Thiết kế bộ nghịch lưu độc lập nguồn áp một pha

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Đề tài: Thiết kế bộ nghịch lưu độc lập nguồn áp một pha

Giảng viên hướng dẫn : GV. NGUYỄN THỊ ĐIỆP
Sinh viên thực hiện

: BÙI THIÊN KIỀU
PHẠM THỊ LINH
PHẠM THỊ THANH XUÂN

Lớp

: D7-CNTD1

Hà Nội, tháng 04 năm 2015


MỤC LỤC
Lời nói đầu .............................................................
Mục lục...................................................................
CHƯƠNG 1: Giới thiệu chung về nghịch lưu độc lập............................
I.1 Vấn đề chung...........................................................................................
I.1.1 Nghịch lưu độc lập.................................................................................
I.1.2 MOSFET..............................................................................................
I.1.3 Một số sơ đồ nghịch lưu độc lập điện áp.............................................
CHƯƠNG 2: Tính toán và thiết kế mạch lực..........................................

II.1 Chọn van mạch lực.................................................................................
II.2 Chọn các thông số mạch lọc đầu ra........................................................
II.3 Chọn các phần tử bảo vệ.........................................................................
CHƯƠNG 3: Tính toán và thiết kế mạch điều khiển...............................
III.1Đưa ra cấu trúc chung mạch điều khiển nghịch lưu ..............................

CHƯƠNG 4: Mô phỏng điện áp ra............................................
1.Đồ thị so sánh dòng nguồn vào và ra tải....................................................
2.Đồ thị điện áp ra tải...................................................................................

Tài liệu tham khảo.........................................................................................


GVHD:Nguyễn Thị Điệp

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGHỊCH LƯU

ĐỘC LẬP

I.1 VẤN ĐỀ CHUNG
I.1.1.NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP
A. Khái niệm
Nghịch lưu độc lập là thiết bị để biến đổi năng lượng dòng điện một chiều
thành năng lượng dòng xoay chiều với tần số cố định hoặc thay đổi.
Dòng điện
một chiều

Nghịch lưu
Độc lập

Dòng điện
xoay chiều

B.Phân loại
-

Nghịch lưu độc lập nguồn áp : cho phép biến đổi từ điện áp một chiều E thành
nguồn điện áp xoay chiều có tính chất như điện áp lưới, trạng thái không tải là
cho phép còn trạng thái ngắn mạch tải là sự cố.

-

Nghịch lưu độc lập dòng điện: cho phép nguồn dòng 1 chiều thành nguồn điện
xoay chiều

-

Nghịch lưu độc lập cộng hưởng : có đặc điểm khi hoạt động luôn hình thành
một mạch vòng dao động cộng hưởng RLC.

-

Tải của nghịch lưu độc lập là thiết bị xoay chiều có thể là một pha hoặc ba pha
do đó cũng được chế tạo thành hai dạng : nghịch lưu độc lập một pha và nghịch
lưu độc lập ba pha.

C. Các loại van bán dẫn thường dùng
D7-CNTD1

Page 3

GVHD:Nguyễn Thị Điệp
-

Nghịch lưu độc lập nguồn áp : van điều khiển hoàn toàn
MOSFET, IGBT hay GTO

transistor BT,

-

Nghịch
lưu
độc lập nguồn dòng: van bán điều khiển thyristor.

-

Nghịch lưu độc lập
dụng cả van bán điều khiển và điều khiển hoàn toàn.

cộng

D. Một vài ứng dụng của nghịch lưu trong thực tế
Được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực:
-

Cung cấp điện
Điều khiển tốc độ quay động cơ xoay chiều,
Truyền tải điện năng,

Luyện kim và các bộ biến đổi nguồn năng lượng mới.

