Giáo trình điện tử công suất (nghề tự động hoá công nghiệp trung cấp)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI

GIÁO TRÌNH
MƠN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT
NGHỀ: TỰ ĐỘNG HĨA CƠNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP

Quảng Ngãi

(Lưu hành nội bộ)


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham
khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

1


LỜI GIỚI THIỆU
Điện tử công suất là lĩnh vực kỹ thuật hiện đại, nghiên cứu ứng dụng các
linh kiện bán dẫn công suất làm việc ở chế độ chuyển mạch vào quá trình biến
đổi điện năng. Sự ra đời và hồn thiện của các linh kiện điện tử cơng suất với
những tính năng dịng điện, điện áp, tốc độ chuyển mạch ngày càng được nâng
cao. Tổn hao công suất giảm đáng kể, ngày càng đáp ứng những yêu cầu phức
tạp của các quy luật biến đổi năng lượng trong các bộ biến đổi làm cho kỹ thuật
điện truyền thống thay đổi sâu sắc.

Ở Việt Nam cho đến nay đã có khá nhiều giáo trình, tài liệu tham khảo,
sách hướng dẫn bài tập về điện tử công suất đã được biên soạn và biên dịch của
nhiều tác giả, của các chuyên gia đầu ngành về điện tử công suất. Tuy nhiên
nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng trong quá trình đào tạo của nhà trường phải bám
sát chương trình khung vì vậy giáo trình Điện tử cơng suất được biên soạn bởi
sự tham gia của các giảng viên của trường Cao đẳng Cơ giới dựa trên cơ sở
chương trình khung đào tạo đã được ban hành, trường Cao đẳng Cơ giới với các
giáo viên có nhiều kinh nghiệm cùng nhau tham khảo các nguồn tài liệu khác
nhau để thực hiện biên soạn giáo trình Điện tử cơng suất phục vụ cho cơng tác
giảng dạy.
Giáo trình này được thiết kế theo mơn học thuộc hệ thống mơn học MĐ18
của chương trình đào tạo nghề Tự động hóa cơng nghiệp ở cấp trình độ trung
cấp nghề và được dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo, sau
khi học tập xong mơn học này, học viên có đủ kiến thức để học tập tiếp các môn
học, môn học khác của nghề.

2


MỤC LỤC
TT

NỘI DUNG

1. Lời giới thiệu

TRAN
G
2

2. Mục lục

3

3. Bài 1: Linh kiện điện tử công suất

11

4. 1. Khái niệm cơ bản về điện tử công suất

12

5. 2. Các đại lượng đặc trưng

13

6. 3. Linh kiện điện tử công suất

15

7. 4. Đo và kiểm tra linh kiện công suất

25

8. Bài 2: Mạch tạo xung kích

33

9. 1. Giới thiệu mạch kích

34

10. 2. Mạch tạo xung kích bất đồng bộ

34

11. 3. Mạch tạo xung kích đồng bộ

39

12. 4. Các mạch kích linh kiện công suất

43

13. Bài 3: Chỉnh lưu một pha

45

14. 1. Khái niệm cơ bản về kỹ thuật chỉnh lưu

46

15. 2. Chỉnh lưu bán kỳ

47

16. 3. Chỉnh lưu toàn kỳ

50

17. 4. Chỉnh lưu cầu đối xứng

53

18. 5. Chỉnh lưu cầu không đối xứng

56

19. 6. Thực hành các mạch chỉnh lưu một pha

58

20. Bài 4: Chỉnh lưu ba pha

61

21. 1. Giới thiệu về kỹ thuật chỉnh lưu ba pha

62

22. 2. Chỉnh lưu ba pha hình tia

62

23. 3. Chỉnh lưu ba pha cầu đối xứng

66

24. 4. Chỉnh lưu ba pha cầu bất đối xứng

71

25. 5. Thực hành mạch chỉnh lưu ba pha

74

26. Bài 5: Biến đổi điện áp xoay chiều một pha

76

27. 1. Khái niệm cơ bản về kỹ thuật biến đổi điện AC

77

28. 2. Bộ biến đổi điện áp xoay chiều một pha điều khiển toàn chu

78
3


kỳ
29. 3. Biến đổi điện AC một pha điều khiển không đối xứng

79

30. 4. Biến đổi điện AC một pha điều khiển đối xứng

81

31. 5. Thực hành mạch biến đổi AC một pha

83

32. Bài 6: Biến đổi điện áp xoay chiều ba pha

85

33. 1. Giới thiệu mạch biến đổi AC ba pha

86

34. 2. Bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha tải mắc hình sao

86

35. 3. Bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha tải mắc tam giác

87

36. 4. Thực hành điều khiển áp xoay chiều ba pha

88

37. Bài 7: Nghịch lưu một pha

91

38. 1. Khái niệm cơ bản về kỹ thuật nghịch lưu

92

39. 2. Nghịch lưu một pha

93

40. 3. Thực hành mạch nghịch lưu một pha

97

41. Bài 8: Nghịch lưu ba pha

99

42. 1. Giới thiệu mạch nghịch lưu ba pha

100

43. 2. Nghịch lưu ba pha

101

44. 3. Thực hành mạch nghịch lưu ba pha

103

45. Bài 9: Biến đổi điện áp một chiều

106

46. 1. Khái niện cơ bản về kỹ thuật biến đổi DC

107

47. 2. Các bộ chuyển đổi điện áp DC hoạt động dịng khơng liên tục

108

48. 3. Các bộ chuyển đổi điện áp DC hoạt động dòng liên tục

112

49. 4. Thực hành mạch biến đổi DC

113

50. TÀI LIỆU THAM KHẢO

116

4


GIÁO TRÌNH MƠN HỌC
Tên Mơn học: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT
Mã mơn học: MĐ18
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơn học:
- Vị trí: Mơn học Điện tử công suất học sau các môn học, môn học kỹ thuật cơ
sở, đặc biệt là các mô đun, môn học: Mạch điện; Điện tử cơ bản ....
- Tính chất: Là mơn học chun mơn nghề.
- Ý nghĩa và vai trị của mơn học:

Điện tử cơng suất đóng một vai trị rất quan trọng trong ngành Điện, Điện
tử, đáp ứng những yêu cầu phức tạp của qui luật biến đổi năng lượng, kích
thước nhỏ gọn, khả năng đóng cắt cao, tổn hao công suất thấp.
Môn học này trang bị cho học viên những kiến thức và kỹ năng cơ bản
của Điện tử cơng suất
- Đối tượng: Là giáo trình áp dụng cho học sinh trình độ Trung cấp nghề Tự
động hóa công nghiệp
Mục tiêu của môn học:
- Kiến thức:
A1. Vẽ và nêu nguyên lý hoạt động mạch chỉnh lưu đúng yêu cầu.
A2. Giải thích được dạng sóng vào, ra ở bộ biến đổi AC-AC.
A3. Giải thích được nguyên lý làm việc và tính tốn những bộ biến đổi DC-DC.
- Kỹ năng:
B1. Vận dụng được các kiến thức về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mạch
tạo xung và biến đổi dạng xung.
B2. Vận dụng được các loại mạch điện tử cơng suất trong thiết bị Tự động hóa
cơng nghiệp.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:
C1. Chủ động, nghiêm túc trong học tập và cơng việc.
C2. Giữ gìn vệ sinh cơng nghiệp, đảm bảo an tồn cho người và thiết bị.
5


1. Chương trình khung nghề Tự động hóa cơng nghiệp
Thời gian đào tạo (giờ)
Trong đó
Mã
Thực
Số
MH/

hành/thực
Tên mơn học, mơ đun
tín Tổng
MĐ/
Lý
tập/Thí
chỉ
số
HP
thuyết nghiệm/bà
i tập/thảo
luận
I
Các mơn học chung/đại
cương
18
435
157
255
MH 01 Chính trị
75
41
29
3
MH 02 Pháp luật
30
18
10
2
MH 03 Giáo dục thể chất

60
5
51
2
Giáo dục quốc phòng - An
MH 04
3
75
36
35
ninh
MH 05 Tin học
75
15
58
3
MH 06 Ngoại ngữ (Anh văn)
120
42
72
5
II
Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề
Các mô đun, mơn học kỹ
II.1
24
435
185
214
thuật cơ sở

MH 07 Kỹ thuật an tồn lao động
2
30
21
6
MH 08 Nguyên lý máy - chi tiết máy 3
45
31
10
MH 09 Điện kỹ thuật
2
30
21
7
MH 10 Vẽ kỹ thuật
2
30
15
13
MĐ 11 Máy điện
4
90
35
49
MĐ 12 Điện cơ bản
3
60
23
31
MĐ 13 Kỹ thuật điện tử cơ bản

3
60
13
43
MĐ 14 AutoCAD
3
60
18
36
MĐ 15 Kỹ thuật nguội
2
30
8
19
Môn học, mô đun chuyên
II.2
53 1233
283
874
môn
MĐ 16 Kỹ thuật số
3
75
20
49
MĐ 17 Kỹ thuật cảm biến
2
45
15
27

MĐ 18 Điện tử công suất
2
45
15
28

Kiể
m
tra

23
5
2
4
4
2
6
36
3
4
2
2
6
6
4
6
3
76
6
3

2
6


MĐ 19
MĐ 20
MĐ 21
MĐ 22
MĐ 23
MĐ 24
MĐ 25
MĐ 26
MĐ 27
MĐ 28
MH 07

PLC cơ bản
PLC nâng cao
Trang bị điện
Thiết bị và hệ thống tự động
Vi điều khiển
Gia cơng cơ khí trên máy
cơng cụ
Điều khiển khí nén - thủy lực
Lắp đặt vận hành hệ thống
cơ điện tử
Mạng truyền thông công
nghiệp
Thực tập tốt nghiệp
Kỹ thuật an tồn lao động

Tổng cộng

4
3
5
4
4

90
60
120
90
90

26
10
28
26
26

56
42
84
58
57

8
8
8
6

7

4

75

24

48

3

4

90

30

55

5

4

90

23

61

6

4

75

25

46

4

10
2
89

288
30
1923

15
21
562

263
6
1236

10
3

125

2. Chương trình chi tiết môn học
Số
TT

Tên các bài trong môn học

Thời gian (giờ)
Tổng
Lý
Thực Kiểm
số
thuyết hành
tra
2
2

1

Linh kiện điện tử cơng suất

2

Mạch tạo xung kích

3

1

2

3

Chỉnh lưu một pha

3

1

2

4

Chỉnh lưu ba pha

7

2

5

5

Biến đổi điện áp xoay chiều một pha

7

1

5

6

Biến đổi điện áp xoay chiều ba pha

6

2

4

7

Nghịch lưu một pha

7

2

5

8

Nghịch lưu ba pha

6

2

3

9

Biến đổi điện áp một chiều

4

2

2

45

15

28

Cộng:

1

1
2

3. Điều kiện thực hiện mơn học:
3.1. Phịng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn
3.2. Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ....

7

3.3. Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình, mơ hình thực hành,
bộ dụng cụ nghề điện, điện tử, tự động hóa cơng nghiệp…
3.4. Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế về các mạch điện tử cơng
suất trong nhà máy, xí nghiệp cơng nghiệp.
4. Nội dung và phương pháp đánh giá:
4.1. Nội dung:
- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp.
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.
4.2. Phương pháp:
Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau:
4.2.1. Cách đánh giá
- Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy ban hành kèm theo Thông
tư số 04/2022/TT-BLĐTBXH, ngày 30/3/2022 của Bộ trưởng Bộ Lao động –
Thương binh và Xã hội.
- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Cơ giới
như sau:
Điểm đánh giá
+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1)
+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)
+ Điểm thi kết thúc môn học

Trọng số
40%

60%

4.2.2. Phương pháp đánh giá
Phương
pháp
đánh giá
Thường
xuyên

Phương
Hình thức
pháp
kiểm tra
tổ chức
Viết/
Tự luận/
Thuyết trình Trắc nghiệm/

Chuẩn đầu ra
đánh giá

Số
cột

A1, C1, C2

1

Thời
điểm

kiểm tra
Sau 5 giờ.
8


Định kỳ

Viết và
thực hành

Kết thúc môn
học

Vấn đáp và
thực hành

Báo cáo
Tự luận/
A2, B1, C1, C2
Trắc nghiệm/
thực hành
Vấn đáp và A1, A2, A3, B1,
thực hành
B2, C1, C2
trên mơ
hình

3

Sau 22

giờ

1

Sau 45
giờ

4.2.3. Cách tính điểm
- Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo
thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân.
- Điểm môn học là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của
môn học nhân với trọng số tương ứng. Điểm mơn học theo thang điểm 10 làm
trịn đến một chữ số thập phân.
5. Hướng dẫn thực hiện môn học
5.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Tự động hóa cơng
nghiệp
5.2. Phương pháp giảng dạy, học tập môn học
5.2.1. Đối với người dạy
* Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: Trình chiếu,
thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập cụ thể, câu hỏi thảo
luận nhóm….
* Thực hành:
- Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập thực hành theo nội dung đề ra.
- Khi giải bài tập, làm các bài Thực hành, thí nghiệm, bài tập:... Giáo viên
hướng dẫn, thao tác mẫu và sửa sai tại chỗ cho nguời học.
- Sử dụng các mơ hình, học cụ mô phỏng để minh họa các bài tập ứng
dụng các hệ truyền động dùng điện tử công suất, các loại thiết bị điều
khiển.
* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra.

9


* Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng các thành viên trong
nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo
luận, trình bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm.
5.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:
- Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ
được cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư
viện, tài liệu...)
- Sinh viên trao đổi với nhau, thực hiện bài thực hành và báo cáo kết quả
- Tham dự tối thiểu 80% các giờ giảng tích hợp. Nếu người học vắng >20%
số giờ tích hợp phải học lại mơn học mới được tham dự kì thi lần sau.
- Tự học và thảo luận nhóm: Là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm
việc theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 2-3 người học sẽ được
cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ
chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân cơng
để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm.
- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ.
- Tham dự thi kết thúc môn học.
- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học.
6. Tài liệu tham khảo:
[1]- Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất, lý thuyết, thiết kế,
ứng dụng, Nxb Khoa học kỹ thuật năm 2008.
[2]- Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh, Điện tử cơng suất, Nxb
Khoa học kỹ thuật năm 2004
[3]- Võ Minh Chính, Điện tử công suất, Nxb Khoa học kỹ thuật năm 2008
[4]- Phạm Quốc Hải, Phân tích và giải mạch điện tử công suất, Nxb Khoa học
kỹ thuật năm 2002
[5]-Lê Đăng Doanh, Nguyễn Thế công, Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất tập

1,2, Nxb Khoa học kỹ thuật năm 2007

10


BÀI 1: LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Mã bài: MĐ18-01
Giới thiệu:
Điện tử công suất là lĩnh vực áp dụng khá rộng trong sản xuất, trong cơng
nghiệp, mà nó dựa trên nền tảng của các môn học mạch điện tử, kỹ thuật xung
số… Trong đó đối tượng được điều khiển để truyền năng lượng điện có kiểm
sốt từ nguồn đến tải. Cơng suất này có trị số từ vài chục watt đến vài gigawatt.
Yêu cầu quan trọng trong điện tử công suất là hiệu suất và giá trị kinh tế do đó
phải sử dụng kỹ thuật giao hốn nhằm giảm thiểu tổn thất trong quá trình
chuyển đổi và điều khiển.
Bài học này giúp cho người học hiểu được các khái niệm của một đại
lượng là rất cần thiết, từ đó có thể tư duy tính tốn các đại lượng để áp dụng cho
từng mạch điện cụ thể. Vì vậy bài này cung cấp cho học viên các khái niệm cơ
bản của các đại lượng.
Mục tiêu:
-

Trình bày được các định luật cơ bản tính tốn giá trị trung bình và giá trị
hiệu dụng và công suất của các đại lượng điện.
- Vẽ được ký hiệu, giải thích nguyên lý hoạt động và tính tốn được cơng
suất cho các linh kiện cơng suất.
- Đo kiểm tra các linh kiện điện tử công suất
- Nghiêm túc, tích cực, chủ động trong học tập.
- Chấp hành tốt các yêu cầu qui định về bài học và làm thực hành
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư duy sáng tạo và khoa học.

Phương pháp giảng dạy và học tập bài 1
- Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn
giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học nhớ các giá trị
đại lượng, đơn vị của các đại lượng. Nhớ cách đo, kiểm tra linh kiện công
suất.
- Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học
Điều kiện thực hiện bài học
- Phòng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học chun mơn
11


- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài
liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan.
- Các điều kiện khác: Khơng có
Kiểm tra và đánh giá bài học
- Nội dung:
 Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu
kiến thức
 Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.
 Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng mơn học.
+ Nghiêm túc trong q trình học tập.
- Phương pháp:
 Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)
 Kiểm tra định kỳ lý thuyết: khơng có
 Kiểm tra định kỳ thực hành: khơng có
Nội dung chính:

1. Khái niệm cơ bản về điện tử công suất
Điện tử công suất là biến đổi điện áp và dịng điện đầu vào thơng qua các
thiết bị bán dẫn cơng suất có điện áp, dịng điện đầu ra mong muốn. Có thể nói
rộng hơn Điện tử công suất là một lĩnh vực nghiên cứu về điện áp và dịng điện.
→ Lịch sử hình thành điện tử cơng suất
Năm 1939 William Shockley tìm ra ngun lý chất bán dẫn.
Năm 1947, Walter H. Brattain và John Bardeen phát minh ra transistor
tiếp xúc điểm lưỡng cực.

12


Hình 1.1. Các lĩnh vực sử dụng điện tử cơng suất
Năm 1948, Shockley phát minh ra transistor mối nối lưỡng cực đồng thời
làm giảm chi phí và kích thước trong khi tăng hiệu suất của transistor bắt đầu
một cuộc cách mạng trong điện tử bán dẫn.
Vào những năm 1950, điốt điện bán dẫn ra đời thay ống chân không.
Vào năm 1960, MOSFET được giới thiệu.
Ngày nay đây là ngành phát triển hiện đại và phổ biến.

Hình 1.2. Những mơn học sử dụng điện tử công suất
2. Các đại lượng đặc trưng
13


2.1. Trị trung bình của một đại lượng
2.1.1. Trị trung bình của điện áp
Trị trung bình của điện áp là tổng giá trị điện áp đo được chia cho tổng
thời gian làm việc.
2.1.2. Trị trung bình của dịng điện

Trị trung bình của dịng điện là tổng giá trị dịng điện đo được chia cho
tổng thời gian làm việc.
2.2. Trị hiệu dụng của một đại lượng
2.2.1.Trị hiệu dụng của dòng điện
Trị số hiệu dụng của dòng điện là dòng một chiều I sao cho khi chạy qua
cùng một điện trở thì sẽ tạo ra cùng cơng suất.
Trị số hiệu dụng dịng điện được tính:
I =I max / √ 2
2.2.2. Trị hiệu dụng của điện áp
Tương tự trị số hiệu dụng của điện áp cũng được tính:
U =U max / √ 2
2.3. Cơng suất trung bình
Cơng suất trung bình là tổng cơng suất đo được chia cho tổng thời gian làm
việc.
Công suất tức thời của một tải tiêu thụ được xác định bằng tích điện áp và
dịng điện tức thời dẫn qua nó. p(t) = u(t).i(t)
Cơng suất trung bình

Nếu dịng qua tải khơng đổi thì

Nếu điện áp đặt trên tải khơng đổi thì

14


2.4. Hệ số công suất
Trong biểu thức công suất tác dụng P = UIcosφ, cosφ được gọi là hệ số
công suất.
Hệ số công suất phụ thuộc vào thông số của mạch điện và là chỉ tiêu kỹ thuật
quan trọng, có ý nghĩa rất lớn về kinh tế như sau:

- Nâng cao hệ số công suất sẽ tận dụng tốt công suất nguồn cung cấp cho
tải.
- Khi cần truyền tải một cơng suất P nhất định trên đường dây thì dịng điện
chạy trên đường dây là:
I = P/ U cosφ
Nếu cosφ cao thì dịng điện I sẽ giảm, dẫn đến giảm tổn hao điện năng, giảm
điện áp rơi trên đường dây và có thể chọn dây dẫn tiết diện nhỏ hơn.
Để nâng cao cosφ ta thường dùng tụ điện nối song song với tải như (hình
1.3)

Hình 1.3. Nâng cao cosφ dùng tụ điện nối song song với tải
3. Linh kiện điện tử cơng suất
3.1. Đặc tính giao hốn của cơng tắc bán dẫn
Do tính chất của chất bán dẫn nên khi chịu tác động của xung kích, dạng
sóng ngõ ra có dạng như ở hình 1.4
15


Đặc tuyến giao hoán được biểu diễn từ trạng thái tắt (off) sang trạng thái dẫn
(on) và từ trạng thái dẫn (on) sang trạng thái ngưng (off)

Hình 1.4. Dạng xung kích
a. Trường hợp cơng tắc lý tưởng (Vf =0)

Hình 1.5. Công tắc lý tưởng
Chọn t = 0 lúc bắt đầu khởi dẫn, ta có phương trình dịng điện và điện thế: do
khi dẫn điện thế 2 đầu công tắc là Vf = 0V nên

16

Phân giải tương tự ta có kết quả năng lượng thất thoát trong thời gian khởi
ngưng turn off bằng

b. Trường hợp điện thế công tắc bán dẫn khác không (Vf ≠ 0)

Hình 1.6. Cơng tắc bán dẫn khác khơng
Do khi dẫn điện thế 2 đầu công tắc là Vf ≠ 0V nên

Công suất tức thời trong thời gian khởi dẫn

Năng lượng tiêu tán trong thời gian khởi dẫn

17


Tương tự, năng lượng tiêu tán trong thời gian khởi ngưng:

Năng lượng trong suốt thời gian giao hốn

Vậy cơng suất giao hốn tiêu tán trung bình tại tần số giao hốn bằng

c. Cơng suất thất thốt tĩnh
Gọi thời gian cơng tắc giao hoán dẫn tĩnh là Ts , và thời gian dẫn thực tế của
công tắc là Ton , ta có

Và Vf là điện thế 2 đầu cơng tắc khi dẫn, ta có cơng suất tĩnh tiêu tán trung bình
tại tần số f bằng

3.2. Transistor công suất

BJT (Bipolar Junction Transistor)
Để chịu được dịng điện rất lớn, transistor phải có điện tích trong vùng phát
thật lớn, do đó các transistor cơng suất này được thiết kế với độ rộng vùng phát
hẹp (để giảm thiểu điện trở nền ký sinh) và có cấu trúc xen kẽ (interdigitated
structure) của nhiều cực nền và cực phát. Điện trở cực phát rất nhỏ.

18


Hình 1.7. Cấu tạo transistor cơng suất

Hình 1.8. Darlington
Đặc tính của transistor cơng suất Transistor cơng suất có đặc tính sau:
- Độ lợi dòng nhỏ (20 – 100) và tuỳ thuộc vào dòng thu IC và nhiệt độ. Dòng
thu càng lớn độ lợi dịng càng nhỏ.
- Ngồi hiện tượng huỷ thác do phân cực nghịch ra cịn có hiện tượng huỷ
thác thứ cấp do transistor hoạt động ở điện thế và dịng điện lớn.
- Đặc tuyến cho bởi hình 1.9

19