mạch chỉnh lưu 1pha nửa chu kỳ có đk tai r+e

Khoa: Điện – Điện Tử
LỜI NÓI ĐẦU
Điện tử công suất là một môn học hay và lý thú, cuốn hút được nhiều sinh viên theo
đuổi. Là những sinh viên chuyên ngành tự động hóa, chúng em muốn được tiếp cận
và hiểu sâu hơn nữa bộ môn điện tử công suất.Vì vậy, đồ án môn học chế tạo sản
phẩm là điều kiện tốt giúp chúng em kiểm chứng được lý thuyết đã được học.
Trong đồ án điện tử công suất lần này, chúng em đã được nhận đề tài
‘’MẠCH CHỈNH LƯU 1 PHA NỬ CHU KÌ CÓ ĐIỀU KHIỂN. Sau thời gian
nghiên cứu, chúng em đã chế tạo thành công bộ điều khiển điện áp xoay chiều 1 pha
đáp ứng được cơ bản yêu cầu của đề tài.
Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, chúng em đã gặp một số vướng mắc về
lý thuyết và khó khăn trong việc thi công sản phẩm. Tuy nhiên, chúng em đã nhận
được sự giải đáp và hướng dẫn kịp thời của thầy Nguyễn Đình Hùng, sự góp ý
kiến của các bạn sinh viên trong lớp. Đựơc như vậy chúng em xin chân thành cảm
ơn và mong muốn nhận được nhiều hơn nữa sự giúp đỡ, chỉ bảo của thầy giáo và
bạn trong các đồ án sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm thực hiện: Phạm Văn Tuất
Nguyễn Tuấn Vũ
Page 1
Khoa: Điện – Điện Tử
MỤC LỤC:
Page 2
Khoa: Điện – Điện Tử
KẾ HOẠCH THỰC HIỆN CÔNG VIỆC
STT Tuần Công việc thực hiện Người thực hiện
1 1
-Nhận đồ án.
-Đưa ra ý tưởng thực hiện.
-Phân chia công việc.
2 2

-Tìm hiểu bộ điều áp xoay chiều.
-Tìm hiểu sơ đồ mạch lực mạch điều khiển.
-Tìm kiếm linh kiện liên quan đến đồ án.
3 3+4
-Đưa ra cơ sở lý thuyết của đô án.
-Xây dựng sơ đồ khối.
-Lựa chọn mạch lực, mạch điều khiển
4 5+6
-Thiết kế sơ đồ nguyên lý.
-Tính chọn thông số.
5 7
-Ráp mạch, khảo sát trên panel
-Đo đạc, kiểm tra tín hiệu.
6 8
-Tiến hành làm sản phẩm.
-Lắp ráp.
7 9
-Chuẩn hóa nội dung, làm bản lý thuyết.
-Chuẩn bị để bảo vệ
Page 3
Khoa: Điện – Điện Tử
CHƯƠNG I: MẠCH CHỈNH LƯU 1 PHA NỬA CHU KÌ CÓ ĐIỀU KHIỂN
1.1 Giới thiệu chung về mạch chỉnh lưu
Mạch chỉnh lưu là thiết bị dùng để biến đổi nguồn điện xoay chiều thành
nguồn điện một chiều nhằm cung cấp cho phụ tải điện một chiều
Tùy theo số pha của nguồn điện xoay chiều phía đầu vào mạch chỉnh lưu mà có thể
chia ra thành mạch chỉnh lưu 1 pha, 3 pha hay m pha:
- Nếu dòng điện xoay chiều chạy giữa dây pha và dây trung tính, thì mạch chỉnh lưu
gọi là sơ đồ hình tia. Còn nếu dòng điện xoay chiều chạy giữa các dây pha thì mạch
chỉnh lưu gọi là sơ đồ hình cầu.

