đồ án thiết kế modul chỉnh lưu cầu bán điều khiển

ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2
MỤC LỤC:
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................... 4
CHƢƠNG 1:GIỚI THIỆU VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ...................................................... 5
1.1 ĐIỆN TRỞ TRONG CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ. .................................................................... 5
1.2 TỤ ĐIỆN ....................................................................................................................... 7
1.2.1 Cấu tạo của tụ điện . ............................................................................................ 7
1.2.2. Hình dáng thực tế của tụ điện. ............................................................................ 7
1.2.3. Điện dung , đơn vị và ký hiệu của tụ điện .......................................................... 8
1.2.4. Cách đọc giá trị điện dung trên tụ điện….……………………………………10
1.3 CẦU CHÌ ..................................................................................................................... 11
1.3.1 Cấu tạo của một chiếc cầu chì cơ bản ............................................................... 11
1.3.2: Công dụng của cầu chì ..................................................................................... 12
1.4 DIODE ........................................................................................................................ 12
1.4.1 Tiếp giáp P – N và Cấu tạo của Diode bán dẫn. ............................................... 12
1.4.2 Phân cực thuận cho Diode................................................................................. 13
1.4.3 Phân cực ngược cho Diode................................................................................ 13
1.4.4 Phương pháp đo kiểm tra Diode........................................................................ 14
1.4.5 Ứng dụng của Diode bán dẫn . .......................................................................... 14
1.5 BIẾN TRỞ ................................................................................................................... 15
1.5.1 Biến trở .............................................................................................................. 15
1.5.2 Triết áp ............................................................................................................... 16
1.6 THYSISTOR ................................................................................................................ 16
1.6 .1 Cấu tạo ............................................................................................................. 17
1.6 .2. Nguyên lý hoạt động ........................................................................................ 18
1.6.3. Các thông số kỹ thuật ....................................................................................... 19
1.6.4 Ứng dụng của Thyristor ..................................................................................... 20
1.7 TCA 785 .................................................................................................................. 20
1.7.1 Gới thiệu về vi mạch TCA 785 ........................................................................... 20
1.7.2 Nguyên lí làm việc của TCA 785 ....................................................................... 27
1.7.3 Sơ đồ ứng dụng .................................................................................................. 28

1.8 CHỈNH LƢU BÁN ĐIỀU KHIỂN .................................................................................... 29
1.8 .1 Chỉnh lưu cầu bán điều khiển, tiristo chung catot........................................... 29
1.8.2. Chỉnh lưu cầu bán điều khiển, tiristor mắc thẳng hàng . ................................. 30
CHƢƠNG 2 : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MODUL CÔNG SUẤT ................................. 32
2.1 SƠ ĐỒ KHỐI ............................................................................................................... 32
GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 1


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2
2.2 GIỚI THIỆU TỪNG KHỐI. ............................................................................................. 32
2.2.1 khối nguồn.......................................................................................................... 32
2.2.2 khối điều khiển. .................................................................................................. 32
2.2.3 khối công suất. ................................................................................................... 33
2.2.4 khối tải. .............................................................................................................. 33
2.3 TÍNH CHỌN VAN CÔNG SUẤT. .................................................................................... 34
2.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ. ................................................................................................... 35
2.5 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ LINH KIỆN. .......................................................................................... 36
2.6 MẶT NẠ GIAO DIỆN. ................................................................................................... 37
2.7 HÌNH ẢNH THỰC TẾ.................................................................................................... 38
CHƢƠNG III : KẾT LUẬN. ............................................................................................. 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO : ............................................................................................... 40

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 2


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................