I.1.2 MOSFET

D7-CNTD1

Page 4

hưởng:

sử


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
A.Cấu tạo
Phần chính của Mosfet có cấu trúc như hai bản cực của một tụ điện

Một bản kim loại ở phía trên được nối với chân ra (chân Gate) (G - Gate)
là cực điều khiển được cách ly hoàn toàn với cấu trúc bán dẫn còn lại bởi lớp
điện môi cực mỏng nhưng có độ cách điện cực lớn đioxil-silic (SiO2).
Hai cực còn lại là cực gốc (S - Source) và cực máng (D - Drain).
Cực máng là cực đón các hạt mang điện. Nếu kênh dẫn là n thì các hạt
mang điện sẽ là các điện tử (electron), do đó cực tính điện áp của cực máng sẽ
là dương so với cực gốc. Trên ký hiệu phần tử, phần chấm gạch giữa D và S để
chỉ ra rằng trong điều kiện bình thường không có một kênh dẫn thực sự nối giữa
D và S. Cấu trúc bán dẫn của MOSFET kênh dẫn kiểu p cũng tương tự nhưng
các lớp bán dẫn sẽ có kiểu dẫn điện ngược lại.
Tuy nhiên đa số các MOSFET công suất là loại
có kênh dẫn kiểu n.
Trong chế độ làm việc bình thường U DS > 0. Giả

sử điện áp giữa cực điều khiển và cực gốc bằng
không, UDS = 0, khi đó kênh dẫn sẽ hoàn toàn
không xuất hiện.
Giữa cực gốc và cực máng sẽ là tiếp giáp p-n phân cực ngược. Điện áp U DS
hoàn toàn rơi trên vùng nghèo điện tích của tiếp giáp này (hình 2.a)

D7-CNTD1

Page 5


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
Nếu điện áp điều khiển âm, UDS < 0, thì
vùng bề mặt giáp cực điều khiển sẽ tích tụ các lỗ
(p), do đó dòng điện giữa cực gốc và cực máng
sẽ không thể xuất hiện. Khi điện áp điều khiển
là dương, UDS > 0 và đủ lớn bề mặt tiếp giáp
cực điều khiển sẽ tích tụ các điện tử, và một
kênh dẫn thực sự đã hình thành.(hình 2.b)

Như vậy trong cấu trúc bán dẫn của MOSFET, các phần tử mang điện là
các điện tử, giống như của lớp n tạo nên cực máng, nên MOSFET được gọi là
phần tử với các hạt mang điện cơ bản, khác với các cấu trúc của BJT, IGBT,
Thyristor là các phần tử với các hạt mang điện phi cơ bản. Dòng điện giữa cực
gốc và cực máng bây giờ sẽ phụ thuộc vào điện áp UDS.
Từ cấu trúc bán dẫn của MOSFET (hình 2.c),
có thể thấy rằng giữa cực máng và cực gốc tồn
tại một tiếp giáp p-n - tương đương với một
diode ngược nối giữa D và S.
Trong các sơ đồ bộ biến đổi, để trao đổi năng

lượng giữa tải và nguồn thường cần có các
diode ngược mắc song song với các van bán dẫn.Ưu điểm của MOSFET là đã
có sẵn một diode nội tại như vậy.

B. Kí hiệu

a. Mosfet kênh N

D7-CNTD1

b. Mosfet kênh P

Page 6


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
C. Đặc tính tĩnh (đặc tuyến VA)
Khi điện áp điều khiển UDS nhỏ hơn một ngưỡng nào đó, cỡ 3V, MOSFET
ở trạng thái khoá với điện trở rất lớn giữa cực máng D và cực gốc S. Khi U GS cỡ
5 - 7V, MOSFET sẽ ở trong chế độ dẫn. Thông thường điều khiển MOSFET
bằng điện áp điều khiển cỡ 15V để làm giảm điện áp rơi trên D và S. Khi đó
UDS sẽ gần như tỷ lệ với dòng ID.

