B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46

gi¸ trÞ cùc ®¹i cho phÐp I®kmax (th−êng cì vµi chôc ®Õn trªn 100mA, tïy lo¹i thyristor) th× ®o¹n OT1, OT’1, OT”1...... trë thµnh OT2 nghÜa lµ ®Æc tÝnh V- A cña thyristor sÏ nh− ®Æc tÝnh V- A cña ®i«t.

H×nh 1.17: §Æc tÝnh V- A cña thyristor

1.3.3 øng dông cña thyristor

+ øng dông cña thyristor trong ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu.

S¬ ®å

H×nh 1.18: øng dông cña thyristor trong ®iÒu khiÓn ®éng c¬

DC: lµ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu

Dßng ®iÖn qua ®éng c¬ chØ lµ dßng ®iÖn ë nöa chu kú d−¬ng vµ ®−îc thay ®æi

trÞ sè b»ng c¸ch thay ®æi më kÝch cña dßng ®iÖn IG khi thyistor ch−a dÉn th×

21

B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46

kh«ng cã dßng ®iÖn qua ®éng c¬. §i«t dÉn ®iÖn n¹p vµo tô qua ®iÖn trë R1 vµ biÕn trë VR. §iÖn thÕ cÊp cho cùc G lÊy trªn tô C vµ qua cÇu ph©n ¸p R2, R3.

Tô n¹p ®iÖn qua R1 vµ VR víi h»ng sè thêi gian lµ τ = C(R1 + VR)

Khi thay ®æi trÞ sè VR sÏ lµm thay ®æi thêi gian n¹p cho tô tøc lµ lµm thay ®æi thêi ®iÓm cã dßng xung kÝch IG sÏ lµm thay ®æi thêi ®iÓm dÉn ®iÖn cña Thyistor tøc lµ thay ®æi dßng ®iÖn qua ®éng c¬ vµ lµm cho tèc ®é cña

®éng c¬ bÞ thay ®æi.

Khi nguån AC cã nöa chu kú ©m th× ®i«t D vµ thyristor ®Òu bÞ ph©n cùc

ng−îc ®i«t ng−ng dÉn, thyristor còng ng−ng dÉn.

Thyristor dïng víi nguån mét chiÒu th× cã thÓ b¸o ®éng khi qu¸ nhiÖt,

qu¸ ¸p suÊt, th× nót Ên M bÞ nhÊn. Thyristor sÏ ®−îc kÝch dÉn ®iÖn vµ duy tr×

tr¹ng th¸i dÉn ®Ó cÊp ®iÖn cho ®Ìn vµ cßi b¸o.

1.3.4 C¸c th«ng sè chñ yÕu cña thyristor.

+ TrÞ sè hiÖu dông ®Þnh møc cña dßng ®iÖn an«t Iahd ®ã lµ trÞ sè hiÖu dông

cña dßng ®iÖn cùc ®¹i cho phÐp ®i qua thyristor trong mét thêi gian dµi khi

thyristor më.

V

V cc

I

=

a

Khi thyistor dÉn ®iÖn th× VAK= 0,7V nªn dßng ®iÖn thuËn qua thyistor cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc:

0,7 − R L

(1-17)

RL : t¶i thuÇn trë

VCC: ®iÖn ¸p qua thyristor + Dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn kÝch më IGT lµ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn IG g©y më

thyristor

+ §iÖn ¸p ng−îc cùc ®¹i Ungmax lµ ®iÖn ¸p gi÷a hai cùc A vµ K cho phÐp ®Æt

thyristor .

+ §iÖn ¸p r¬i ®Þnh møc Δua lµ ®iÖn ¸p gi÷a hai cùc A vµ K khi thyristor më

vµ ®ång thêi dßng ®iÖn b»ng dßng ®iÖn ®Þnh møc.

22

B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46

+ Thêi gian phôc håi tÝnh kho¸ lµ thêi gian tèi thiÓu cÇn thiÕt ®Ó thyristor

phôc håi tÝnh kho¸.

