Mạch Điều Khiển Động Cơ Dùng Scr

Hình 6.6: cấu tạo của SCR

Thyristor có ba trạng thái hoạt động cơ bản:

Khóa nghịch (Reverse blocking): Trong trạng thái này, thyristor ngăn chặn dòng điện theo cách tương tự như của diode phân cực nghịch.

Khóa thuận (Forward blocking): Trong trạng thái này hoạt động thyristor là chặn dòng điện thuận, giống như một diode phân cực thuận.

Dẫn thuận (Forward conducting): Trong trạng thái này, thyristor đã được kích hoạt thành dẫn điện. Nó sẽ tiếp tục dẫn điện cho đến khi dòng điện thuận giảm xuống dưới ngưỡng giá trị giữa được gọi là dòng giữ (holding current)

6.3.3 Ký hiệu SCR và mạch tương đương

Các ký hiệu của Bộ điều chỉnh Silicon như sau:

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 264 trang tài liệu này.

Hình 6. 7: Cấu tạo và Ký hiệu của SCR

Sơ đồ đơn giản của cấu trúc SCR với bốn lớp SCR có thể được coi là một mạch nhỏ bao gồm hai transistor (một PNP và một NPN) như hình dưới

Hình 6.8: Sơ đồ tương đương của SCR

Lớp P2 tạo thành cả bộ phát của Tr1 và chân đế của Tr2, trong khi lớp N1 tạo thành lớp nền Base của Tr1 và bộ thu của Tr2.

6.3.4 Ứng dụng của SCR

Thyristors có thể được sử dụng để điều khiển tải AC hoặc DC và có thể được sử dụng để chuyển đổi các thiết bị có dòng thấp điện áp thấp cũng như dòng điện rất lớn ở điện áp (đường dây).

DC Power Switching

Thyristor điều khiển tải DC, như động cơ DC nhỏ như hình dưới.

Hình 6.9: Mạch điều khiển động cơ dùng SCR

Động cơ ở đây được kết nối với nguồn DC 12V qua thyristor BT151, nhưng sẽ không chạy cho đến khi thyristor được thực hiện. Điều này đạt được bằng cách đóng công tắc 'khởi động' trong giây lát, cung cấp một xung dòng điện tới cực cổng G của thyristor. Động cơ giờ đây hoạt động khi thyristor bật và trở kháng của nó hiện rất thấp.

Khi công tắc khởi động START trở về trạng thái mở bình thường của nó, không còn bất kỳ cổng nào nhưng thyristor tiếp tục tiến hành, và trong một mạch DC, dòng điện sẽ tiếp tục chảy và động cơ tiếp tục chạy. Bất kỳ hoạt động nào khác của công tắc khởi động bây giờ đều không có hiệu lực. Bộ thyristor sẽ chỉ tắt nếu dòng điện giảm xuống giá trị dưới ngưỡng hiện tại đang giữ của thyristor.

Điều này đạt được bằng cách tạm thời đóng công tắc 'dừng'. Dòng điện bây giờ chảy qua công tắc dừng thay vì thông qua thyristor và tắt ngay lập tức, vì dòng SCR hiện nay được giảm xuống nhỏ hơn giá trị hiện tại đang nắm giữ. Dừng động cơ cũng có thể đạt được bằng cách sử dụng công tắc

thường đóng trong bộ nối với thyristor, khi được nhấn, cũng sẽ tạm thời ngăn dòng điện chạy qua thyristor đủ lâu để thyristor tắt.

Một hoạt động DC khác sử dụng thyristors là mạch 'Crowbar', được sử dụng như một thiết bị bảo vệ quá áp.

Lỗi trong đường cung cấp điện DC làm cho đầu ra tăng lên trên giá trị điện áp được chỉ định của nó, thì 'điện áp quá cao' này được cảm nhận và gây ra SCR thông thường không được nối giữa đầu ra nguồn điện và mặt đất để bật ON rất nhanh. Điều này có thể có các hành động bảo vệ khác nhau, đơn giản nhất trong số đó như để “thổi” một cầu chì và do đó tắt nguồn hoàn toàn.

Hình 6.10: mạch bảo vệ quá áp

đầu ra của nguồn 5V DC được điều chỉnh được cảm nhận bởi D1, một diode Zener 6.2V, cực dương được giữ ở điện áp gần 0V bằng R1. Điện trở 100Ω này đảm bảo rằng nếu đường cung cấp 5V tăng cao hơn giới hạn quy định, dòng điện đủ chảy qua diode Zener để cung cấp đủ dòng điện tại cổng SCR để bật SCR. Cần phải cẩn thận để đảm bảo rằng SCR không được kích hoạt ngẫu nhiên bởi bất kỳ đột biến điện áp nhanh nào xuất hiện trên dòng 5V, ví dụ như các thiết bị chuyển mạch khác trong mạch đang được cung cấp. C1 do đó

được kết nối giữa cổng và cực âm của SCR để giảm biên độ của bất kỳ xung nhiễu rất ngắn nào, miễn là chúng không tồn tại đủ dài để sạc C1 đến mức đủ cao để kích hoạt SCR.