Đường đặc tính tĩnh V-A
Đặc tính tĩnh của MOSFET có thể được tuyến tính hoá chỉ bao gồm hai
đoạn thể hiện hai chế độ khoá và dẫn dòng .Theo đặc tính này dòng qua
MOSFET chỉ xuất hiện khi điện áp điều khiển vượt qua một giá trị ngưỡng
UDS(th). Khi đó độ nghiêng của đường đặc tính khi dẫn dòng đặc trưng bởi độ
dẫn:

Trong đó: UDS(th), Gm là những thông số của MOSFET. Người ta có thể
dùng giá trị nghịch đảo của G m điện trở thuận RDS(ON) để đặc trưng cho quá trình
dẫn của MOSFET.

D . Phương pháp mở khóa van
D7-CNTD1

Page 7


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
-

Nguyên tắc hoạt động

Mạch thí nghiệm sự hoạt động của Mosfet
•

Cấp nguồn một chiều UD qua một bóng đèn D vào hai cực D và S của Mosfet Q
(Phân cực thuận cho Mosfet ngược) ta thấy bóng đèn không sáng nghĩa là
không có dòng điện đi qua cực DS khi chân G không được cấp điện.

•

Khi công tắc K1 đóng, nguồn UG cấp vào hai cực GS làm điện áp
UGS > 0V => đèn Q1 dẫn => bóng đèn D sáng.

•

Khi công tắc K1 ngắt, điện áp tích trên tụ C1 (tụ gốm) vẫn duy trì cho đèn Q

dẫn => chứng tỏ không có dòng điện đi qua cực GS.

•

Khi công tắc K2 đóng, điện áp tích trên tụ C1 giảm bằng 0
=> UGS= 0V => đèn tắt
- Nhận xét :
Từ thực nghiệm trên ta thấy rằng :
Điện áp đặt vào chân G không tạo ra dòng GS như trong Transistor thông
thường mà điện áp này chỉ tạo ra từ trường
=> làm cho điện trở RDS giảm xuống .

D7-CNTD1

Page 8


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
E. Các thông số cơ bản của van MOSFET
Th Thông số
Tên tham số
ứ tự
1
Điện áp Điện áp đánh thủngDS
Điện áp đánh thủng GS
Điện áp tối đa cho phép giữa
các cưc DS
2
Dòng
Dòng cực máng tối đa cho

điện
phép
Dòng cực máng dạng xung
tối đa cho phép
3
Điều
Điện áp GS cực đại cho phép
khiển
Điện áp GS ngưỡng
4
Khuếch Độ hỗ dẫn
đại
Điện trở DS khi dẫn
5
Công
Công suất phát nhiệt tối đa
suất
Tổn thất năng lượng khi mở
Tổn thất năng lượng khi
khóa
6
Chế độ
Thời gian trễ khi mở
động
Thời gian trễ khi khoá
Thời gian tăng dòng cực
máng
Thời gian giảm dòng cực
máng
Điện dung cổng vào

Điện dung cổng ra
Điện dung chuyển đổi
Điện tích tổng của cực Gate
7
Nhiệt
Nhiệt trở xác lập ở giữa quá
độ “np-vỏ”
Nhiệt trở xác lập quá độ “npmôi trường”
Nhiệt trở xác lập “vỏ-tản
nhiệt”
Nhiệt trở quá độ giữa quá độ
“np-vỏ”
Nhiệt trở tối đa cho phép ở
quá độ “pn”
D7-CNTD1

Page 9

Kí hiệu
U(BR)DSS
U(BR)DGR
UDS
iD
iDM
UGSS
UGS(th)
gFS
RDS(on)
PD

Chế độ đo
Khi ngắn mạch DS
Khi có điện trở nối
giữa hai cực G và S
ở nhiệt độ quy định
của vỏ
Với độ rộng xung quy
định
Khi ngắn mạch DS
Khi UDS>0
Theo chế độ quy định
Với nhiệt độ vỏ quy
định

EON
EOFF
tD(ON)
tD(OFF)
tR

Theo chế độ quy định

tF
CISS
COSS
CRSS
QG
RThj.C

CISS= CGS+ CGD

COSS= CGD+ CDS
CRSS= CGD
Theo chế độ quy định
Có tản nhiệt chuẩn

RThj.A

Không có tản nhiệt

RThj.S
ZThj.C

Với xung dòng có thời
gian quy định

TJ(max)

