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
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 NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP NGUỒN ÁP MỘT PHA DÙNG
MOSFET
CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH LỰC
II.1 VAN MẠCH LỰC
CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN.


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.
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

-

Nghịch lưu độc lập nguồn áp : van điều khiển hoàn toàn transistor BT, MOSFET, IGBT hay
GTO
Nghịch lưu độc lập nguồn dòng: van bán điều khiển thyristor.
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.

D7-CNTD1

Page 3


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
I.1.2 MOSFET
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 UDS > 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 UDS hoàn toàn rơi trên vùng nghèo điện tích của tiếp giáp này (hình 2.a)

D7-CNTD1

Page 4

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 U DS.

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

b. Mosfet kênh P

C. Đặc tính tĩnh (đặc tuyến VA)

D7-CNTD1

Page 5


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
Hình 2.4.Đặc tính tĩnh (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 UGS 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.
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 Gm điện trở thuận RDS(ON) để đặc trưng cho quá trình dẫn của MOSFET.
C . Phương pháp mở khóa van
1. Nguyên tắc hoạt động

•

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

•

=> 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 6


GVHD:Nguyễn Thị Điệp

D7-CNTD1

Page 7


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
D. Các thông số cơ bản của van MOSFET

Thứ
tự
1

2

3

Thông số
Điện áp

Dòng điện

Điều khiển

4

Khuếch đại

5

Công suất

6

7

Chế độ động

Nhiệt

D7-CNTD1

Tên tham số

Kí hiệu

Chế độ đo

Điện áp đánh thủngDS
Điện áp đánh thủng GS
Điện áp tối đa cho phép
giữa các cưc DS
Dòng cực máng tối đa
cho phép
Dòng cực máng dạng
xung tối đa cho phép
Điện áp GS cực đại cho
phép
Điện áp GS ngưỡng
Độ hỗ dẫn
Điện trở DS khi dẫn
Công suất phát nhiệt tối
đa
Tổn thất năng lượng khi
mở
Tổn thất năng lượng khi
khóa
Thời gian trễ khi mở
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
Nhiệt trở xác lập ở giữa
quá độ “np-vỏ”
Nhiệt trở xác lập quá độ
“np-môi trường”
Nhiệt trở xác lập “vỏ-tản
nhiệt”
Nhiệt trở quá độ giữa
quá độ “np-vỏ”

U(BR)DSS
U(BR)DGR
UDS

ZThj.C

Với xung dòng có thời
gian quy định

Nhiệt trở tối đa cho phép
ở quá độ “pn”

TJ(max)

Cả nhiệt độ âm và
dương

Page 8

iD
iDM
UGSS
UGS(th)
gFS
RDS(on)
PD

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

CISS= CGS+ CGD
COSS= CGD+ CDS
CRSS= CGD
Theo chế độ quy định

RThj.C

Có tản nhiệt chuẩn

RThj.A

Không có tản nhiệt

RThj.S


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

I.1.3 NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP NGUỒN ÁP MỘT PHA DÙNG MOSFET

Sơ đồ mạch cầu 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

D7-CNTD1

Page 9


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
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 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
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 :
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:
D7-CNTD1

Page 10


GVHD:Nguyễn Thị Điệp

Công suất tải :

II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH LỰC
II.1 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
Trị số nguồn một chiều:
Ta có:

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

Chọn
D7-CNTD1

Page 11


GVHD:Nguyễn Thị Điệp

Chọn
Giá trị trung bình dòng qua van

Thông số chọn van mosfet là :

•

Theo chỉ tiêu dòng điện ta có :
Iv > kIV . ITr
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)

RDS max(Ω)

PD
(W)
125
max

8

0,85
•

UDS
max(V)
500

USTH max(V)

IDS max(μA)

4

250

IGS max(ηA)

tr max(ηs)

500

15

tf max(ηs)

(S)

min

30

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

D7-CNTD1

gf

Page 12

4


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
-

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 :

Vậy chọn tụ có trị số C=
-

-

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

 Mắt lọc song song L2 C2 :

 Mắt lọc nối tiếp L1 C1 :

Dòng qua mắt coi như bằng dòng qua tải :

D7-CNTD1

Page 13

GVHD:Nguyễn Thị Điệp

•

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
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 :

D7-CNTD1

Page 14


GVHD:Nguyễn Thị Điệp

Sơ đồ mạch lực được thiết kế như sau:

D7-CNTD1

Page 15


GVHD:Nguyễn Thị Điệp

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU
KHIỂN.
1.

