Tải bản đầy đủ (.docx) (214 trang)

ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT - BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.3 MB, 214 trang )

ĐIỆN TỬ CÔNG
SUẤT
Tài liệu tham khảo
• Điện tử công suất – Lê Văn Doanh
• Giáo trình điện tử công suất –
Nguyễn Văn Nhờ
• Điện tử công suất – Nguyễn Bính
dq v

inh
@dng.v
nn.vn
09
03
58
6
58
6
CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU – CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
1.1 Khái niệm chung
Điện tử Công suất
lớn
Các linh kiện điện tử công suất được sử dụng
trong các mạch động lực – công suất lớn
Sự khác nhau giữa các linh kiện điện tử ứng dụng
(điện tử điều khiển) và điện tử công suất
• Công suất: nhỏ – lớn
• Chức năng: điều khiển – đóng cắt dòng điện công suất lớn
Điều khiển
Động lực


I
B
• Thời điểm
• Công suất
Các linh kiện điện tử
công suất chỉ làm
chức năng đóng cắt
I
C
dòng điện – các van
Transistor điều khiển: Khuyếch đại
I
C
R
U
CE
= U
CE1
B
i
C
U
i
B
C
B
u
CE
U
CE

= U -
RI
C
A
A
I
B2
> I
B1
I
B1
> 0
E
u
BE
E
I
B2
B
U
CE1
U
I
B
= 0
U
BE
< 0
U
CE

Transistor công suất: đóng cắt dòng điện
R
i
I
Đặc tính Volt – Ampe của van công suất lý tưởng
i
i
b
c a
điều khiển
u
d
u
Đối tượng nghiên cứu của điện tử công suất
• Các bộ biến đổi công suất
• Các bộ khóa điện tử công suất lớn
Chỉnh lưu
• BBĐ điện áp
xoay chiều (BĐAX)
• Biến tần
Nghịch lưu
BBĐ điện áp
một chiều
(BĐXA)
1. 2. Các linh kiện điện tử công suất
1.2.1 Chất bán dẫn - Lớp tiếp giáp P - N
Chất bán dẫn:
Ở nhiệt độ bình thường có độ dẫn điện nằm giữa chất dẫn điện và chất cách điện
Loại P: phần tử mang điện là lỗ trống – mang điện tích dương
Loại N: phần tử

mang
điện là các electron – mang điện tích âm
P N
P N
Miền bão
hòa
- Cách
điện
J
+ + + + - - - -
+
+
+
+
+
+
+
+
- - - -
- - - -
+ + +
+
+
+
+
+
+
- - -
- - -
- - -

Phân cực ngược
P
N
-
+
Miền bão
hòa
- Cách
điện
P
N
-
+
Miền bão hòa - Cách
điện
+ + +
+
+
+
+
+
+
- - -
- - -
- - -
+
+
+
-
-

-
Phân cực thuận
P
N
+
-
Miền bão
hòa
- Cách
điện
+
-
i
+ + +
+
+
+
+
+
+
- - -
- - -
- - -
1.2.2 Diode
Cấu tạo, hoạt động
Anode
A
P
N
Katode

K
i
F
A
Hướng ngược
u
F
Hướng thuận
K
i
R
u
R
R: reverse – ngược
F: forward – thuận
Đặc tính V – A
Diode lý tưởng
Hai trạng thái: mở – đóng
Diode thực tế
I
F
[A]
100
i
Nhánh ngược
– đóng
Nhánh thuận – mở
u
Nhánh thuận –
mở

U
[BR]
50
U
R
[V]
U
F
[V]
800
400
0
1
1,5

dU

R
Nhánh ngược
– đóng
o
T = 160 C
20
j
U
TO
: điện áp rơi trên diode
r
R
=

dI
o
T = 30
C
j
r

=

dU
F


R
điện trở ngược trong diode
U
RRM
I
[mA]
F
dI
U
BR
: điện áp đánh thủng
U
RSM
R
điện trở thuận trong diode
F
30