Cả nhiệt độ âm và
dương


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
F . Một số hình ảnh thực tế của van:

Hình ảnh van được sử dụng trong mạch

I.1.3 MỘT SỐ SƠ ĐỒ NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP ĐIỆN ÁP
D7-CNTD1

Page 10

GVHD:Nguyễn Thị Điệp
I.1.3.1.Nghịch lưu độc lập điện áp 1 pha
A. Sơ đồ cầu nghịch lưu độc lập áp 1 pha

B. Sơ đồ bán cầu nghịch lưu độc lập điện áp 1 pha

C. Sơ đồ nghịch lưu độc lập điện áp 1 pha hình tia

I.1.3.2 Nghịch lưu độc lập điện áp ba pha
D7-CNTD1

Page 11


GVHD:Nguyễn Thị Điệp

Sơ đồ nghịch lưu độc lập điện áp ba pha
Sơ đồ nghịch lưu được ghép từ 3 sơ đồ 1 pha có điểm trung tính. Để đơn
giản hóa việc nghiên cứu ta giả thiết:
•

Nguồn có nội trở nhỏ vô cùng và dẫn điện theo hai chiều.

•

Van động lực cơ bản (T1,T2,T3,T4,T5,T6) làm việc với độ dẫn điện là
180

•

Za= Zb= Zc

Các điôt : D1,D2,D3,D4,D5,D6 làm chức năng trả năng lượng về nguồn. Tụ C
đảm bảo nguồn là nguồn áp và để tiếp nhận năng lượng phản kháng từ tải.
Để đảm bảo tạo ra điện áp ba pha đối xứng, luật dẫn của các van phải tuân
theo quy luật :
•

T1 và T4 dẫn lệch nhau 180 và tạo ra pha A.

•

T3 và T6 dẫn lệch nhau 180 và tạo ra pha B.

•

T5 và T2 dẫn lệch nhau 180 và tạo ra pha C.

•

Các pha lệch nhau 120.

D7-CNTD1

Page 12


GVHD:Nguyễn Thị Điệp

I.1.4 NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP NGUỒN ÁP MỘT PHA DÙNG MOSFET

Sơ đồ nghịch lưu độc lập điện áp một pha van MOSFET

A. Nguyên lí
Các van được chia thành hai nhóm , Tr1,Tr2 và Tr3, Tr4, cùng hoạt động ở
mọi dòng tải . Van cùng nhóm điều khiển cùng nhau ( cùng mở hoặc cùng khóa)
nhưng hai nhóm lại được điều khiển trái trạng thái, điều khiển nhóm này phải
khóa nhóm kia và ngược lại.
Nghịch lưu độc lập điện áp 1 pha là trường hợp đặc biệt của băm xung áp 1
chiều điều khiển đối xứng.
Theo sơ đồ trên :

T là chu kì điện áp ra.

Trong khoảng : Tr1 , Tr2 mở còn Tr3, Tr4 khóa nên Ut=E.
-

Dòng từ nguồn E qua Tr1 qua tải , Tr2 rồi về nguồn.
Vào thời điểm T/2 hai van Tr1, Tr2 khóa , Tr3, Tr4 được điều khiển mở
song do dòng vẫn phải chảy theo chiều cũ (do tải có điện cảm) nên dòng
không thể đi ngược qua Tr3, Tr4 mà buộc phải chảy qua cac điot đấu
song song với chúng
Trong khoảng : Tr1 , Tr2 đóng còn Tr3, Tr4 mở nên Ut= -E.

