I.Yêu cầu đối với mạch điều khiển

- Tiristor ch m cho dũng in chy qua khi cú in ỏp dng t trờn

Ant v cú xung ỏp dng t vo cc iu khin khụng cũn tỏc dng gỡ

na.

- Chc nng ca mch iu khin :

+ iu chnh c v trớ xung iu khin trong phm vi na chu k

dng ca in ỏp t trờn ant katt ca tiristor.

+ To ra c cỏc xung iu kin m tiristor rng xung t x <

10às. Biu thc rng xung:

tx =



I dt

di

dt



Trong ú: It l dũng duy trỡ ca tiristor.

di/dt : tc tng trng ca dũng ti.

i tng cn iu khin c c trng bi i lng iu khin l gúc

.

2. Nguyờn tc iu khin.

Mch iu khin tiristor cú th phõn loi theo nhiu cỏch. Song cỏc

mch iu khin u da theo nguyờn lý thay i gúc pha v theo ú ta cú

hai nguyờn lý khng ch ngang v khng ch ng.

- Khng ch ngang l phng phỏp to gúc thay i bng cỏch dch

chuyn in ỏp ra hỡnh sin theo phng ngang so vi in ỏp ta.

+ Nhc im ca phng phỏp khng ch ny l gúc ph thuc

vo dng in ỏp v tn s li, do ú chớnh xỏc ca gúc iu khin thp.

- Khng ch ng l phng phỏp to gúc thay i bng cỏch dch

chuyn in ỏp ch o theo phng thng ng so vi in ỏp ta rng ca.

+ Phng phỏp khng ch ng cú chớnh xỏc cao v khong iu

khin rng ( t 0 -> 1800 ).

+ Cú hai phng phỏp iu khin ng :

. across

. tuyn tớnh

Nguyờn tc iu khin thng ng tuyn tớnh

Tng i s ca Ur + Uk a n u vo ca mt khõu so sỏnh. Bng cỏch

lm bin i Uk ta cú th iu chnh c thi im xut hin xung ra tc l

iu chnh c gúc .

Khi Uk = 0 ta cú = 0.

Khi Uk < 0 ta cú > 0.

Quan h gia v Uk nh sau:



 = .



U dk

U rmax



Nguyờn tc iu khin thng ng acrcoss.

Nguyờn tc ny dựng hai in ỏp:

+ in ỏp ng b Ur vt trc in ỏp ant catt mt gúc bng

/2 (Nu UAK = A.sinwt thỡ Ur = B.coswt )

+ in ỏp iu khin c Uk l in ỏp mt chiu cú th iu chnh

c biờn theo hai hng (dng v õm).

Trờn hỡnh v ng nột t l in ỏp ant catt tiristor, t in ỏp ny

ngi ta to ra Ur . Tng i s Ur + Uk c a n u vo ca khõu so

sỏnh .

Khi Ur + Uk = 0 ta nhn c mt xung u ra ca khõu so sỏnh :

Uk + B.cos = 0

Do ú = arccos(-Uk/B)

Thng ly B = Uk max

Khi Uk = 0 thỡ =/2

Khi Uk = - Uk max thỡ = 0

Nh vy khi cho Uk bin thiờn t - Uk max n + Ukmax thỡ bin thiờn t

0 n .

Nguyờn tc ny c s dng trong cscs thit b chnh lu ũi hi cht

lng cao.

Nhn xột: Theo yờu cu thit k mch iu khin ta thy nguyờn tc

iu khin thng ng tuyn tớnh l phự hp, ta chn nguyờn tc iu khin

ny.

