Tài liệu Thiết kế và thi công mạch quang báo dùng EPROM, chương 8 pptx

CHƯƠNG 8: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ
ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT LỚN
Do đề tài này là mạch quang báo nên các ứng dụng của
những linh kiện điện tử công suất lớn trên được giới thiệu ở đây
chỉ xoay quanh vấn đề hiển thò các bảng đèn.
Để đáp ứng cho các yêu cầu về hiển thò lớn như các bảng
quang báo đặt ở quảng trường thì cần phải dùng đến các thiết bò
điện tử công suất lớn. Có nhiều loại linh kiện có thể dùng được
như : SCR, các loại opto (bộ ghép quang), Solid State Relay…
I. DIODE CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN SCR:
SCR (Silicon Control Rectifier) có cấu trúc 4 lớp P-N-P-N
được chế tạo từ Silic. SCR có 3 cực được ký hiệu như sau: A
(Anode), K (Cathode), G (Gate: cổng).
SCR thường được dùng trong mạch khống chế điều khiển,
chòu được công suất lớn, dòng điện lớn cũng như làm việc được
ở nhiệt độ cao.
A
K
G
P
P
N
N
A
G
K
V
AK
I
AK
I

H
>
I
g1
I
g
= 0
I
g2
V
AK0
Đặc tuyến Volt-Ampe của SCR
V
AK0
: điện áp cắt thuận.
I
H
: dòng điện duy trì.
I
AK
: dòng điện qua SCR.
V
AK
: điện áp đặt trên hai cực SCR.
Thông qua cực G để điều khiển tác dụng chỉnh lưu của
SCR. Chế độ làm việc của SCR có thể phân ra 3 trường hợp sau:
1. Phân cực ngược:
Anode âm so với Cathode, SCR ngắt điện theo chiều
ngược và chỉ có dòng điện rà rất nhỏ chạy qua vì có hai mặt tiếp
giáp đều bò phân cực ngược.

2. Phân cực thuận:
Anode dương so với Cathode nhưng không có tín hiệu điều
khiển ở cực G, SCR ngắt điện theo chiều thuận và có tác dụng
như một điện trở lớn, và chỉ có dòng điện rò rất nhỏ chạy qua vì
có một mặt tiếp giáp bò phân cực ngược.
Tuy nhiên, khi điện áp đặt trên SCR đạt đến giá trò điện áp
cắt thuận (V
AK0
) thì SCR sẽ tự động dẫn điện mặc dù không có
dòng điện kích I
g
.
3. Phân cực thuận đồng thời có tín hiệu điều khiển ở cực G:
Nếu có một xung phân cực thuận tác động vào giữa cực G
và Cathode trong khi Anode dương so với Cathode thì SCR dẫn
điện. Thời gian chuyển từ ngắt sang dẫn nhanh (cỡ micro giây).
Dòng điện chạy qua SCR chỉ bò hạn chế bởi điện trở mạch ngoài
do điện trở trong của SCR rất nhỏ (sụt áp trên A – K chỉ khoảng
1V). Xung dòng điện tác dụng vào cực G (I
g
) càng lớn thì điện
áp phân cực dương cho A-K cần thiết để mở thông SCR càng
nhỏ, tức SCR càng dễ mở thông.
Điều quan trọng là khi tín hiệu kích trên cực G đã mất thì
SCR vẫn còn dẫn điện bằng dòng duy trì. SCR chỉ bò ngắt hoàn
toàn khi dòng qua SCR (I
AK
) thấp hơn giá trò dòng duy trì
(thường có giá trò khoảng vài % giá trò của dòng thuận cực đại).
Trong những mạch cung cấp bằng điện xoay chiều (AC) thì

SCR sẽ tự ngắt ở thời điểm điện áp = 0V, kéo dài suốt bán kỳ
âm và chỉ có khả năng dẫn lại ở bán kỳ dương nếu có tín hiệu
điều khiển đồng bộ đưa vào cực G. Như vậy nó có tác dụng như
một Diode chỉnh lưu.
II. BỘ GHÉP QUANG (Opto-Couplers):
Để giữa mạch điều khiển và tải được cách li hoàn toàn về
điện thì người ta thường dùng bộ ghép quang để thúc công suất
do bộ ghép quang có điện thế cách li giữa sơ cấp và thứ cấp rất
lớn (hàng KV). Có rất nhiều loại linh kiện ghép quang như:
opto-transistor (phần tử điều khiển công suất là Transistor),
opto-triac, opto-SCR… Tùy theo yêu cầu và chức năng của mạch
mà ta có thể lựa chọn bộ ghép quang thích hợp.
đây chỉ giới thiệu cơ bản về cơ chế hoạt động của loại
opto-transistor, các loại khác cũng có cách hoạt động tương tự.
Phần phát ở đây là một LED phát hồng ngoại, phần thu là
một Phototransistor. Đầu tiên, tín hiệu điện điều khiển đưa đến
được phần phát trong bộ ghép quang và biến thành tín hiệu ánh
sáng, sau đó tín hiệu ánh sáng này được phần nhận biến lại
thành tín hiệu điện để điều khiển tải. Tín hiệu ánh sáng này
thay thế cho dòng điều khiển Transistor (I
B
).
III. SOLID STATE RELAY (RƠ-LE BÁN DẪN):
Rơ-le bán dẫn là loại linh kiện bán dẫn hoạt động được với
tín hiệu điện xoay chiều. Loại linh kiện này thường được chế
tạo với công suất lớn (dòng tải có thể chòu được lên đến hàng
chục Ampe hoặc có thể lớn hơn).
Linh kiện này dược kết nối như sau để làm mạch điều
khiển:
+

-
~
Điều
khiển
Tải xoay
chiều
Solid
State
Relay
Ta nhận thấy rằng ở mạch trên, tải xoay chiều được điều
khiển bằng nguồn một chiều (hoặc tín hiệu một chiều) thông
qua linh kiện Solid State Relay. Loại Rơ-le này làm việc ở tần
số cao tốt hơn rất nhiều so với loại Rơ-le dùng cuộn dây điều
khiển.
Ta có thể sử dụng loại Rơ-le bán dẫn này thay thế các opto
để thúc cho các bảng đèn có công suất lớn.