................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 3


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2
LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây cả nƣớc ta đang bƣớc vào công cuộc công nghiệp hoáhiện đại hoá đất nƣớc, sự giáo dục đóng vai trò quan trọng trong công cuộc này,đặc biệt
là đào tạo ra đội ngũ có tay nghề cao biết kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực tiễn vào
lao động sản xuất. Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện - điện tử, công
nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá đã và đang đạt đƣợc nhiều tiến
bộ mới. Tự động hoá quá trình sản xuất đang đƣợc phổ biến rộng rãi trong các hệ
thống công nghiệp trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Tự động hoá không
những làm giảm nhẹ sức lao động cho con ngƣời mà còn góp phần rất lớn trong việc
nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lƣợng sản phẩm.
Với mục tiêu công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nƣớc, ngày càng có thêm nhiều xí
nghiệp mới sử dụng kỹ thuật cao, đòi hỏi cán bộ kỹ thuật và kỹ sƣ điện những kiến thức
về điện tử công suất, về truyền động điện, về vi mạch và xử lý trong công tác kỹ thuật
hiện tại. Trong đó điện tử công suất đã và đang đóng một vai trò rất quan trọng trong quá
trình công nghiệp hoá đất nƣớc. Sự ứng dụng của điện tử công suất trong các hệ thống
truyền động điện là rất lớn bởi sự nhỏ gọn của các phần tử bán dẫn và việc dễ dàng tự
động hoá cho các quá trình sản xuất. Các hệ thống truyền động điều khiển bởi điện tử
công suất đem lại hiệu suất cao. Kích thƣớc, diện tích lắp đặt giảm đi rất nhiều so với các

hệ truyền động thông thƣờng nhƣ: khuếch đại từ, máy phát - động cơ...yêu cầu đặt ra cho
một hệ thống sản xuất đầu tiên nó phải có sự chính xác và có độ ổn định cao. Để đáp ứng
đƣợc yêu cầu đó thì trƣớc hết phải có một nguồn cung cấp mạch điều khiển có độ ổn
định. Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó chúng đã lựa chọn đề tài: “Tính toán và thiết kế
chế tạo modul thí nghiệm mạch chỉnh lƣu hình cầu 1 pha bán điều khiển.” Để đáp
ứng cho nhƣ cầu ấy việc giáo dục cho những kỹ sƣ tƣơng lai có kiến thức chuyên sâu về
nó là điều rất quan trọng. để họ có thể khảo sát sự hoạt động của mạch và áp dụng vào
thực tế với độ chính xác cao...
Với sự hƣớng dẫn của thầy: „„Th.s Đỗ Công Thắng ‟‟ chúng em đã tiến hành
nghiên cứu và thiết kế đề tài.Trong quá trình thực hiện đề tài do khả năng và kiến thức
thực tế có hạn nên không thể tránh khỏi sai sót, kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để đề
tài hoàn thiện hơn.

Chúng em xin trân thành cảm ơn.!

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 4


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ
1.1 Điện trở trong thiết bị điện tử.
a) Hình dáng và ký hiệu : Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng,
chúng đƣợc làm từ hợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà ngƣời ta tạo ra
đƣợc các loại điện trở có trị số khác nhau.

Hình1.1: Hình dạng của điện trở trong thiết bị điện tử.

Hình1.2: Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý.

b) Đơn vị của điện trở.
Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ
1KΩ = 1000 Ω
1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω
c) Cách ghi trị số của điện trở.
Các điện trở có kích thƣớc nhỏ đƣợc ghi trị số bằng các vạch mầu theo một quy ƣớc
chung của thế giới.( xem hình ở trên )
Các điện trở có kích thƣớc lớn hơn từ 2W trở lên thƣờng đƣợc ghi trị số trực tiếp trên
thân. Ví dụ nhƣ các điện trở công xuất, điện trở sứ.

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 5


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2

Hình1.3: Trở sứ công xuất lớn , trị số đƣợc ghi trực tiếp.
d) Cách đọc trị số điện trở .
Bảng 1: bảng giá trị vạch mầu điện trở.
Mầu sắc
Đen
Nâu
Đỏ
Cam
Vàng

Giá trị
0
1

2
3
4

Mầu sắc
Xanh lá
Xanh lơ
Tím
Xám
Trắng
Nhũ vàng
Nhũ bạc

Giá trị
5
6
7
8
9
-1
-2

Điện trở thƣờng đƣợc ký hiệu bằng 4 vòng mầu , điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5
vòng mầu.

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 6

ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2
1.2 Tụ điện
1.2.1 Cấu tạo của tụ điện .
Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là
điện môi.
Ngƣời ta thƣờng dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và tụ điện
cũng đƣợc phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này nhƣ Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ
hoá.

Hình 1.4: Cấu tạo tụ gốm Cấu tạo tụ hoá.
1.2.2. Hình dáng thực tế của tụ điện.

Hình 1.5: Hình dạng của tụ gốm.

