nó được nối với tụ
điện C1 có điện thế âm so với Cathode).
Sau đó tụ C1 phóng điện qua điện trở
R1. Tùy theo giá trị của R1 mà C1 có
thể phóng hết (điện áp trên hai cực của
tụ bằng 0), ngay khi bắt đầu nửa chu kì
dương của nguồn đặt vào Thyristor,
hoặc có thể duy trì một điện áp âm
nhất định trên cực của nó cho tới góc
pha 1800 của chu kì dương tiếp sau đặt
vào Thyristor.
Hình 1.7.Mạch khống chế pha 1800
Hình 1.8. Mạch khống chế
pha với diode chỉnh lưu
Hình 1.9. Mạch khống chế đảo
mắc song song
Khi tụ C1 tích điện theo chiều âm thì D cũng bị phân cực ngược và xung
dương không thể đưa vào để kích mở cho Thyristor. Như vậy bằng cách điều
chỉnh R1 hoặc C1 hoặc cả hai có thể làm Thyristor mở ở bất cứ góc nào trong
khoảng từ 0 1800 của nửa chu kì dương nguồn điện áp đặt vào Thyristor.
Trên cơ sở sơ đồ nguyên lí đơn giản hình 1.7 có thể thay đổi đôi chút vềkết