BÀI TẬP ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
(qua các ví dụ cụ thể)
A. Chỉnh lưu
1. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của chỉnh lưu điều khiển cầu một pha tải thuần trở;
trong đó: R = 10 Ω, điện áp nguồn xoay chiều U = 110 V, tần số 50 Hz, góc mở α của
các thyristơ bằng 60
0
. Theo đó vẽ biểu đồ định lượng của: 1) điện áp nguồn xoay
chiều, 2) dòng điện tải, và 3) dòng điện của một thyristơ (tùy chọn) thuộc nhóm catốt.
(220)
a. Sơ đồ mạch
b. Biểu đồ định lượng
T
2

T
1

T
3

T
4

u
dc

R
u
2

i
dc

t
t
t
u
2
π
2π
0
π/2
0
0
60
0

π+60
0

t0
u
dc
i
dc
i
T1
2. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của chỉnh lưu điều khiển cầu một pha tải thuần trở;
trong đó: R = 10 Ω, điện áp nguồn xoay chiều U = 110 V, tần số 50 Hz, góc mở α của
các thyristơ bằng 30

0
. Theo đó vẽ biểu đồ định lượng của: 1) điện áp nguồn xoay
chiều, 2) điện tải u
d
, và 3) dòng điện của một trong các thyristơ (tùy chọn) thuộc nhóm
anốt.
b. Biểu đồ định lượng
T
2

T
1

T
3

T
4

u
dc

R
u
2

i
dc

t

t
t
u
2
π
2π
0
π/2
0
0
30
0

π+30
0

t0
u
dc
i
dc
i
T1
3. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của chỉnh lưu điều khiển tia ba pha tải thuần trở;
trong đó: R = 10 Ω, điện áp nguồn xoay chiều U = 50 V, tần số 50 Hz, góc mở α của
các thyristơ bằng 60
0
. Theo đó vẽ biểu đồ định lượng của: 1) điện áp nguồn xoay
chiều, 2) dòng điện tải i
d

, và 3) dòng điện của một trong các thyristơ (tùy chọn) thuộc
nhóm catốt.
T
2

T
1

T
3

R
u
a

u
c

u
b

a
b
c
u
d

u
2
ωt

0
π
2π
π/3
π/3
π/3
π/3
π/3
π/6
ωt
ωt
i
a1
i
a
0
0
π/2
π
4. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của chỉnh lưu điều khiển tia ba pha tải thuần trở;
trong đó: R = 10 Ω, điện áp nguồn xoay chiều U = 100 V, tần số 50 Hz, góc mở α của
các thyristơ bằng 30
0
. Theo đó vẽ biểu đồ định lượng của: 1) điện áp nguồn xoay
chiều, 2) điện áp tải, và 3) dòng điện của một trong các thyristơ (tùy chọn) thuộc
nhóm anốt.
T
2

T

1

T
3

R
u
a

u
c

u
b

a
b
c
u
d

u
2
ωt
0
π
2π
π/6
π/6
π/6

π/6
π/6
π/6
ωt
ωt
i
a1
i
a
0
0
π/3
4π/3
5. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của chỉnh lưu điều khiển tia hai pha tải điện trở;
trong đó: R = 10 Ω, điện áp nguồn xoay chiều U=50V, tần số f=50Hz, góc mở α của
các thyristơ bằng 90
0
. Theo đó vẽ biểu đồ định lượng của: 1) điện áp nguồn xoay
chiều, 2) dòng điện tải , và 3) dòng điện của một trong các thyristơ (tùy chọn) thuộc
nhóm catốt.
a
0
b
R
u
2
t
0
u
t

t
0
i
t
0
6. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của chỉnh lưu điều khiển tia hai pha tải điện điện trở,
trong đó: R = 10 Ω, điện áp nguồn xoay chiều U=100V, tần số f=50Hz, góc mở α của
các thyristơ bằng 60
0
. Theo đó vẽ biểu đồ định lượng của: 1) điện áp nguồn xoay
chiều, 2) điện áp tải , và 3) dòng điện của một trong các thyristơ (tùy chọn) thuộc
nhóm anốt.
a
0
b
R
u
2
t
0
u
t
t
0
i
t
0
B. Biến đổi một chiều – một chiều (dc-dc)
7. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của biến đổi một chiều hạ áp tranzistơ lưỡng cực,
trong đó: tải thuần trở R=15 Ω, điện áp nguồn u

