Bài giảng Cấu kiện điện tử - Chương 6: Linh kiện chỉnh lưu có điều khiển cung cấp cho người học các kiến thức về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các đặc tính và ứng dụng của: SCR (Silicon Controlled Rectifier; Thysistor), TRIAC, DIAC, Diode 4 lớp. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Trang 1Linh 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
Trang 2Anode (A) và Kathode (K)
– Có thể coi điốt 4 lớp tương đương với hai transistorkhác loại mắc song song với nhau
Trang 3Điốt 4 lớp (điốt Shockley)
• Nguyên lý hoạt động: Điốt 4 lớp chỉ hoạt động
điện tử điều khiển bằng điện áp
– Khi U AK <U BRF, tiếp giáp J1 và J3 phân cực thuận, tiếpgiáp J2 phân cực ngược, dòng điện qua điốt IA làdòng ngược của tiếp giáp J2→điốt 4 lớp như mộtcông tắc hở; Trên đặc tuyến V-A đây là miền chắn thuận
– Khi U AK ≥U BRF, dòng ngược của tiếp giáp J2 tăng dần
và bằng IS là dòng kích cho 2 transistor tương đươngdẫn bão hòa Lúc này điện trở của điốt 4 lớp giảm
Trang 4Điốt 4 lớp (điốt Shockley)
V BRF : Điện áp đỉnh khủy breakover voltage)
(forward-I S : Dòng ngắt (switching current)
I H : Dòng giữ (holding current)
Trang 5• 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 thìđiốt được kích mở
– Khi điốt 4 lớp được kích mở thì điện áp trên tụ xả quađiốt đến khi dòng IA giảm tới IS thì điốt khóa, tụ lạiđược nạp điện từ nguồn; các chu kỳ sau lặp lại
Trang 6– SCR có thể coi là hai transistor khác loại mắc songsong với nhau và có cực điều khiển G
Trang 8Nguyên lý hoạt động của SCR
nên chỉ có dòng ngược rất nhỏ đi qua SCR do vậy nó không dẫn điện, trên đặc tuyến V-A đây
là vùng chắn ngược ; nếu tiếp tục giảm UAK thì J1, J3 bị đánh thủng→SCR hỏng
– Nếu để hở cực G (I G =0) thì SCR hoạt động như điốt 4 lớp (nhưng có điện áp đỉnh khủy lớn hơn rất nhiều)– Nếu U G >0→transistor tương đương loại npn (Q1)hoạt động→transistor tương đương loại pnp (Q2)hoạt động Do IC2=IB1 và IB2=IC1 nên Q1 và Q2 nhanh chóng dẫn bão hòa→SCR dẫn, điện trở của nó giảmnhanh, sụt áp trên SCR giảm mạnh và dòng điện IAthì tăng mạnh: Miền dẫn thuận
– Sau khi SCR dẫn, không tác động U G >0 nữa thì SCR vẫn dẫn do Q1 và Q2 vẫn dẫn bão hòa→kích mở
– Để ngắt SCR phải giảm dòng I A <I H
Trang 10Nguyên lý hoạt động của SCR
Đặc tuyến V-A của SCR
Trang 11Nguyên lý hoạt động của SCR
• Ngắt SCR: Để ngắt SCR thì phải giảm dòng IA<IH hoặctriệt 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
Trang 13kỳ 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
Trang 16Mạch bảo vệ quá áp ở nguồn 1 chiều
Uout tăng→ID1 tăng→Utrig tăng→D2 dẫn→nguồn AC chập, đứt cầu chì
Trang 17• Cấu tạo: gồm 4 lớp bán dẫn p-n-p-n xen kẽ
(A2)
• Diac có thể coi là 2 điốt 4 lớp mắc song song
cả hai chiều
Trang 18• Cấu tạo: Gồm có 4 lớp bán dẫn p-n-p-n xen kẽ
1 (A1), Anode 2 (A2) và cực điều khiển G (Gate)
• Triac có thể coi là hai SCR mắc song song,
theo hai chiều
Trang 21• Triac dẫn điện cả hai chiều, nên nó được dùng
để điều tiết công suất cho tải xoay chiều