“Thiết kế chế tạo bộ điều áp xoay chiều một pha, dùng TRIAC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
Hưng Yên, ngày ..... tháng.......năm 2021
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

1


LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật trên con đường công
nghiệp hóa và hiện đại đất nước ngành điện – điện tử nói chung hay điện tử cơng suất
nói riêng đã có những bước tiến vượt bậc và mang lại những thành quả đáng kể. Trong

chương trình đào tạo có điện tử công suất và truyền động điện là một phần hay và lý
thú, cuốn hút được nhiều sinh viên theo đuổi nghiên cứu. Là những sinh viên chuyên
ngành điện - điện tử, chúng em muốn được tiếp cận và hiểu sâu hơn nữa bộ môn điện
tử công suất và truyền động điện.Vì vậy, đồ án mơn học chế tạo sản phẩm là điều kiện
tốt giúp chúng em kiểm chứng được lý thuyết đã được học.
Trong đồ án điện tử công suất lần này, chúng em đã được nhận đề tài “Thiết kế chế tạo bộ điều áp xoay chiều một pha, dùng TRIAC”. Sau thời gian nghiên cứu,
chúng em đã chế tạo thành công bộ điều khiển điện áp xoay chiều 1 pha đáp ứng được
cơ bản yêu cầu của đề tài.
Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, chúng em đã gặp một số vướng mắc về lý
thuyết và khó khăn trong việc thi cơng sản phẩm, Tuy nhiên, chúng em đã nhận được
sự giải đáp và hướng dẫn kịp thời của và sự góp ý của các thầy cô trong khoa cùng các
bạn sinh viên trong lớp. Được như vậy chúng em xin chân thành cảm ơn và mong
muốn nhận được nhiều hơn nữa sự giúp đỡ, chỉ bảo của cô giáo và các bạn trong các
đồ án sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện:


MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN............................................................ 2
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................... 3
MỤC LỤC..................................................................................................................... 4
Chương I. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN....................6
1.1. Động cơ điện xoay chiều một pha....................................................................... 6
1.1.1. Khái niệm..................................................................................................... 6
1.1.2. Cấu tạo của động cơ xoay chiều một pha..................................................... 6
1.1.3. Nguyên lý điều khiển động cơ xoay chiều một pha...................................... 8
1.1.4. Một số mạch điều khiển động cơ một pha.................................................... 8
1.2. Bộ điều áp xoay chiều một pha......................................................................... 10
1.2.1. Giới thiệu một số sơ đồ mạch động lực...................................................... 10

1.2.2. Giới thiệu về phần tử bán dẫn triac............................................................ 13
1.2.3. Điều áp xoay chiều một pha ứng với các loại tải........................................ 14
Chương II. MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN................................................... 18
2.1. Chọn mạch lực.................................................................................................. 18
2.2. Chọn mạch điều khiển....................................................................................... 18
2.2.1. Giới thiệu TCA 785.................................................................................... 20
Chương III. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ.........................25
3.1. Sơ đồ khối......................................................................................................... 25
3.1.1. Khối nguồn................................................................................................. 25
3.1.2. Khối điều khiển.......................................................................................... 26
3.1.3. Phần tử cách ly........................................................................................... 26
3.1.4. Tính chọn van động lực.............................................................................. 28
3.1.5. Chọn thiết bị bảo vệ................................................................................... 30
3.1.6. Mạch lực.................................................................................................... 32
3.2. Sơ đồ ngun lý tồn mạch............................................................................... 32
3.3. Mơ phỏng dạng sóng bằng phần mềm............................................................... 34
3.4. Sơ đồ mạch in................................................................................................... 37
3.6. Mạch thực tế..................................................................................................... 38
3.7. Dạng sóng đo thực tế......................................................................................... 39


KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ.......................................................................................... 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................ 44
PHỤ LỤC.................................................................................................................... 45


Chương I. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN
1.1. Động cơ điện xoay chiều một pha
1.1.1. Khái niệm
Động cơ điện xoay chiều một pha (gọi tắt là động cơ một pha) là động cơ điện

xoay chiều không cổ góp được chạy bằng điện một pha. Loại động cơ điện này được
sử dụng khá rộng rãi trong công nghiệp và trong đời sống như động cơ bơm nước động
cơ quạt động cơ trong các hệ thống tự động... Khi sử dụng loại động cơ này người ta
thường cần điều chỉnh tốc độ ví dụ như quạt bàn , quạt trần.

