Mạch sửa xung dùng mạch vi phân, khuếch đại xung dùng Tranzito loại pnp

Hình 3.46 là sơ đồ nguyên lý mạch sửa xung và khuếch đại xung để kích mở cho Thyristo cùng giản đồ thời gian mô tả hoạt động của mạch.Trong sơ đồ, mạch khuếch đại xung được kết cấu từ hai Tranzitor T4, T5 ghép kiểu Darlington (mắc nối tiếp hai Tranzito) theo sơ đồ cực phát chung. Hai Tranzito mắc nối tiếp như vậy tương đương với một Tranzito có hệ số khuếch đại dòng điện () theo sơ đồ phát chung bằng tích hệ

số khuếch đại dòng của hai Tranzito thành phần:  = 4. 5. Trong đó 4, 5 là hệ số khuếch đại dòng điện của hai Tranzito T4 và T5.

Trong mạch người ta lợi dụng nội trở trên tiếp giáp Je của T4 và T5 để cùng tụ C3 tạo thành mạch sửa xung. Thực chất đây là mạch vi phân tín hiệu gồm tụ C3 và nội trở rebT4 + rebT5 của hai Tranzistor. Điện áp vào của mạch vi phân là điện áp lấy ra của mạch so sánh uss, còn điện áp ra của mạch vi phân được lấy trên điện trở của mạch hay chính là điện áp UKAD4 trên điốt D4. Nhìn trên sơ đồ nguyên lý ta thấy điện áp này đặt tới chân E của T5 và chân B của T4, đồng thời nó phân cực thuận cho hai tiếp giáp Je của T4 và T5. Do đó điện áp này có tác dụng mở hai Tranzistor T4 và T5.

* Biến áp xung BAX trong mạch có chức năng chính là truyền xung từ mạch khuếch đại xung đến Tiristor để cách ly giữa mạch điều khiển và mạch động lực.

Ngoài ra nhờ vào tính chất bão hoà từ của lõi thép mà biến áp xung còn tham gia sửa dạng xung khi độ rộng của xung đưa tới mạch khuyếch đại còn quá rộng. Nguyên lý sửa xung của máy biến áp xung được thể hiện trên hình 3.46. Trong đó tX là độ rộng của xung vào cuộn sơ cấp BAX (uv), còn tbh là khoảng thời gian tính từ lúc cấp xung cho BAX đến lúc từ thông trong lõi thép của BAX bão hòa.



0

t uSS

Ucebh

0

0

0

uC3

uAKD4

uSX

t

t

t b)

t1 t’1 t2 t3 t4

uSX

Hình 3.46

1 2 3 4 5 6

A B C D 6

5 4

3 2

1

D

C

B

A

Title

Number Revision

Size B

Date: 1-Jan-1997 Sheet of

File: C:\ADVSCH\HH04.SCH Drawn By:

T5 T4

R8 C3

D4 R9

D5 D7

D6

*

*

G

K

U®kTi

-Ucc3 BAX

Uss _

+

(a)

* Nguyên lý sửa xung của BAX :

Trên hình 3.47a là trường hợp xung vào cuộn sơ cấp biến áp xung có độ rộng nhỏ hơn hoặc bằng khoảng thời gian bão hòa từ của BAX. Do đó xung ra ur lấy trên cuộn thứ cấp biến áp xung có độ rộng bằng độ rộng của xung vào.

Ở hình 3.47b là trường hợp độ rộng của xung vào BAX lớn hơn thời gian bão hoà từ của BAX. Tại thời điểm t1 có xung vào cuộn sơ cấp BAX nên trên cuộn sơ cấp BAX ta cũng thu được một xung ra. Đến thời đểm t’1 từ thông trong lõi thép BAX bão hòa nên mất xung trên cuộn thứ cấp BAX mặc dù lúc này vẫn còn xung vào.

Như vậy xung ra lấy trên cuộn thứ cấp BAX có độ rộng lớn nhất là bằng khoảng thời gian bão hòa từ của lõi thép BAX. Dưới đây ta phân tích nguyên lý hoạt động của mạch mạch sửa xung và khuếch đại xung với giả thiết xung đưa đến mạch BAX có độ rộng nhỏ hơn hoặc bằng khoảng thời gian bão hoà của BAX.

* Nguyên lý hoạt động của mạch sửa xung và khuếch đại xung:

+ Từ thời điểm t = 0 đến thời điểm t = t1, điện áp uSS có giá trị USS = Ucebh  0 nên ta coi điện áp vào mạch vi phân bằng không, Tranzistor T4 và T5 khoá, không có xung ra trên cuộn thứ cấp biến áp xung.

