thiết kế hệ thống điện ô tô, chương 7 pps

Chng 7: bảo vệ tranzistor
1.4.1. Nhận xét
Trong mạch điện khi phụ tải không phải là điện trở thuần nhất
mà là cuộn dây, khi dòng điện biến thiên trong cuộn dây xuất hiện
một suất điện động tự cảm có độ lớn phụ thuộc vào số vòng dây
quấn. Nếu suất điện động tự cảm này quá lớn sẽ làm hỏng
tranzistor. Mặt khác mỗi tranzistor chỉ làm việc với một điện áp và
dòng điện cho phép Vì vậy để tranzistor không bị h- hỏng cần có
biện pháp triệt tiêu đ-ợc suất điện động tự cảm để bảo vệ tranzistor
đ-ợc an toàn.
1.4.2 Mạch bảo vệ dùng điốt bảo vệ
a. Sơ đồ nguyên lý
Sơ đồ mạch bao gồm một tranzistor PNP có nhiệm vụ đóng
ngắt dòng điện cung cấp cho cuộn dây Rt. Để điều khiển tranzistor
đóng mở dùng tiếp điểm ĐK.
- Đ
ht
. Điốt hồi tiếp giúp tranzistor đóng nhanh, chắc chắn, cắt
dứt khoát.
- R
b
. điện trở điều khiển
- Rt. Phụ tải tiêu thụ điện là một cuộn dây.
- Đ
b
. Điốt bảo vệ.
b.
Nguyên lý
làm việc.
Khi
tiếp điểm ĐK mở có dòng điều khiển I

b
của tranzistor:
Dòng điện đi từ d-ơng nguồn ắc quy đến điốt hồi tiếp (Đht)
đến cực E của T qua lớp tiếp giáp EB ra tới cực B của T, qua điện
trở điều khiển R
b
về âm ắc quy. Nên T mở phụ tải đ-ợc cung cấp
dòng điện làm việc I
C
:
Dòng điện đi từ d-ơng ắc quy đến cực E của T và qua lớp tiếp
giáp EC ra tới cực C của T
1
, qua cuộn dây Rt về âm ắc quy. Dòng
I
C
tăng từ giá trị I
0
tới I
MAX
vì vậy trong cuộn dây Rt xuất hiện một
suất điện động tự cảm có chiều cản trở sự biến thiên dòng điện
(suất điện động này nhỏ, không ảnh h-ởng tới T), nên điốt bảo vệ
Đb không làm việc. Khi tiếp điểm ĐK đóng, dòng điều khiển I
b
mất, T đóng không còn dòng cung cấp cho cuộn dây Rt. Dòng điện
Hình 1.45: Mạch bảo vệ dùng điốt
bảo vệ
qua cuộn dây Rt biến thiên từ I
MAX

về không. Vì vậy trong cuộn
dây Rt xuất hiện một suất điện động tự cảm có chiều chống lại
chiều biến thiên dòng điện (trùng với chiều dòng điện ban đầu), có
giá trị t-ơng đối lớn từ . Dòng này sẽ phóng qua điện trở phân cực
Rb và cực B của tranzistor, sẽ làm cháy tranzistor.
Khi có điốt bảo vệ Đ
b
dòng tự cảm sẽ tạo thành một vòng
khép kín có chiều:
Đi từ cuộn Rt đến điốt bảo vệ (Đ
b
) sau đó lại trở về cuộn dây
Rt, và tạo ra sự sụt áp (suất điện động tự cảm giảm đi thấp hơn
giá trị điện áp đánh thủng tranzistor). Vì vậy tranzistor đ-ợc bảo vệ
an toàn .
Nh-ợc điểm của quá trình này là do xuất hiện dòng khép kín
qua điốt bảo vệ Đ
b
, nên dòng qua Rt vẫn đ-ợc duy trì không triệt
tiêu ngay (không dùng đ-ợc trong hệ thống đánh lửa).
1.4.3. Mạch bảo vệ sử dụng điốt ổn áp
a. Sơ đồ nguyên lý
Mạch bảo vệ tranzistor dùng điốt ổn áp gồm có: Một tranzistor
PNP dùng để cắt nối dòng cung cấp cho cuộn dây W
1
. ĐK là tiếp
điểm điều khiển sự đóng mở của tranzistor. Cực B của tranzistor
đ-ợc nối mát thông qua điện trở điều khiển Rb.
W
1

. Cuộn dây phụ tải.(Cuộn sơ cấp của bôbin)
D
o
. Điốt ổn áp có trị số đánh thủng nhỏ hơn điện áp đánh
thủng tranzistor.
D
C
. Điốt cách ly (Điốt th-ờng).
Hai điốt đ-ợc lắp ng-ợc chiều nhau. Dòng điện đi theo điốt ổn
áp theo chiều thuận sẽ bị điốt cách li D
C
ngăn do vậy chỉ có dòng
điện đi qua W
1
.
b. Nguyên lý làm việc
Khi tiếp điểm điều khiển ĐK đóng trong mạch xuất hiện dòng
điều khiển I
b
có chiều đi từ:
D-ơng ắc quy đến cuộn dây W
1
và đến cực E của tranzistor,
qua lớp tiếp giáp EB rồi ra cực B của transistor tới điện trở phân
cực Rt qua tiếp điểm ĐK về âm ắc quy.
Do có dòng điều khiển I
b
nên T mở có dòng làm việc I
C
:

Dòng điện đi từ d-ơng ắc quy qua cuộn dây W
1
qua cực E của
tranzistor, qua lớp tiếp giáp EC rồi ra cực C của tranzistor về âm ắc
Hình 1.46: Mạch bảo vệ dùng ổn
áp
quy. Dòng làm việc I
C
tăng từ giá trị I
o
= 0 đến giá trị I
Max
, vì vậy
trong tải W
1
xuất hiện một suất điện động tự cảm nh-ng có giá trị
nhỏ nên tranzistor đ-ợc an toàn.
Khi tiếp điểm ĐK mở dòng điều khiển I
b
mất, T đóng, dòng
làm việc I
C
mất đột ngột (giảm từ I
Max
về không), tạo ra một suất
điện động tự cảm

trên cuộn dây W
1
. Suất điện động tự cảm có xu

h-ớng đánh thủng tranzistor T (phóng qua lớp tiếp giáp EB). Khi
xuất điện động tự cảm đạt gần tới điện áp đánh thủng tranzistor thì
điốt ổn áp D
o
bị đánh thủng. Vì vậy xuất hiện một mạch khép kín
có chiều từ cuộn dây W1 qua điốt cách li D
C
và điốt ổn áp D
o
rồi lại
trở về cuộn dây W
1
, Tạo ra sự sụt áp tại điốt ổn áp và điốt cách
li. Suất điện động giảm dần ở cuộn dây W
1
. Vì vậy suất điện động
không đạt tới điện áp đánh thủng tranzistor mà sẽ bị triệt tiêu dần
tới không. Do đó tranzistor đ-ợc an toàn. Nh- đã biết do tính chất
của điốt ổn áp nên nó phải mắc vào mạch điện theo chiều ng-ợc
đối với sức điện động tự cảm, nh-ng nh- vậy nó lại thành mắc
thuận đối với nguồn chính, do đó lại phải bố trí thêm một điốt cách
li D
c
để ngăn không cho dòng điện qua D
0
lúc bình th-ờng.