* Đặc điểm chung của mạch chỉnh lưu hình tia m pha là:
Số van chỉnh lưu bằng số pha của nguồn xoay chiều.
- Các van có số điện cực cùng tên nối chung, điện cực còn lại nối với nguồn xoay
chiều. Nếu điện cực nối chung là Katốt thì sơ đồ được gọi là Katốt chung, còn nếu
điện cực nối chung là Anốt ta có sơ đồ nối Anốt chung.
- Hệ thống điện áp nguồn xoay chiều m phaphải có điểm trung tính, trung tính
nguồn là điện cực còn lại của điện áp chỉnh lưu.
* Đặc điểm chungcủa mạch chỉnh lưu cầu m pha:
- Số van chỉnh lưu bằng 2 lần số pha của nguồn xoay chiều, trong đó có m van có
Katốt nối chung được gọi là nhóm van Katốt nối chung và trên sơ đồ ta kí hiệu bởi
chỉ số lẻ, m van còn lại có anốt nối chung nên gọi là nhóm van anốt chung và trên
sơ đồ ta kí hiệu bằng chỉ số chẵn.
- Mỗi pha nguồn xoay chiều nối với hai van, một ở nhóm A chung và một ở nhóm
K chung.
- Điểm nối chung củacác van nối K chung và nối A chung là 2 điện cực của điện áp
ra.
- Nếu sơ đồ chỉnh lưu dùng toàn diode thì gọi là sơ đồ không điều khiển. Nếu sơ đồ
chỉnh lưu dùng toàn thyristor thì gọi là sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển hay điều khiển
hoàn toàn. Cònsơ đồ chỉnh lưu dùng cả thyristor và diode thì gọi là sơ đồ bán điều
khiển.
-Kết hợpcác phương pháp và đặc điểmphân loại như trên một sơ đồ chỉnh
lưu chúng ta tàm thời phân loại theo sơ đồ cấu trúc phía sau:
Page 4
Khoa: Điện – Điện Tử
Page 5
Khoa: Điện – Điện Tử
Hình 1.1: Một số sơ đồ chỉnh lưu thường gặp
Trong thực tế các mạch chỉnh lưu có nhiều loại và khá đa dạng về hình dáng
cũng như tính năng. Tuy nhiên về cơ bản cấu trúc trong bộ biến đổi thường có các
bộ phận sau:

Page 6
Khoa: Điện – Điện Tử
+ Biến áp nguồn nhằm biến đổi điện áp từ cao xuống thấp hoặc ngược lại.
+ Van côngsuất chỉnh lưu, các van này có nhiệm vụ biến đổi nguồn điện xoay
chiều thành nguồn một chiều.
+ Mạch lọc nhằm lọc và san phẳng dòng điện hay điện áp nguồn để mạch
chỉnh lưu có chất lượng tốt hơn.
+ Mạch đo lường trong bộ chỉnh lưu thường dùng để đo dòng điện, điện áp,
công suất.
+ Mạch điều khiển là bộ phận rất quan trọng trong các bộ chỉnh lưu có điều
khiển,nó quyết định độ chính xác, ổn định và chất lượng bộ chỉnh lưu.
+ Phụ tải của mạch chỉnh lưu thường là phần ứng động cơ điện một chiều, kích từ
máy điện một chiều, xoay chiều, cuộn hút nam châm điện, các tải có sức điện động
E, đôi khi tải là các đèn chiếu sáng hay các điện trở tạo nhiệt vv.
Dưới đây minhhọa sơ đồ cấu trúc của một bộ chỉnh lưu:
Hình 1.2:Sơ đồ cấu trúc của một bộ chỉnh lưu
1.2 Các nguyên tắc điều khiển mạch chỉnh lưu
1.2.1 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng (ARCOS)
Theo nguyên tắc này người ta dùng 2 điện áp:
- Điện áp đồng bộ U
R
vượt trước điện áp anot- catot thyristor một góc bằng
π
/2
(nếu U
AK
= A. sin
t
ω
thì U

R
= B.cos
t
ω
).
Page 7
α
UC
(UR +UC)
t
ω
UR
0
UR
Khoa: Điện – Điện Tử
- Điện áp điều chỉnh U
C
là điện áp một chiều có thể điều chỉnh được biên độ
theo hai hướng (dương và âm).
Hình 1.3: Giản đồ điện áp
Trên hình vẽ đường nét đứt là điện áp anot-catot của Thyristor. Từ điện áp này
người ta tạo ra U
R
. Tổng đại số (U
R
+ U
C
) được đưa đến đầu vào khâu so sánh.khi
(U
R

+ U
C
) = 0 ta nhận được một xung ở đầu ra của khâu so sánh.
U
C
±
B.cos
α
= 0 do đó
α
= arccos(
B
U
C
−
)
Người ta lấy: B= U
C max
thì:
- Khi U
C
= 0 thì
α
=
π
- Khi U
C
= U
C max
thì

α
= 0
Vậy khi cho U
C
biến thiên từ – U
C max
đến +U
C max
thì
α
biến thiên từ 0
÷
π
Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arcos được sử dụng trong các thiết bị chỉnh lưu
đòi hỏi chất lượng cao.
1.2.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính
Theo nguyên tắc này người ta dùng 2 điện áp.+ Điện áp đồng bộ (Ur có dạng răng
cưa ) đồng bộ với điện áp trên A-K của thyristor+ Điện áp điều khiển (UC là điện
áp một chiều ) có thể điều chỉnh biên độ.
Page 8
Khoa: Điện – Điện Tử
Hình 1.4: Dạng đồ thị điện áp đồng bộ
Dạng đồ thị điện áp đồng bộ Ur điện áp điều khiển UC được trình bày trên hình 1.4
như vậy bằng cách thay đổi giá trị của UC ta có thể điều chỉnh được góc α.
Khi UC = 0 ta có α = 0
Khi Uc < 0 ta có α > 0
Vậy ta có mối quan hệ giữa α và Uc như sau : α = π
Nên ta lấy
1.3 Các mạch chỉnh lưu ứng với các tải
1.3.1 Tải R

a. Sơ đồ nguyên lý:
Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng dòng điện,điện áp
Page 9
Khoa: Điện – Điện Tử
b. Nguyên lý làm việc:
-Giả sử mạch đang làm việc ở chế độ xác lập, lý tưởng, điện áp phía thứ cấp
u
2
= 2 U
2
sin t và góc điều khiển α = π/6
- Trong khoảng t = 0 đến α, có u
2
> 0, và u
T
> 0, tuy nhiên T vẫn chưa do chưa có
xung điều khiển mở
- Khi đó ta có:u
T
= u
2
; u
d
= 0; i
T
= i
d
= 0. - Đến thời điểm t = α, phát xung điều
khiển mở van T, lúc này T có đủ haiđiều kiện kích mở nên dẫn điện. Ta có:
u

d
= u
2
; u
T
= 0; i
T
= i
d
.
- Đến thời điểm t = π, u
2
= 0 và có xu hướng âm. Lúc này van T bị phân cực ngược
nên khoá và. Như vậy trong khoảng t = π đến 2π, ta có:
u
T
= u
2
; u
d
= 0; i
T
= i
d
= 0.
- Đến thời điểm t= 2π, u
2
= 0 và có xu hướng dương dần, van T được đặt điện áp
thuận tuy nhiên van T vẫn chưa dẫn , do chưa có xung điều khiển kích mở. Như
vậy trong khoảng t= 2π đến 2π + , ta có:

u
T
= u
2
; u
d
= 0; i
T
= i
d
= 0.
- Đến thời điểm t = 2π + , phát xung điều khiển mở van T, lúc này T dẫn
điện. Ta có:
ud
= u
2
; u
T
= 0; i
T
= i
d
- Các chu kỳ sau nguyên lý hoạt động tương tự.
c. Một số biểu thức tính toán
- Điện áp trung bình trên tải
UU
2
sin tdt(1+cos)
- Dòng điệntrung bình qua tải và Thyristor
(1+cos

- Dòng điện hiệu dụng qua Thyristor
dt
-Điện áp thuận lớn nhất trên van T
Page 10
Khoa: Điện – Điện Tử
- Điện áp ngược lớn nhất trên van T
1.3.2 Tải R+L
a. Sơ đồ nguyên lý:
Hình 1.6:Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng dòng điện, điện áp
b) nguyên lý hoạt động
giả sử mạch làm việc lý tưởng
Trong khoảng t = 0 đến α, có u
2
> 0, và u
T
> 0, tuy nhiên T vẫn chưa dẫn, do chưa
có xung điều khiển, khi đó: u
T
= u
2
; u
d
= 0; i
T
= i
d
= 0. Đến thời điểm t = α khi đó
có xung điều khiển cấp vào cực G của thyristor T nên T dẫn cho dòng điện chảy qua
mạch, khi đó: u
d