Hình 1.1. Động cơ điện xoay chiều 1 pha
1.1.2. Cấu tạo của động cơ xoay chiều một pha
Động cơ gồm có hai phần chính là stator và rotor. Stato gồm các cuộn dây của ba
pha điện quấn trên các lõi sắt bố trí trên một vành trịn để tạo ra từ trường quay. Rơto
hình trụ có tác dụng như một cuộn dây quấn trên lõi thép.
a, Phần quay (rotor)
Gồm các bộ phận sau:
- Lõi thép phần ứng: Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ. Thông thường dùng những lá
thép kỹ thuật điện phủ cách điện ở hai đầu rồi ép chặt lại. Trên lá thép có dập hình
dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào.
- Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng là phần sinh ra suất điện động và có dịng
điện chạy qua. Thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện.Trong máy điện nhỏ
thường dùng dây có tiết diện trịn, trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết
diện hình chữ nhật. Dây quấn được cách điện với rãnh của lõi thép.


- Trục máy: Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi. Trục máy thường
làm bằng thép Cacbon tốt.
b, Phần tĩnh (stato)
Gồm có hai phần:
Cực từ chính: được ghép từ các miếng thép kỹ thuật điện và dây quấn kích từ lồng
ngồi.
Cực từ chính tạo nên từ trường chính trong máy và phân bố từ trường trên bề mặt phần
ứng.
Dây quấn kích từ là dây đồng hoặc dây nhơm. Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ

này được nối tiếp với nhau.
Cực từ phụ:
Các cực từ phụ đặt xen giữa các cực từ chính để hạn chế các tia lửa điện và cải thiện
đổi chiều. Lõi thép cực từ phụ thường làm bằng thép, dây quấn bằng đồng hoặc nhôm
được bọc cách điện mắc nối tiếp với phần ứng.

Hình 1.2. Roto và stato


1.1.3. Nguyên lý điều khiển động cơ xoay chiều một pha
Trước đây điều khiển tốc độ động cơ bằng điều khiển điện áp xoay chiều đưa
vào động cơ, người ta thường sử dụng hai cách phổ biến là mắc nối tiếp với tải một
điện trở hay một điện kháng mà ta coi là Zf hoặc là điều khiển điện áp bằng biến áp
như là survolter hay các ổn áp.
Hai cách trên đây đều có nhược điểm là kích thước lớn và khó điều khiển liên
tục khi dịng điện lớn.
Ngày nay với việc ứng dụng Tiristor và Triac vào điều khiển, người ta có thể
điều khiển động cơ một pha bằng bán dẫn.

Hình 1.3. Các phương pháp điều khiển
1.1.4. Một số mạch điều khiển động cơ một pha
Một trong những ứng dụng rất rộng rãi của điều áp xoay chiều là điều khiển động cơ
điện một pha mà điển hình là điều khiển tốc độ quay của quạt điện.
Chức năng của các linh kiện trong sơ đồ hình 1.2:
T - Triac điều khiển điện áp trên quạt.
VR - biến trở để điều chỉnh khoảng thời gian dẫn của Triac.
R - điện trở đệm.
D - diac - định ngưỡng điện áp để Triac dẫn.
C - Tụ điện tạo điện áp ngưỡng để mở thơng diac.
Điện áp và tốc độ của quạt có thể được điều khiển bằng cách điều chỉnh biến trở VR

trên hình a. Tuy nhiên sơ đồ điều khiển này khơng triệt để, vì ở vùng điện áp nhỏ khi
Triac dẫn ít rất khó điều khiển.


