LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Chia sẻ: Dinh Quang Hieu Hieu | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:34

0
125
lượt xem
30
download

LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'linh kiện điện tử công suất', kỹ thuật - công nghệ, cơ khí - chế tạo máy phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

  1. Dàn bài Điện tử c¬ng suất 1 Ch¬ng 2 : LINH KIÖN §TCS §Ó thùc hiÖn c¸c ng¾t ®iÖn ®iÖn tö trong ch¬ng 1, cã thÓ sö dông nhiÒu linh kiÖn hay nhãm linh kiÖn ®iÖn tö chÞu ®îc ¸p cao - dßng lín, lµm viÖc trong hai chÕ ®é: - DÉn ®iÖn hay b¶o hoµ (ON): sôt ¸p qua kªnh dÉn ®iÖn rÊt bÐ, dßng phô thuéc vµo t¶i. - Khãa (OFF): dßng qua nã rÊt bÐ (≈ 0), kªnh dÉn ®iÖn nh hë m¹ch. C¸c linh kiÖn chÝnh: diode, thyristor (SCR), BJT vµ MosFET. II.1 DIODE: Lµ linh kiÖn dÉn ®iÖn mét chiÒu quen thuéc cña m¹ch ®iÖn tö. 1. Ph©n lo¹i: - Theo sôt ¸p thuËn, lo¹i thêng (dïng silic) tõ 0.6 ®Õn 1.2 V, thêng tÝnh b”ng 1V. ë m¹ch dßng lín, ¸p thÊp cã thÓ dïng c”ng nghÖ Schottky, ®Ó cã sôt ¸p thuËn bÐ, 0.2 - 0.4V. - Cã lo¹i diod dßng bÐ dïng cho m¹ch xö lý tÝn hiÖu, diod c”ng suÊt chÞu dßng lín h¬n cho m¹ch §TCS, diod lµm viÖc ë m¹ch cao tÇn cã tô ®iÖn mèi nèi bÐ. - Diod c”ng suÊt chia lµm hai lo¹i: dïng ë tÇn sè c”ng nghiÖp (diod chØnh lu) vµ diod dïng cho m¹ch ®ãng ng¾t ë tÇn sè cao. 2. §Æïc tÝnh phôc håi cña diod (recovery): - M” t¶: Khi chuyÓn tõ tr¹ng th¸i dÉn ®iÖn sang tr¹ng th¸i khãa, cã kho¶ng thêi gian ng¾n diod dÉn dßng ngîc gäi lµ thêi gian phôc håi ngîc trr (rr: reverse recovery) tríc khi thËt sù khãa nh h×nh II.1.1. Dßng ®iÖn nµy øng víi viÖc x¶ vµ n¹p ngîc l¹i c¸c ®iÖn tÝch cña mèi nèi (t¬ng øng tô ®iÖn mèi nèi) khi diod bÞ ph©n cùc nghÞch. H×nh II.1.1: Hai kiÓu phôc håi.
  2. Trang 1/ Chương 2 © Huỳnh Văn Kiểm
  3. Học k× 2 năm học 2004-2005 - trr cã trÞ sè kh¸ lín ë diod tÇn sè c”ng nghiÖp lµm cho chóng kh”ng thÓ lµm viÖc ë vµi chôc KHz, nhng kh¸ bÐ, cë vµi micro gi©y ë diod phôc håi nhanh (fast recovery). Ngoµi trr , ®Æc tÝnh phôc håi cña diode cßn ®Æc trng qua ®iÖn tÝch QRR lµ tÝch ph©n cña dßng ®iÖn ngîc theo t. - ¶nh hëng cña ®Æc tÝnh phôc håi: Diod phôc håi nhanh (®îc dïng cho m¹ch ®ãng ng¾t tÇn sè cao) cã ®Æc tÝnh phôc håi h×nh II.1.1.b: dßng ngîc t¨ng dÇn ®Õn IRR vµ gi¶m vÒ 0 rÊt nhanh sau ®ã. Sù thay ®æi ®ét ngét tr¹ng th¸i cña dßng ®iÖn nµy sÏ t¹o ra qu¸ ¸p cho c¸c phÇn tö m¹ch hay g©y nhiÔu do c¸c L cña m¹ch hay ký sinh do tèc ®é t¨ng (gi¶m) dßng di/dt lín. Ta cã trr = ta + tb ≈ ta Khi cho ≈ tb lµ kh”ng ®¸ng kÓ. Gäi di lµ tèc ®é t¨ng dßng ©m: Ta cã di I RR 1 dt  vµ Q RR  I RR a .t .Suy ra dt ta 2 di IRR 2.QRR dt VËy víi QRR cho tríc, ®Ó gi¶m IRR cÇn ph¶i h¹n chÕ di/dt khi khãa. - Kh”ng chØ diod, SCR víi t c¸ch lµ chØnh lu cã ®iÒu khiÓn còng gÆp vÊn ®Ò t¬ng tù. II.2 THYRISTOR Vµ SCR: 1. CÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng SCR: Ba cùc cña SCR: Anod: D¬ng cùc Katod: ¢m cùc Gate: Cæng hay cùc ®iÒu khiÓn. Ký hiÖu SCR CÊu t¹o nguyªn lý M¹ch t¬ng ®¬ng hai BJT H×nh II.2.1: Ký hiÖu vµ nguyªn lý SCR - Khi míi cÊp ®iÖn, iG = 0 : SCR khãa thuËn vµ ngîc - IA lµ dßng ®iÖn rß, rÊt bÐ, cë mA víi VAK ≠ 0.
  4. Trang 2/ Chương 2 http://www.khvt.com
  5. Dàn bài Điện tử c¬ng suất 1 H×nh II.2.2: CÊu t¹o mét SCR dßng lín ë tØ lÖ thùc (a) vµ phãng to m¶nh tinh thÓ b¸n dÉn (b) - Khi SCR ph©n cùc thuËn - VAK > 0, vµ cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn - IG > 0, SCR chuyÓn sang tr¹ng th¸i dÉn ®iÖn vµ cã kh¶ n¨ng tù gi÷ tr¹ng th¸i dÉn ®iÖn cho ®Õn khi dßng qua nã gi¶m vÒ 0. 