Điện tử công suất | Tài liệu tham khảo môn Công nghệ kĩ thuật Ô tô Trường đại học sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh

1.2.1 Chất bán dẫn - Lớp tiếp giáp P - N. Chất bán dẫn: Ở nhiệt độ bình thường có độ dẫn điện nằm giữa chất dẫn điện và chất cách điện; Loại P: phần tử mang điện là lỗ trống – mang điện tích dương; Loại N: phần tử mang điện là các electron – mang điện tích âm. Phân cực ngược. Phân cực thuận. Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!

13 7 lượt tải Tải xuống
Chia sẻ Báo cáo tài liệu

Môn: Công nghệ kĩ thuật oto (OTO21)

Trường: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

Thông tin:

196 trang 1 tuần trước

Tác giả:

Profile Lê Kim Dung
Đ ẤIỆN TỬ CÔNG SU T
Tài liệu tham khảo
• Điện tử công suất – Lê Văn Doanh
• Giáo trình n tđiệ ử công su n Vất – Nguyễ ăn Nhờ
• Điện tử công suất – Nguyễn Bính
dqvinh@dng.vnn.vn
0903 586 586
CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU – CÁC LINH KIỆN Đ Ệ ẤI N TỬ CÔNG SU T
1.1 Khái niệm chung
Điện tử Công suất
lớn
Các linh kiện ng điện tử công suất được sử dụ
trong các mạch động lực – công suất lớn
Sự khác nhau giữa các linh kiện điện tử ứng dụng
(điện tử điều khiển) và điện tử công suất
• Công suất: nhỏ – lớn
• Chức nă ề đ ắ ệ ấng: đi u khiển – óng c t dòng đi n công su t lớn
I
B
I
C
• Thờ ểi đi m
• Công suất
Động lực
Điều khiển
Các linh kiện điện tử
công suất chỉ làm
chức năng đóng cắt
dòng điện – các van
Transistor điều khiển: Khuyếch đại
Transistor công su nất: đóng cắt dòng điệ
B
I
C
U
R
ab
A
A
U
CE
= U - RI
C
U
CE
= U
CE1
U
CE1
U
I
B2
> I
B1
I
B1
> 0
I
B
= 0
U
BE
< 0
U
CE
I
B2
I
B
R
U
u
CE
C
i
B
B
u
BE
E
i
E
i
C
Đặc tính Volt – Ampe của van công suất lý tưởng
i
u
đ ểiều khi n
u
i
ac
b
d
Đối tượng nghiên cứu của đ ệ ấi n tử công su t
• Các bộ biế ấn đổi công su t
• Các bộ khóa đ ấiện tử công su t lớn
Chỉnh lưu
BBĐ điện áp
một chiều
(BĐXA)
• BBĐ điện áp
xoay chiều (BĐAX)
• Biế ần t n
1. 2. Các linh kiện đ ệi n tử công suất
1.2.1 Chất bán dẫn - Lớp tiếp giáp P - N
Chất bán dẫn:
Ở nhiệ ẫ ệ ấ đ ệ ấ đt độ bình thường có độ d n đi n nằm giữa ch t dẫn i n và ch t cách iện
Loại P: phần tử mang ng – mang điện là lỗ trố điện tích dương
Loại N: phần tử mang điện là các electron – mang đ ệi n tích âm
+
+
+
+
+
+
+
+
-- -+
-- -
-- -
P N
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
--- -+
--- -
--- -
P N
J
Phân cực ngược
+
+
+
+
+
+
+
+
-- -+
-- -
-- -
Miền bão hòa
- Cách đi nệ
P
N
+
-
+
+
+
-
-
-
Miền bão hòa - Cách đi nệ
P
N
+
-
Phân cực thuận
+
+
+
+
+
+
+
+
-- -+
-- -
-- -
Miền bão hòa
- Cách đi nệ
P
N
-
+
-
+
i
1.2.2 Diode