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 7


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2

Hình 1.6: Hình dạng của tụ hoá.
1.2.3. Điện dung , đơn vị và ký hiệu của tụ điện.
Điện dung : Là đại lƣợng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện,
điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và
khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức:
C=ξ.S/d
Trong đó :
C : là điện dung tụ điện , đơn vị là Fara (F)
ξ : Là hằng số điện môi của lớp cách điện.

d : là chiều dày của lớp cách điện.
S : là diện tích bản cực của tụ điện.
* Đơn vị điện dung của tụ : Đơn vị là Fara (F) , 1Fara là rất lớn do đó trong thực tế
thƣờng dùng các đơn vị nhỏ hơn nhƣ MicroFara (µF) , NanoFara (nF), PicoFara (pF).
1 Fara = 1.000.000 µ Fara = 1.000.000.000 n F = 1.000.000.000.000 p F
1 µ Fara = 1.000 n Fara
1 n Fara = 1.000 p Fara
* Ký hiệu : Tụ điện có ký hiệu là C (Capacitor)

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 8


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2

Hình 1.7:Ký hiệu của tụ điện trên sơ đồ nguyên lý.
* Sự phóng nạp của tụ điện.
Một tính chất quan trọng của tụ điện là tính chất phóng nạp của tụ , nhờ tính chất
này mà tụ có khả năng dẫn điện xoay chiều.

Hình 1.8: Minh hoạ về tính chất phóng nạp của tụ điện.
* Tụ nạp điện : Nhƣ hình ảnh trên ta thấy rằng , khi công tắc K1 đóng, dòng điện từ
nguồn U đi qua bóng đèn để nạp vào tụ, dòng nạp này làm bóng đèn loé sáng, khi tụ nạp
đầy thì dòng nạp giảm bằng 0 vì vậy bóng đèn tắt.
* Tụ phóng điện : Khi tụ đã nạp đầy, nếu công tắc K1 mở, công tắc K2 đóng thì dòng
điện từ cực dƣơng (+) của tụ phóng qua bóng đền về cực âm (-) làm bóng đèn loé sáng,
khi tụ phóng hết điện thì bóng đèn tắt.
=> Nếu điện dung tụ càng lớn thì bóng đèn loé sáng càng lâu hay thời gian phóng nạp
càng lâu.

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 9


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2
1.2.4 . Cách đọc giá trị điện dung trên tụ điện.
* Với tụ hoá : Giá trị điện dung của tụ hoá đƣợc ghi trực tiếp trên thân tụ
=> Tụ hoá là tụ có phân cực (-) , (+) và luôn luôn có hình trụ .
Tụ hoá ghi điện dung là 185 µF / 320 V.
* Với tụ giấy , tụ gốm : Tụ giấy và tụ gốm có trị số ghi bằng ký hiệu.

Hình 1.9: Tụ gốm ghi trị số bằng ký hiệu
Cách đọc : Lấy hai chữ số đầu nhân với 10(Mũ số thứ 3 )
Ví dụ tụ gốm bên phải hình ảnh trên ghi 474K nghĩa là
Giá trị = 47 x 10 4 = 470000 p ( Lấy đơn vị là picô Fara)
= 470 n Fara = 0,47 µF
Chữ K hoặc J ở cuối là chỉ sai số 5% hay 10% của tụ điện .
* Thực hành đọc trị số của tụ điện.

Hình 1.10: Cách đọc trị số tụ giất và tụ gốm .
Chú ý : chữ K là sai số của tụ .
50V là điện áp cực đại mà tụ chịu đƣợc.
* Tụ giấy và tụ gốm còn có một cách ghi trị số khác là ghi theo số thập phân và lấy đơn
vị là MicroFara

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 10

ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2

Hình 1.11: Một cách ghi trị số khác của tụ giấy và tụ gốm.
1.3 Cần Chì.
Khái niệm:Cầu chì là một phát minh vô cùng hữu ích của Thomas Edison. Đây là một
thiết bị bảo vệ mạch điện sử dụng nhằm phòng tránh các hiện tƣợng quá tải trên đƣờng
dây gây cháy, nổ.
1.3.1 Cấu tạo của một chiếc cầu chì cơ bản:

