Hiện tượng chuyển mạch trong mạch điện và yêu cầu đối với các chuyển mạch (điện tử CÔNG SUẤT SLIDE)

Hiện tượng chuyển mạch trong mạch điện và yêu
cầu đối với các chuyển mạch


1.2 Hiện tượng chuyển mạch trong mạch điện và yêu cầu đối với các chuyển
mạch

•

Đặt vấn đề:

Mạch điện tử cơng suất sẽ thể hiện cho chúng ta thấy quá trình truyền năng lượng giữa các
nguồn DC, giữa nguồn AC và tải, hay giữa các nguồn có tần số khác nhau. Mạch DTCS được sử
dụng để điều khiển điện áp ra/ công suất ra, điều khiển cho tải phi tuyến hoặc điều khiển dũng
điện. Trong bài này chúng ta sẽ xem xét một số mạch điện cơ bản và quá trình truyền năng lượng
của chúng.


1.2 Hiện tượng chuyển mạch trong mạch điện và yêu cầu đối với các chuyển mạch

•

Từ đó ta có điện áp ra trên tải có thể điều khiển được thơng qua điều chỉnh giá trị của điện
trở phụ Rf :

•

Và hiệu suất của bộ biến đổi là:

Vout = Vin − V f
η=

Pin − Pf
Pin

<1


1.2 Hiện tượng chuyển mạch trong mạch điện và yêu cầu đối với các chuyển mạch


1.2 Hiện tượng chuyển mạch trong mạch điện và yêu cầu đối với các chuyển mạch

•

Ta thấy điện áp vào có giá trị trung bình bằng 0, và giá trị hiệu dụng V peak/2. Cịn giá trị
trung bình của điện áp ra có giá trị khác 0 và:

•

Và giá trị điện áp ra hiệu dụng bằng Vpeak/2. Từ đó ta thấy đầu ra có chứa thành phần điện
áp một chiều, mạch có thể được sử dụng như bộ biến đổi ac-dc. Thông thường trên đầu ra
người ta sẽ mắc thêm bộ lọc để loại bỏ thành phần xoay chiều ở trên đầu ra dựa trên các
phần tử như tụ điện, điện cảm.

•

Với bộ biến đổi như trên coi điện trở của chuyển mạch không đáng kể khi dẫn và ∞ khi khố
thì hiệu suất của bộ biến đổi η ->1.

1.2 Hiện tượng chuyển mạch trong mạch điện và yêu cầu đối với các chuyển mạch

Hiện tượng chuyển mạch và cái chuyển mạch
Hiện tượng chuyển mạch điện: là hiện tượng mạch điện chuyển từ trạng thái xác lập này sang trạng
thái xác lập khác.
Để hiện tượng chuyển mạch điện có thể xảy ra thì ta phải:

•
•

Hoặc là nguồn thay đổi từ trạng thái xác lập này sang trạng thái xác lập khác
Hoặc tham số mạch điện thay đổi.


1.2 Hiện tượng chuyển mạch trong mạch điện và yêu cầu đối với các chuyển mạch

Trong các mạch ĐTCS thì hai nguyên nhân này đều có thể xảy ra, thường do cùng thay đổi
tham số mạch tạo nên và việc thay đổi tham số mạch điện trong ĐTCS được thực hiện bởi các
chuyển mạch.

•

Vậy cái chuyển mạch là gì? Chuyển mạch là phần tử có hai trạng thái: Trạng thái dẫn và
trạng thái khố.

•

Đến đây chúng ta lại tự đặt câu hỏi: Vậy cầu dao có phải là cái chuyển mạch khơng? Và nó
có phải là đối tượng nghiên cứu trong ĐTCS không?

1.2 Hiện tượng chuyển mạch trong mạch điện và yêu cầu đối với các chuyển mạch


1.2 Hiện tượng chuyển mạch trong mạch điện và yêu cầu đối với các chuyển mạch

Đặc tính chuyển mạch của các chuyển mạch bán dẫn

Đặc tính chung của chuyển mạch lý tưởng

•
•
•
•
•

Khơng hạn chế dịng điện thuận (hoặc dịng điện ngược) ở trạng thái dẫn
Không hạn chế điện áp thuận hoặc điện áp ngược
Điện áp rơi thuận bằng không (trạng thái dẫn), nghĩa là điện trở thuận bằng 0
Dòng điện trạng thái khố bằng 0 (khơng tồn tại dịng rị)
Tần số chuyển mạch không bị giới hạn


1.2 Hiện tượng chuyển mạch trong mạch điện và yêu cầu đối với các chuyển mạch


1.2 Hiện tượng chuyển mạch trong mạch điện và yêu cầu đối với các chuyển mạch

-

Đặc tính chung của chuyển mạch thực tế

o
o
o

Dòng điện ở trạng thái dẫn và điện áp ở trạng thái khố có giá trị xác định
Tốc độ chuyển mạch bị giới hạn do tồn tại thời gian mở và khoá
Tồn tại điện trở ở trạng thái dẫn và dịng rị khi bị khố


1.2 Hiện tượng chuyển mạch trong mạch điện và yêu cầu đối với các chuyển mạch


1.2 Hiện tượng chuyển mạch trong mạch điện và yêu cầu đối với các chuyển mạch

Q trình dịng/áp và năng lượng trong một số mạch điện cơ bản có chứa phần tử chuyển mạch

-Mạch thuần trở R


1.2 Hiện tượng chuyển mạch trong mạch điện và yêu cầu đối với các chuyển mạch

- Mạch RC

V0 −t / RC
i (t ) = e
R

1

V0 = v R + vC = v R + ∫ idt + vc (t = 0)
C
t

(

1
vC (t ) = ∫ idt = V0 (1 − e −t / RC ) = V0 1 − e −t / τ
C0

)


1.2 Hiện tượng chuyển mạch trong mạch điện và yêu cầu đối với các chuyển mạch

- Mạch RL

V0 = v R + v L = Ri + L

di
dt
v L (t ) = L

di
= V0 e −t / τ
dt

V0
i (t ) = (1 − e −tR / L )
R