B¶ng 1.3 Thyristor do h·ng Toshiba, NhËt B¶n chÕ t¹o

μs

I toff M· hiÖu A Ui,m KV

SFOR1 0,1 0,1÷ 0,4

SFOR3 0,1÷ 0,6 0,3

0,1 ÷ 0,4 SF1 1

0,1÷ 0,6 SF2 2

0,1 ÷ 0,4 SF2R5 2,5

0,1÷ 0,6 SF3 3

0,1÷ 0,4 SF5 5

0,1 ÷ 1 SF10 10

0,1÷ 1,2 SF16 16

0,4÷ 1,6 SF100 100

0,4÷ 1,6 SF300 300

2,5 ÷ 4 SF1000 1000

2,5 ÷ 4 SF1500 1500

0,1÷ 0,4 15 SH2 2

0,1 ÷ 0,5 10 SH16 16

0,2 ÷ 1,6 15 ÷ 30 SH80 80

0,2 ÷ 1,6 15 ÷ 30 SH150 150

0,2 ÷ 1,3 15 ÷ 80 SH400 400

1.4 triac

23

B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46

1.4.1 CÊu t¹o

Triac lµ linh kiÖn b¸n dÉn t−¬ng tù nh− hai thyristor nèi song song

b)

ng−îc gåm hai cùc vµ chØ cã mét cùc ®iÒu khiÓn.

c

H×nh 1.19: Triac

a, CÊu tróc bªn trong

b, H×nh vÏ cÊu t¹o

c, Ký hiÖu

1.4.2 Nguyªn lý lµm viÖc

Theo cÊu t¹o cña mét triac ®−îc xem nh− hai thyristor ghÐp song song

vµ ng−îc chiÒu nªn.

Khi kh¶o s¸t ®Æc tÝnh cña triac ng−êi ta kh¶o s¸t nh− hai thyristor

+ Khi cùc T2 cã ®iÖn thÕ d−¬ng vµ cùc G ®−îc kÝch xung d−¬ng th× triac dÉn ®iÖn theo chiÒu tõ T2 qua T1 nh− h×nh:1.20

+ Khi cùc T2 cã ®iÖn thÕ ©m cùc G ®−îc kÝch xung ©m th× triac dÉn

®iÖn theo chiÒu T1 ®Õn T2 nh− h×nh: 1.21

24

B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46

+ Khi triac ®−îc dïng trong m¹ch xoay chiÒu c«ng nghiÖp khi nguån ë

nöa chu k× d−¬ng cùc G cÇn ®−îc kÝch xung d−¬ng, cßn khi nguån ë nöa chu

k× ©m cùc G cÇn ®−îc kÝch xung ©m triac cho dßng ®iÖn qua ®−îc c¶ hai

chiÒu. H×nh 1.22

1.4.3. §Æc tÝnh volt-ampe cña triac

Triac cã ®Æc tÝnh volt-ampe gån hai phÇn ®èi xøng nhau qua ®iÓm O hai

phÇn nµy gièng nh− ®Æc tuyÕn cña hai SCR m¾c ng−îc chiÒu nhau.

H×nh 1.23: §Æc tÝnh V- A cña triac

Triac cã thÓ më trong 4 tr−êng hîp:

25

B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46

UGT1> 0 vµ UT1T2 > 0 UGT1< 0 vµ UT1T2 > 0 UGT1> 0 vµ UT1T2 < 0 UGT1< 0 vµ UT1T2< 0

Nh− vËy Triac thÓ më theo hai chiÒu.

ChiÒu thuËn tõ T2 ®Õn T1 khi UT1T2 > 0 vµ t¸c dông vµo cùc G mét ®iÖn

¸p d−¬ng UGT1 < 0 ChiÒu thuËn tõ T1 ®Õn T2 khi UT1T2< 0 vµ t¸c dông vµo cùc G mét ®iÖn