0
= 60V, hệ số khuếch đại dòng của
tranzistơ β=10, tần số làm việc f=500Hz, hệ số điền xung γ = 0,5. Theo đó vẽ biểu đồ
định lượng của: (1) dòng điện tải, (2) dòng điện cực gốc và (3) điện áp u
CE
của
tranzistơ.
u
d
a. Sơ đồ mạch
i
B
i
d
R
T
I
B
U
0
t
0
t
0
t
0
u
CE

i

d
t
1
t
2
8. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của biến đổi một chiều hạ áp tranzistơ trường;
trong đó: tải thuần trở R=10 Ω, điện áp nguồn u
0
= 50V, tần số làm việc f=200Hz, hệ
số điền xung γ = 0,5. Theo đó vẽ biểu đồ định lượng của: (1) điện áp ra , (2) điện áp
cực cửa, và (3) dòng điện cực máng của tranzistơ.
u
DS
t
0
u
d
t
0
i
t
0
u
DS
D
0
u
L
i
L

i
C
C
i
d
R
u
d
i
0
Q
9. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của biến đổi một chiều tăng áp tranzistơ lưỡng
cực; trong đó: điện cảm vô cùng lớn, tải thuần trở R=10 Ω, điện áp nguồn u
0
= 20V,
hệ số khuếch đại dòng của tranzistơ β=10, tần số làm việc f=100 kHz, hệ số điền xung
γ = 0,5. Theo đó vẽ biểu đồ định lượng của: (1) điện áp ra , (2) dòng điện tải, và (3)
điện áp u
CE
của tranzistơ.
a. Sơ đồ mạch
i
d
R
u
d
T
U
0
i

B
u
D
t
0
u
t
t
0
i
t
0
10. Vẽ sơ đồ bộ biến đổi một chiều tăng áp tranzistơ trường; trong đó: điện cảm
vô cùng lớn, tải thuần trở R=10 Ω, điện áp nguồn u
0
= 20V, tần số làm việc f=10 kHz
hệ số điền xung γ = 0,5. Theo sơ đồ đó vẽ biểu đồ định lượng của: (1) điện áp ra , (2)
dòng điện tải, và (3) điện áp cực cửa của tranzistơ.
u
D
t
0
u
t
t
0
i
t
0
i

d
R
u
d
Q
U
0
u
DS
11. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của biến đổi một chiều đảo cực hạ áp tranzistơ
lưỡng cực, trong đó: điện cảm vô cùng lớn tải thuần trở R=15 Ω, điện áp nguồn
u
0
= 60V, hệ số khuếch đại dòng của tranzistơ β=10, tần số làm việc f=200Hz, hệ số
điền xung γ = 0,5. Theo đó vẽ biểu đồ định lượng của: (1) điện áp ra , (2) dòng điện
cực gốc, và (3) dòng điện cực góp (i
C
) của tranzistơ.
i
B
t
0
i
C
t
0
i
t
t
0

12. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của biến đổi một chiều đảo cực tranzistơ trường
trong đó: điện cảm vô cùng lớn, tải thuần trở R=10 Ω, điện áp nguồn u
0
= 50V, tần số
làm việc f=1000Hz, hệ số điền xung γ = 0,5. Theo sơ đồ đó vẽ biểu đồ định lượng của:
(1) điện áp ra , (2) dòng điện tải, và (3) điện áp cực cửa của tranzistơ.
U
GS
t
0
i
t
t
0
U
d
t
0
C. Nghịch lưu độc lập
13. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của nghịch lưu độc lập bán cầu tranzistơ lưỡng cực,
trong đó tải điện trở R = 10 Ω, điện áp nguồn mỗi nửa (U
0
/2) bằng 50V, hệ số khuếch
đại của tranzistơ β = 5, tần số làm việc = 200 Hz. Theo sơ đồ đó vẽ biểu đồ định
lượng của: (1) dòng điện tả i
R
, (2) dòng điện cực gốc, và (3) điện áp u
CE
của một trong
các tranzistơ.(374)