Cấu tạo, hoạt động
R: reverse – ngược
F: forward – thuận
N
P
Katode
KA
Anode
i
R
u
R
i
F
u
F
KA
Hướng ngược
Hướng thuận
Đặc tính V – A
Diode lý tưởng
u
i
Nhánh thuận – mở
Nhánh ngược
– óngđ
Diode thực tế
U
TO
: điện áp rơi trên diode
đ ệi n trở thuận trong diode
F
F
F
dI
dU
r =
đ ệi n trở ngược trong diode
R
R
R
dU
r
dI
=
U
BR
: điện áp đánh thủng
Hai trạng thái: mở – đóng
U
[BR]
I
R
[mA]
U
F
[V]
U
R
[V]
1
1,5
800 400
0
50
100
30
20
U
RRM
T
j
= 30 C
o
o
T
j
= 160 C
I
F
[A]
U
RSM
Nhánh thuận – mở
Nhánh ngược
– óngđ
Đặc tính động của diode
• U
K
: Đ ệ ại n áp chuyển m ch
• t
rr
: Thời gian phụ ả ă đc hồi kh n ng óng
• i
rr
: Dòng n mđ ểiện chuy ạch – phụ ồc h i
∫
=
rr
t
rrr
dtiQ
0
: điện tích chuyển mạch
Quá áp trong
L
+
U
K
-
S
I
i
F
i
rr
i
R
i
F
Ðóng S
t
rr
0,1 i
rrM
i
rrM
i
R
i
F
= I
t
O
i
rr
Q
r
t
u
R
u
F
U
k
u
RM
u
R
= U
k
O
Bảo vệ chống quá áp trong
R C
L
u
R
V
U
k
i
rr
i
L
i
RC
-
+
V
O
t
i
rr
i
RC
O
U
k
t
Mở Đóng
L
R k
di
u U L
dt
= −
RCrrL
iii
+
=
Các thông s a diodeố chính củ
Điện áp:
• Giá trị đ ệ đ ủi n áp ánh th ng U
BR
• Giá trị cực đại điệ ận áp ngược l p lại:
U
RRM
• Giá trị cực đại điệ ận áp ngược không l p
lại: U
RSM
Dòng điện - nhiệt độ làm vi cệ
• Giá trị trung bình cực đại dòng điện
thuận: I
F(AV)M
• Giá trị cực đại dòng điện thuận không
lập lại: I
FSM
U
[BR]
I
R
[mA]
U
F
[V]U
R
[V]
1
1,5
800 400
0
50
100
30
20
U
RRM
T
j
= 30 C
o
o
T
j
= 160 C
I
F
[A]
U
RSM
Nhánh thuận – mở
Nhánh ngược
– óngđ
Diode thực tế: IDB30E60 – Infineon Technologies
1.2.3 Transistor lưỡng cực (BT)
Cấu tạo, hoạt động
R
U
u
CE
C
i
B
B
u
BE
E
i
E
i
C
R
U
u
EC
C
i
B
B
u
EB
E
i
E
i
C
N
N
P
B
C
E
P
P
N
B
C
E
(Bipolar Transistor)
Đặc tính Volt – Ampe
Miền mở bão hòa
Miền đóng bão hòa
Mở
Đóng
• Đặc tính ngoài I
C
= f(U
CE
)
• Đặc tính điều khiển I
C
= f(I
B
)
B
I
C
U
R
ab
A
A
U
CE
= U - RI
C
U
CE
= U
CE1
U
CE1
U
I
B2
> I
B1
I
B1
> 0
I
B
= 0
U
BE
< 0
U
CE
I
B2
I
B
I
CE
I
CE0
I
CER
I
CES
I
CEU
U
CE0
U
CE
U
BR(CEU)
U
BR(CES)
U
BR(CER)
U
BR(CE0)
I
B
= 0
U
CER
U
CES
U
CEU
R
B
-I
B
U
BE
+
-
R
B
-I
B
U
BE
+
-
+
-
I
CEU
b)
c)
a)
O
• 0 … Hở mạch B – E (I
B
= 0)
• R … Mạch B – E theo hình b)
• S … Ngắ ạn m ch B – E (R
B
→0)
• U … Mạch B – E theo hình c)
Quá trình quá độ của transistor
i
B
I
B
0.9I
B
O
t
0.1I
B
0.1I
C
u
CE
t
d
t
r
i
C
t
s
t
off
t
on
O
t
f
0.9I
C
I
C
0.1I
C
Mạch trợ giúp đóng mở
(Điện tử công suất – Nguyễn Bính)
Các thông số chính
Điện áp:
• Giá trị cực đại điện áp
colector – emitor U
CE0M
khi
I
B
= 0
• Giá trị cực đại điện áp
emitor – bazơ U
EB0M
khi I
C
= 0
Dòng điện: Giá trị cực đại
của các dòng điện I
C
, I
B
, I
E
| 1/196
| | Tải xuống