-

Năng lượng tích lũy điện cảm được trả về nguồn :
+ Nếu năng lượng tích lũy ở điện cảm Lt đủ lớn và không kịp tiêu tán
hết thì dòng không thể về đến không , do đó chỉ có D3, D4 dẫn toàn bộ

khoảng này cho đến khi van mở ở đầu chu kì.
+ Nếu năng lượng tích lũy không đủ lớn thì bó sẽ bị tiêu tán hết trước
thời điểm T và dòng kịp về đến 0, tuy nhiên do lúc này Tr3, Tr4 đang mở

D7-CNTD1

Page 13


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
nên dòng tải sẽ đảo dấu , nguồn E lại cấp năng lượng cho tải. Đến thời
điểm T , Tr1, Tr2 mở trở lại , dòng đang âm nên không thể đảo chiều
được ngay, buộc phải chảy qua diot D1, D2, chỉ đến khi năng lượng trên
điện cảm hết thì dòng mới đảo về giá trị dương.
Ở phương pháp này dòng luôn làm việc ở chế độ liên tục

Đồ thị điện áp và dòng điện mạch van.

Điện áp ra thỏa mãn các điều kiện của điện áp xoay chiều điều hòa :
•
•
•
•

Điện áp ra có hai dấu âm và dương
Giá trị trung bình bằng không (=0)
Sau một nửa chu kì có giá trị bằng nhau nhưng ngược dấu : u(t)=u(t)+u(t+T/2)
Sau một chu kì lặp lại trạng thái : u(t)=u(t+T)

B. Tính toán các thông số sơ đồ

Theo phương pháp sóng hài cơ bản :
D7-CNTD1

Page 14


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
Với hệ số k=1
Điện áp vào tải cơ bản :

Dòng tải cơ bản :

Với

Dòng trung bình qua van :

Giá trị trung bình của dòng một chiêu bằng dòng trung bình qua van

Công suất tiêu thụ từ nguồn đưa ra tải:

Công suất tải :

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH LỰC
II.1 CHỌN VAN MẠCH LỰC
Thông số đề bài :
Điện áp đầu ra Ura=220V
Tần số ra f=50Hz
Dòng điện ra Ira=20A
Chọn Rt =1

D7-CNTD1

Page 15


GVHD:Nguyễn Thị Điệp

Trị số nguồn một chiều:
Ta có:

Để có trị số hiệu dụng 220V đầu ra cần nguồn 1 chiều :

Chọn

Chọn
Giá trị trung bình dòng qua van

•

Thông số chọn van mosfet là :
Theo chỉ tiêu dòng điện ta có :
Iv > kIV . ITr

D7-CNTD1

Page 16


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
Chọn kIv = 1,2

⇒ Iv > 1,2 . 6,3
⇒ Iv > 7,56
Điện áp các van phải chịu khi hoạt động bằng nguồn E = 245 V
Theo chỉ tiêu điện áp: UV > kUv . Ung max
Chọn kUv = 2
⇒ Uv > 2 . 245
⇒ Uv > 490 (V)
Từ các chỉ tiêu đã tính toán trên ta chọn 4 van mosfet đấu sẵn sơ đồ cầu
có kí hiệu IRF840

Với các thông số:
IRF840
ID max
(A)
8
•

RDS max PD max
(Ω)
(W)
0,85
125

UDS max
(V)
500

USTH max
(V)
4

IDS max
(μA)
250

IGS max
(ηA)
500

tr max
(ηs)
15

tf max gf min
(ηs) (S)
30
4

Tính toán chọn tụ một chiều đầu vào :
Trong thực tế năng lượng 1 chiều không được lấy trực tiếp từ nguồn 1
chiều (acqui) mà từ lưới điện xoay chiều thông qua mạch chỉnh lưu

Trong trường hợp này phải mắc ở đầu ra chỉnh lưu một tụ điện C, có
nhiệm vụ:
-

Làm phẳng điện áp đầu ra tạo nguồn E

-

Nhận năng lượng trả về từ điện cảm tải ,vì chỉnh lưu không cho dòng đảo
chiều lại, trị số tụ điện phụ thuộc vào độ đập mạch cho phép của điện áp
một chiều :

D7-CNTD1

Page 17


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
Vậy chọn tụ có trị số C=

III.2 CHỌN THÔNG SỐ MẠCH LỌC ĐẦU RA

-

Bậc sóng hài thấp nhất q= 3


Hệ số ℇ



Công suất lọc :

Công suất tải theo sóng hài cơ bản :