= u
2
; u
T
= 0; i
T
= i
d
. Do tải có tính chất điện cảm nên đến thời
điểm t = π khi đó van T không khóa mà tiếp tục dẫn đến thời điểm t = λ (λ: góc tắt dòng).
Góc tắt dòng này phụ thuộc vào giá trị của điện cảm, dòng điệnqua tải và thời gian tích lũy
năng lượng. Từ thời điểm t > λ đến t < 2π + α khi đó van T không dẫn nên: u
T
= u
2
;
Page 11
Khoa: Điện – Điện Tử
u
d
= 0; i
T
= i
d
= 0. Cho đến thời điểm t = 2π + α lúc này lại có xung điều khiển cấp
vào cực G của T nên T dẫn quá trình xẩy ra tương tự thời điểm t = α ở chu kỳ trước.
-Các chu kỳ sau nguyên lý hoạt động tương tự.
Trong mạch ta nhận thấy khi có điện áp tải dòng điện i
d
không tăng đột biến

mà tăng dần từ không đến giá trị cực đại sau giảm dần về không. Sự biến thiên
như vậy là do tác động của tải điện cảm sinh ra sức điện động e = −
Ldi
làm dòng
điện chậm dt pha so với điện áp nguồn. Điều này là cơ sở lý luận giả thích tại sao
thyristor T lại dẫn qua điểm θ = π.
c. Một số biểu thức tính toán
- Dòng điện trung bình qua tải:
Dòng điện qua tải xuất hiện khi van T dẫn khi đó ta có:
+i
d
R = 2.U
2
sin t (PT1)
Đây là phương trình vi phân không thuần nhất có dạng
nghiệm
id
= i
cb
+ i
td
Trong đó với
1.3.3 Tải R+L(L)
a. Sơ đồ nguyên lý
Với mạch tải L có giá trị rất lớn thông thường phải mắc một diode hoàn năng
lượng song song ngược với tải để bảo vệ van công suất chính và duy trì dòng điện
tải.
Page 12
Khoa: Điện – Điện Tử
Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng dòng điện, điện áp

b. Nguyên lý làm việc:
- Giả sử mạch đang làm việc ở chế độ xác lập, lý tưởng cuộn cảm tải L
d
= ∞ ,
điện áp phía thứ cấp u
2
=2 U
2
sin t và góc điều khiển α = π/6
- Trong khoảng t = 0 đến α, có u
2
> 0, và u
T
> 0, tuy nhiên T vẫn chưa dẫn,
do chưa có xung điều khiển mở. Khi đó ta có:
u
T
= u
2
; u
D0
= 0; u
d
= 0; i
D0
=
i
T
=i
d

=0
- Đến thời điểm t = α, phát xung điều khiển mở van T, lúc này T có đủ hai
điều kiện kích mở nên dẫn điện. Ta có:
uT
= 0; u
D0
= -u
2
; u
d
= u
2
> 0; i
D0
= 0; i
T
= i
d
- Đến thời điểm t = π, u
2
= 0 và có xu hướng âm. Lúc này van T bị phân
Page 13
Khoa: Điện – Điện Tử
cực ngược nên khoá và, - u
2
= 0 và có xu hướng dương dần, kết hợp sđđ e do cuộn
cảm tạo ra làm van D
0
dẫn điện. Như vậy trong khoảng t = π đến 2π, ta có:
u

T
= u
2
< 0; u
d
= 0; i
d
= i
D0
; i
T
= 0.
- Đến thời điểm t= 2π, u
2
= 0 và có xu hướng dương dần, van T được đặt điện áp
thuận tuy nhiên van T vẫn chưa dẫn , do chưa có xung điều khiển kích mở, còn
D
0
vẫn dẫn do sđđ e ở cuộn cảm tải tạo ra. Như vậy trong khoảng t= 2π đến 2π
+ ,
ta có:
u
T
= u
2
> 0; u
d
= u
D0
; i

d
= i
D
0
; i
T
= 0.
- Đến thời điểm t = 2π + , phát xung điều khiển mở van T, lúc này T dẫn
điện, còn D
0
khoá. Ta có:
u
T
= 0; u
d
= u
2
> 0; u
D0
= -u
2
; i
T
= i
d
; i
D0
=0.
- Các chu kỳ sau nguyên lý hoạt động tương tự.
c. Một số biểu thức tính toán

- Điện áp trung bình trên tải
-Dòng điện trung bình qua Thyristor
-Dòng điện trung bình qua Diode D
Dòng điện hiệu dụngqua Thyristor
-Dòng điện hiệu dụngqua Diode D
-Điện áp thuận lớn nhất trên van T
Điện áp ngược lớn nhất trên van T và D
Page 14
Khoa: Điện – Điện Tử
1.3.4 Tải R+E
a. Sơ đồ nguyên lý:
Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng dòng điện, điện áp
b. Nguyên lý làm việc
- Diode D chỉ cho dòng điện qua tải khi Dòng chỉ tồn tại trong khoảng và là 2
nghiệm của phương trình sau:
=E
Khi diode dẫn dòng thì biểu thức của dòng điện qua tải khi đó:
Xét điều kiện lý tưởng khi diode cho dòng chảy qua thì điện áp đặt lên 2 đầu diode
là .Còn khi diode D bị khóa ta có phương trình:
(Lúc này coi R. =0vì dòng điện qua tải rất nhỏ.)
Do đó điện áp đặt lên diode D là:=
Về nguyên lý làm việc của mạch có thể mô tả chi tiết như sau:Giả sửmạch làm việc
ở chế độ xác lập, lý tưởng với 0<E<và điện áp cấpvào mạch chỉnh lưu là điện áp
hình sin Trước thời điểm khi đó nên diode D bị phân cực ngược không dẫn, do đó
Page 15
Khoa: Điện – Điện Tử
không có dòng điện qua tải và qua van diode,điện áp trên tải điện áp rơi trên van .
Trong khoảng khi đó >E nên diode dẫn cho dòng điện chạy qua tải, điện áp trên tải
u
d

= u
2
, điện áp rơi trên van u
D
= 0. Đến khi θ2< θ< 2π lúc này u
2
< E nên diode D bị
phân cực ngược không dẫn, do đó không có dòng điện qua tải và qua van diode i
D
=
i
d
= 0, điện áp trên tải u
d
= 0, điện áp rơ trên van u
D
= u
2
.
c. Các công thức tính toán trong mạch
Điện áp ngược cực đại đặt lên diode D khi khóa:
-Dòng điện trung bình chảy qua tải:
==
+Trong đó:
- Giá trị dòng điện hiệu dụng qua thứ cấp máy biến áp và qua tải khi chuyển
gốc tọa độ 1 góc π/2 đến O
,
có dạng:
- Điện áp trung bình trên tải:
U

d
= I
d
.R
d
+ E
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CHẾ TẠO MẠCH CHỈNH LƯU MỘT
PHA NỬA CHU KÌ CÓ ĐIỀU KHIỂN
2.1Thiết kế sơ đồ khối
Hình 2.1:Sơ đồ khối
Page 16
Khoa: Điện – Điện Tử
2.2.Phân tích tường khối trong sơ đồ
2.2.1 Khối nguồn
a. Sơ đồ
Hình 2.2:Sơ đồ nguyên lý
b. Phân tích
Biến đổi dòng xoay chiều điện áp 15V thành dòng một chiều cấp cho chân vào của
TCA785.
c.Nguyên lý hoạt động
Dòng điện 15V xoay chiều qua cầu chỉnh lưu 3A làm biến đổi từ dòng xoay
chiều thành dòng một chiều.Khi qua IC ổn áp 7815 sẽ cho dòng điện có điện áp
15V ổn định.Sau khối chỉnh lưu cầu điện áp 15v được cho qua tụ 1000µF để san
phẳng điện áp tạo điện áp ổn định cho IC ổn áp 7815 và mắc song với một tụ gốm
để loại bỏ thành phần sóng hài củađiện áp xoay chiều sau IC 7815 ta mắc song song
với một led để báo mạch điều khiển có nguồn
2.2.2 Khối động lực
Với yêu cầu của đề tài là thiết kế bộ điều áp xoay chiều cho động cơ (tải R+E)
nên chúng em chọn sơ đồ dùng THYSISTOR để điều khiển vì sơ đồ dùng Thysistor
có những ưu điểm sau:

- Công suất tải là không lớn nên Triac đáp ứng đầy đủ về công suất đáp ứng
- Mạch điều khiển Thysistor đơn giản.
- Giá thành rẻ, vận hành đơn giản.
a. Sơ đồ
Page 17
Khoa: Điện – Điện Tử
Hình 2.3:Sơ đồ nguyên lý
b.Nguyên lý làm việc
Tín hiệu được đưa vào chân điều khiển G của Thysistor. Thysistor có nhiệm
vụ điều khiển mở dẫn dòng từ đó ta nhận được giá trị điện áp trên tải tương ứng với
góc mở của triac khi ta điều chỉnh biến trở V11 để điều chỉnh độ rộng xung vuông
tương ứng tải ở trên sơ đồ có thể đặt trước hoặc sau van đều được
Em xin trình bày với 2 thiristor mắc song song ngược (tương tự 1 triac)
Khi điện áp nguồn U1 đã đổi dấu mà cuộn dây điện cảm chưa xả hết năng lượng,
làm cho T1 vẫn dẫn từ π cho đến φ1 nếu T1 đang dẫn chứng tỏ T1 đang phân cực
thuận và điện áp Ua1a2>0.Khi T1 phân cực thuận chứng tỏ T2 phân cực ngược. Do
đó trong vùng từ φ1 cho đến π nếu có phát xung điều khiển T2 thì T2 không dẫn
được .Phần này em cũng đã trình bày ở trên .Thứ 2 là do khi có điện cảm, dòng điện
không biến thiên đột ngột tại thời điểm mở tiristor,điện cảm càng lớn khi dòng điện
biến thiên càng chậm. Nếu độ rộng xung điều khiển hẹp, dòng điện khi có xung
điều khiển không đủ lớn hơn dòng điện duy trì,do đó van bán dẫn không tự giữ
dòng điện. Kết quả không có dòng điện, van sẽ không mở. Hiện tượng này sẽ thấy ở
cuối và đầu chu kỳ điện áp, lúc đó điện áp tức thời đặt vào van bán dẫn nhỏ. Khi kết
thúc xung điều khiển, dòng điện còn nhỏ hơn dòng duy trì nên van bán dẫn khoá
luôn. Chỉ khi nào điện áp mở ở van đủ lớn hơn dòng dòng điện duy trì, dòng điện
mới tồn tại trong mạch
Để khắc phục hiện tường này là tạo xung gián đoạn bằng chùm xung liên tiếp.
Page 18
Khoa: Điện – Điện Tử
Tuỳ theo tải có điện cảm lớn cỡ nào mà ta thiết kế chọn độ rộng xung cho hợp lý.

2.2.3 Khối điều khiển
a.Phân tích
Điều khiển Thysistor trong sơ đồ chỉnh lưu hiện nay có rất nhiều phương pháp khác
nhau thường gặp là điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính. Theo nguyên
tắc này để điều khiển góc mở
α
của Thysistor ta tạo ra một điện áp tựa dạng tam
giác (điện áp tựa răng cưa U
rc
). Dùng một điện áp một chiều U
đk
để so sánh với điện
áp tựa. Tại thời điểm hai điện áp này bằng nhau(U
đk
= U
rc
) . Trong vùng điện áp
dương anot thì phát xung điều khiển cho tới cuối bán kỳ (hoặc tới khi dòng điện
bằng 0) .
Để thực hiện ý đồ trên mạch điều khiển bao gồm 3 khâu cơ bản:
Khâu
đồng
bộ