Hình 1.12: Cấu tạo cầu chì.
Cấu tạo chung của một chiếc cầu chì là một dây chì mắc nối tiếp với hai đầu dây dẫn
trong mạch điện. Vị trí lắp đặt cầu chì là ở sau nguồn điện tổng và trƣớc các bộ phận của
mạch điện, mạng điện cần đƣợc bảo vệ nhƣ các thiết bị điện,...
Các thành phần còn lại bao gồm: hộp giữ cầu chì, các chấu mắc, nắp cầu chì, v.v... đƣợc
thay đổi tùy thuộc vào loại cầu chì cũng nhƣ mục đích thẩm mỹ.
Cầu chì khá đa dạng về chủng loại: cầu chì sứ, cầu chì ống, cầu chì hộp, cầu chì ống, cầu
chì cao áp, hạ áp… tùy theo môi trƣờng hoạt động và chất liệu trực quan mà phân loại
riêng biệt.

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 11


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2

Hình 1.13: Hình dáng cầu chì.
1.3.2: Công dụng của cầu chì.

Dây cầu chì đƣợc tạo thành từ rất nhiều kim loại nóng chảy, đặc điểm lớn nhất của nó
là dễ nóng chảy hơn bất kỳ một kim loại nào. Nhƣ vậy, khi đƣờng điện đƣợc lắp dây cầu
chì nếu không may dây đƣờng điện bị hỏng, nguồn điện quá lớn, dây cầu chì sẽ nóng
chảy trƣớc tiên rồi cắt nguồn điện. Các thiết bị điện, đƣờng dây điện sẽ tránh bị chập
mạch, hỏng hóc và cũng đảm bảo an toàn, tránh các tai nạn về điện cho con ngƣời.
Vì thế mà cầu chì đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các mạch điện gia dụng, các đƣờng dây
tải điện.
Khi cầu chì bị đứt ( gọi là cầu chì bị cháy), ngƣời dùng nên nhanh chóng thay cầu chì
mới. Không nên vì tiếc rẻ mà thay dây cầu chì bị đứt bằng các loại dây dẫn điện khác,
nhƣ đồng, kẽm, thiếc… Điều này vô cùng nguy hiểm, vì các nguyên liệu này khó nóng
chảy, cho nên nguy cơ gây cháy nổ bất ngờ là rất lớn.
1.4 Diode.
1.4.1 Tiếp giáp P – N và Cấu tạo của Diode bán dẫn.
Khi đã có đƣợc hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp
P – N ta đƣợc một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử
dƣ thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống => tạo
thành một lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai
chất bán dẫn.
Mối tiếp xúc P – N => Cấu tạo của Diode

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 12


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2

Hình 1.14: Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn.
1.4.2 Phân cực thuận cho Diode.
Khi ta cấp điện áp dƣơng (+) vào Anôt ( vùng bán dẫn P ) và điện áp âm (-) vào Katôt (

vùng bán dẫn N ) , khi đó dƣới tác dụng tƣơng tác của điện áp, miền cách điện thu hẹp
lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,6V ( với Diode loại Si ) hoặc 0,2V ( với
Diode loại Ge ) thì diện tích miền cách điện giảm bằng không => Diode bắt đầu dẫn điện.
Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhƣng chênh lệch điện áp
giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V )
Diode (Si) phân cực thuận – Khi Dode dẫn điện áp thuận đựơc gim ở mức 0,6V
Kết luận: Khi Diode (loại Si) đƣợc phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận < 0,6V
thì chƣa có dòng đi qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V thì có dòng đi qua
Diode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhƣng sụt áp thuận vẫn giữ ở giá trị 0,6V
1.4.3 Phân cực ngƣợc cho Diode.
Khi phân cực ngƣợc cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N), nguồn (-)
vào Anôt (bán dẫn P), dƣới sự tƣơng tác của điện áp ngƣợc, miền cách điện càng rộng ra
và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chịu đƣợc điện áp ngƣợc rất lớn
khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng.
Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngựơc tăng > = 1000V.

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 13


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2
1.4.4 Phƣơng pháp đo kiểm tra Diode

Hình 1.15: Cách kiểm tra diode.
Đặt đồng hồ ở thang x 1Ω , đặt hai que đo vào hai đầu Diode, nếu :


Đo chiều thuận que đen vào Anôt, que đỏ vào Katôt => kim lên, đảo chiều đo kim
không lên là => Diode tốt.



Nếu đo cả hai chiều kim lên = 0Ω => là Diode bị chập.



Nếu đo thuận chiều mà kim không lên => là Diode bị đứt.