Theo tính toán ta có



D7-CNTD1

Mắt lọc song song L2 C2 :

Page 18


GVHD:Nguyễn Thị Điệp


Mắt lọc nối tiếp L1 C1 :

Dòng qua mắt coi như bằng dòng qua tải :

II.3 CHỌN CÁC PHẦN TỬ BẢO VỆ
•

Bảo vệ bằng cầu chì
Mạch điện được tính toán với dòng tối đa bên sơ cấp , để tránh tình trạng
quá tải hay ngắn mạch gây sự cố phá hỏng thiết bị ta chọn thiết bị cầu chì
là cắt nhanh với dòng xác định

•
•

Chọn làm mát bằng cánh tản nhiệt không khí
Bảo vệ quá dòng:
Mắc thêm một cuộn kháng nối tiếp trước van mosfet,
Xét quá trình quá độ trong mạch

Tốc độ tăng dòng lớn nhất

Để đảm bảo an toàn ta phải chọn L sao cho tốc độ tăng dòng nhỏ hơn tốc
độ tăng dòng chịu được của van

Chọn cảm kháng có giá trị L= 20,75
•

Bảo vệ quá áp

Dùng mạch RC mắc song song với van mosfet

D7-CNTD1

Page 19


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
Thông số RC phụ thuộc vào độ quá điện áp có thể xảy ra rất khó để tính toán
cụ thể nên thường chọn giá trị
R= 20 100 và C=
Với dòng qua van Itbv=6,73 A nhỏ lên ta chọn R lớn
Chọn R=100 và C=
Ta có mạch bảo vệ như sau :

Sơ đồ mạch lực được thiết kế như sau:

D7-CNTD1

Page 20


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG MẠCH
Thứ tự
1
2
3
4

D7-CNTD1

Tên thiết bị
Mosfet 840
Tụ C
Điện cảm L
Điện trở R

Số lượng
4
3
2
4

Page 21

Thông số
,,
,

1kΩ


GVHD:Nguyễn Thị Điệp

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
III.1 ĐƯA RA CẤU TRÚC CHUNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU
•

•
-

Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển nghịch lưu:

Sơ đồ trên gồm các khâu có chức năng cụ thể là :
Khâu phát xung chủ đạo, để tạo tín hiệu đồng bộ cho toàn bộ hệ thống và có tần
số tỉ lệ với sóng hài cơ bản của điện áp ra.
Bộ phân phối các tín hiệu xung vào các van lực riêng biệt theo đúng thứ tự làm
việc của chúng theo nguyên lí hoạt động.
Khâu xác định khoảng dẫn cho các van thực hiện theo phương pháp điều khiển
cụ thể.
Bộ khuếch đại xung : tăng đủ công suất để đóng/mở van lực.
1. Mạch điều khiển nghịch lưu điện áp 1 pha

Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển
Mạch điều khiển cho loại này chỉ gồm 1 khâu tạo dao động chữ nhật cho
điện áp ra , sau đó qua khâu chia tần đảm bảo khoảng dẫn các van hoàn toàn
bằng nhau và trái pha nhau. Trước khi được khuếch đại công suất cần phải tạo
trễ mở để chống hiện tượng ngắn mạch hai van thẳng hang.
Với chức năng như vậy mạch điều khiển loại này được thực hiện dễ dàng

nhờ áp dụng kĩ thuật xung – số đơn giản , trong đó có khâu tạo dao động và bộ
chia tần sử dụng mạch trigơ ( Flip Flop) ở chế độ đếm nhị phân với tần số bộ
dao động gấp đôi tần số điện áp ra.
a. Khâu tạo dao động
•

Sử dụng phương pháp tạo xung đơn dùng IC logic
D7-CNTD1

Page 22


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
•
-

Đặc điểm:
trong họ IC có loại chế tạo với cửa vào hoạt động theo ngưỡng gọi là kiểu trigơ
Schmitt, mạch đa hài đợi cần chính tính chất này. Nguyên lý hoạt động thể hiện
trên đồ thị ở đây dùng cách cho tụ nạp chậm từ điện áp đầu vào qua điện trở R
để hình thành độ rộng xung, còn khi đầu vào bằng 0 thì tụ phóng nhanh qua
diot. Độ rộng xung quyết định bởi thời gian tụ nạp từ 0 đến giá trị ngưỡng lật
trạng thái của mạch logic L1 ( ngưỡng này bằng 2/3E), biểu thức tính toán gần
đúng là :
tx= 0,693RC 0,7RC.