Phng phỏp iu khin thng ng tuyn tớnh

Khi in ỏp xoay chiu hỡnh sin t vo anod ca Tiristo, cú th iu

khin c gúc m ca Tiristo trong vựng in ỏp + anod, ta cn to mt

Udf

in ỏp ta dng tam giỏc, ta thng gi l in ỏp ta l in ỏp rng ca

Urc. Nh vy in ỏp ta cn cú trong vựng in ỏp dng anod.

t

Dựng mt in ỏp mt chiu Uk so sỏnh vi in ỏp ta. Ti thi im

(t1,t4) in ỏp ta bng in ỏp iu khin (Urc = Uk), trong vựng in ỏp

dng anod, thỡ phỏt xung iu khin Xk. Tiristo c m t thi im cú

xung iu khin Urc

(t1,t4) cho ti cui bỏn k (hoc ti khi dũng in bng 0)

Udk



S nguyờn lý iu khin chnh lu



t



Xdk



t

Ud



t

t1



t2



t3



t4



t5



S khi mch iu khin.

thc hin c ý ó nờu trong phn nguyờn lý iu khin trờn,

mch iu khin bao gm ba khõu c bn trờn hỡnh 3



ng pha



So sỏnh



To xung



Nhim v ca cỏc khõu trong s khi hỡnh 3 nh sau:

+ Khõu ng pha cú nhim v to in ỏp ta Urc (thng gp l in

ỏp dng rng ca tuyn tớnh) trựng pha vi in ỏp anod ca Tiristo

+ Khõu so sỏnh cú nhim v so sỏnh gia in ỏp ta vi in ỏp iu

khin Uk, tỡm thi im hai in ỏp ny bng nhau (Uk = Urc). Ti thi

im hai in ỏp ny bng nhau, thỡ phỏt xung u ra gi sang tng

khuch i.

+ Khõu to xung cú nhim v to xung phự hp m Tiristo. Xung

m Tiristor cú yờu cu: sn trc dc thng ng, m bo yờu cu

Tiristo m tc thi khi cú xung iu khin (thng gp loi xung ny l

xung kim hoc xung ch nht); rng vi rng xung ln hn thi

gian m ca Tiristo; cụng sut; cỏch ly gia mch iu khin vi mch

ng lc (nu in ỏp ng lc quỏ ln)

1) Khi ng pha

Tr

R2

C1



A

U1



R1



B

A1



D1



R3



C



A2



Ur



d- dựng khuch i thut toỏn.



b.



4



5

3

2

1

0



4



5

3

2

1

0



Ngy nay cỏc vi mch c ch to ngy cng nhiu, cht lng ngy

cng cao, kớch thc ngy cng gn, ng dng cỏc vi mch vo thit k

mch ng pha cú th cho ta cht lng in ỏp ta tt, iu khin gúc m

ln gúc m cú th t ti 180 0. Trờn s mụ t s to in ỏp ta dựng

khuch i thut toỏn (KTT).

2) Khõu so sỏnh

Urc

Udk



R5



A3



R4



Ura



Ur

c

Udk



R5

R4



b.



c.



A3

3



Ur

a



S khõu so sỏnh

xỏc nh c thi im cn m Tiristo chỳng ta cn so sỏnh hai

tớn hiu Uk v Urc. Vic so sỏnh cỏc tớn hiu ú cú th c thc hin bng

Tranzitor nhng Tranzitor khụng lm vic ch úng ct nh ta mong

mun, do ú nhiu khi lm thi im m Tiristo b lch khỏ xa so vi im

cn m ti Uk = Urc. khc phc iu ny ta dựng khuych i thut toỏn

.KTT cú h s khuych i rt ln nờn ch cn mt tớn hiu rt nh u

vo ta ó cú in ỏp u ra ngun nuụi .u im ca nú l cú th phỏt

xung chớnh xỏc ti Uk=Ura

3) Khõu to xung

Vi nhim v to xung phự hp m Tiristo nh ó nờu trờn, tng

khuch i cui cựng thng c thit k bng Tranzitor cụng sut, nh

mụ t trờn hỡnh 6a. cú xung dng kim gi ti Tiristo, ta dựng bin ỏp

xung (BAX), cú th khuch i cụng sut ta dựng Tr, iụt D bo v Tr v

cun dõy s cp bin ỏp xung khi Tr khoỏ t ngt. Mc dự vi u im n

gin, nhng s ny c dựng khụng rng rói, bi l h s khuch i

ca tranzitor loi ny nhiu khi khụng ln, khuch i c tớn hiu t

khõu so sỏnh a sang.

