Chương 3: Các khối của mạch điều khiển Thyristor a> Khối phát tín hiệu đồng bộ: ĐB Vì điều khiển Thyristor theo nguyên lý điều khiển pha nên cần có khối đồng bộ pha giữa điện áp điểu khiển và điện áp Anod – Cathode của Thyristor. Các mạch phát tín hiệu đồng bộ điển hình như sau:  Khối phát tín hiệu đồng bộ dùng tụ và diode. Hình I-8. Hình I-8: Sơ đồ khối phát tín hiệu đồng bộ dùng tụ diode. Trong đó: V d : Điện áp xoay chiều đồng pha với điện áp trễ Anod – Katod của transistor. V n :nguồn điện áp một chiều. V c : Điện áp đồng bộ lấy ra. Khi V D >0 thì D 1 , D 2 phân cực ngược. Tụ C được nạp về nguồn V n . Khi V c = V d (ở t 2 ) thì C phóng điện qua R 2 và Đ 2 . Khi V d <0 áp tr6n tụ C là V C cho đến khi Đ 1 khóa. Khi i d - i n =0 (tại t 1 ) tụ C bắt đầu được nạ chu kỳ mới  nằm khoảng t 1 t 2 .  Khối phát tín hiệu đồng bộ dùng tụ và transistor:I-10. V đ t 1 t 2 0 t  V C Vng Vv Vc in BA Vđ D2 D1 C R2 R1 Vn Vc v V Vđ R2 D2 C R3 R1 9)-(I V V arcsinGóc đmax đ(t1)   Hình I-10: Khối phát tín hiệu đồng bộ dùng tụ và transistor. Trong đó: V đ : Điện áp nguồn xoay chiều đồng pha với điện áp trên Anot và Katot của thyristor. V n : Điện áp điện một chiều. V c : Điện áp đồng bộ lấy ra khi V đ >0. Transistor T bão hòa. V C =v (v sụt áp trên Transistor). Khi V d >0 Transistor T khóa, tụ C được nạp qua R 1 , R 3 từ V n . Ta có: Nên chọn R 1 >>R 3 đề t nạp >> t phóng . V đk : Điện áp điều khiển. b. Bộ phát xung chủ đạo: Bộ phát xung chủ đạo có nhiệm vụ phát ra các xung với tần số cố đònh hoặc thay đổi để làm nguồn tín hiệu chủ đạo trong các mạch điều khiển Thyristor. Bộ phát xung chủ đạo dùng Transistor một tiếp giáp(I-11). T t 1 t 2 V đk V đ V  V 14)-(I 1ln.)(R 13)-(I 1lnR2)C(R1t 31                   n đk n c nạp V V CR V V  Hình I-11: Sơ đồ thay thế Transistor một tiếp giáp làm máy phát xung và dạng xung ra. Khi V E <V BB tụ C được nạp từ nguồn V n theo biểu thức sau: : Tham số riêng của mỗi loại Transistor 1 tiếp giáp. =0,470,8. Khi V C V BB Transistor 1 tiếp giáp dẫn, tụ C sẽ phóng điện qua R 1 và ta có: t t V r V E 0 0 15)-(I )1( / RCt nC eVV   Vn+ Vr B1 B2 V V BB B1 Tu E Ie ic R R2 R1 C V BB =V n (1-e -t/RC ) (I-16). T: Chu kỳ tạo xung. V E :Điện áp trên cực phát của Transistor một tiếp giáp. V BB :Điện áp trên cực B 1 ,B 2 của Transistor một tiếp giáp Xem V BB =V n thì Điện trở R 2 trong sơ đồ dùng để ổn đònh tần số xung khi nhiệt độ thay đổi, theo công thức kinh nghiệm. Điện trở R để điều chỉnh tần số xung. Giá trò lớn nhất của điện trở xác đònh theo điều kiện tạo dao động. V p =V BB +V Đ . (I-20). Trong đó V Đ : Điện áp rơi trên cực E khi UJT mở (V Đ =0,40,50). V P : Điện áp đỉnh của Transistor một tiếp giáp (UJT) khi bắt đầu dẫn. I P :Dòng điện ứng với V P . Giá trò nhỏ nhất của điện trở được xác đònh. Trong đó V V , và I V là áp dòng ứng với điểm trũng trên đặc tính V-A của UJT. 17)-(I 1 1 ln    RCT 18)-(I 4 , 0 2 n BB V R R   19)-(I max p pn I V V R   21)-(I min   I V V R n   Khi không có Transistor một tiếp giáp ta có thể dùng Transistor loại thông thường để thay thế theo sơ đồ tương đương hình I-12. Hình I-12: Sơ đồ thay thế Transistor một tiếp giáp