Ở phép đo trên thì Diode D1 tốt , Diode D2 bị chập và D3 bị đứt.



Nếu để thang 1KΩ mà đo ngƣợc vào Diode kim vẫn lên một chút là Diode bị dò.

1.4.5 Ứng dụng của Diode bán dẫn .
Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thƣờng đƣợc sử dụng trong các mạch
chỉnh lƣu nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng, mạch gim áp phân cực
cho transistor hoạt động . trong mạch chỉnh lƣu Diode có thể đƣợc tích hợp thành Diode
cầu có dạng .

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 14


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2
1.5 Biến Trở.

1.5.1 Biến trở thƣờng .
Biến trở là điện trở có thể chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệu là VR
+ Biến trở nhiệt: có giá trị thay đổi theo nhiệt độ.
+ Loại biến trở chúng ta hay gặp nhất là loại biến trở chúng ta có thể thay đổi bằng
cách xoay vít.

Hình 1.16: Các loại biến trở.

Hình 1.17: Ký hiệu biến trở.
Biến trở thƣờng ráp trong máy phục vụ cho quá trình sửa chữa, cân chỉnh của kỹ thuật
viên, biến trở có cấu tạo nhƣ hình bên dƣới.

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 15


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2

Hình 1.18: Cấu tạo biến trở.
1.5.2 Triết áp.
Triết áp cũng tƣơng tự biến trở nhƣng có thêm cần chỉnh và thƣờng bố trí phía trƣớc mặt
máy cho ngƣời sử dụng điều chỉnh. Ví dụ nhƣ – Triết áp Volume, triết áp Bass, Treec
v.v.. , triết áp nghĩa là triết ra một phần điện áp từ đầu vào tuỳ theo mức độ chỉnh.

Hình 1.19: Hình dạng của triết áp.

1.6 Thiristor
Thyristor ta có thể hiểu đơn giản nó là 1 con đi ốt có điều khiển đƣợc ghép bởi 2
transistor 1 thuận và 1 nghịch, khi có điện cấp cho chân mồi thì nó dẫn, và khi bị ngƣng

câp điện toàn mạch thì nó ngắt và trở về trạng thái ngƣng dẫn .

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 16


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2

Hình 1.20: Cấu tạo kí hiệu của thiristor.
Thyristor (Silicon Controlled Rectifier = Thyristor).
1.6 .1 Cấu tạo.
Thyristor gồm bốn lớp bán dẫn P-N ghép xen kẽ và đƣợc nối ra ba chân:
A : anode : cực dƣơng.
K : Cathode : cực âm.
G : Gate : cực khiển (cực cổng).
Thyristor có thể xem nhƣ tƣơng đƣơng hai BJT gồm một BJT loại NPN và một BJT loại
PNP ghép lại nhƣ hình vẽ sau:

Hình 1.21: Cách ghép Thiristor.

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 17


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2
1.6 .2. Nguyên lý hoạt động

Hình 1.22: Sơ đồ nguyên lý hoạt động.

+ Trƣờng hợp cực G để hở hay VG = 0V.
Khi cực G và VG = 0V có nghĩa là transistor T1 không có phân cực ở cực B nên T1
ngƣng dẫn. Khi T1 ngƣng dẫn IB1 = 0, IC1 = 0 và T2 cũng ngƣng dẫn. Nhƣ vậy trƣờng
hợp này Thyristor không dẫn điện đƣợc, dòng điện qua Thyristor là IA = 0 và VAK ≈
VCC.
Tuy nhiên, khi tăng điện áp nguồn VCC lên mức đủ lớn là điện áp VAK tăng theo đến
điện thế ngập VBO (Beak over) thì điện áp VAK giảm xuống nhƣ diode và dòng điện IA
tăng nhanh. Lúc này Thyristor chuyển sang trạng thái dẫn điện, dòng điện ứng với lúc
điện áp VAK giảm nhanh gọi là dòng điện duy trì IH (Holding). Sau đó đặc tính của
Thyristor giống nhƣ một diode nắn điện.
Trƣờng hợp đóng khóa K: VG = VDC – IGRG, lúc này Thyristor dễ chuyển sang trạng
thai dẫn điện. Lúc này transistor T1 đƣợc phân cực ở cực B1 nên dòng điện IG chính là
IB1 làm T1 dẫn điện, cho ra IC1 chính là dòng điện IB2 nên lúc đó I2 dẫn điện, cho ra
dòng điện IC2 lại cung cấp ngƣợc lại cho T1 và IC2 = IB1.
Nhờ đó mà Thyristor sẽ tự duy trì trạng thái dẫn mà không cần có dòng IG liên tục.
IC1 = IB2