Đặc tính động của diode
• U
K
: Điện áp chuyển mạch
• t
rr
: Thời gian phục hồi khả năng đóng
• i
rr
: Dòng điện chuyển mạch – phục hồi
t
rr
I
L
U
K
S
- +
Q
r
=

i
rr
dt
0
: điện tích chuyển mạch
i
F
i

F
Quá áp trong
i
rr
i
R
u
F
O
O
U
k
t
rr
i
rr
Q
r
0,1
i
rrM
t
i
R
t
u
R
=
U
k

u
R
u
RM
Ðó
ng
S
i
F
=
I
i
rr
M
Bảo vệ chống quá áp trong
R
C
i
RC
u
R
V
L
V
Mở
Đóng
t
O
i
L

i
rr
U
k
-
+
i
rr
i
RC
O
t
U
k
di


i
L
= i
rr
+ i
RC
u
R
=
U

k
− L

L
dt
Các thông số chính của diode
Điện áp:
I
F
[A]
• Giá trị điện áp đánh thủng U
BR
• Giá trị cực đại điện áp ngược lập lại:
U
RRM
• Giá trị cực đại điện áp ngược không lập
lại: U
RSM
U
[BR]
100
Nhánh thuận – mở
50
U
R
[V]
800 400
0
U
F
[V]
1
1,5

Dòng điện - nhiệt độ làm việc
• Giá trị trung bình cực đại dòng điện
thuận: I
F(AV)M
• Giá trị cực đại dòng điện thuận không
lập lại: I
FSM
Nhánh ngược
– đóng
o
T = 160
C
j
o
T = 30
C
j
U
RRM
U
RSM
20
30
I
R
[mA]
Diode thực tế: IDB30E60 – Infineon Technologies
1.2.3 Transistor lưỡng cực (BT)
(Bipolar Transistor)
Cấu tạo, hoạt động

C
P
B
N
P
E
R
i
B
C
B
i
C
U
u
CE
R
i
B
C
B
i
C
U
u
EC
E
u
BE
E

E
u
EB
E
i
i
Đặc tính Volt – Ampe
Miền mở bão hòa
I
C
• Đặc tính ngoài I
C
= f(U
CE
)
U
CE
=
U
CE1
U
R
b
a
A
B
Mở
U
CE
= U -

RI
C
I
B2
>
I
B1
• Đặc tính điều khiển I
C
= f(I
B
)
A
I
B1
>
0
Đóng
I
B
=
0
I
B2
B
U
CE1
U
U
BE

< 0
U
CE
Miền đóng bão hòa
I
I
CE
I
B
=
0
a)
U
BR(CE0)
I
CE0
I
CER
I
CES
I
CEU
O
U
CE0
U
CES
U
BR(CER)
U

BR(CES)
U
BR(CEU)
U
CE
b)
U
CER
U
CEU
c)
R
B
R
B
+
-
+
I
CEU
-I
B
U
BE
-
-I
B
U
BE
+

-
• 0 … Hở mạch B – E (I
B
= 0)
• R … Mạch B – E theo hình b)
• S … Ngắn mạch B – E (R
B
→0)
• U … Mạch B – E theo hình c)
Quá trình quá độ của transistor
i
B
I
B
0.1I
B
0.9I
B
O
t
t
d
t
r
t
s
t
f
C
u

CE
0.1I
C
0.9I
C
I
C
0.1I
C
O
t
on
t
off
i
Mạch trợ giúp đóng mở
(Điện tử công suất – Nguyễn Bính)
Các thông số chính
Điện áp:
• Giá trị cực đại điện áp
colector – emitor U
CE0M
khi
I
B
= 0
• Giá trị cực đại điện áp
emitor – bazơ U
EB0M
khi I

C
= 0
Dòng điện: Giá trị cực đại
của các dòng điện I
C
, I
B
, I
E
Transistor thực tế - MJW3281A (NPN) – ON Semiconductor
1.2.4 Transistor trường MOSFET
(Metal Oxid Semiconductor Field Effect Transistor)
D
D
N i
D
N
P
P
N
N
S
u
GS
G
D
i
D
OXID
S

G
OXID
D
G
u
GS
S
u
DS
G
S
Đặc tính
độ
ng
R
G
on
+
C
GD
D
G
R
i
D
+
C
DS
-
U

G
-
off
0.1U
G
C
GS
u
GS
S
GS
U
G
U
GS(th)
i
u
DS
u
DS
U
0.9U
G
t
0.9U
U
D
0.1U
0.9U
t

d(on)
t
r
t
on
t
d(off)
t
f
t
off
MOSFET thực tế - 19MT050XF – International Rectifier

×