2. §Æc tÝnh tÜnh ( volt - ampe ): M” t¶ quan hÖ IA(VAK) víi dßng IG kh¸c nhau. H×nh II.2.3 S¬ ®å thÝ nghiÖm vµ ®Æc tuyÕn volt - ampe cña SCR * VAK < 0 : Khãa ngîc: Ch¹y qua SCR lµ dßng rß ngîc, cë mA. Khi VAK < - VRB ta cã hiÖn tîng g·y ngîc, dßng | IA | t¨ng rÊt cao trong khi VAK vÉn gi÷ trÞ sè lín => SCR bÞ háng. * VAK > 0 vµ IG = 0 : Khãa thuËn: Ta cã lµ dßng rß thuËn, còng cë mA. Khi VAK > VFB ta cã hiÖn tîng g·y thuËn: SCR chuyÓn sang vïng dÉn ®iÖn. Ta ph¶i chän ®Þnh møc ¸p cña SCR lín h¬n c¸c gi¸ trÞ g·y nµy, hÖ sè an toµn ®iÖn ¸p thêng chän lín h¬n hay b”ng 2. Khi ph©n cùc thuËn, nÕu IG t¨ng lªn tõ gi¸ trÞ 0, VFB gi¶m dÇn. Nh vËy, dßng IG cÇn ph¶i ®ñ lín ®Ó cã thÓ sö dông SCR nh mét ng¾t ®iÖn ®iÖn tö: SCR chuyÓn sang tr¹ng th¸i dÉn ngay khi ®îc kÝch bÊt chÊp ®iÖn ¸p ph©n cùc thuËn. * Vïng dÉn ®iÖn: øng víi trêng hîp SCR ®· ®îc kÝch khëi khëi vµ dÉn ®iÖn, sôt ¸p qua SCR VAK = VF kho¶ng 1 - 2 volt. Trong vïng dÉn ®iÖn cã hai ®Æc trng dßng:
  6. Trang 3/ Chương 2 © Huỳnh Văn Kiểm
  7. Học k× 2 năm học 2004-2005 + IL : dßng cµi, lµ gi¸ trÞ tæi thiÓu cña IA ®Ó SCR cã thÓ duy tr× tr¹ng th¸i dÉn khi dßng cùc cæng IG gi¶m vÒ 0 ( kÝch SCR b”ng xung ). + IH : dßng gi÷, lµ gi¸ trÞ tæi thiÓu cña IA ®Ó SCR cã thÓ duy tr× tr¹ng th¸i dÉn ( khi kh”ng cßn dßng cùc cæng IG. NÕu dßng anode thÊp h¬n IH, SCR sÏ trë vÒ tr¹ng th¸i khãa. IL kh¸c IH v× cã qu¸ tr×nh lan táa cña dßng anode tõ vïng phô cËn cña cùc G ®Õn toµn bé m¶nh b¸n dÉn khi SCR ®îc kÝch ( cã dßng cùc nÒn), t¬ng øng mËt ®é dßng gi¶m dÇn, lµm cho hÖ sè khuÕch ®¹i dßng ®iÖn t¨ng. Qu¸ tr×nh qu¸ ®é nµy cßn ¶nh hëng ®Õn giíi h¹n di/dt, ®îc giíi thiÖu trong ®Æc tÝnh ®éng cña SCR. 2. §Æc tÝnh ®éng ( ®ãng ng¾t ): a. §Æc tÝnh më: ( turn on ) Thêi gian trÔ ton Giíi h¹n tèc ®é t¨ng dßng diA/dt. H×nh II.2.4.a. §Æc tÝnh ®éng : më vµ khãa cña SCR H×nh II.2.4.b. CÊu t¹o SCR cùc cæng cã d¹ng cæ ®iÓn (1) vµ phøc t¹p (2) ph©n bè trªn toµn diÖn tÝch miÕng b¸n dÉn (1) (2) ®Ó t¨ng di/dt. b. §Æc tÝnh kho¸: ( turn off ) - M” t¶ qu¸ tr×nh khãa SCR - Thêi gian ®¶m b¶o t¾t toff toff = [ 10 .. 50 ] micro gi©y víi SCR tÇn sè cao [ 100 .. 300 ] micro gi©y víi SCR chØnh lu. - Cã giíi h¹n tèc ®é t¨ng du/dt ®Ó tr¸nh tù kÝch dÉn. - Cã qu¸ tr×nh dÉn dßng ngîc khi khãa (®Æt ¸p ©m) nh diod (®Æc tÝnh phôc håi ng¬c). - CÇn cã m¹ch b¶o vÖ chèng tù kÝch dÉn (h×nh II.2.5).