Tng khuch i cui cựng bng s darlington nh trờn hỡnh 6b

thng hay c dựng trong thc t. s ny hon ton cú th ỏp ng

c yờu cu v khuch i cụng sut, khi h s khuch i c nhõn lờn

theo thụng s ca cỏc tranzitor.



Trong thc t xung iu khin ch cn cú rng bộ (c khong (10 ữ

200) às), m thi gian m thụng cỏc tranzitor cụng sut di (ti a ti mt

na chu k - 0.01s), lm cho cụng sut to nhit d ca Tr quỏ ln v kớch

thc dõy qun s cp bin ỏp d ln. gim nh cụng sut to nhit Tr v

kớch thc dõy s cp BAX chỳng ta cú th thờm t ni tng nh hỡnh 6c.

Theo s ny, Tr ch m cho dũng in chy qua trong khong thi gian

np t, nờn dũng hiu dng ca chỳng bộ hn nhiu ln.

BAX



+E



+E



D2



D2



R6



BAX



Tr1



R6



Tr1



Tr2



Uv



Uv



b.



a.

+E



BAX



D2

C2



Tr1



R6

D



Uv



Tr2



c.



S cỏc khõu khuch i.

a- bng tranzitor cụng sut; b- bng s darlington;

c- s cú t ni tng.

3 .S mch iu kin

- T nhng phõn tớch trờn ta cú s ca mch iu kin :

R2



+E



Tr1



BA



C1

A

U1



D2



R1



B D1

A1



R3



A2



Ur

Udk



R5



R4



C2



A3



Ura



R6

Tr2



R7



4. Nguyờn lý hot ng ca s iu khin:

in ỏp vo ti im A (UA) cú dng hỡnh sin, trựng pha vi in ỏp

anod ca Tiristo T, qua khuch i thut toỏn (KTT) A1 cho ta chui xung

ch nht i xng UB. Phn ỏp dng ca in ỏp ch nht UB qua iụt D1

ti A2 tớch phõn thnh in ỏp ta Urc. in ỏp õm ca in ỏp UB lm m

thụng tranzitor Tr1, kt qa l A2 b ngn mch (vi Urc = 0) trong vựng

UB õm. Trờn u ra ca A2 chỳng ta cú chui in ỏp rng ca Urc giỏn

on.

in ỏp Urc c so sỏnh vi in ỏp iu khin Uk ti u vo ca

A3. Tng i s Urc + Uk quyt nh du in ỏp u ra ca KTT A3.

Trong khong 0 ữ t1 vi Uk > Urc in ỏp UD cú in ỏp õm. Trong

khong t1 ữ t2 in ỏp Uk v Urc i ngc li, lm cho UD lt lờn dng.

Cỏc khong thi gian tip theo gii thớch in ỏp UD tng t.

Cỏc xung ra UF lm m thụng cỏc tranzitor, kt qu l chỳng ta nhn

c chui xung nhn Xdk trờn bin ỏp xung, a ti m Tiristo T.

III. Tớnh toỏn cỏc thụng s ca mch iu khin



Mch iu kin c tớnh xut phỏt t yu cu v xung m Tiristor ,

do ú ta cú cỏc thụng s c bn tớnh mch iu kin :

+ in ỏp iu kin Tiristor : Uk = 1,4V

+ Dũng in iu kin Tiristor : Ik = Ig = 0,12A

+ Thi gian m Tiristor : tm = 120ms

+ rng ca xung iu kin :tx = 167ms

+ Tn s xung iu kin fx = 3kHz

+ mt i xng cho phộp : = 40

+ in ỏp nuụi mch iu khin U = 12V

+ Mc st biờn xung : sx = 0,15

1. Tớnh mỏy bin ỏp xung

Chn vt liu lm lừi l Fit HM , lừi cú dng hỡnh xuyn lm vic trờn q

fn ca c tớnh t húa cú B = 0,3T ;H = 30A/m khụng cú khe h khụng

khớ

+ T s bin ỏp xung chn m 3



+ in ỏp th cp ca MBA xung : U2 = Uk = 1,4V

+ in ỏp t lờn cun th cp MBA xung :