¸p ©m UGT1 < 0 1.4.4 M¹ch ®iÒu khiÓn

§Ó ®iÒu khiÓn ®−îc triac ta cã s¬ ®å nh− h×nh 1.24

H×nh1.24: S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn triac

M¹ch ®iÒu khiÓn gåm 1 biÕn trë (R) tô ®iÖn C, triac vµ mét ®iÖn trë phô

Rp ®Ó giíi han dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn IG, ®iÖn ¸p cÊp cho m¹ch lµ ®iÖn ¸p xoay

chiÒu h×nh sin: u= Umsinωt

Gi¶ thiÕt t¹i thêi ®iÓm ban ®Çu (ωt=0) tô ®iÖn C ®· phãng hÕt ®iÖn, vµ

®iÖn ¸p trªn nã UC= 0 th× khi u t¨ng theo chiÒu d−¬ng (u > 0) tô ®iÖn C ®−îc

n¹p ®iÖn theo chiÒu d−¬ng qua ®iÖn trë R vµ Uc t¨ng theo quy luËt hµm sè mò

cã tèc ®é t¨ng phô thuéc vµo R, ®iÖn trë R cµng nhá th× dßng ®iÖn n¹p cµng

lín vµ tèc ®é t¨ng cña UC cµng nhanh.

§å thÞ biÕn thiªn cña u theo ωt nh− ®å thÞ h×nh 1.25

26

B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46

H×nh1.25: D¹ng sãng cña m¹ch ®iÒu khiÓn

§å thÞ h×nh 1.25 biÓu diÔn sù biÕn thiªn cña Uc theo ωt t−¬ng øng víi

gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh cña R. T¹i gãc pha ϕ0 Uc ®−îc n¹p b»ng ®iÖn ¸p chuyÓn ®æi

Uc® cña triac D. Triac D më, tô C phãng ®iÖn qua Rp, triac D vµ phÇn gi÷a G vµ T1 ®iÒu ®ã t¹o ra mét xung dßng ®iÖn IG (®−êng cong 3 h×nh 1.25) vµ më triac. Triac D tiÕp tôc më cho ®Õn hÕt nöa chu kú d−¬ng cña ®iÖn ¸p Ua t¹i gãc

pha ωt = π. §iÖn ¸p u gi¶m ®Õn 0 dßng ®iÖn qua triac Ia còng gi¶m ®Õn 0 v× t¶i

thuÇn trë vµ u, Ia cïng pha. Do ®ã triac kho¸ l¹i sang nöa chu kú ©m cña u. Tô ®iÖn C ®−îc n¹p theo chiÒu ©m vµ Uc t¨ng.

T¹i gãc pha ϕ = ϕ0 + π, ®iÖn ¸p Uc = Uc® triac D më tô ®iÖn C phãng

®iÖn qua ®iÖn trë Rp chiÒu dßng ®iÖn ®i tõ cùc G cña triac D, Rp vÒ nguån ®iÒu ®ã t¹o ra mét xung dßng ®iÖn ©m IG (®−êng cong 4 h×nh 1.25) vµ më triac theo chiÒu tõ T1 ®Õn T2 triac tiÕp tôc më cho ®Õn hÕt chu kú ©m, trong suèt thêi gian më cña triac ®iÖn ¸p trªn ®iÖn trë R1 b»ng ®iÖn ¸p Ua (v× khi triac më

27

B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46

®iÖn ¸p r¬i trªn nã rÊt nhá). Do ®ã ®iÖn ¸p UR trªn R1 biÕn thiªn theo ωt (nh−

2 π

2

u

=

®−êng 5 h×nh 1.25) tõ ®ã rót ra gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p uR trªn t¶i R1.

R

u d t ω R

(1-18)

∫

1 2 π

0

Trong ®ã gãc më chËm ϕ0 phô thuéc vµo biÕn trë R cña m¹ch ®iÒu

khiÓn do ®ã b»ng c¸ch thay ®æi biÕn trë R ta cã thÓ thay ®æi ϕ0 vµ thay ®æi trÞ

2 π

π

2

2

2

ϕ 0

=

=

u d t U ω

t − + 0

Ru d t ω

sè UR cña ®iÖn ¸p trªn t¶i Rt.

∫

∫

sin 2 2

⎛ π ⎜ ⎝

⎞ ⎟ ⎠

0

2 θ 0

sin 2

−

+

⇒

ϕ 0

Ru U =

1 2

1 4

ϕ 0 2 π

(1-19)

1.4.5 øng dông cña triac.

Triac ®−îc øng dông trong mét sè m¹ch, ®iÒu chØnh ¸nh s¸ng ®Ìn ®iÖn,

nhiÖt ®é lß, ®iÒu chØnh chiÒu quay vµ tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu.