Khâu
so
sánh

Tạo xung
và

khuếch đại

Van
động
lực
Hình 2.4: Sơ đồ khối các khâu trong mạch điều khiển
* Nhiệm vụ của các khâu trong sơ đồ khối như sau:
1. Khâu đồng bộ: Có nhiệm vụ tạo ra điện áp tựa U
rc
tuyến tính trùng pha với điện
áp Anot (cực G) của Thyristor (triac)
2. Khâu so sánh: Nhận tín hiệu điện áp tựa và điện áp điều khiển. Có nhiệm vụ so
sánh giữa điện áp tựa với điện áp điều khiển U
đk
. Tìm thời điểm hai điện áp bằng
nhau(U
đk
= U
rc
). Tại thời điểm hai điện áp này bằng nhau thì phát xung điều khiển ở
đầu ra để gửi sang tầng tạo xung và khuếch đại xung.
3. Khâu tạo xung và khuếch đại xung: Có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở
Thysistor. Xung để mở Thysistor cần có các yêu cầu: Sườn trước dốc thẳng đứng để
đảm bảo mở Thysistor tức thời khi có xung điều khiển (Thường gặp là xung kim
hoặc xung chữ nhật) đủ độ rộng (với độ rộng xung lớn hơn thời gian mở của
Thysistor). Cách ly giữa mạch điều khiển và mạch động lực (nếu điện áp động lực
quá lớn) đủ công suất.
Page 19
Khoa: Điện – Điện Tử
b. Nguyên lý hoạt động.

Tín hiệu điện áp cung cấp cho mạch điều khiển được đưa đến khối đồng pha.
Đầu ra của khối này có điện áp thường là hình sin cùng tần số và có thể lệch pha
một góc xác định so với điện áp nguồn. Điện áp này gọi là điện áp đồng bộ V
đb
.
Đầu ra của mạch phát điện răng cưa ta có các điện áp răng cưa đồng bộ về tần số và
góc pha với điện áp đồng bộ. Các điện áp này gọi là điện áp răng cưa V
rc
. Điện áp
răng cưa V
rc
được đưa vào đầu vào của khối so sánh. Tại đó có một tín hiệu khác
nữa là điện áp một chiều điều chỉnh lấy từ ngoài. Hai tín hiệu này được mắc với cực
tính sao cho tác động của chúng lên mạch so sánh là ngược chiều nhau. Khối so
sánh làm nhiệm vụ so sánh hai tín hiệu này. Tại thời điểm hai tín hiệu này bằng
nhau thì tín hiệu đầu ra khối so sánh là các xung xuất hiện với chu kỳ của V
rc
. Xung
răng cưa có hai sườn trong đó có một sườn mà tại đó thì đầu ra khối so sánh xuất
hiện một xung điện áp thì sườn đó là sườn sử dụng . Vậy ta có thể thay đổi thời
điểm của xung xuất hiện tại đầu ra khối so sánh bằng cách thay đổi V
đk
khi giữ
nguyên dạng của V
rc
Trong một số trường hợp xung ra khối so sánh được đưa ngay đến đầu cực của
thiết bị cần điều khiển nhưng trong đa số các trường hợp thì tín hiệu ra khối so sánh
chưa đủ yêu cầu cần thiết. Người ta phải thực hiện việc khuếch đại thay đổi lại hình
dáng xung. Các nhiệm vụ này được thực hiên bởi một mạch gọi là mạch xung. Đầu
ra của khối tạo xung và khuếch đại xung sẽ được một chuỗi xung điều khiển có đủ

