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)