Sơ đồ hình b có chất lượng điều khiển tốt hơn. Tốc độ quay của quạt có thể được điều
khiển cũng bằng biến trở VR. Khi điều chỉnh trị số VR ta điều chỉnh việc nạp tụ C lúc
đó điều chỉnh được thời điểm mở thông diac và thời điểm Triac dẫn. Như vậy Triac
được mở thông khi điện áp trên tụ đạt điểm dẫn thông diac. Kết quả là muốn tăng tốc
độ của quạt ta cần giảm điện trở của VR để tụ nạp nhanh hơn, Triac dẫn sớm hơn điện
áp ra lớn hơn. Ngược lại điện trở của VR càng lớn tụ nạp càng chậm Triac mở càng
chậm lại điện áp và tốc độ của quạt nhỏ xuống.
*Mạch điều khiển trên đây có ưu điểm:
- Có thể điều khiển liên tục tốc độ quạt - có thể sử dụng cho các loại tải khác như điều
khiển độ sáng của đèn sợi đốt, điều khiển bếp điện rất có hiệu quả.
-Kích thước mạch điều khiển nhỏ, gọn.
* Nhược điểm:
Nếu chất lượng Triac, diac khơng tốt thì ở vùng tốc độ thấp quạt sẽ xuất hiện tiếng ù
do thành phần một chiều của dịng điện.

Hình 1.4. Các phương pháp thay đổi tốc độ động cơ


1.2. Bộ điều áp xoay chiều một pha
1.2.1. Giới thiệu một số sơ đồ mạch động lực
Hình 1 giới thiệu một số mạch điều áp xoay chiều một pha. Hình 1a là điều áp
xoay chiều điều khiển bằng cách mắc nối tiếp với tải một điện kháng hay điện trở phụ
(tổng trở phụ ) biến thiên. Sơ đồ mạch điều chỉnh này đơn giản dễ thực hiện. Tuy
nhiên, mạch điều chỉnh kinh điển này hiện nay ít được dùng, do hiệu suất thấp (nếu Zf
là điện trở ) hay cos thấp (nếu Zf là điện cảm ).

Zf

TBB§

U1

U2

a

i

Z

U1

i

Z U2

i

U1

b

Z U2

C

Hình 1.5. Các phương án điều áp một pha
Người ta có thể dùng biến áp tự ngẫu để điều chỉnh điện áp xoay chiều U2 như
trên hình 1b. Điều chỉnh bằng biến áp tự ngẫu có ưu điểm là có thể điều chỉnh điện áp
U2 từ 0 đến trị số bất kì, lớn hay nhỏ hơn điện áp vào. Nếu cần điện áp ra có điều
chỉnh, mà vùng điều chỉnh có thể lớn hơn điện áp vào, thì phương án phải dùng biến
áp là tất yếu. Tuy nhiên, khi dòng tải lớn, sử dụng biến áp tự ngẫu để điều chỉnh, khó
đạt được yêu cầu như mong muốn, đặc biệt là không điều chỉnh liên tục được, do chổi
than khó chế tạo để có thể chỉ tiếp xúc trên một vịng dây của biến áp.
Hai giải pháp điều áp xoay chiều trên hình 1a,b có chung ưu điểm là điện áp
hình sin, đơn giản. Có chung nhược điểm là qn tính điều chỉnh chậm và khơng điều
chỉnh liên tục khi dịng tải lớn. Sử dụng sơ đồ bán dẫn để điều chỉnh xoay chiều, có thể
khắc phục được những nhược điểm vừa nêu.
Các sơ đồ điều áp xoay chiều bằng bán dẫn trên hình 1c được sử dụng phổ biến.
Lựa chọn sơ đồ nào trong các sơ đồ trên tuỳ thuộc dòng điện, điện áp tải và khả năng
cung cấp các linh kiện bán dẫn. Có một số gợi ý khi lựa chọn các sơ đồ hình 2 như
sau:


Hình 1.6. Sơ đồ điều áp xoay chiều một pha bằng bán dẫn
a. Bằng hai thyristor song song ngược
b. Bằng triac
c. Bằng hai thyristor hai diode
d. Bằng bốn diode một thyristor
Sơ đồ kinh điển hình 2.a thường được sử dụng nhiều hơn, do có thể điều khiển
được với mọi cơng suất tải. Hiện nay Thyristor được chế tạo có dịng điện đến 7000A,
thì việc điều khiển xoay chiều đến hàng chục nghìn ampe theo sơ đồ này là hồn tồn
đáp ứng được.
Tuy nhiên, việc điều khiển hai thyristor song song ngược đơi khi có chất lượng
điều khiển khơng tốt lắm, đặc biệt là khi cần điều khiển đối xứng điện áp, nhất là khi
cung cấp cho tải đòi hỏi thành phần điện áp đối xứng (chẳng hạn như biến áp hay động

cơ xoay chiều). Khả năng mất đối xứng điện áp tải khi điều khiển là do linh kiện mạch
điều khiển tiristor gây nên sai số. Điện áp tải thu được gây mất đối xứng như so sánh
trên hình 3b.
Điện áp và dịng điện khơng đối xứng như hình 3.b cung cấp cho tải, sẽ làm cho
tải có thành phần dịng điện một chiều, các cuộn dây bị bão hồ, phát nóng và bị cháy.
Vì vậy việc định kỳ kiểm tra, hiệu chỉnh lại mạch là việc nên thường xuyên làm đối
với sơ đồ mạch này. Tuy vậy, đối với dịng điện tải lớn thì đây là sơ đồ tối ưu hơn cả
cho việc lựa chọn.


U

U
Tải

t


a
U

UTải
1

2

t
b

Hình 1.7. Hình dạng đường cong điện áp điều khiển

a- Mong muốn

b- Không mong muốn

Để khắc phục nhược điểm vừa nêu về việc ghép hai tiristor song song
ngược,triac ra đời và có thể mắc theo sơ đồ hình 2.b . Sơ đồ này có ưu điểm là các
đường cong điện áp ra gần như mong muốn như hình 3.a, nó cịn có ưu điểm hơn khi
lắp ráp. Sơ đồ mạch này hiện nay được sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp. Tuy
nhiên triac hiện nay được chế tạo với dịng điện khơng lớn (I < 400A), nên với những
dịng điện tải lớn cần phải ghép song song các triac, lúc đó sẽ phức tạp hơn về lắp ráp
và khó điều khiển song song. Những tải có dịng điện trên 400A thì sơ đồ hình 2.b ít
dùng.
Sơ đồ hình 2.c có hai tiristor và hai điốt có thể được dùng chỉ để nối các cực
điều khiển đơn giản, sơ đồ này có thể được dùng khi điện áp nguồn cấp lớn (cần phân
bổ điện áp trên các van, đơn thuần như việc mắc nối tiếp các van).
Sơ đồ hình 2d trước đây thường được dùng, khi cần điều khiển đối xứng điện
áp trên tải, vì ở đây chỉ có một tiristor một mạch điều khiển nên việc điều khiển đối
xứng điện áp dễ dàng hơn. Số lượng tiristor ít hơn, có thể sẽ có ưu điểm hơn khi van
điều khiển còn hiếm. Tuy nhiên, việc điều khiển theo sơ đồ này dẫn đến tổn hao trên
các van bán dẫn lớn, làm hiệu suất của hệ thống điều khiển thấp. Ngoài ra, tổn hao
năng lượng nhiệt lớn làm cho hệ thống làm mát khó khăn hơn.