các thông số yêu cầu về công suất, độ dài, độ dốc mặt đầu của xung. Tại thời điểm
bắt đầu xuất hiện các xung hoàn toàn trùng với thời điểm xuất hiện xung trên đầu ra
khối so sánh.
Ngày nay các mạch cổ điển như trên thường được thay thế bằng các IC tích
hợp đầy đủ các khâu, với kết cấu nhỏ gọn, giá thành rẻ và đạt được độ chính xác rất
cao. IC TCA 785 là một vi mạch như vậy
c.Sơ đồ
Page 20
Khoa: Điện – Điện Tử
Hình 2.5:Sơ đồ nguyên lý
2.2.3 Khối cách ly
Có rất nhiều phương án cho khâu cách ly đó có thể dung phần tử cách ly
quang biến áp xung hay với mạch công suất nhỏ chỉ cần dùng diot để chống ngược
dòng
Trong phạm vi đề tài là ứng dụng với tải công suất trung bình và nhỏ để đáp
ứng được tính gọn nhẹ và gái thành của mạch phương án sử dụng cách ly quang
được chúng em quyết định sử dụng vì khá hiệu quả giá thành rẻ gọn nhẹ và cách ly
an toàn giữa mạch lực và mạch điều khiển từ các thong số trên chúng em quyết định
sử dụng MOC 3021 để thực hiện khâu cách ly này.
Page 21
Khoa: Điện – Điện Tử
Sau đây là một số sơ đồ kết nối trong datasheet :
Hình 2.6: Một số sơ đồ kết nối trong datasheet
Đây là một số sơ đồ kết nối của MOC 3020 ứng với các loại tải khác nhau sau
đây là sơ đồ kết nối trong khâu cách ly của chúng em
Hình 2.7: Sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý của moc 3020
Page 22
Khoa: Điện – Điện Tử
2.3 Tính toán và chọn linh kiện
2.3.1 Khối điều khiển

Vi mạch TCA 785 là vi mạch phức hợp thực hiện được 4 chức năng của một
mạch điều khiển: tạo điện áp đồng bộ, tạo điện áp răng cưa đồng bộ, so sánh và tạo
xung ra.
a.Ký hiệu và chức năng của TCA 785.
Chân Ký hiệu Chức năng Chân Ký hiệu Chức năng
1
OS
Chân nối đất
9
R9
Điện trở tạo mạch răng cưa
2
Q
**
2
Đầu ra 2 đảo 10 C10 Tụ tạo mạch răng cưa
3 QU Đầu ra U 11 V11 Điện áp điều khiển
4
Q
*
1
Đầu ra 1 đảo 12 C12 Tụ tạo độ rộng xung
5 VSYNC Điện áp đồng bộ 13 L
Tín hiệuđiều khiển xung ngắn,
xung rộng
6 I Tín hiệu cấm 14 Q1 Đầu ra 1
7 QZ Đầu ra z 15 Q2 Đầu ra 2
8 VREF Điện áp chuẩn 16 Vs Điện áp nguồn nuôi
Page 23
Khoa: Điện – Điện Tử

Hình 2.9: Dạng sóng và chức năng của các chân TCA785
Page 24
Khoa: Điện – Điện Tử
b.Các thông số của TCA785
Thông số
Giá trị nhỏ
nhất
Giá trị
tiêu biều
F =50Hz
Vs = 5v
Giá trị
lớn nhất
Đơn vị
Dòng tiêu thụ I.S 4,5 6,5 10 mA
Điện áp vào
điềukhiển,chân11
Trở kháng vào
V11
R11
0,2
15
V
10max
V
K
Ω
Mạch tạo răng cưa
Dòng nạp tụ
Biên độ của răng cưa

Điện trở mạch nạp
Thời gian sườn ngắn
của xung răng cưa
I10
V10
R9
TP
10
3 80
1000
VS-2
300
µ
A
V
K
Ω
µ
S
Tín hiệu cấm vào,
chân 6
Cấm
Cho phép
V6I
V6H 4
3,3
3,3
2,5 V
V
Độ rộng xung ra,

chân13
Xung hẹp
Xung rộng
V13H
V13L
3,5 2,5
3,5
2,5 V
V
Xung ra, chân 14, 15
Điện áp ra mức cao
Điện áp ra mức thấp
Độ rộng xung hẹp
Độ rộng xung rộng
V14/15L
V14/15L
tp
tp
VS-3
0,3
20
530
VS-2,5
0,8
30
620,m
VS-1,0
2
40
760

V
V
µ
S
µ
S/nF
Điện áp điều khiển
Điện áp chuẩn
Góc điều khiển ứng
với điện áp chuẩn
V
ref
α
ref
2,8 3,1
2 x10
-4
3,4
5x10
-4
V
1/K
Page 25