Có thể bạn quan tâm:

Preview text:

ĐIỆN TỬ CÔNG S Ấ U T
Tài liệu tham khảo
• Điện tử công suất – Lê Văn Doanh
• Giáo trình điện tử công suất – Nguyễn Văn Nhờ
• Điện tử công suất – Nguyễn Bính dqvinh@dng.vnn.vn 0903 586 586 CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU – CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG S Ấ U T
1.1 Khái niệm chung
Điện tử Công suất lớn
Các linh kiện điện tử công suất được sử dụng
trong các mạch động lực – công suất lớn
Sự khác nhau giữa các linh kiện điện tử ứng dụng
(điện tử điều khiển) và điện tử công suất
• Công suất: nhỏ – lớn
• Chức năng: điều khiển – đ
óng cắt dòng điện công s ấ u t lớn
Các linh kiện điện tử Điều khiển Động lực
công suất chỉ làm
chức năng đóng cắt I
dòng điện – các van C IB • Thời điểm • Công suất
Transistor điều khiển: Khuyếch đại IC R U = U CE CE1 B U iC R b a U C iB UCE = U - RIC I > I B2 B1 A uCE B A IB1 > 0 E IB = 0 u iE BE I U U B2 CE1 I U B BE < 0 UCE
Transistor công suất: đóng cắt dòng điện
Đặc tính Volt – Ampe của van công suất lý tưởng i i b c a điều kh ể i n u d u
Đối tượng nghiên cứu của điện tử công suất
• Các bộ biến đổi công suất
• Các bộ khóa điện tử công s ấ u t lớn Chỉnh lưu • BBĐ điện áp BBĐ điện áp xoay chiều (BĐAX) một chiều • Biến tần (BĐXA)
1. 2. Các linh kiện điện tử công suất
1.2.1 Chất bán dẫn - Lớp tiếp giáp P - N Chất bán dẫn:
Ở nhiệt độ bình thường có độ dẫn điện nằm giữa chất dẫn điện và chất cách đ iện
Loại P: phần tử mang điện là lỗ trống – mang điện tích dương
Loại N: phần tử mang điện là các electron – mang điện tích âm J + + + + - - - - P + + + + - - - - N + + + + - - - - + + + - - - P + + + - - - N + + + - - -
Phân cực ngược P N + + + - - - - + + + + - - - + + + - - - Miền bão hòa - Cách điện P N + - - + + - + -
Miền bão hòa - Cách điện Phân cực thuận P N + + + - - - + - + + + - - - + + + - - - Miền bão hòa - Cách điện + - i 1.2.2 Diode
Cấu tạo, hoạt động uF iF Hướng thuận Anode Katode P N A K A K iR Hướng ngược uR R: reverse – ngược F: forward – thuận Đặc tính V – A i Diode lý tưởng Nhánh thuận – mở
Hai trạng thái: mở – đóng IF [A] u Nhánh ngược 100 – đóng Diode thực tế Nhánh thuận – mở 50 U UR [V] UF [V] [BR] 800 400 0 1 1,5 Nhánh ngược – đóng o
U : điện áp rơi trên diode TO dU T = 160 C 20 R r = j o R T = 30 C dU j 30 F dI r = R URRM F dI điệ F n trở ngược trong diode I U R [mA] RSM
điện trở thuận trong diode U : điện áp đánh thủng BR
Đặc tính động của diode I
• U : Điện áp chuyển ạ m ch K L
• t : Thời gian phục hồi khả năng đóng rr U S • i : Dòng điện chu ể y n mạch – phục hồi K rr - + trr Q = i dt S
: điện tích chuyển mạch g n r ∫ rr ó Ð 0 i i F F I = trr i F 0,1 irrM O t Quá áp trong i rr iR i i rrM R irr Qr uF t O Uk uR = Uk u u R RM
Bảo vệ chống quá áp trong V R C Mở Đóng t O iRC uR L V irr iRC i O t L U i k rr Uk - + di i = i + i L L rr RC
u = U − L R k dt
Các thông số chính của diode I Đ F [A] iện áp: 100
• Giá trị điện áp đánh thủng UBR
• Giá trị cực đại điện áp ngược lập lại: Nhánh thuận – mở URRM 50
• Giá trị cực đại điện áp ngược không lập U U U R [V] F [V] [BR] lại: URSM 800 400 0 1 1,5
Dòng điện - nhiệt độ làm việc Nhánh ngược – đóng o T = 160 C 20 j
• Giá trị trung bình cực đại dòng điện o T = 30 C j 30 thuận: I URRM F(AV)M
• Giá trị cực đại dòng điện thuận không I URSM R [mA] lập lại: IFSM
Diode thực tế: IDB30E60 – Infineon Technologies
1.2.3 Transistor lưỡng cực (BT) (Bipolar Transistor)
Cấu tạo, hoạt động C C P N B B N P P N E E R R i i C C U U C C i i B B u u CE EC B B E E i u iE u E BE EB
Đặc tính Volt – Ampe Miền mở bão hòa IC U = U CE CE1 B Mở U R b a
• Đặc tính ngoài I = f(U ) U C CE CE = U - RIC IB2 > IB1
• Đặc tính điều khiển I = f(I ) A C B A IB1 > 0 I Đóng B = 0 I U U B2 CE1 I U B BE < 0 UCE Miền đóng bão hòa I a) CE U I BR(CE0) B = 0 ICE0 UBR(CER) ICER UBR(CES) ICES U I BR(CEU) CEU O U U CE0 CES UCE UCER UCEU b) c) RB RB ICEU + - + -I -I B UBE B UBE - + -
• 0 … Hở mạch B – E (I = 0) B
• R … Mạch B – E theo hình b) • S … Ngắn ạ m ch B – E (R →0) B
• U … Mạch B – E theo hình c)
Quá trình quá độ của transistor iB IB 0.9IB 0.1IB O t td t r ts tf iC uCE 0.1IC 0.9I 0.1I C IC C O ton toff
Mạch trợ giúp đóng mở
Các thông số chính Điện áp:
• Giá trị cực đại điện áp colector – emitor U khi CE0M I = 0 B
• Giá trị cực đại điện áp emitor – bazơ U khi I EB0M C = 0
Dòng điện: Giá trị cực đại
của các dòng điện I , I , I C B E
(Điện tử công suất – Nguyễn Bính)