1.2.2. Giới thiệu về phần tử bán dẫn triac
a.

Cấu tạo và ký hiệu
E2
P2
N3

(+)
B1(-)

G

N2

N1
J1

(-)
(+)

,
T

P2

E1.2

P1
J2

N1

N2

J3
P1

T1
(-)
B2
(+)

G
T2

T

Hình 1.8. Hình dạng, cấu tạo của Triac
Triac là linh kiện bán dẫn tương tự như hai Thyristor mắc song song ngược,
nhưng chỉ có một cực điều khiển. Triac là thiết bị bán dẫn ba cực, bốn lớp. Có thẻ điều
khiển cho mở dẫn dịng bằng cả xung dương (dòng đi vào cực điều khiển) lẫn xung
dòng âm (dòng đi ra khỏi cực điều khiển). Tuy nhiên xung dịng điều khiển âm có độ
nhạy kém hơn, nghĩa là mở Triac sẽ cần một dòng điều khiển âm lớn hơn so với dịng
điều khiển dương. Vì vậy trong thực tế để đảm bảo tính đối xứng của dịng điện qua
Triac thì sử dụng dịng điều khiển âm là tốt hơn cả.

B2

G

+

+

+

-

-

-

-

+

*Nguyên lý hoạt động.
Có 4 tổ hợp điện thế có thể mở Triac cho dịng chảy qua:
Trường hợp MT2 (+), G (+). Thyristor T mở cho dòng chảy qua như một Thyristor
thông thường.
Trường hợp MT2 (-), G (-). Các điện tử từ N2 phóng vào P2. Phần lớn bị trường nội tại
EE1 hút vào, điện áp ngoài được đặt lên J 2 khiến cho Barie này cao đến mức hút vào
những điện tích thiểu số (các điện tử của P1) và làm động năng của chúng đủ lớn để bẻ


gãy các liên kết của các nguyên tử Silic trong vùng. Kết quả là một phản ứng dây
chuyền thì T’ mở cho dịng chảy qua.
b.

Đặc tính V-A
I

+
O

U

-

Hình 1.9. Đặc tuyến V-A của triac
Triac có đường đặc tính V- A đối xứng nhận góc mở  trong cả hai chiều.
1.2.3. Điều áp xoay chiều một pha ứng với các loại tải
1.2.3.1 Trường hợp tải thuần trở
Khi T1 mở thì một phần của nửa chu kỳ dương điện áp nguồn điện đặt lên mạch
tải, cịn khi T2 mở thì một phần của nửa chu kỳ âm của v được đặt lên mạch tải
Góc mở  được tính từ điểm đi qua giá trị 0 của điện áp nguồn v.
Dòng điện tải:
i=


2

V sin

, với     

R

 +    2 

Thành phần sóng cơ bản của dịng điện tải I lệch chậm sau điện áp nguồn v một góc 
Điều đó nói lên rằng, ngay cả trường hợp tải thuần trở, lưới điện xoay chiều vẫn
phải cung cấp một lượng công suất phản kháng.
Giá trị hiệu dụng của điện áp trên tải:
Uc =

1

2  2  sin 2
 ( 2V sin  )2.d = V.
2


Giá trị hiệu dụng của dòng tải:
Ic =

V

.( 2  2  sin 2 )
2
R


Công suất tác dụng cung cấp cho mạch tải:
P = UcIc = ( V 2 ). ( 2  2  sin 2 )
R
2
Như vậy bằng cách làm biến đổi góc  từ 0 đến  , người ta có thể điều chỉnh
được công suất tác dụng từ giá trị cực đại P = (

V

2 ) đến 0

R

1.2.3.2. Trường hợp tải L, thuần cảm
Khi  =  cho xung mở T1. Dòng điện tải i tăng dần lên và đạt giá trị cực đại, sau đó

giảm xuống và đạt giá trị 0 khi  = 
Khi tiristor T1 mở, ta có phương trình :
di

L dt = 2 Vsin t
i= -

V2
L cos +I0

Hằng số tích phân I0 được xác định: khi  =  thì i=0. Cuối cùng nhận được
biểu thức của dịng điện tải:
i= V2
L (cos - cos )
Góc  được xác định bằng cách thay =  và đặt i=0
 = 2 - 

Khi  =  +  cho xung mở T2
Để sơ đồ làm việc được nghiêm chỉnh khi tải thuần cảm thoả mãn    +  .
Do đó góc  phải nằm trong giới hạn.

