Tài liệu điện tử công suất đoàn quang vinh ( www.sites.google.com/site/thuvientailieuvip )

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 Đoàn Quang Vinh [email protected] 0903 586 586 1 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 2 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 Điều khiển Động lực IC Các linh kiện điện tử công suất chỉ làm chức năng đóng cắt dòng điện – các van IB • Thời điểm • Công suất 3 Transistor điều khiển: Khuyếch đại IC 3 R UCE = UCE1 iC U C iB b U R 1 a U C E = U - R IC IB 2 > IB 1 A uC E B IB 1 > 0 A E uBE B IB = 0 iE 2 IB IB 2 UCE1 U U BE < 0 UCE Transistor công suất: đóng cắt dòng điện 4 Đặc tính Volt – Ampe của van công suất lý tưởng i b i c điều khiển a u d u 5 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 xoay chiều (BĐAX) • Biến tần BBĐ điện áp một chiều (BĐXA) Nghịch lưu 6 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 P + + + + - - - - + + + + - - - - + + + - - - + + + - - - + + + - - - Miền bão hòa - Cách điện N N 7 Phân cực ngược N P - + + + - - - + + + - - - + + + - - - + Miền bão hòa - Cách điện N P - + - + - + - + Miền bão hòa - Cách điện 8 Phân cực thuận N P + + + + - - - + + + - - - + + + - - - - Miền bão hòa - Cách điện - + i 9 1.2.2 Diode Cấu tạo, hoạt động uF iF A node A P N K ato d e K Hướng thuận A Hướng ngược K iR uR R: reverse – ngược F: forward – thuận 10 Đặc tính V – A i Diode lý tưởng Hai trạng thái: mở – đóng I F Nhánh thuận – mở [A ] Diode thực tế Nhánh ngược – đóng 100 u Nhánh thuận – mở 50 U [B R ] U R [V ] 800 Nhánh ngược – đóng dU R rR  dI R điện trở động ngược UBR: điện áp đánh thủng 400 U F [V ] 1 0 1 ,5 UTO UTO: điện áp rơi trên diode o T = 160 C j 20 o T = 30 C j U RRM U RSM dU F dI F điện trở động thuận rF  30 I R [m A ] 11 Đặc tính động của diode I • UK: Điện áp chuyển mạch • trr: Thời gian phục hồi khả năng đóng • irr: Dòng điện chuyển mạch – phục hồi L UK - Qr   irr dt : điện tích chuyển mạch iF iF iF = I 0 + Ð óng S t rr S t rr 0 ,1 i rrM O iR i rrM Quá áp trong t i rr iR i rr Qr uF t O uR Uk uR = U k uRM 12 Bảo vệ chống quá áp trong R Mở C V Đóng t O iR C uR L V i rr iL - t O Uk i rr Uk iR C + i L  irr  iRC u  U  L diL R k dt 13 Các thông số chính của diode I F [A ] Điện áp: • Giá trị điện áp đánh thủng UBR • Giá trị cực đại điện áp ngược lập lại: URRM • Giá trị cực đại điện áp ngược không lập lại: URSM Dòng điện - nhiệt độ làm việc • Giá trị trung bình cực đại dòng điện thuận: IF(AV)M • Giá trị cực đại dòng điện thuận không lập lại: IFSM 100 Nhánh thuận – mở 50 U [B R ] Nhánh ngược – đóng U R [V ] 800 400 U F [V ] 1 0 1 ,5 o T = 160 C j 20 o T = 30 C j 30 U RRM U RSM I R [m A ] 14 Diode thực tế: IDB30E60 – Infineon Technologies 15 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 iB uEC uC E B B E uBE U C iB E iE uEB iE 16 Đặc tính Volt – Ampe Miền mở bão hòa IC UCE = UCE1 b • Đặc tính ngoài IC = f(UCE) • Đặc tính điều khiển IC = f(IB) U R B Mở a U C E = U - R IC IB 2 > IB 1 A IB 1 > 0 A Đóng IB IB 2 UCE1 IB = 0 U U BE < 0 UCE Miền đóng bão hòa 17 a) IC E U B R (C E 0) IB = 0 IC E 0 IC E R U B R (C E R ) U B R (C E S ) IC E S IC E U U B R (C E U ) O U CES U CE0 U CER U CEU b) UCE c) RB RB IC E U - + -I B -I B U BE - + + U BE - • 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) 18 Quá trình quá độ của transistor iB IB 0 .9 I B 0 .1 I B O t td tr tf ts iC uC E 0 .1 I C O to n 0 .9 I C 0 .1 I C IC t o ff 19 Mạch trợ giúp đóng mở Các thông số chính Điện áp: Dr Z iD D2 L2 R2 DAS iC i RB Dg iB C i1 • Giá trị cực đại điện áp colector – emitor UCE0M khi IB = 0 • Giá trị cực đại điện áp emitor – bazơ UEB0M khi IC =0 D1 DC D’g Dòng điện: Giá trị cực đại của các dòng điện IC, IB, IE (Điện tử công suất – Nguyễn Bính) 20