+ Tại thời điểm t = t1 điện áp uSS = -UCC2 đặt tới mạch vi phân và có cực tính như hình vẽ. Khi đó tụ C3 được nạp điện từ +uS  rebT5  rebT4  C3  R8  nội trở của nguồn uSS  mát. Quá trình nạp điện của tụ C3 tạo nên dòng điện chảy qua các chân B của hai Tranzistor T4 và T5 nên chúng đều mở dẫn dòng qua cuộn sơ cấp biến áp xung theo chiều từ (*) đến không (*). Lúc này trên cuộn thứ cấp biến áp xung cũng xuất hiện một điện áp có cực tính dương ở (*) và âm ở không (*). Đây chính là xung đưa đến điều khiển Tiristor uđkTi > 0.

+ Đến thời điểm t = t’1, điện áp vào mạch sửa xung vẫn có giá trị uSS = -Ucc2 nhưng tụ C3 đã đầy điện nên không nạp nữa, điện áp trên tụ giữ nguyên ở giá trị –uC3 = Ucc2.

Hình 3.47: Giản đồ thời gian mô tả nguyên lý hoạt động của BAX.

t t t1 t2 t3 t4

uv

ur

0

0

a) txvào  tbh

t t t1 t2 t3 t4

uv

ur

0

0

b) txvào > tbh t’1 t’3 txvào

txra

txvào

txra

Khi C3 ngừng nạp thì dòng nạp cho tụ chảy qua các chân B của Tranzisto T4, T5 cũng chuyển về bằng không nên T4 và T5 khoá, ngừng dẫn dòng qua cuộn sơ cấp biến áp xung. Lúc này điện áp trên cuộn sơ cấp biến áp xung bằng không nên điện áp trên cuộn thứ cấp BAX cũng chuyển về bằng không: uđkTi = 0. Do dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp BAX đột ngột giảm về bằng không nên trên các cuộn dây sẽ sinh ra một sức điện động tự cảm có cực tính dương ở không (*) và âm ở (*) để chống lại sự biến thiên của dòng điện. Sức điện động tự cảm này phân cực thuận cho điốt D5 nên D5 thông dập tắt sức điện động này. Điốt D6 mắc song song với cuộn thứ cấp biến áp xung cũng có chức năng dập sức điện động tự cảm trên cuộn thứ cấp biến áp xung.

+Ở thời điểm t2 điện áp vào mạch vi phân lại chuyển về giá trị uSS = ucebh  0, tụ C3 bắt đầu thực hiện quá trình phóng điện theo đường: +C3  D4  mát  nội trở nguồn uSS  R8  -C3. Quá trình phóng điện của tụ C3 gây ra một sụt áp thuận trên D4, sụt áp này đặt cả lên hai tiếp giáp Je của T4 và T5 và phân cực ngược cho hai tiếp giáp này.

Đây là xung âm đặt tới hai tiếp giáp điều khiển của hai Tranzito và chúng được thể hiện trên giản đồ thời gian bằng nét đứt ở trục UKAD4.

* Kết luận:

Quá trình trên cứ diễn ra liên tục và lặp đi lặp lại, kết quả là trên cuộn thứ cấp của biến áp xung ta thu được một dẫy xung có tần số bằng tần số của dẫy xung uSS. Xung ra của mạch khuếch đại xung uđkTi có sườn trước không thay đổi so với xung uSS, song độ rộng của xung đã được sửa với độ rộng thích hợp để mở Thyristor. Độ rộng của xung uđkTi đúng bằng khoảng thời gian T4 và T5 dẫn dòng qua cuộn sơ cấp biến áp xung, đây cũng chính là khoảng thời gian tụ C3 nạp điện từ giá trị – uC3 = Ucebh  0 đến giá trị – uC3 = Ucc. Trong thực tế người ta thường tính chọn cho mạch vi phân sao cho độ rộng của xung đưa đến mở Thyristor nằm trong khoảng từ 200s đến 600s.

* Tính chọn cho mạch sửa xung:

Để tính chọn cho mạch sửa xung và khuếch đại xung ta chọn nguồn nuôi có giá trị Ucc3 = 12 (V).

Khâu sửa xung gồm tụ C3 và nội trở tiếp giáp Je của hai Tranzistor T4 và T5. Vì độ rộng của xung uđkTi (tx) bằng khoảng thời gian tụ C3 nạp điện (tn) từ giá trị - uC3 = ucebh

 -uC3 = Ucc2 nên nếu ta chọn độ rộng xung tx = 200s thì tn = 200s. Trong quá trình tụ C3 nạp điện ta có biểu thức: