bài giảng điện tử công nghiệp, chương 5 docx

1
Chương 5: Vài
ứ
ng
dụng điển hình của điôt
bán
d
ẫ
n
2
π
Hình 2.8: Các mạch
ch
ỉ
nh
lưu công suất nhỏ và mô phỏng
hoạt
độ
ng
Trong phần này, chúng ta xét tới một số ứng dụng điển hình
của điôt trong các mạch
ch
ỉ
nh
lưu, hạn chế biên độ, ổn
đ
ị
nh
điện
áp.
a- Bộ

ch
ỉ
nh
lưu công suất
nh
ỏ
Sử dụng tính chất van của điôt bán dẫn, các mạch
ch
ỉ
nh
lưu
điển hình nhất (công suất nhỏ), được cho trên hình 2.8a,b,c,d.
Để đơn giản cho việc phân tích hoạt động và rút ra các kết
luận chính với các mạch trên, chúng ta xét với trường hợp tải
của mạch
ch
ỉ
nh
lưu là điện trở thuần, sau đó có lưu ý các đặc
điểm khi tải có tính chất điện dung hay điện cảm và với giả t
hi
ế
t
các van điôt là lí tưởng, điện áp vào có dạng hình sin phù hợp
với thực tế điện áp mạng 110V/220V xoay chiều, 50Hz.
- Mạch
ch
ỉ
nh
lưu hai nửa chu kì: Nhờ biến áp nguồn, điện áp

mạng đưa tới sơ
c
ấ
p
được biến đổi thành hai điện áp hình sin
U
2.1
và U
2.2
ngược pha nhau trên thứ
c
ấ
p
. Tương ứng với
nửa chu kì dương (U
21
> 0, U
22
<0) D
1
mở D
2
khóa. Trên R
t
dòng
nh
ậ
n
được có dạng 1 chiều là điện áp nửa hình sin do
U

21
qua D
1
mở tạo ra. Khi điện áp vào đổi dấu (nửa chu kì âm)
(U
21
< 0, U
22
> 0) D
1
khóa D
2
mở và trên R
t
nhận
đ
ượ
c
dòng
do D
2
tạo ra (h.2.9).
•
Giá
tr
ị
trung bình của điện áp trên tải được xác
đ
ị
nh

theo hệ
thức (1.15):
1
π
U
o
=
∫
0
2U
2
sinωin
ωt
=
2 2
π
U
2
=
0,9U
2
(2-15)
3
Với U
2
là giá
tr
ị
hiệu dụng của điện áp trên 1 cuộn của thứ cấp
biến áp.

•
Giá
tr
ị
trung bình của dòng điện trên tải đối với trường hợp tải
thuần t
r
ở
I
t
= U
o
/R
t
(2-16)
30
Hình 2.9: Giản đồ điện áp của mạch
ch
ỉ
nh
l
ư
u
Khi đó dòng qua các điôt D
1
và D
2
là
I
a1

= I
a2
= I
t
/2 (2-
17) Và dòng cực đại đi qua điôt là
I
amax
=
π
, I
a
=
π
I
t
/ 2 (2-18)
•
Để đánh giá độ bằng phẳng của điện áp trên tải sau khi
ch
ỉ
nh
lưu, thường
s
ử
dụng hệ số đập mạch (gợn sóng), được
đ
ị
nh
nghĩa đối với

thành phần sóng
bậc n;
q
n
= U
nm
/ U
o
(2-19)
Trong đó U
nm
là biên độ sóng có tần số
n
ω
;
U
0
là thành
phần điện áp 1 chiều trên t
ả
i
q
1
= U
1m
/ U
o
= 2 / (m
2
– 1) với m là

số pha
ch
ỉ
nh
l
ư
u
q
1
= 0,67 (với mạch
ch
ỉ
nh
lưu hai
nửa chu kì m = 2).
Điện áp ngược cực đại đặt vào van khóa bằng tổng điện áp
31
cực đại trên 2
cu
ộ
n
thứ cấp của biến áp
U
ngcmax
=
2
2U
2
=
3,14U

0
(2-20)
Khi đó cần chọn van D
1
, D
2
có điện áp ngược cho phép
32
U
ngccf
> U
ngcmax
= 3,14U
o
•
Khi dùng tải là tụ lọc C (đường đứt nét trên hình 2.8a)
ở chế độ xác lập, do
hi
ệ
n
tượng nạp và phóng điện của tụ
C mạch lúc đó làm việc ở chế độ không liên tục
nh
ư
trường
hợp với tải điện trở. Trên hình 2.9b với trường hợp tải điện
dung, ta thấy rõ
s
ự
khác biệt với trường hợp tải điện trở, lúc này mỗi van

ch
ỉ
làm việc trong khoảng t
h
ờ
i
gian
θ
1
÷ θ
2
(với van D
2
) và
θ
3
÷ θ
4
(với van D
1
) nhỏ hơn nửa chu kì và thông mạch
n
ạ
p
cho tụ từ nguồn U
2.2
và U
2.1
.
Trong khoảng thời gian còn lại, các van đều khóa (do

điện áp trên tụ đã nạp
l
ớ
n
hơn giá
tr
ị
tức thời của điện áp
pha tương ứng U
2.2
và U
2.1
). Lúc đó tụ C phóng
đ
i
ệ
n
và
cung cấp điện áp ra trên R
t
.
Các tham số chính của mạch trong trường hợp này có
thay đổi, khi
đ
ó
U
o
= 1,41 U
2
(2-21) Và

q
(khi chọn hằng số thời gian mạch phóng của tụ
τ
= RC
lớn) còn U
ngcmax
không
đổ
i
so với trước
đ
ây
.
•
Nếu xét mạch hình 2.8a với từng nửa cuộn thứ cấp
biến áp nguồn làm việc với 1 van tương ứng và mạch tải ta
có 2 mạch
ch
ỉ
nh
lưu một nửa chu kì là dạng sơ đồ
đ
ơ
n
giản
nhất của các mạch
ch
ỉ
nh
lưu. Dựa vào các kết quả đã

phân tích trên, dễ dàng
suy ra các tham số của mạch này tuy nhiên chúng
ch
ỉ
được
sủ dụng khi các yêu
c
ầ
u
về chất lượng nguồn (hiệu suất
năng lượng,
ch
ỉ
tiêu bằng phẳng của U
t
…) đòi
h
ỏ
i
t
h
ấ
p
.