ứng dụng của điện tử công suất, chương 3 pdf

Chương 3: THIẾT KẾ MẠCH GHIM ÁP
(Mạch kẹp -
cl
a
m
p
e
r
s)
Ðây là mạch ñổi mức DC (một chiều) của tín hiệu. Mạch phải có
một tụ ñiện,
một
diode và một ñiện trở. Nhưng mạch cũng có thể có
một nguồn ñiện thế ñộc lập. Trị
số
của ñiện trở R và tụ ñiện C phải
ñược lựa chọn sao cho thời hằng
τ
=RC
ñủ lớn ñể
hiệu
thế 2 ñầu tụ
giảm không ñáng kể khi tụ phóng ñiện (trong suốt thời gian diode
không
dẫn ñiện). Mạch ghim áp căn bản như hình
1.27
Dùng kiểu mẫu diode lý tưởng ta
thấy:
- Khi t: 0 → T/2 diode dẫn ñiện,tụ C nạp nhanh ñến trị số V và
v
0

=0V
- Khi t: T/2 → T, diode ngưng, tụ phóng ñiện qua R. Do
τ
=RC
lớn nên C xả
ñiện
không ñáng kể, (thường người ta chọn
T
≤
10
τ
).
Lúc này ta có:
v
0
=-2V
Ðiểm cần chú ý là trong mạch ghim áp biên ñộ ñỉnh ñối ñỉnh
của vi và v
o
luôn
bằng
nhau.
Sinh viên thử xác ñịnh v
0
của mạch ñiện hình
1.29
1.6. MẠCH DÙNG DIODE
ZE
N
E

R
:
1.6.1 Diode
zener
với ñiện thế ngõ vào vi và tải RL
cố
ñ
ị
nh
.
1.6.2 Nguồn vi cố ñịnh và RL thay
ñ
ổi.
1.6.3 Tải RL cố ñịnh, ñiện thế ngõ vào vi thay
ñ
ổi.
Cũng tương tự như diode chỉnh lưu, với diode zener ta cũng dùng
kiểu mẫu
gần
ñúng trong việc phân giải mạch: Khi dẫn ñiện diode
zener tương ñương với một
nguồn
ñiện thế một chiều v
z
(ñiện thế
zener) và khi ngưng nó tương ñương với một mạch
hở.
1.6.1. Diode
zener
với ñiện thế ngõ vào v

i
và tải R
L
cố
ñ
ị
nh
Mạch căn bản dùng diode zener có dạng như hình
1.30
Khi v
i
và R
L
cố ñịnh, sự phân tích mạch có thể theo 2
bước:
- Xác ñịnh trạng thái của diode zener bằng cách tháo rời diode
zener ra khỏi
mạch
và tính hiệu thế V ở hai ñầu của mạch
hở
Công suất tiêu tán bởi diode zener ñược xác ñịnh
bởi
P
z
=V
z
.I
z
(1.23)
Công suất này phải nhỏ hơn công suất tối ña P

ZM
=V
Z
I
ZM
của diode zener
(I
ZM
:
dòng ñiện tối ña qua zener mà không làm
hỏng)
Diode zener thường ñược dùng trong các mạch ñiều hòa ñiện thế
ñể tạo ñiện
thế
chuẩn. Mạch hình 1.30 là 1 mạch ñiều hòa ñiện thế
ñơn giản ñể tạo ra ñiện thế
không
ñổi ở 2 ñầu R
L
. Khi dùng tạo ñiện
thế chuẩn, ñiện thế zener như là một mức chuẩn ñể
so
sánh với một
mức ñiện thế khác. Ngoài ra diode zener còn ñược sử dụng rộng rãi
trong
các mạch ñiều khiển, bảo
vệ
1.6.2. Nguồn V
i
cố ñịnh và R

L
thay
ñ
ổi
Khi V
i
cố ñịnh, trạng thái ngưng hoặc dẫn của diode zener tùy
thuộc vào ñiện
trở
tải
R
L
Do R cố ñịnh, khi Diode zener dẫn ñiện, ñiện thế V
R
ngang
qua ñiện trở R sẽ
cố
ñịnh: V
R
=Vi -
Vz
Do ñó dòng I
R
cũng cố
ñịnh:
Dòng I
Z
sẽ nhỏ nhất khi I
L
lớn nhất. Dòng I

Z
ñược giới hạn
bởi I
ZM
do nhà
sản
xuất cho biết, do ñó dòng ñiện nhỏ nhất qua
R
L
là I
Lmin
phải thỏa
mãn:
Cuối cùng khi V
i
cố ñịnh, R
L
phải ñược chọn trong khoảng
R
Lmin
và
R
Lmax
1.6.3. Tải R
L
cố ñịnh, ñiện thế ngõ vào V
i
thay
ñ
ổi

Xem lại hình
1.30
Nếu ta giữ R
L
cố ñịnh, vi phải ñủ lớn thì zener mới dẫn ñiện.
Trị số tối thiểu
của
V
i
ñể zener có thể dẫn ñiện ñược xác ñịnh
bởi: