CÁC DẠNG bài tập điện tử CÔNG SUẤT CHƯƠNG 1, 5, 6

CÁC DẠNG BÀI TẬP ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHƯƠNG 1, 5, 6
Bài tập 01: Cho mạch điện như hình vẽ, biết
điện áp ngõ vào Ui = 100V (bỏ qua sụt áp trên
các linh kiện bán dẫn), MOSFET được điều
khiển với xung điều chế PWM có độ rộng
ton= 60mS, toff = 30mS, R = 5Ω.
a. Tính các thông số lựa chọn MOSFET
(IQ, UDS);
b. Tính các thông số lựa chọn diode ( ID0,
UD0);
c. Vẽ dạng sóng điện áp UDS, U0, IQ, ID0
và IL trong 2 chu kỳ.

22

Bài tập 02: Cho mạch điện như hình vẽ, biết điện
áp ngõ vào Ui = 100V (bỏ qua sụt áp trên các linh
kiện bán dẫn), MOSFET được điều khiển với xung
điều chế PWM có độ rộng ton= 60mS,
toff = 30mS, R = 5Ω.
a. Tính các thông số lựa chọn MOSFET (IQ,
UDS);
b. Tính các thông số lựa chọn diode ( ID0, UD0);
c. Vẽ dạng sóng điện áp UDS, U0, IQ, ID0 và IL trong 2 chu kỳ.

22

Hướng dẫn:
- Các mạch trên là mạch điều chỉnh điện áp một chiều kiểu giảm áp và tăng áp.
- Mục a; b; theo phụ lục bảng hướng dẫn xác định dạng sóng và các thông số của các
mạch biến đổi điện áp phần ứng dụng của Texas Instruments cuối giáo trình ta có:

Mạch giảm áp:
- Điện áp ngõ ra:
- Dòng điện ngõ ra và qua MOSFET:
- Điện áp ngược trên diode D0:
- Điện áp trên MOSFET:
- Dòng điện qua diode D0:
Mạch tăng áp:

Uo = Ui.D
IQ = I0 = U0/R
UD0 = Ui
UDS = Ui
ID0 = I0(1-D)

- Điện áp ngõ ra:

U0 = Ui

1
1  D 
1
IQ = I0
1  D 

- Dòng qua MOSFET:
- Điện áp ngược trên diode D0:
- Điện áp trên MOSFET:
- Dòng điện ngõ ra và qua diode D0:

UD0 = U0

UDS = U0
ID0 = I0 = U0/R
1


Trong đó D = ton/ton+toff = ton/T : Duty cycle
- Ngoài ra ta có U0 = Ui.ton.f (f = 1/T), khi cho biết ton; toff; hoặc ton; f ta đều có thể
tính được U0.
- Cũng có thể người ta cho trước dòng điện hoặc công suất tiêu thụ trên tải, cần xác
định tần số đóng cắt f hoặc độ rộng xung điều chế ton hoặc tỷ số D.
Nếu tải không phải là thuần trở mà RE hặc RLE (động cơ DC) thì ta phải áp dụng các công
thức thích hợp để tính I0.
- Mục c cũng có trong phần cuối giáo trình (Voltage and Current Waveforms).
Bài tập 03: Cho mạch điện như hình vẽ, biết điện hiệu dụng nguồn xoay chiều hình Sin U2
= 220V, f = 50Hz (bỏ qua sụt áp trên các linh kiện bán dẫn), MOSFET được điều khiển với
xung điều chế có độ rộng ton= 60mS, toff = 40mS, R= 10 Ω.
a. Tính các thông số lựa chọn MOSFET (IQ, UDS);
b. Tính các thông số lựa chọn diode ( ID0, UD0);
c. Tính dòng điện trung bình qua mỗi diode chỉnh lưu D1-D4;
d. Tính điện áp ngược lớn nhất trên mỗi diode D1 – D4.

Bài tập 04: Cho mạch điện như hình vẽ, biết điện áp dây hiệu dụng nguồn xoay chiều 3 pha

u = 660Sin314t [V], (bỏ qua sụt áp trên các linh kiện bán dẫn), MOSFET được điều khiển
với xung điều chế có độ rộng ton= 50mS, toff = 30mS, RT = 5Ω.
a. Tính các thông số lựa chọn MOSFET (IQ, UDS);
b. Tính các thông số lựa chọn diode (ID0, UD0);
c. Tính dòng điện trung bình qua mỗi diode chỉnh lưu D1-D6;
d. Tính điện áp ngược lớn nhất trên mỗi diode D1 – D6.
L

IQ
IT
D1

D3

D5

PWM

ID0

C

U0
RT

~u

Ui
D4

D6

D2

2

D0

HƯỚNG DẪN:
- Các mạch trên là mạch kết hợp giữa mạch chỉnh lưu cầu 1, 3 pha (có thể là các
mạch chỉnh lưu khác) và mạch điều chỉnh điện áp một chiều kiểu giảm áp (có thể là
mạch tăng áp). Điện áp ngõ ra của mạch chỉnh lưu cầu Ud là điện áp ngõ vào của
mạch DC – DC (Ui);
- Mục c; d, Ud = Ui các thông số của mạch chỉnh lưu xác định theo bảng 3.3;
- Mục a; b tính theo các công thức như trong phần hướng dẫn của bài 01, 02.
Bài tập 05: Cho mạch điện như hình vẽ, biết xung điều khiển ngắt dẫn luân phiên cho S1, và S2 là
xung chữ nhật có độ rộng là 5mS.
a. Muốn có điện áp trên tải UT = 110VAC thì tỷ số biến áp phải bằng bao nhiêu?
b. Vẽ dạng sóng điện áp trên tải và tính tần số điện áp xoay chiều?