; IC2 = IB1

Theo nguyên lý này dòng điện qua hai transistor sẽ đƣợc khuếch đại lớn dần và hai
transistor chạy ở trạng thái bão hòa. Khi đó điện áp VAK giảm rất nhỏ (≈ 0,7V) và dòng
điện qua Thyristor là:

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 18


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2

Thực nghiệm cho thấy khi dòng điện cung cấp cho cực G càng lớn thì áp ngập càng nhỏ
tức Thyristor càng dễ dẫn điện.
+ Trƣờng hợp phân cực ngƣợc Thyristor.
Phân cực ngƣợc Thyristor là nối A vào cực âm, K vào cực dƣơng của nguồn VCC.
Trƣờng hợp này giống nhƣ diode bị phân cự ngƣợc. Thyristor sẽ không dẫn điện mà chỉ
có dòng rỉ rất nhỏ đi qua. Khi tăng điện áp ngƣợc lên đủ lớn thì Thyristor sẽ bị đánh
thủng và dòng điện qua theo chiều ngƣợc. Điện áp ngƣợc đủ để đánh thủng Thyristor là
VBR. Thông thƣờng trị số VBR và VBO bằng nhau và ngƣợc dấu.
1.6.3. Các thông số kỹ thuật .
Dòng điện thuận cực đại: Đây là trị số lớn nhất dòng điện qua mà Thyristor có thể chịu
đựng liên tục, quá trị số này Thyristor bị hƣ. Khi Thyristor đã dẫn điện VAK khoảng
0,7V nên dòng điện thuận qua có thể tính theo công thức:

Điện áp ngƣợc cực đại: Đây là điện áp ngƣợc lớn nhất có thể đặt giữa A và K mà
Thyristor chƣa bị đánh thủng, nếu vƣợt qua trị số này Thyristor sẽ bị phá hủy. Điện áp
ngƣợc cực đại của Thyristor thƣờng khoảng 100V đến 1000V.

Dòng điện kích cực tiểu: IGmin : Để Thyristor có thể dẫn điện trong trƣờng hợp điện áp
VAK thấp thì phải có dòng điện kích cho cực G của Thyristor. Dòng IGmin là trị số dòng
kích nhỏ nhất đủ để điều khiển Thyristor dẫn điện và dòng IGmin có trị số lớn hay nhỏ
tùy thuộc công suất của Thyristor, nếu Thyristor có công suất càng lớn thì IGmin phải
càng lớn. Thông thƣờng IGmin từ 1mA đến vài chục mA.
Thời gian mở Thyristor: Là thời gian cần thiết hay độ rộng của xung kích để Thyristor có
thể chuyển từ trạng thái ngƣng sang trạng thái dẫn, thời gian mở khoảng vài micrô giây.
Thời gian tắt: Theo nguyên lý Thyristor sẽ tự duy trì trạng thái dẫn điện sau khi đƣợc
kích. Muốn Thyristor đang ở trạng thái dẫn chuyển sang trạng thái ngƣng thì phải cho IG
GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 19

ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2
= 0 và cho điện áp VAK = 0. để Thyristor có thể tắt đƣợc thì thời gian cho VAK = OV
phải đủ dài, nếu không VAK tăng lên cao lại ngay thì Thyristor sẽ dẫn điện trở lại. Thời
gian tắt của Thyristor khoảng vài chục micrô giây.
1.6.4 Ứng dụng của Thyristor.
Trong mạch điện động cơ M là động cơ vạn năng, loại động cơ có thể dùng điện AC hay
DC.
Dòng điện qua động cơ là dòng điện ở bán kỳ dƣơng và đƣợc thay đổi trị số bằng cách
thay đổi góc kích của dòng IG.
Khi Thyristor chƣa dẫn thì chƣa có dòng qua động cơ, diode D nắn điện bán kỳ dƣơng
nạp vào tụ qua điện trở R1 và biến trở VR. Điện áp cấp cho cực G lấy trên tụ C và qua
cầu phân áp R2 – R3.
Giả sử điện áp đủ để kích cho cực G là VG = 1V và dòng điện kích IGmin = 1mA thì
điện áp trên tụ C phải khoảng 10V. Tụ C nạp điện qua R1 và qua VR với hằng số thời
gian là : T = (R1 + VR)C
Khi thay đổi trị số VR sẽ làm thay đổi thời gian nạp của tụ tức là thay đổi thời điểm có
dòng xung kích IG sẽ làm thay đổi thời điểm dẫn điện của Thyristor tức là thay đổi dòng
điện qua động cơ và làm cho tốc độ của động cơ thay đổi.
Khi dòng AC có bán kỳ âm thì diode D và Thyristor đều bị phân cực nghịch nên diode
ngƣng dẫn và Thyristor cũng chuyển sang trạng thái ngƣng dẫn.
1.7 TCA 785.
1.7.1 Gới thiệu về vi mạch TCA 785.
Vi mạch TCA 785 là vi mạch phức hợp thực hiện 4 chức năng của một mạch điều
khiển: Tạo điện áp đồng bộ, tạo điện áp răng cƣa, so sánh và tạo xung ra. TCA 785 do
hang Simen chế tạo đƣợc sử dụng để điều khiển các thiết bị chỉnh lƣu, thiêt bị điều chỉnh
dòng xoay chiều.
Đặc trƣng
-

Dẽ phát hiện việc chuyển qua điểm không.
phạm vi ứng dụng rộng rãi
Có thể dung làm chuyển mạch điểm không.
Tƣơng thích LSL.
Có thể hoạt động 3 pha (3 IC).

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 20


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2
-

Dòng điện ra 250 mA.

-

Miền dốc dòng lớn, dải nhiệt độ rộng.

Nhiệm vụ:
Tạo ra xung điều khiển mở thyristor với góc mở α giảm dần để tăng điện áp tải đến
điện áp phóng điện
*Sơ đồ nguyên lý:
a.Kí hiệu

Hình 1.23: Hình dạng TCA785.

b. Chức năng:
Bảng 2: kí hiệu chức năng của từng chân linh kiện

Chân

Kí hiệu

Chức năng

1

GND

Chân nối đất

2

Q2

Đầu ra 2 đảo

3

QU

Dầu ra U

4

Q1

Đầu ra 1 đảo

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 21


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2
5

VSYNC

Tín hiệu đồng bộ

6

I

Tín hiệu cấm

7

QZ

Đầu ra z

8

VREF

Điện áp chuẩn

9

R9

Điện áp tạo xung răng cƣa

10

C10

Tụ tạo xung răng cƣa

11

V11

Điện áp điều khiển

12

C12

Tụ tạo độ rộng xung

13

L

14

Q1

Đầu ra 1

15

Q2

Đầu ra 2

16

VS

Điện áp nguồn nuôi

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Tín hiệu điều khiển xung ngắn, xung
rộng

Page 22


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2
c. Sơ đồ cấu tạo:

Hình 1.24: Sơ đồ cấu tạo TCA785.

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 23


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2
d.Dạng sóng dòng điện:

Hình 1.25: Dạng sóng dòng điện TCA785.

e.Các thông số của TCA 785:
GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

Page 24


ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2
Bảng 3: thông số của TCA 785.
Giá trị

Thông số

min

Giá trị tiêu
biểu(F= 50

Giá trị

Đơn vị

max

HZ. VS=5V)
Dòng tiêu thụ

IS

4,5

6,5

10

MA

Điện áp vào điều khiển ,

V11

0,2

15

V10

V

MAX

kΩ

1000

μA

VS-2

V

300

KΩ

chân 11trở kháng vào

R11

Mạch tạo răng cƣa
Dòng nạp tụ

I10

Biên độ răng cƣa

V10

Điện trở mạch nạp

R9

Thời gian sƣờn ngăn của

tP

10
80
3

Ms

xung răng cƣa

Tín hiệu cấm vào, chân 6
Cấm

V6I

3.3

Cho phép

V6H

4

3.3

Xung hẹp

V13

3.5

2.5

Xung rộng

H

2.5

V
V

Độ rộng xung ra, chân 13
2.5

3.5

V
V

Xung ra chân 14,15
Điện áp mức cao

GVHD: Th.s Đỗ Công Thắng.

V14/V

Vs-13

VS-2.5

VS

V

Page 25