2



Thành phần sóng cơ bản lệch chéo. Sau điện áp nguồn v một góc 
2

góc



độc lập với


Giá trị hiệu dụng của dòng điện tải:
Ic =

V

2(   )(2  cos 2 )  3sin 2



L

Công suất mạch tải tiêu thụ là công suất phản kháng.
1.2.3.3. Trường hợp tải R + L

Hình 1.10. Hình dáng dịng điện và điện áp đối với tải R-L
Khi tiristor T1 mở có phương trình :
di

L

+ Ri = 2 sin  t

dt
V

i= 2

R 2  (L)2

sin ( 



R

) + Ae- L

Hằng dạng số tích phân A được xác định: Khi   

thì i = 0. Biểu thức dịng tải i có

dạng:
V

i= 2

R 2  (L)2

[ sin (

 

) - sin(

Biểu thức này đúng trong khoảng  



 


)e tg ]

đến   

Góc  được thay đổi bằng cách thay   

và đặt i= 0



Sin (   )- sin (  ). e -

tg

=0


L

Trong biểu thức trên: tg

= R
Tiristor T1 phải được khoá lại trước khi cho xung mở T2, nếu khơng thì không thể mở
được T2, tức     
Để thoả mãn điều kiện này ta phải có:   

Điều đó nói lên rằng, ngay cả trường hợp tải thuần trở, lưới điện xoay chiều vẫn phải
cung cấp một lượng công suất phản kháng.
Giá trị hiệu dụng của điện áp trên tải:

Uc =

1
 ( 2V sin  )2.d


2  2  sin 2
2
= V.

Giá trị hiệu dụng của dòng tải:
2  2  sin 2
V
2
Ic = R .(
)

Công suất tác dụng cung cấp cho mạch tải:
V 2 ). ( 2  2  sin 2
2
P = UcIc = ( R
)

Như vậy bằng cách làm biến đổi góc  từ 0 đến  , người ta có thể điều chỉnh được
V2
công suất tác dụng từ giá trị cực đại P = ( R ) đ .

Hình 1.11. Hình dáng dịng điện và điện áp đối với tải thuần trở và thuần cảm


Chương II. MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
2.1. Chọn mạch lực
Với yêu cầu của đề tài là thiết kế bộ điều áp xoay chiều cho động cơ (tải R+L) nên
chúng em chọn sơ đồ dùng Triac để điều khiển vì sơ đồ dùng Triac có những lợi điểm
sau:
- Cơng suất tải là không lớn nên Triac đáp ứng đầy đủ về công suất đáp ứng
- Mạch điều khiển Triac đơn giản, giá thành rẻ, vận hành đơn giản

Hình 2.1. Mạch điều khiển Triac đơn giản
2.2. Chọn mạch điều khiển
a. Phân tích
Điều khiển Triac trong sơ đồ chỉnh lưu hiện nay có rất nhiều phương pháp khác
nhau thường gặp là điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính. Theo nguyên
tắc này để điều khiển góc mở  của Triac ta tạo ra một điện áp tựa dạng tam giác
(điện áp tựa răng cưa Urc). Dùng một điện áp một chiều Uđk để so sánh với điện áp tựa.
Tại thời điểm hai điện áp này bằng nhau (Uđk= Urc).
Trong vùng điện áp dương anot thì phát xung điều khiển cho tới cuối bán kỳ
(hoặc tới khi dòng điện bằng 0).
Để thực hiện ý đồ trên mạch điều khiển bao gồm 3 khâu cơ bản:
- Khâu đồng bộ
- Khâu so sánh
- Khâu tạo xung và khuếch đại
* Nhiệm vụ của các khâu trong sơ đồ khối như sau:
1. Khâu đồng bộ: Có nhiệm vụ tạo ra điện áp tựa Urc tuyến tính trùng pha với điện áp