1.4.6 C¸c th«ng sè cña triac

+ §iÖn ¸p ®Þnh møc U®m: §ã lµ ®iÖn ¸p cùc ®¹i cho phÐp ®Æt vµo triac theo chiÒu thuËn hoÆc chiÒu ng−îc trong thêi gian dµi.

+ Dßng ®iÖn hiÖu dông ®Þnh møc I®m: §ã lµ trÞ sè hiÖu dông ®inh møc cùc ®¹i cho phÐp cña dßng ®iÖn ®i qua triac trong mét thêi gian dµi.

+ Dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn triac: §ã lµ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn IG ®¶m b¶o më triac.

+ Dßng ®iÖn duy tr× IH: §ã lµ trÞ sè tèi thiÓu cña dßng ®iÖn an«t ®i qua triac ®Ó duy tr× triac ë tr¹ng th¸i më.

+ §iÖn ¸p r¬i trªn Triac Δu

§ã lµ ®iÖn ¸p r¬i trªn triac khi triac dÉn vµ dßng ®iÖn qua triac b»ng

dßng ®Þnh møc.

B¶ng 1.4: Th«ng sè chÝnh cña mét vµi lo¹i Triac

28

B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46

N¬i chÕ t¹o M· hiÖu U (V) I (A)

80 Ig (mA) 400 Ug (V) 7 Liªn X« (cò) TC- 60 50÷ 1000

125 7 400 TC- 125 50÷ 1000

160 7 400 TC- 160 50÷ 1000

NhËt b¶n SM2B41 100 2

TOSHIBA SM12D41 200 12

SM150G13 400 150

SM300J13 600 300

SM300Q13 1200 300

2AC3T 300 2 20 50

6AC5F, S 500 6 50

NEC 10AC6F, S 600 10 50

16AC6D1 600 16 50

25AC65 600 25 50

70AC10S 1000 70 200

300AC12S 1200 300 300

Mü 6 SC245 50 200÷ 500 2,5

200÷ 500 GE 25 SC60 50 2,5

100 2 TIC205A 5 2

200 3 TIC215B 5 2,5

400 TI 25 TIC263D 50 2,5

600 25 TIC263M 50 2,5

40 CHLB §øc BTA41- 200 200 50

40 BTA41- 600 400 50

50 BTA41- 700 700 50

1.5 c¸c phÇn tö logic c¬ b¶n

29

B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46

1.5.1 M¹ch AND dïng ®i«t b¸n dÉn

+ M¹ch ®iÖn vµ ký hiÖu H×nh 1.26

A vµ B lµ c¸c tÝn hiÖu ®Çu vµo. Møc thÊp cña tÝn hiÖu ®Çu vµo lµ 0 V, møc cao

cña tÝn hiÖu ®Çu vµo lµ 3V. Z lµ tÝn hiÖu ®Çu ra.

H×nh1.26: Cæng AND

a) ký hiÖu b) M¹ch ®iÖn

+ Nguyªn lý ho¹t ®éng Cã 4 tr−êng hîp kh¸c nhau ë ®Çu vµo.

- Tr−êng hîp 1:

Khi VA= VB= 3V, hai ®i«t DA vµ DB th«ng víi nguån E0= +12V qua ®iÖn trë R0, chóng ®Òu cã ®iÖn ¸p ph©n cùc thuËn, chóng ®Òu dÉn ®iÖn. VZ= VA + VD= 3 + 0,7= 3,7V. - Tr−êng hîp 2:

Khi VA= 3V, VB= 0V. DA vµ DB cã ®Çu an«t nèi chung. Cat«t cña DB cã ®iÖn thÕ thÊp h¬n nªn ch¾c ch¾n dÔ dÉn ®iÖn h¬n. Mét khi DB ®· dÉn ®iÖn th× VZ= VZ- VA= 0,7- 3= -2,3V.

VËy DA chÞu ph©n cùc ng−îc, nã ë tr¹ng th¸i ng¾t hë m¹ch, kh«ng ph¶i dÉn ®iÖn nh− ta t−ëng lóc tho¹t ®Çu nh×n vµo m¹ch ®iÖn. §iÖn thÕ VZ= 0,7V gäi lµ ®iÖn thÕ ghim.

- Tr−êng hîp 3:

30