Hướng dẫn:
- Trên đây là mạch nghịch lưu áp kiểu đẩy kéo, nội dung có trong giáo trình.
Bài tập 06: Cho mạch điện như các hình vẽ dưới, biết điện áp ngõ vào UDC = 24V (bỏ qua
sụt áp trên các linh kiện bán dẫn), MOSFET được điều khiển với xung điều chế PWM có
độ rộng ton= 50mS, toff = 40mS, n2/ n1 = 12.
a. Nêu tên gọi của sơ đồ, giải thích chức năng của các khối;
b. Giải thích nguyên tắc hoạt động của mạch?
c. Tính điện áp ngõ ra U2 tại a-b;
d. Vẽ dạng sóng điện áp tại a-b; c khi không có tụ lọc C;
e. Nêu chức năng của các diode mắc song song với các MOSFET?

3


2

1

3

S3

S1
D2

D1

-

U

BAX

c
LS

n2
+

n1

C
1

b

S4

It

D5
a

n2

D3

4

D4
S2

4

R

Ut


Hướng dẫn:
- Sơ đồ các mạch trên là các bộ biến đổi (converter) kiểu đẩy kéo (push pull) và kiểu
cầu (full brige), bao gồm các khối nghịch lưu, ăng áp, chỉnh lưu, công thức tính điện
áp ngõ ra khi không có tụ và dạng sóng điện áp trên tải như ở phần cuối giáo trình.
Bài tập 07: Cho mạch nghịch lưu áp 3 pha như hình vẽ.
a. Hãy vẽ sơ đồ nối dây của tải từ bước 1 đến 6 khi các IGBT được điều khiển bằng
xung vuông với thời gian dẫn là 1200 và 1800, mỗi xung lệch pha nhau 600.
b. Hãy lập bảng trạng thái điện áp pha và điện áp dây (bảng 1) trên tải tương ứng với

các xung điều khiển trên.
c. Hãy vẽ dạng sóng các điện áp pha UA0’; UB0’; UC0’ và các điện áp dây UAB; UBC; UCA
trên tải tương ứng với các xung kích như trên.
d. Hãy xác định các tín hiệu điều khiển UdkS1, UdkS3, UdkS5 bằng phương pháp
SinPWM.
e. Hãy xác định các tín hiệu điều khiển UdkS4, UdkS6, UdkS2. bằng phương pháp

SinPWM.
S1
U

D1

D2

S3

S5

D3

+

A

ZA

-

B

C

ZB

S4

D1

S6

D2
’

S2

0’

ZC

D3’

Bảng 1
Ñoä chia
(bước)
Ñieän aùp

0–
60o

60o –

120o

120o –
180o

180o –
240o

240o –
300o

300o –
360o

360o –
420o

UA0’
UB0’
UC0’
UAB
UBC
UCA
Hướng dẫn:
Trên đây là nghịch lưu 3 pha kiểu 6 bước và điều chế độ rộng xung bằng sóng Sin
(SPWM) nội dung coi trong giáo trình.
Bài tập 08 : Cho mạch điều chế SPWM như hình vẽ (fURC =14fUđk). Hãy vẽ dạng xung điều chế
ngõ ra khi sóng Sin được đưa vào IN+, còn sóng tam giác được đưa vào IN- của bộ so sánh dùng
OP-AMP trong các trường hợp khi OP-AMP sử dụng nguồn đơn +12V và nguồn đôi ± 12V.
5

Uñk (sin chuaån)

URC (tam giaùc)

U

0
U0
+U

0
-U

CÂU HỎI LÝ THUYẾT
Hãy chuyển các nội dung sau ra tiếng Việt và giải thích ý nghĩa:
Câu 01: A classification of power electronic devices:
1. Uncontrolled device (Uncontrollable device) : Diode, DIAC.
Has only two terminals and can not be controlled by control signal. The on and off states of
the device are determined by the power circuit.
2. Half-controlled device (Half-controllable device) : SCR, TRIAC.
Is turned-on by a control signal and turned-off by the power circuit.
3. Fully-controlled device (Fully-controllable device): BJT, MOSFET, IGBT,GTO.
The on and off states of the device are controlled by control signals.

Câu 02: Features of power electronic devices
1. BJT:
+ Low conduction losses;
- Longer switching times, current-driven.

2. MOSFET:

+ Faster switching speed, easy to drive (voltage-driven);
- Larger conduction losses .
3. Insulated - Gate Bipolar Transistor - IGBT (Combination of BJT and MOSFET):
+ Low conduction losses;
+ Faster switching speed, easy to drive (voltage-driven).
6