Anot (cực G) của Thyristor (triac)
2. Khâu so sánh
Nhận tín hiệu điện áp tựa và điện áp điều khiển. Có nhiệm vụ so sánh giữa điện
áp tựa với điện áp điều khiển Uđk. Tìm thời điểm hai điện áp bằng nhau (Uđk= Urc). Tại
thời điểm hai điện áp này bằng nhau thì phát xung điều khiển ở đầu ra để gửi sang tầng
tạo xung và khuếch đại xung.
3. Khâu tạo xung và khuếch đại xung
Có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở Triac. Xung để mở Triac cần có các yêu
cầu: Sườn trước dốc thẳng đứng để đảm bảo mở Triac tức thời khi có xung điều khiển
(Thường gặp là xung kim hoặc xung chữ nhật) đủ độ rộng (với độ rộng xung lớn hơn
thời gian mở của Triac). Cách ly giữa mạch điều khiển và mạch động lực (nếu điện áp
động lực quá lớn) đủ công suất.
b. Nguyên lý hoạt động
Tín hiệu điện áp cung cấp cho mạch điều khiển được đưa đến khối đồng pha.
Đầu ra của khối này có điện áp thường là hình sin cùng tần số và có thể lệch pha một
góc xác định so với điện áp nguồn. Điện áp này gọi là điện áp đồng bộ V đb. Đầu ra của
mạch phát điện răng cưa ta có các điện áp răng cưa đồng bộ về tần số và góc pha với
điện áp đồng bộ. Các điện áp này gọi là điện áp răng cưa V rc. Điện áp răng cưa Vrc
được đưa vào đầu vào của khối so sánh. Tại đó có một tín hiệu khác nữa là điện áp
một chiều điều chỉnh lấy từ ngồi. Hai tín hiệu này được mắc với cực tính sao cho tác
động của chúng lên mạch so sánh là ngược chiều nhau. Khối so sánh làm nhiệm vụ so
sánh hai tín hiệu này. Tại thời điểm hai tín hiệu này bằng nhau thì tín hiệu đầu ra khối
so sánh là các xung xuất hiện với chu kỳ của Vrc. Xung răng cưa có hai sườn trong đó
có một sườn mà tại đó thì đầu ra khối so sánh xuất hiện một xung điện áp thì sườn đó
là sườn sử dụng. Vậy ta có thể thay đổi thời điểm của xung xuất hiện tại đầu ra khối so
sánh bằng cách thay đổi Vđk khi giữ nguyên dạng của Vrc .
Trong một số trường hợp xung ra khối so sánh được đưa ngay đến đầu cực của
thiết bị cần điều khiển nhưng trong đa số các trường hợp thì tín hiệu ra khối so sánh
chưa đủ u cầu cần thiết. Người ta phải thực hiện việc khuếch đại thay đổi lại hình

dáng xung. Các nhiệm vụ này được thực hiện bởi một mạch gọi là mạch xung. Đầu ra
của khối tạo xung và khuếch đại xung sẽ được một chuỗi xung điều khiển có đủ các
thơng số u cầu về công suất, độ dài, độ dốc mặt đầu của xung. Tại thời điểm bắt đầu


xuất hiện các xung hoàn toàn trùng với thời điểm xuất hiện xung trên đầu ra khối so
sánh.
Ngày nay các mạch cổ điển như trên thường được thay thế bằng các IC tích hợp
đầy đủ các khâu, với kết cấu nhỏ gọn, giá thành rẻ và đạt được độ chính xác rất cao.
IC TCA 785 là một vi mạch như vậy.
2.2.1. Giới thiệu TCA 785
Vi mạch TCA 785 là vi mạch phức hợp thực hiện được 4 chức năng của một
mạch điều khiển: tạo điện áp đồng bộ, tạo điện áp răng cưa đồng bộ, so sánh và tạo
xung ra.
a. Ký hiệu và chức năng của TCA 785
Chân