Thyristor thường được sử dụng trong các mạch điều khiển công suất AC như bộ điều chỉnh ánh sáng, điều khiển tốc độ động cơ AC, máy sưởi vv, nơi điện áp đường dây được sử dụng cho nhiều tải trọng, hoặc thường là kilowatts. Mục đích của AC Control là kích hoạt SCR một phần thông qua mỗi chu kỳ AC để dòng tải thông qua SCR được tắt cho một phần của chu kỳ AC, do đó hạn chế dòng điện trung bình chảy qua SCR, và do đó công suất trung bình được phân phối để tải.

Hình 6.11 : Mạch điều khiển công suất AC

cách đơn giản nhất để đạt được điều này được minh họa trong hình 6.11, nơi thyristor được bật bằng cách áp dụng sóng sin điện áp thấp (bắt nguồn từ đầu vào AC bởi một mạng điện trở đơn giản chứa một chiết áp biến) tới đầu cuối cổng của SCR. Lưu ý rằng vì sóng đầu vào của cổng được bắt nguồn từ AC chảy qua SCR, nó sẽ chỉ bao gồm các xung sóng nửa được điều chỉnh. Hiệu ứng của sóng đầu vào này là SCR sẽ chuyển đổi chỉ khi dạng sóng cổng đạt

tới điện thế bắn SCR, xảy ra một phần theo từng chu kỳ nửa dương của sóng AC. Khi thyristor được bật, nó vẫn tiếp tục tiến hành cho đến khi sóng AC giảm xuống chỉ trên 0 volt, khi dòng điện chạy giữa cực dương và cực âm giảm xuống một giá trị nhỏ hơn ngưỡng 'đang giữ. Các thyristor sau đó vẫn còn trong trạng thái không dẫn điện trong chu kỳ nửa âm của sóng AC vì nó bây giờ ngược lại thiên vị (ở chế độ chặn ngược) trong phần còn lại của chu trình AC. Khi chu kỳ nửa tích cực tiếp theo bắt đầu thyristor vẫn còn trong trạng thái không dẫn điện cho đến khi dạng sóng kích hoạt tại đầu cuối cổng đạt tới khả năng bắn của nó một lần

Hình 6.12 : Mạch điều chỉnh công suất tải AC

6.4. DIAC

DIAC (DIode Alternating Current) là một công tắc bán dẫn hai hướng có thể được bật ở cả hai cực nghĩa là nó có thể dẫn điện được cả hai chiều. Diac được sử dụng như hai Diode zener mắc song song nhưng ngược chiều nhau. Cấu trúc và hoạt động của DIAC

DIAC có thể được chế tạo gồm 3 hoặc 5 lớp bán dẫn với các đặc điểm:

Về cơ bản, DIAC là một thiết bị hai đầu cuối, không có đầu cuối thuộc tầng nền (Base). Các lớp bán dẫn có mức doping và kích thước tương tự nhau

Phiên bản ba lớp của thiết bị là phổ biến hơn và có thể có điện áp ngắt khoảng 30 V. Hoạt động gần như đối xứng do tính đối xứng của thiết bị.

Hình 6.13: Cấu trúc và ký hiệu của DIAC

Các diac có thể được thực hiện cho cả hai hướng. Vì thế ký hiệu của DIAC trông giống như một transistor

Nguyên lý hoạt động

Diac không có cực điều khiển nên được kích mở bằng cách nâng cao điện áp đặt vào hai cực. Khi điện áp 2 đầu đủ lớn thì Diac dẫn điện. Diac hoạt động như zener 2 chiều. Khi điện áp lớn hơn điện áp đánh thủng VBO,thì điện áp rơi trên Diac sẽ sụt giảm một khoảng ΔV. Giá trị VBO thường vào khoảng từ 30 đến 40 volt

DIAC về cơ bản là một diode thực hiện sau khi điện áp 'break-over', VBO được chỉ định, bị vượt quá.

Khi thiết bị vượt quá điện áp ngắt này, thiết bị sẽ đi vào vùng kháng động. Điều này dẫn đến giảm điện áp trên diode với điện áp tăng. Theo đó có sự gia tăng mạnh về mức độ hiện tại do thiết bị thực hiện.

Các diode vẫn ở trạng thái dẫn của nó cho đến khi dòng điện qua nó rơi xuống dưới mức được gọi là dòng điện đang giữ, thường được chỉ định bởi các chữ cái IH. Dưới dòng giữ, DIAC sẽ trở lại trạng thái kháng cao (không dẫn điện).

Hành vi của nó là hai hướng và do đó hoạt động của nó xảy ra trên cả hai nửa của một chu kỳ xen kẽ.

Ứng dụng

ứng dụng chính của DIAC được sử dụng rộng rãi để giúp kích hoạt một TRIAC khi được sử dụng trong các công tắc AC, các ứng dụng dimmer và mạch khởi động cho đèn huỳnh quang

Hình 6. 14 : Mạch tạo xung kích cho TRIAC điều khiển đèn

Hình 6. 15: Mạch đèn led nháy nguồn AC dùng DIAC

Một số loại DIAC như sau