U1 = mU2 = 3,14 = 4,2V

+Dũng in th cp ca MBA xung : I2 = Ik = 0,12A

+ Dũng in s cp ca MBA xung : I1 = 2.I2/m = 2. 0,12/3 = 0,08A

+ t thm trung bỡnh tng i ca lừi thộp

àtb =



B

0,3

=

H .à0

30.1,25.10 6



= 8.103



Vi à0 = 1,25.10-6 (H/m) l t thm ca khụng khớ

Th tớch ca lừi thộp cn cú :

V = Q.l = (àtb.à0.tx.sx.U1.I1)/B2

Thay s :

V= 8.103.1,25.10-6.0,15.167.4,2.0,08)/0,32

= 0,4676.10-6m3 = 0,4676.10-3cm3

Da vo bng tra cu ta la chn c mch t cú th tớch V= 0,645cm 3 v

kớch thc c th nh sau: Q =0,1cm2, l = 6,45cm ; a = 2,5mm ; b = 4mm ;

d =20mm ;



a



d



b



- S vũng dõy s cp mỏy bin ỏp xung :

- Theo nh lut cm ng in t



dB

B

= W1Q

dt

tx

U 1tx

4,2.167.10 6

=

= 233,8

BQ

0,3.0,1.10 6



U1 = W1Q

W1 =



Chn w1 = 234 vũng



(vũng)



D



- S vũng dõy th cp

W2 =



W1 234

=

= 78 (vũng)

m

3



Chn mt dũng in J1= 6 (A/mm2)

- Tit din dõy cun th cp

I1



0,08



S1 = J = 6 = 0,0067 (mm2)

1

+ ng kớnh dõy cun th cp

d2 =



4S1

=





4.0,0067

= 0,092





(mm)



Chn d = 0,1 (mm)

- Tit din dõy cun th cp

I2



0,12



S2 = J = 4 = 0,03 (mm2)

2

Chn mt dũng in J2 = 4(A/mm2)

+ ng kớnh dõy cun th cp

d2 =



4S 2

=





4.0,03

= 1,95





(mm)



Chn dõy cú ng kớnh d2 = 1,95 (mm)

- Kim tra li h s lp y

Kl

2



2



=



S1 .W1 + S 2 .W2 d1 .W1 + d 2 .W2 0,1 .234 + 1,95 .78

=

=

= 0,747 < 1

d2

d

20 2

( . )

4

2



2



Nh vy ca s din tớch cn thit .

2. Tớnh khõu khuch i xung

+E

BAX

D2



R6



Tr1



Uv



R7



Chn Tranzito cụng sut loi Tr3 loi 2SC9111 Tranzito loi npn vt liu

bỏn dn l Si.



+ in ỏp gia colecto v baz khi h mch Emit UCB0 = 40 (V) .

+ in ỏp gia Emito v baz khi h mch Colecto UEB0 = 4 (V) .

+ Dũng in ln nht m colecto cú th chu ng Imax = 500 (mA) .

+ Cụng sut tiờu tỏn colecto Pc = 1,7 (W) .

+ Nhit ln nht ca mt tip giỏp T1 = 1750C .

+ H s khuych i = 50

+ Dũng in lm vic ca colecto Ic3 = I1= 0,08 (mA)

Ic



0,08



Ib = = 50 = 1,6 (mA)

Ta thy rng trong hai loi Tiristor ó chn cú cụng sut iu khin khỏ bộ

Uk = 2,0 (V)

Ik = 0,1 (A)

Do ú ta ch cn 1 tng khuych i cng cụng sut iu khin Tranzito

- Chn ngun cp cho bin ỏp xung E = 12(V) , vi ngun E =12 (V) ta

phi mc thờm in tr R10 ni tip vi cc Emito ca Ir3 , R1 .

+ Dũng in lm vic ca baz



R7 =



E U 1 12 4,2

=

= 92,5

I1

0,08



()



Tt c cỏc Diod trong mch iu khin u dựng loi 1N4009 cú tham

s .