  8. Trang 4/ Chương 2 http://www.khvt.com
  9. Dàn bài Điện tử c¬ng suất 1 C2 = 0.05 - 0.1 uF; R2 = 33 - 100 ohm; R1 t¨ng khi ¸p SCR t¨ng vµ/hay dßng t¶i gi¶m, tõ 20 - 100 ohm; C1 t¨ng khi dßng SCR t¨ng vµ/hay ¸p SCR gi¶m, tõ 0.1 - 0.5 uF. H×nh II.2.5: M¹ch snubber R1C1 vµ RC cùc cæng b¶o vÖ SCR khái c¸c chÕ ®é kÝch dÉn kh”ng mong muèn. 3. §Æc tÝnh cæng: (hay kÝch khëi cæng) (1) lµ ®Æc tÝnh IG(VG) tiªu biÓu, (2) lµ ®Æc tÝnh IG(VG) øng víi ®iÖn trë RG bÐ, (3) øng víi ®iÖn trë RG lín. C¸c th”ng sè giíi h¹n ( cùc ®¹i ) cña tÝn hiÖu cùc cæng ®Ó tr¸nh h háng SCR: dßng IGmax, ¸p VGmax vµ c”ng suÊt tiªu t¸n trung b×nh PGmax cña cùc cæng (C”ng suÊt tiªu t¸n cßn phô thuéc bÒ réng xung kÝch SCR). C¸c sæ tay tãm t¾t thêng chØ cung cÊp c¸c H×nh II.2.6: §Æc tÝnh cæng SCR th”ng sè giíi h¹n (bÐ nhÊt) cho ®¶m b¶o kÝch: VGT, IGT . Vµ nh vËy ®iÓm lµm viÖc cña cæng SCR ph¶i n”m trong c¸c giíi h¹n nµy, vïng ® îc t” trong h×nh II.2.6. Trong thùc hµnh, cã thÓ íc tÝnh IGT b”ng c¸ch sö dông hÖ sè khuÕch ®¹i dßng cña SCR tÝnh b”ng tØ sè IA ®Þnh møc / IGT , hÖ sè nµy cã gi¸ trÞ tõ 100 . . 200. Dßng kÝch SCR sÏ chän tõ 1.5 . . 5 lÇn gi¸ trÞ nµy, sè cµng cao khi cÇn ®ãng ng¾t tèt, lµm viÖc ë tÇn sè cao hay kÝch b”ng xung. 4. C¸c linh kiÖn kh¸c trong hä thyristor: Thyristor lµ hä linh kiÖn cã Ýt nhÊt 4 líp víi SCR lµ ®¹i diÖn. Thyristor ho¹t ®éng theo nguyªn lý ph¶n håi d¬ng nªn lu”n cã kh¶ n¨ng tù gi÷ tr¹ng th¸i dÉn ®iÖn (kÝch dÉn). Nhng kh”ng nh SCR, mét sè SCR ®îc chÕ t¹o ®Ó cã thÓ ®iÒu khiÓn ®îc qu¸ tr×nh kho¸ vµ lµ mét ng¾t ®iÖn ®iÖn b¸n dÉn mét chiÒu khi lý tëng hãa.
  10. H×nh II.2.7: Ký hiÖu cña c¸c linh kiÖn hay gÆp cña hä Thyristor. a. DARLISTOR: Lµ lo¹i SCR cã cÊu t¹o nèi tÇng (cascade) ®Ó t¨ng hÖ sè khuÕch ®¹i dßng IA / IG khi ®Þnh møc dßng anode lín vµ rÊt lín (vµi tr¨m ®Õn vµi Trang 5/ Chương 2 © Huỳnh Văn Kiểm
  11. Học k× 2 năm học 2004-2005 ngµn ampe). Lóc ®ã, dßng kÝch vÉn ë vµi ampe. Darlistor lµ tªn th¬ng m¹i, nh¸i theo transistor nèi tÇng lµ Darlington transistor. Mét s”ùù nhµ s¶n xuÊt vÉn dïng tªn SCR hay Thyristor, nhng chó thÝch lµ cùc cæng ®îc khuÕch ®¹i (Amplified gate thyrirstor). S¬ ®å nguyªn lý Darlistor cho ë h×nh II.2.7. b. TRIAC: Lµ linh kiÑân phæ biÕn thø hai cña hä thyristor sau SCR, cã m¹ch t¬ng ®- ¬ng lµ hai SCR song song ngîc, ®îc chÕ t¹o víi dßng ®Þnh møc ®Õn hµng ngµn ampe. M¹ch t¬ng ®¬ng hai SCR song song ngîc hoµn toµn t¬ng thÝch v¬i TRIAC khi kh¶o s¸t lý thuyÕt, nªn chóng thêng ®îc dïng thay thÕ cho nhau trong c¸c s¬ ®å nguyªn lý mÆc dï trong thùc tÕ chóng cã nhiÒu tÝnh chÊt kh¸c nhau. TRIAC cã kh¶ n¨ng khãa theo hai chiÒu, trë nªn dÉn H×nh II.2.8 §Æc tuyÕn V - I cña TRIAC vµ DIAC ®iÖn khi cã dßng kÝch vµ tù gi÷ tr¹ng th¸i dÉn cho ®Õn Khi dßng qua nã gi¶m vÒ kh”ng. (H×nh II.2.8) TRIAC cã thÓ ®iÒu khiÓn b”ng dßng G - T1 ( cßn gäi lµ MT1) c¶ hai cùc tÝnh vµ ë hai chiÒu dßng ®iÖn t¶i lµm s¬ ®å ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n h¬n m¹ch t¬ng ®¬ng hai SCR rÊt nhiÒu. Nhîc ®iÓm rÊt quan träng cña TRIAC lµ dÔ bÞ tù kÝch ë nhiÖt H×nh II.2.9: H×nh d¹ng bªn ngoµi cña mét sè ®é mèi nèi cao vµ cã giíi h¹n dv/dt TRIAC (SCR còng t¬ng tù ) rÊt thÊp, khã lµm viÖc víi t¶i cã tÝnh c¶m. Lóc ®ã, ngêi ta vÉn ph¶i dïng hai SCR song song ngîc. c. DIAC: Cã nguyªn t¾c ho¹t ®éng t¬ng tù nh TRIAC nhng kh”ng cã cùc cæng G, ngìng ®iÖn ¸p g·y rÊt thÊp - thêng lµ 24 V, ®îc dïng trong c¸c m¹ch ph¸t xung vµ kÝch thyristor víi
  12. dßng xung mét vµiû ampe. d. LA SCR ( Light - activated - SCR ): SCR kÝch b”ng tia s¸ng. Cã nguyªn t¾c lµm viÖc nh SCR nhng ®îc kÝch b”ng dßng quang ®iÖn. Trang 6/ Chương 2 http://www.khvt.com
  13. Dàn bài Điện tử c¬ng suất 1 Thay v× cung cÊp dßng cùc cæng ®Ó kÝch khëi, ngêi ta räi s¸ng LA SCR qua cöa sæ hay èng dÉn sîi quang. LASCR rÊt thÝch h¬p cho c¸c øng dông cao ¸p, khi c¸ch ®iÖn giøa m¹ch kÝch vµ ®éng lùc trë nªn vÊn ®Ò phøc t¹p, gi¶i quyÕt tèn kÐm. e. GTO: ( Gate turn off SCR, SCR t¾t b”ng cùc cæng ). Víi kh¶ n¨ng tù gi÷ tr¹ng th¸i dÉn ®iÖn, SCR kh”ng thÓ tù t¾t ë nguån mét chiÒu nÕu m¹ch kh”ng cã s¬ ®å ®Æc biÖt ®Ó dßng qua nã gi¶m vÒ kh”ng. GTO cho phÐp ng¾t SCR b”ng xung ©m ë cùc cæng. Tõ m¹ch t¬ng ®¬ng hai BJT (h×nh 1.2a), kh¶ n¨ng nµy cã thÓ ®îc dù ®o¸n. Nhng trong thùc tÕ, SCR kh”ng thÓ t¾t b”ng cæng v× cùc cæng chØ måi cho qu¸ tr×nh dÉn, sau ®ã kh”ng cßn t¸c dông. GTO cã cÊu t¹o kh¸c h¬n, cho phÐp kiÓm tra kªnh dÉn ®iÖn cña SCR tõ cùc cæng. Gi¸ ph¶i tr¶ lµ hÖ sè khuÕch ®¹i dßng khi kÝch gi¶m xuèng, cßn kh¸ bÐ - kho¶ng vµi chôc. HÖ sè huÕch ®¹i dßng khi t¾t xÊp xØ mêi. Ngêi ta chÕ t¹o ®îc GTO cã dßng ®Þnh møc ®Õn hµng ngµn ampe. II.3 TRANSISTOR C¤NG SUÊT: Lµ ®¹i diÖn cho ng¾t ®iÖn b¸n dÉn cã thÓ lµm v iÖc víi nguån mét chiÒu, ®îc ®iÒu khiÓn b”ng dßng cùc B nÕu lµ BJT hay ¸p cùc cæng G nÕu lµ MosFET hay IGBT. Gièng nh Thyristor, mÆt n¹ ®Ó gia c”ng transistor c”ng suÊt còng cã d¹ng phøc t¹p ®Ó c¸c cùc ®iÒu khiÓn kiÓm so¸t ®îc toµn bé kªnh dÉn ®iÖn vµ lµm cho linh kiÖn chuyÓn tr¹ng th¸i nhanh (h×nh II.3.1). H×nh II.3.1: CÊu t¹o cña BJT c”ng suÊt: Cùc B ph©n bè ®Òu trªn toµn bé diÖn tÝch, cung cÊp kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn hiÖu qu¶ h¬n. 1. Transistor c”ng suÊt: C D D C G G
  14. S S G G E E MosFET kªnh n (Ký hiÖu quen dïng) Ký hiÖu IGBT M¹ch nguyªn lý IGBT Trang 7/ Chương 2 © Huỳnh Văn Kiểm
  15. Học k× 2 năm học 2004-2005 H×nh II.3.1: Ký hiÖu c¸c transistor Lµ nhãm ng¾t ®iÖn b¸n dÉn cho phÐp ®ãng vµ ng¾t theo tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn, gåm cã:- BJT: ®iÒu khiÓn b”ng dßng cùc B - IB = 0 => BJT khãa, kh”ng dÉn ®iÖn - IB ®ñ lín (IB > IC / ) BJT b¶o hßa, dÉn dßng t¶i IC chØ phô thuéc m¹ch t¶i. Víi dßng t¶i lín, ®Ó gi¶m dßng ®iÒu khiÓn, c¸c nhµ s¶n xuÊt chÕ t¹o c¸c transistor Darlington víi hÖ sè khuÕch ®¹i dßng  tõ vµi tr¨m ®Õn vµi ngh×n. - MosFET: lµ transistor trêng cã cùc cæng c¸ch ®iÖn, lo¹i t¨ng (enhancement). MosFET lµ transistor ®iÒu khiÓn b”ng ¸p VGS . - VGS ≤ 0 : transistor khãa - VGS > VTH : transistor dÉn ®iÖn (VTH tõ 3 .. 5 volt) - IGBT (Insulated Gate BJT): C”ng nghÖ chÕ t¹o MosFET kh”ng cho phÐp t¹o ra c¸c linh kiÖn cã ®Þnh møc dßng lín, IGBT cã thÓ xem lµ sù kÕt hîp gi÷a MosFET ë ngá vµo vµ BJT ë ngá ra ®Ó cã ®îc linh kiÖn ®ãng ng¾t dßng DC ®Õn hµng ngh×n Ampe ®iÒu khiÓn b”ng ¸p cùc G. Còng nh thyristor, transistor cÇn cã m¹ch l¸i, lµ phÇn tö trung gian gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn vµ ng¾t ®iÖn, cã c¸c nhiÖm vô: - §¶m b¶o d¹ng vµ trÞ sè dßng cùc B cho BJT (¸p cùc cæng G ®/v MosFET) ®Ó c¸c linh kiÖn nµy b¶o hßa . - C¸ch ly ®iÖn m¹ch ®iÒu khiÓn - c”ng suÊt theo yªu cÇu cña s¬ ®å ®éng lùc (nÕu cã), t¨ng kh¶ n¨ng an toµn cho ngêi vËn hµnh, tr¸nh nhiÔu cho m¹ch ®iÒu khiÓn. Nguyªn lý ®iÒu khiÓn IGBT gièng nh MosFET. VCC VCC L i i Rt C C Rt VBB Q VBB Q R2 v R2 v R1 CE R1 CE H×nh II.3.2: m¹ch thÝ nghiÖm qu¸ tr×nh ®ãng ng¾t cña BJT. H×nh II.3.3.a vµ b:
  16. a. Qu¸ tr×nh ®ãng ng¾t cña BJT: Quan s¸t qu¸ tr×nh ®ãng ng¾t cña BJT víi t¶i R vµ RL nh s¬ ®å trªn h×nh Trang 8/ Chương 2 http://www.khvt.com
  17. Dàn bài Điện tử c¬ng suất 1 II.3.2 vµ c¸c d¹ng sãng trªn h×nh II.3.3.a vµ b, ta cã nh÷ng nhËn xÐt sau: - Khi ®ãng (chuyÓn tõ khãa sang b¶o hßa) BJT mÊt thêi gian tON cã trÞ sè kho¶ng 1 micro gi©y, vµ thêi gian tOFF cã trÞ sè vµi micro gi©y ®Ó khãa (h×nh II.3.3.a). - Qu¸ tr×nh chuyÓn tr¹ng th¸i kh”ng x¶y ra tøc thêi, cã thêi gian ®Ó ¸p vCE vµ iC thay ®æi trÞ sè Khi t¶i trë: vCE = VCC - Rt . iC : ¸p CE cña BJT t¨ng dÇn theo qu¸ tr×nh gi¶m cña iC . Nh vËy cã thêi gian, dï rÊt bÐ, BJT chÞu dßng lín vµ ¸p cao, dÉn ®Õn tæn hao trong BJT khi ®ãng ng¾t. VÝ dô khi ¸p trªn BJT b”ng 200 volt vµ dßng 20 ampe, c”ng suÊt tøc thêi trªn mèi nèi CE lóc ®ã lµ 200*20 = 4000 watt so víi vµi chôc watt khi dÉn b¶o hßa. HiÖn tîng nµy ®Æc biÖt nghiªm träng khi VBB i B D t¶i cã diod phãng ®iÖn: dßng qua t¶i cuén d©y R kh”ng thay ®æi tøc thêi trong khi diod phãng ®iÖn Q R2 chØ cã thÓ dÉn ®iÖn khi BJT t¾t h½n, mèi nèi CE sÏ R1 C chÞu nguyªn dßng t¶i cho ®Õn khi vCE = VCC. Nh vËy tæn hao trong qu¸ tr×ng ®ãng ng¾t sÏ t¨ng cao [d¹ng dßng ¸p trªn h×nh II.3.3.b]. H×nh II.3.4: côm BJT ®ãng ng¾t víi c¸c linh kiÖn phô C¸c kÕt luËn: * Tæn hao trong qu¸ tr×nh ®ãng ng¾t cña transistor rÊt cao, trong thùc tÕ nã lµ nguån nhiÖt chñ yÕu lµm ph¸t nãng transistor ®ãng ng¾t, nã giíi h¹n tÇn sè lµm viÖc cña transistor ®ãng ng¾t. §Ó h¹n chÕ sù ph¸t nãng nµy ngoµi viÖc sö dông m¹ch l¸i hiÖu qu¶, cÇn chän ®óng lo¹i transistor ®ãng ng¾t (lo¹i SWitching) vµ dïng m¹ch c¶i thiÖn. M¹ch c¶i thiÖn qu¸ tr×nh khãa transistor còng lµ lµ m¹ch snubber (t¬ng tù nh ë SCR) bao gåm diod D, ®iÖn trë R vµ tô ®iÖn C trªn h×nh II.3.4. Khi BJT chuyÓn sang tr¹ng th¸i khãa, tô C ® îc n¹p qua diod D b”ng dßng t¶i cña transistor [d¹ng ¸p (1) trªn h×nh II.3.3.a]. Nhê vËy sÏ kh”ng cã trêng