D
1
I
D1
I
Q1
Q
1
D
2
I
D2
I
Q2
Q
2
U
0
/2
U
0
/2
U
T
I
T
a. Sơ đồ mạch
I
B1
0

t
t
t
0
0
I
R
u
CE
U
0
/2
T/2
a
0
14. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của nghịch lưu độc lập bán cầu tranzistơ trường,
trong đó: tải điện trở R = 20 Ω, điện áp nguồn mỗi nửa (U
0
/2) bằng 100V, tần số làm
việc f = 500 Hz. Theo đó vẽ biểu đồ định lượng của: (1) dòng điện tải, (2) điện áp ra,
và (3) điện áp máng-nguồn (u
DS
) của một (tùy chọn) trong các tranzistơ.
u
DS
t
0
u
t
t

0
i
t
0
D
1
I
D1
I
Q1
Q
1
D
2
I
D2
I
Q2
Q
2
U
0
/2
U
0
/2
U
T
I
T

u
DS
u
DS
15. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của nghịch lưu độc lập kiểu tia một pha
tranzistơ lưỡng cực, trong đó tải điện trở R = 20 Ω, điện áp nguồn (U
0
) bằng 100V,
hệ số khuếch đại của tranzistơ β = 10, tần số làm việc = 200 Hz. Theo đó vẽ biểu đồ
định lượng của: (1) dòng điện tải i
R
, (2) dòng điện cực gốc, và (3) điện áp góp-phát
(u
CE
) của một (tùy chọn) trong các tranzistơ.
u
D
t
0
u
t
t
0
i
t
0
16. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của nghịch lưu độc lập cầu một pha tranzistơ
lưỡng cực, trong đó tải điện trở R = 10 Ω, điện áp nguồn (U
0
) bằng 50V, hệ số

khuếch đại của tranzistơ β = 10, tần số làm việc f= 200 Hz. Theo đó vẽ biểu đồ định
lượng của: (1) dòng điện tải i
R
, (2) điện áp ra trên tải, và (3) dòng điện cực gốc của
một trong các tranzistơ.(380)
u
D
t
0
u
t
t
0
i
t
0
D
3
I
D3
I
Q3
Q
3
D
1
I
D1
I
Q1

Q
1
D
4
I
D4
I
Q4
Q
4
D
2
I
D2
I
Q2
Q
2
U
0
/2
U
0
/2
U
0
R
u
T
i

T
i
b0
i
a0
P
N
17. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của nghịch lưu độc lập cầu một pha tranzistơ
trường; trong đó tải điện trở R = 20 Ω, điện áp nguồn (U
0
) bằng 100V, tần số làm
việc f= 50 Hz. Theo đó vẽ biểu đồ định lượng của: (1) dòng điện tả i
R
, (2) điện áp tải ,
và (3) điện áp máng-nguồn (u
DS
) của một trong các tranzistơ.
u
D
t
0
u
t
t
0
i
t
0
u
DS

D
3
I
D3
I
Q3
Q
3
D
1
I
D1
I
Q1
Q
1
D
4
I
D4
I
Q4
Q
4
D
2
I
D2
I
Q2

Q
2
U
0
/2
U
0
/2
U
0
R
u
T
i
T
i
b0
i
a0
P
N
u
DS
u
DS
u
DS
18. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của nghịch lưu độc lập cầu một pha dùng
tranzistơ trường; trong đó tải điện trở R = 10 Ω, điện áp nguồn (U
0

) bằng 50V, tần
số làm việc f= 400 Hz. Theo sơ đồ đó vẽ biểu đồ định lượng của: (1) dòng điện tải i
R
,
(2) điện áp tải, và (3) điện áp cực cửa của một trong các tranzistơ.
u
D
t
0
u
t
t
0
i
t
0
u
DS
D
3
I
D3
I
Q3
Q
3
D
1
I
D1