+ Dũng in nh mc

Im = 10 (mA)

+ in ỏp ngc ln nht

Un = 25 (V)

+ in ỏp cho Diod m thụng Um = 1(V)

3.Chn t C2 v R6

- in tr R6 dựng hn ch dũng in a vo Baz ca Transistor

Ir2 ta chn R9 thoó món iu kin:

R6



U

4,5

=

= 281,25 = 2,8k

I B3

0,8.2.10 3



Chn R6 = 3k

Chn C2 sao cho C2.R6 tx

t



167



9

x

=> C2 R = 3.10 3 = 55,6.10 ( F ) = 55,6nF

6

Chn C2 = 33nF



4.Chn cỏc khut thut toỏn

- Mi knh iu kin phi dựng 4 khuych i thut toỏn , do ú ta chn

8 IC loi TL084 do hóng texas instrument , mi IC ny cú 4 khuch

i thut toỏn

- Thụng s ca IC TL084 :

+ in ỏp ngun nuụi : VCC = 18V, Chn VCC = 12V



+ Hiu in th gia 2 u vo : 30V

+ Nhit lm vic : T = - 25ữ85 C0

+ Cụng sut tiờu th P = 0,68W

+ Tng tr u vo : Rmin = 106

+ Dũng in u ra : Ira = 30pA

+ Dũng in u vo : Iv = 1mA

+ Tc bin thiờn in ỏp cho phộp :



du

= 13(V / às )

dt



S chõn IC TL084 :

14



12



13



11



10



9



6



+



1



7



+



+

-



8



+

-



2



3



4

Ucc



5



.Sơ đồ chân IC TL084



5.Tớnh tng so sỏnh

Ur

c

Udk



R5

R4



A3

3



Ur

a



- Mi kờnh iu kin cú 1 khuych i thun toỏn úng vai trũ tng so

sỏnh ta chn loi IC TL084 nh trờn

U dk



12



- Chn R4 = R5 > I = 1.10 3 = 12k

r

- Trong ú ngun nuụi VCC = 12V , thỡ in ỏp vo A 3 Ur = 12V dũng

in vo hn ch Ilv < 10-3A do ú ta chn R4 = R5 = 15k khi ú

dũng vo A3 :

Ilv-max =



12

= 0,8mA

15.10 3



6.Chn khõu ng pha



Tr

R2

C1



A



R1



B

A1



U1



D1



R3



C



A2



Ur



in ỏp t c hỡnh thnh do s np ca t C 1 , mt khỏc m bo phm

d- kin = 0 ữ thut toỏn.

vi iu kin rng thỡ gúc iu dựng khuch i1800 thỡ hng s thỡ gian t np

b.

c : Tr = R3.C1 = T/2 = 1/2f = 0,01s

Tr



0,01



Chn C1 = 1àF thỡ in tr R3 = C = 1.10 6 = 10k 4 0

5

3

2

1

1

4

5

3

2

1

0

thun tin cho vic iu chnh khi lp rỏp mch R3 thngg chn bin tr

R3 ln hn 10k iu chnh

4

5

3

2

1

0

4

5

3

2

1

0

- Chon Tranzitor T1 loi A564 cú cỏc thụng s:

+ TRanzitor loai pnp lm bvng Si

+ in ỏp gia Emitor v Baz lỳc h mch colector :UEB0 =7V

+ Dũng in ln nht m colector cú th chu c : IC-max = 100mA

+ Nhit ln nht mt tip giỏp : TCP = 1500

+ H s khuych i = 250

IC



100



+ Dũng cc i ca Baz : IB3 = = 250 = 0,4 A

+ in tr hn ch dũng in i vo baz Tranzitor T r1 c chn nh

sau :

Chn R2 thoó món iu kin :

R2



U N max

12

=

= 30k

IB

0,4.10 3



Chn R2 = 30k

Chn in ỏp ng pha : UA= 9V

in tr R1 hn ch dũng in i vo khuych ddaij thut toỏn A 1

thng chn R1 sao cho dũng vo khuych i thut toỏn : I r < 1mA. Do

ú

U



9



A

R1 > I = 1.10 3 = 9k

r

Chn R1 = 10 k



7.Tao nguụn nuụi