hîp dßng t¶i bÞ cìng bøc ch¶y qua BJT trong qu¸ tr×nh khãa. §iÖn trë R h¹n dßng phãng qua CE khi BJT dÉn ®iÖn trë l¹i. Diod D Ýt gÆp trong thùc tÕ, gi¸ trÞ ®iÖn trë R tõ 33 ®Õn 150 ohm vµ ®iÖn dung C cã gi¸ trÞ trong kho¶ng 0.1 nF ®Õn 10 nF phô thuéc ®iÖn ¸p vµ tÇn sè lµm viÖc. * §Ó lµm nhanh qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch, nhê ®ã t¨ng tÇn sè lµm viÖc vµ gi¶m tæn hao n¨ng lîng, cÇn cã m¹ch l¸i hiÖu qu¶ víi c¸c kh¶ n¨ng sau: - Gi¶m tON b”ng c¸ch cìng bøc dßng cùc nÒn cho BJT. - Gi¶m tOFF khi kh”ng cho BJT b¶o hßa s©u b”ng c¸ch gi÷ vCE kh”ng qu¸ bÐ, cung
  18. cÊp IB võa ®ñ; cung cÊp ph¬ng tiÖn gi¶i phãng ®iÖn tÝch mèi nèi BE ®· ®îc Trang 9/ Chương 2 © Huỳnh Văn Kiểm
  19. Học k× 2 năm học 2004-2005 n¹p khi BJT dÉn ®iÖn. b. Vïng ho¹t ®éng an toµn cña BJT (Safe Operating Area) (h×nh II.3.5 ): Lµ vïng chøa c¸c ®iÓm (IC, VCE ) cña BJT khi lµm viÖc mµ kh”ng bÞ háng, giíi h¹n bëi: - c¸c gi¸ trÞ cùc ®¹i VCEmax, ICmax. - G¶y (mèi nèi) thø cÊp (second breakdown), lµ VCE trêng hîp BJT bÞ h háng H×nh II.3.5: Vïng lµm viÖc an toµn khi ph©n cùc (cùc B) do ph¸t nãng côc bé lµm thuËn (FBSOA) cña transistor GE-D67DE t¨ng dßng IC trong khi ¸p vÉn cao, ph©n biÖt víi g¶y s¬ cÊp (primary) khi ph©n cùc ngîc. HiÖn tîng nµy lµ kÕt qu¶ cña nhiÒu nguyªn nh©n, x¶y ra trong qu¸ tr×nh ®ãng ng¾t, nhÊt lµ víi t¶i RL. §iÒu nµy nhÊn m¹ch t¸c dông b¶o vÖ cña m¹ch Snubber. b. M¹ch l¸i MOSFET c”ng suÊt: Dz7v2 D MosFET c”ng suÊt cã c¸c u ®iÓm: tÇn C4 G 330p sè lµm viÖc cao h¬n v× kªnh dÉn ®iÖn kh”ng cã 0 .. 15volt 47 S R11 510/3W mèi nèi, m¹ch l¸i ®¬n gi¶n h¬n v× ®iÒu khiÓn b”ng 22K D4 ¸p - kh”ng cÇn c”ng suÊt - cã thÓ kÐo th¼ng tõ c¸c vi m¹ch cÊp ®iÖn 12 volt (vÝ H×nh II.3.6: M¹ch l¸i MOSFET 5 - 7 A dô khuÕch ®¹i thuËt to¸n hay CMOS) khi lµm viÖc ë BB§ Flyback 50 kHz. kh”ng cÇn tÇn sè ®ãng ng¾t cao. §Ó ®¹t tÇn sè
  20. ®ãng ng¾t lín, m¹ch l¸i cÇn cung cÊp dßng n¹p khi më MOSFET vµ tiªu t¸n ®iÖn tÝch cho c¸c tô ®iÖn mèi nèi khi t¾t. Nh vËy c¸c m¹ch l¸i MOSFET còng cã yªu cÇu t¬ng tù nh m¹ch l¸i BJT nhng chØ cã dßng trong chÕ ®é qu¸ ®é vµ ¸p lµm viÖc cao (0..10 volt hay  10 volt).C¸c h·ng chÕ t¹o Trang 10/ Chương 2 http://www.khvt.com
Đồng bộ tài khoản