Đưa ra cấu trúc chung mạch điều khiển nghịch lưu.
•

•

2.

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.

Mạch điều khiển nghịch lưu điện áp 1 pha

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
D7-CNTD1

Page 16

GVHD:Nguyễn Thị Điệp
•
•

Sử dụng phương pháp tạo xung đơn dùng IC logic
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 tx 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.
- Chọn tx=1ms
- Không cần dạng sườn thật dốc nên chọn C=9nF.
Từ (1) ta có tx= = 158,7 k

b. Khâu tạo trễ mở
•
•

D7-CNTD1

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 R 14C3D7 và R15C4D8. Đồ thị minh họa
hoạt động mạch này:

Page 17


GVHD:Nguyễn Thị Điệp

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.TIMER 555
- 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

D7-CNTD1

Page 18


GVHD:Nguyễn Thị Điệp
-

779kΩ

C. Khâu khuếch đại xung :
* Yêu cầu điều khiển cho van MOSFET
- Đây là loại van điều khiển bằng điện áp không phải bằng dòng như BT:Khi
dẫn bão hòa van cần đặt điện áp dương trên cực điều khiển (12V;Còn khi khóa
điện áp trên nó lại âm ( -5 -8)V. Như vậy ở trạng thái ổn định, dù là khóa hay
dẫn nó chỉ cần điện áp mà không đòi hỏi có dòng điều khiển, tức là công suất
điều khiển ở trạng thái này là không đáng kể.
-

-

-

-

Tuy nhiên để van chuyển đổi trạng thái từ khóa sang dẫn và ngược lại từ dẫn
sang khóa, buộc phải cấp dòng cho cực điều khiển của van. Điều này do giữa
hai cực GS tồn tại một điện dung hay một tụ điện giữa hai cực này dẫn đến:
+ Khi van đang ở trạng thái khóa điện áp điều khiển âm nên tụ điện này đang
có giá trị âm.để mở van điện áp điều khiển buộc phải đổi dấu chuyển từu âm
sang dương bằng cách đưa dòng điện vào nạp đảo ngược cực tính trên tụ
điện này

+ Điều tương tựu cũng xảy ra khi van chuyển từ dẫn sang khóa
+ để hạn chế dòng phóng nạp tụ điện cần đưa vào cực điều khiển các điện trở
hạn chế R on R off. Giá trị các điện trở này quyết định tốc độ chuyển trạng
thái của van và buộc phải có để đảm bảo an toàn cho van nhà sản xuất
thường cho chỉ dẫn vầ giá trị điện trở này của từng loại chế tạo, tuy nhiên giá
trị cụ thể còn do chế độ hoạt động ảnh hưởng.
Do tính ưu việt của MOSFET nên nó được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực
điện tử công suất. Cũng vì thế các hãng cũng chế tạo nhiều mạch điều khiển
(Driver) cho van này
Để tăng tốc độ truyền xung, trong Driver có thể xử dụng bóng MOSFET với
các van lực công suất lớn đòi hỏi dòng điều khiển mạnh trong thời gian
ngắn, vì vậy cần thêm các tụ trữ năng lượng mắc sát cạnh Driver khi nguồn
điều khiển không được bố trí cạnh nó.
HÌNH 3.33C TRANG 266
Các mạch Driver đơn giản thường chỉ làm nhiệm vụ truyền cách ly và
khuếch đại công suất xung. Tuy nhiên để van hoạt động an toàn trong mọi
trường hợp, kể cả các hiện tượng như quá tải hay ngắn mạch cần phải có
thêm các khâu bảo vệ cho bản thân van. Để đáp ứng điều này công nghiệp
cũng chế tạo các mạch Driver

D7-CNTD1

Page 19


GVHD:Nguyễn Thị Điệp

D7-CNTD1

Page 20