I
Q1
Q
1
D
4
I
D4
I
Q4
Q
4
D
2
I
D2
I
Q2
Q
2
U
0
/2
U
0
/2
U
0
R
u

T
i
T
i
b0
i
a0
P
N
u
DS
u
DS
u
DS
19. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của nghịch lưu độc lập kiểu tia dùng tranzistơ
trường; trong đó tải điện trở R = 10 Ω, điện áp nguồn (U
0
) bằng 50V, hệ số biến áp
k=1, tần số làm việc f= 400 Hz. Theo sơ đồ đó vẽ biểu đồ định lượng của: (1) dòng
điện tả i
R
, (2) điện áp tải, và (3) điện áp cực cửa của một trong các tranzistơ.
u
DS
u
DS
R
u
D

t
0
u
t
t
0
i
t
0
20. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của nghịch lưu độc lập kiểu tia dùng tranzistơ
trường, trong đó tải điện trở R = 10 Ω, điện áp nguồn (U
0
) bằng 50V, hệ số biến áp
k=1, tần số làm việc f= 50 Hz. Theo sơ đồ đó vẽ biểu đồ định lượng của: (1) dòng
điện tải i
R
, (2) điện áp tải, và (3) điện áp cực cửa của một trong các tranzistơ.
u
DS
u
DS
R
u
D
t
0
u
t
t
0

i
t
0
D. Tổng hợp
21. Tham số cơ bản của chuyển mạch nói chung và áp các chuyển mạch bán dẫn công
suất (BJT, MOSFET, SCR, GTO, IGBT).
Các tham số cơ bản của chuyển mạch nói chung:
1. Điện áp cực đại trong trường hợp chuyển mạch khóa (U
max
)
2. Dòng điện cực đại trong trường hợp chuyển mạch dẫn (I
max
)
3. Điện trở của chuyển mạch trong trường hợp dẫn (R)
4. Thời gian chuyển mạch (t
cm
)
Áp dụng đối với các chuyển mạch bán dẫn công suất:
1. Tranzito(BJT)
Đối với loại 2SC3563 I
max
=10A; U
max
=400-450(V)
2. Tranzito trường công suất (MOSFET)53
Ký hiệu:
3. Tranzito
lưỡng cực cửa cách ly (IGBT)67
Ký hiệu:
U

max
=1200(V)
I
max
=400(A)
4. Thysisto thông dụng, thyristo tác động nhanh (SCR)49
Ký hiệu:
U
max
=1200-1400(V) I
max
=340-400(A)
5. Thyristo điều khiển hoàn toàn hay mở khóa bằng cực khiển (GTO)50
Ký hiệu:
U
max
=1000(V) I
max
=400(A)
STT Ký hiệu Loại kênh dẫn Đặc điểm kỹ thuật
1 2SJ306 P-Channel 3A , 25W
2 2SJ307 P-Channel 6A, 30W
3 2SJ308 P-Channel 9A, 40W
4 2SK1038 N-Channel 5A, 50W
5 2SK1117 N-Channel 6A, 100W
6 2SK1118 N-Channel 6A, 45W
7 2SK1507 N-Channel 9A, 50W
8 2SK1531 N-Channel 15A, 150W
u
DS

C
E
G
24. Chọn thyristơ theo dòng điện và điện áp cực đại trong chỉnh lưu tia một pha có
điện áp xoay chiều trên mỗi nửa cuộn dây thứ cấp biến áp U
2
=100V, tần số f=50Hz,
và tải thuần trở R=10Ω.
22. Chọn thyristơ theo dòng điện và điện áp cực đại trong chỉnh lưu tia ba pha có
điện áp vào ba pha 220V, tần số f=50Hz, và tải thuần trở R=20Ω.(trang 254)
Điện áp pha là: U
2
=220/
3
=127(V);
Biên độ điện áp pha: U
m
=
2
U
2
=179(V)
23. Chọn thyristơ theo dòng điện và điện áp cực đại trong chỉnh lưu cầu một pha có
điện áp vào xoay chiều bằng 110V, tần số f=1000Hz và tải thuần trở R=10Ω.
24. Chọn tranzistơ theo dòng điện và điện áp cực đại trong nghịch lưu bán cầu có: tải
thuần trở R=20, điện áp vào mỗi nửa U
0
/2=100V, và tần số làm việc f=500Hz.