Điện tử công xuất P1
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 – đóng cắt dòng điện công suất lớn Các linh kiện điện tử công suất chỉ làm chức năng đóng cắt dòng điện – các van...
ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
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
[email protected]
0903 586 586
CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU – CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
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 – đóng cắt dòng điện công suất lớn
Các linh kiện điện tử
Điều khiển Động lực công suất chỉ làm
chức năng đóng cắt
IC dòng điện – các van
IB
• Thời điểm
• Công suất
Transistor điều khiển: Khuyếch đại
IC
R
UCE = UCE1 B
iC U
R
b a
C U
iB UCE = U - RIC IB2 > IB1
uCE A
B A IB1 > 0
E IB = 0
uBE iE
IB2 UCE1 U
IB UBE < 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 khiển
u
d
u
Đối tượng nghiên cứu của điện tử công suất
• Các bộ biến đổi công suất
• Các bộ khóa điện tử công suất lớn
Chỉnh lưu
• BBĐ điện áp BBĐ điện áp
xoay chiều (BĐAX) một chiều
• Biến tần (BĐXA)
Nghịch lưu
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 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
J
+ + + + - - - -
P + + + + - - - - N
+ + + + - - - -
+ + + - - -
P + + + - - - N
+ + + - - -
Miền bão hòa
- Cách điện
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 I F [A]
Nhánh ngược u
– đóng
Diode thực tế 100
Nhánh thuận – mở
50
U[BR] UR [V] UF [V]
800 400 0 1 1,5
Nhánh ngược
– đóng o UTO: điện áp rơi trên diode
dU R T = 160 C 20
rR = j
o
dU F
rF =
T = 30 C
dI R j
URRM
30
điện trở ngược trong diode dI F
IR [mA]
URSM
điện trở thuận trong diode
UBR: điện áp đánh thủng
Đặc tính động của diode
I
• UK: Điện áp chuyển mạch L
• trr: Thời gian phục hồi khả năng đóng
UK S
• irr: Dòng điện chuyển mạch – phục hồi
- +
t rr
Qr = ∫ irr dt
Ðóng S
: điện tích chuyển mạch
0 iF
iF
iF = I
trr
0,1 irrM
O t
irr
Quá áp trong iR
irrM
iR
irr Qr
uF
t
O Uk uR = Uk
uR uRM
Bảo vệ chống quá áp trong
V
Mở Đóng
R C
t
O
iRC
uR
V L
irr iRC
iL O t
Uk
irr
Uk
- + i L = irr + i RC u = U − L diL
R k
dt
Các thông số chính của diode
IF [A]
Điện 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[BR] UR [V] UF [V]
lại: URSM 800 400 0 1 1,5
Nhánh ngược
Dòng điện - nhiệt độ làm việc – đóng o
T = 160 C 20
j
• Giá trị trung bình cực đại dòng điện o
T = 30 C
j 30
URRM
thuận: IF(AV)M
IR [mA]
• Giá trị cực đại dòng điện thuận không URSM
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
iC iC
U C U
iB C iB
uCE uEC
B B
E E
iE uEB iE
uBE
Đặc tính Volt – Ampe
Miền mở bão hòa
IC
UCE = UCE1
U B Mở
R
b a
• Đặc tính ngoài IC = f(UCE) UCE = U - RIC IB2 > IB1
A
• Đặc tính điều khiển IC = f(IB) A IB1 > 0
IB = 0
Đóng
IB2 UCE1 U
IB UBE < 0 UCE
Miền đóng bão hòa
ICE a)
IB = 0 UBR(CE0)
ICE0 UBR(CER)
ICER UBR(CES)
ICES UBR(CEU)
ICEU
O UCE0 UCES UCE
UCER UCEU
b) c)
RB RB
ICEU
+ - +
-IB UBE -IB UBE
- + -
• 0 … Hở mạch B – E (IB = 0)
• R … Mạch B – E theo hình b)
• S … Ngắn mạch B – E (RB →0)
• U … Mạch B – E theo hình c)
Quá trình quá độ của transistor
iB
IB
0.1IB 0.9IB
O t
td tr
ts tf
iC
uCE
0.1IC 0.9IC IC 0.1IC
O
ton toff
Mạch trợ giúp đóng mở Các thông số chính
Điện áp:
• Giá trị cực đại điện áp
colector – emitor UCE0M khi
IB = 0
• Giá trị cực đại điện áp
emitor – bazơ UEB0M khi IC
=0
Dòng điện: Giá trị cực đại
của các dòng điện IC, IB, IE
(Điện tử công suất – Nguyễn Bính)