bằng Transistor thường. Nguyên tắc hoạt động của hình I-12 cũng tương tự như I- 11. Ở trạng thái ban đầu cả hai Transistor T 1 và T 2 đều khác, lúc đó tụ C được nạp từ nguồn V n qua điện trở R. Điện áp trên cực nền T 1 là: B +Vn B1 +Vn R2 R1 R3 R C T1 T2 R C T1 R3 T2 D 21 1 21 1 Với 22)-(I . RR R V RR R V V n n B        Khi V C >V B thì T 1 dẫn. Do cách nối các cực Transistor T 1 và T 2 nên khi T 1 bắt đầu dẫn thì giữa 2 Transistor hình thành một phản hồi dương và cả hai T 1 ,T 2 nhanh chóng chuyển qua chế độ bão hòa. Lúc đó tụ C sẽ phóng điện qua R 3 sẽ có xung ra. Lúc đó tỉ số  sẽ là: Còn các thông số còn lại tương tự như thông số mạch hình I-11. C. Khối so sánh: Khối so sánh có nhiệm vụ so sánh các tín hiệu và phản ánh các sai lệch tín hiệu ở đầu ra. khâu so sánh có ảnh hưởng rất quan trọng đến sai lệch tónh của hệ thống. Ngoài ra để điều khiển các bộ biến đổi Thysistor ngày nay các sơ đồ so sánh được làm bằng bán dẫn và vi mạch. Khối so sánh dùng các mạch bán dẫn được trình bày hình I- 13. a/ b/ 8,05,0 21 1    RR R  Vr Vn+ Vđk V1 BA Vđb RB T Rc Vr Vn+ Vđk V1 - BA Vđb R2 Rc R2 Hình I-13: Khối so sánh dùng các mạch bán dẫn. Khối so sánh trong các hệ thống điều khiển Thyristor thường là khối trùng hợp, nghóa là tín hiệu điều khiển bằng tín hiệu đồng bộ thì khối so sánh sẽ cho ra tín hiệu ra. Khi khối so sánh dùng các mạch bán dẫn thì tín hiệu điều khiển V đk và tín hiệu đồng bộ V đb được nối với nhau theo hai cách: - Nối nối tiếp hình(I-13a) V đk và V đb nối ngược cực tính với nhau. - Nối song song hình(I-13b) V đk và V đb nối song song. Khi V đk =0 ta tính được điện áp đồng bộ. Lúc nối tiếp V đb =V Bo +I B (R đb +R đk +r B ) (I-23) Diode D hình I-13 để bảo vệ Transistor khi V đk > V đb. Điện áp V Bo : Điện áp rơi trên tiếp giáp B-C lúc không tải.  Khối so sánh dùng vi mạch điện tử: Khối so sánh dùng vi mạch điện tử ngày nay được sử dụng rất rộng rãi vì nó có nhiều ưu điểm là gọn nhẹ công suất tiêu thụ bé, chỉ tiêu kỹ thuật cao, dễ dàng thực hiện mạch điều khiển nhiều pha. Sơ đồ nguyên lý mạch so sánh dùng vi mạch hình (I-16). 24)-(I 1).({)1( song song Lúc 2 1 2 1              đk B đbBBo đk đb Bb RR r RRRI RR RR VV +12V v Vr - V -6V 0 - + + V - R2 R1 +12V V - - v - 0 -12V Vr V + + R1 R2 Hình I-15. Sơ đồ nguên lý mạch so sánh dùng vi mạch. Khâu so sánh bằng vi mạch loại khuếch đại thuật toán chuyên dùng để sosánh tín hiệu. Nhiệm vụ chính của mạch này là chuyển tiếp điện áp ra V r từ mức Logic 1 sang mức logic 0 hoặc ngược lại khi điện áp Vv vượt điện áp ngưỡng V o . . đổi, theo công thức kinh nghiệm. Điện trở R để điều chỉnh tần số xung. Giá trò lớn nhất của điện trở xác đònh theo điều kiện tạo dao động. V p =V BB +V Đ . (I-20). Trong đó V Đ : Điện áp rơi. cực phát của Transistor một tiếp giáp. V BB :Điện áp trên cực B 1 ,B 2 của Transistor một tiếp giáp Xem V BB =V n thì Điện trở R 2 trong sơ đồ dùng để ổn đònh tần số xung khi nhiệt độ thay. (V Đ =0,40,50). V P : Điện áp đỉnh của Transistor một tiếp giáp (UJT) khi bắt đầu dẫn. I P :Dòng điện ứng với V P . Giá trò nhỏ nhất của điện trở được xác đònh. Trong đó V V , và I V là áp dòng ứng với điểm