Bài giảng Cấu kiện điện tử - Chương 6: Linh kiện chỉnh lưu có điều khiển

Nội dung text: Bài giảng Cấu kiện điện tử - Chương 6: Linh kiện chỉnh lưu có điều khiển

1. Chương 6: Linh kiện chỉnh lưu có điều khiển • Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các đặc tính và ứng dụng của: – SCR (Silicon Controlled Rectifier; Thysistor) – TRIAC – DIAC – Diode 4 lớp NHATRANG UNIVERSITY
2. Điốt 4 lớp (điốt Shockley) • Cấu tạo: – Điốt 4 lớp gồm có 4 lớp bán dẫn p-n-p-n xen kẽ nhau, hai đầu của 4 lớp bán dẫn được nối với hai chân Anode (A) và Kathode (K) – Có thể coi điốt 4 lớp tương đương với hai transistor khác loại mắc song song với nhau NHATRANG UNIVERSITY
3. Điốt 4 lớp (điốt Shockley) • Nguyên lý hoạt động: Điốt 4 lớp chỉ hoạt động với điện áp U >0, khi đó nó như một công tắc điện tử điều khiểnAK bằng điện áp – Khi U <U , tiếp giáp J1 và J3 phân cực thuận, tiếp giáp J2AK phânBRF cực ngược, dòng điện qua điốt I là dòng ngược của tiếp giáp J2→điốt 4 lớp như Amột công tắc hở; Trên đặc tuyến V-A đây là miền chắn thuận – Khi U ≥U , dòng ngược của tiếp giáp J2 tăng dần và bằngAK I BRFlà dòng kích cho 2 transistor tương đương dẫn bão Shòa. Lúc này điện trở của điốt 4 lớp giảm mạnh nên sụt áp trên nó giảm manh và dòng điện qua nó tăng mạnh→điốt 4 lớp như một công tắc NHATRANG UNIVERSITY đóng; Trên đặc tuyến V-A đây là miền dẫn thuận – Để điốt 4 lớp trở về trạng thái ngắt điện thì phải giảm dòng IA xuống dưới một giá trị IS, gọi là dòng ngắt
4. Điốt 4 lớp (điốt Shockley) V : Điện áp đỉnh khủy (forward- NHATRANG UNIVERSITY BRF breakover voltage) IS: Dòng ngắt (switching current) IH: Dòng giữ (holding current)
5. Ứng dụng của điốt 4 lớp • Mạch tạo dao động răng cưa: – Khi đóng khóa SW, nguồn nạp cho tụ qua điện trở R, khi điện áp trên tụ bằng điện áp đỉnh khủy UBRF thì điốt được kích mở – Khi điốt 4 lớp được kích mở thì điện áp trên tụ xả qua điốt đến khi dòng IA giảm tới IS thì điốt khóa, tụ lại được nạp điện từ nguồn; các chu kỳ sau lặp lại NHATRANG UNIVERSITY
6. SCR (Silicon Controlled Rectifier) • Cấu tạo – Gồm 4 lớp bán dẫn đặt xen kẽ nhau p-n-p-n; trên 4 lớp bán dẫn lấy ra ba cực Anode (A), Kathode (K), và cực điều khiển G (Gate) – SCR có thể coi là hai transistor khác loại mắc song song với nhau và có cực điều khiển G NHATRANG UNIVERSITY
7. NHATRANG UNIVERSITY SCR (SiliconControlledRectifier)
8. Nguyên lý hoạt động của SCR • Khi U 0 – Nếu để hở cực G (I =0) thì SCR hoạt động như điốt 4 lớp (nhưng có điện Gáp đỉnh khủy lớn hơn rất nhiều) – Nếu U >0→transistor tương đương loại npn (Q1) hoạt động→transistorG tương đương loại pnp (Q2) hoạt động. Do I =I và I =I nên Q1 và Q2 nhanh chóng dẫn bão hòa→SCRC2 B1 B2 dẫnC1, điện trở của nó giảm nhanh, sụt áp trên SCR giảm mạnh và dòng điện IA NHATRANG UNIVERSITY thì tăng mạnh: Miền dẫn thuận – Sau khi SCR dẫn, không tác động U >0 nữa thì SCR vẫn dẫn do Q1 và Q2 vẫn dẫn bão hòa→G kích mở – Để ngắt SCR phải giảm dòng IA<IH
9. Nguyên lý hoạt động của SCR NHATRANG UNIVERSITY
10. Nguyên lý hoạt động của SCR NHATRANG UNIVERSITY Đặc tuyến V-A của SCR
11. Nguyên lý hoạt động của SCR • Ngắt SCR: Để ngắt SCR thì phải giảm dòng IA<IH hoặc triệt tiêu dòng IA. Có hai cách thông dụng để ngắt SCR – Ngắt dòng IA (anode current interupt) – Đặt điện áp âm lên UAK (force commutation) • Khi SCR ngắt, để nó dẫn trở lại thì phải kích mở trở lại NHATRANG UNIVERSITY anode current interupt force commutation
12. Ứng dụng của SCR Đóng ngắt dòng điện Nhấn các nút bấm SW1, SW2 để đóng, ngắt tải NHATRANG UNIVERSITY
13. Ứng dụng của SCR • Chỉnh lưu có điều khiển: Khi SCR làm việc với điện áp (dòng điện) xoay chiều thì nó tự ngắt ứng với nửa chu kỳ âm của điện áp. Tùy vào góc kích mở đưa đến cực G, SCR có khả năng điều tiết công suất ra tải Giá trị của R1, R2 xác định góc mở : • Nếu R1, R2 nhỏ thì góc mở gần bằng 0o→SCR kích mở cùng pha với điện áp vào NHATRANG UNIVERSITY • Khi R1, R2 thay đổi thì góc kích thay đổi từ 0o- 90o
14. Ứng dụng của SCR NHATRANG UNIVERSITY
15. Ứng dụng của SCR Mạch tự động mở đèn khi mất điện NHATRANG UNIVERSITY UAK 0, D4 dẫn
16. Ứng dụng của SCR Mạch bảo vệ quá áp ở nguồn 1 chiều NHATRANG UNIVERSITY Uout tăng→ID1 tăng→Utrig tăng→D2 dẫn→nguồn AC chập, đứt cầu chì
17. Diac • Cấu tạo: gồm 4 lớp bán dẫn p-n-p-n xen kẽ nhau và lấy ra hai cực Anode 1 (A1) và Anode 2 (A2) • Diac có thể coi là 2 điốt 4 lớp mắc song song ngược chiều nhau, như vậy nó có thể dẫn điện cả hai chiều NHATRANG UNIVERSITY
18. Triac • Cấu tạo: Gồm có 4 lớp bán dẫn p-n-p-n xen kẽ nhau, trên các lớp bán dẫn lấy ra các cực Anode 1 (A1), Anode 2 (A2) và cực điều khiển G (Gate) • Triac có thể coi là hai SCR mắc song song, ngược chiều nhau, nên nó có khả năng dẫn điện theo hai chiều NHATRANG UNIVERSITY
19. NHATRANG UNIVERSITY Triac
20. NHATRANG UNIVERSITY Triac
21. Ứng dụng của Triac • Triac dẫn điện cả hai chiều, nên nó được dùng để điều tiết công suất cho tải xoay chiều NHATRANG UNIVERSITY • Đóng ngắt dòng điện xoay chiều: Triac có thể đóng hay ngắt dòng xoay chiều tùy thuộc vào điện áp đưa đến cực G có liên tục hay không