(1)

Lưu ý :
•

•

Muốn có sườn xung thật dốc nên sử dụng IC họ TTL ( 74TL14, 74TL24....),
lúc đó trị số điện trở R chỉ được phép trong khoảng (300500), sau khi chọn R
tính tụ C theo yêu cầu của tx.
Nếu không cần sườn thật dốc có thể sử dụng IC họ CMOS (74C93, CD4093...),
trường hợp này trị số R cho phép rất lớn và thay đổi trong khoảng rộng nên
thường chọ trước tụ C khoảng trên dưới 10nF rồi theo t x tính giá trị R. Loại này
thông dụng hơn trong công việc vì làm việc với điện áp nguồn cao (đến 15V)
nên khả năng chống nhiễu tốt hơn.
- Theo bài ra ta có t=0,02s
- Không cần dạng sườn thật dốc nên chọn C=9nF.
Từ (1) ta có R= = 317.46 k

D7-CNTD1

Page 23


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
c.TIMER555

- Dùng Timer 555 để tạo dao động, do mạch này chỉ cho điện áp ra 1 dấu
nên để dễ ghép nối cần dùng khâu tạo răng cưa bằng transistor. Ta cũng phải
dùng thủ thuật tách hai thời gian phóng nạp tụ nhờ điôt , lúc đó:
- Khoảng thời gian phát xung >0

(1)

- Khoảng thời gian xung : =0

(2)

- Chu kỳ tạo dao động T= ; và tần số f=1/T
- Có thể coi phạm vi điều chỉnh ; và thường .
- Để hiệu chỉnh tần số , thường gồm 1 biến trở nối tiếp điện trở.
- Với E=245(V),f=50Hz thì chu kì làm việc của băm xung áp là
T=1/50=0,02(s)
- Chọn
- Do đó sự phân bố 2 khoảng thời gian là :
-

;
Chọn tụ C=33nF, từ những biểu thức (1) và (2) suy ra :
86,5kΩ
779kΩ
Time 555 ghép với bộ chia tần (J-K. flip-flop)

D7-CNTD1

Page 24


GVHD:Nguyễn Thị Điệp

Tạo xung dao động có chu kì t=0,02 s như hình
b. Khâu tạo trễ mở
•
•

Dùng phương pháp điều khiển đối xứng.
Đặc điểm:
- Mạch không có khâu xác định chiều dòng vì quy luật điều khiển là
chung cho cả hai chiều dòng điện tải.
- Có thêm khâu trễ mở chống ngắn mạch xuyên thông giữa hai van thẳng
hàng khi chúng chuyển đổi trạng thái, được thực hiện nhờ hai phần tử logic L1,
L2 với nhóm R14C3D7 và R15C4D8. Đồ thị minh họa hoạt động mạch này:

Ở đây vẫn dùng tạo trễ sử dụng phương pháp nạp tụ C thông qua điện trở
R để đưa tới cổng vào logic L1 loại có ngưỡng ( trigơ Schmitt), thời gian trễ gần
bằng 0,7RC. Khi điện áp vào bằng 0 tụ C phóng tắt qua diot D nên độ trễ là
không đáng kể. Thực tế thời gian trễ nằm trong khoảng (1,310)s tùy loại van lực
và tần số làm việc của mạch
- Nguồn cung cấp cho mạch này cũng phải dùng bốn cụm cách ly nhau
như sơ đồ điều khiển riêng
C. Khâu khuếch đại xung :
* Yêu cầu điều khiển cho van MOSFET

D7-CNTD1

Page 25