Ký hiệu

Chức năng

Chân

Ký hiệu

Chức năng

1

OS

Chân nối đất

9

R9

Điện trở tạo mạch răng
cưa

2

Q**2

Đầu ra 2 đảo

10

C10

Tụ tạo mạch răng cưa

3

QU

Đầu ra U

11

V11

Điện áp điều khiển

4

Q*1

Đầu ra 1 đảo

12

C12

Tụ tạo độ rộng xung

5

VSYNC

Điện áp đồng
bộ

13

L

Tín hiệu điều khiển xung
ngắn, xung rộng

6

I

Tín hiệu cấm

14

Q1

Đầu ra 1

7

QZ

Đầu ra z

15

Q2

Đầu ra 2

8

VREF

Điện áp chuẩn

16

Vs

Điện áp nguồn nuôi

Bảng 2.1. Chức năng các chân của TCA785
b. Dạng sóng TCA785


Hình 2.2. Giản đồ dạng sóng làm việc của TCA785
c. Các thông số của TCA 785

Thông số

Giá trị
nhỏ nhất

Giá trị
tiêu biểu
F =50Hz
Vs = 5v
6,5

Dòng tiêu thụ

I.S

4,5

Điện áp vào điều khiển

V11

0,2

Giá trị lớn
nhất

10
V10max

Đơn vị

mA
V

Chân 11
Trở kháng vào

R11

15

K


Mạch tạo răng cưa
Dòng nạp tụ

I10

Biên độ của răng cưa

V10

Điện trở mạch nạp

R9

Thời gian sườn ngắn của
xung răng cưa

TP

10

3

80

1000

A

VS-2

V

300

K
S

Tín hiệu cấm vào, chân 6
Cấm

V6I

Cho phép

V6H

Độ rộng xung ra, chân 13

V13

Xung hẹp

H

Xung rộng

V13L

Xung ra, chân 14, 15

V14/
15L

Điện áp ra mức cao
Điện áp ra mức thấp

3,3
4

3,3

3,5

2,5

2,5

V
V

2,5

V
V

3,5

VS-3

VS-2,5

VS-1,0

V

0,3

0,8

2

V

20

30

40

S

530

620

760

 S/nF

V14/
15L

Độ rộng xung hẹp

tp

Độ rộng xung rộng

tp
Điện áp điều khiển
Điện áp chuẩn

Vref

Góc điều khiển ứng với
điện áp chuẩn

 ref

2,8

3,1

3,4

V

2x10-4

5x10-4

1/K

Bảng 2.2. Các thơng số chính của TCA785

- Tính tốn các phần tử bên ngồi
Min = 500pF; Max = 1  F

Tụ răng cưa: C10
Thời điểm phát xung:

tTr = V11.R9 .C10
VR .K

Dịng nạp tụ:

I10 =

Điện áp trên tụ:

V10 =

VREÌ K
R9
VREÌ .K.t
R9 .C10

TCA 785 do hãng Siemen chế tạo, được sử dụng để điều khiển các thiết bị chỉnh lưu,
thiết bị chỉnh dịng điện áp xoay chiều.
Có thể điều chỉnh góc  từ 00 đến 1800 điện.
Thơng số chủ yếu của TCA 785:
+ Điện áp nuôi: US = 15V
+ Dòng điện tiêu thụ: IS = 10mA

+ Dòng điện ra: I = 50mA
+ Điện áp răng cưa: Ur max = (US - 2) V
+ Điện trở trong mạch tạo điện áp răng cưa: R9 = 20K  500K
+ Điện áp điều khiển: U11 = -0,5  (US-2) V
+ Dòng điện đồng bộ: IS = 200  A
+ Tụ điện: C10 = 0,5  F
+ Tần số xung ra: f = 10  500 H
d. Sơ đồ chức năng chân của vi mạch TCA785


Hình 2.3. Sơ đồ khối chức năng chân của TCA 78