Nói chung, chúng tôi sử dụng nhiều linh kiện điện và điện tử trong khi thiết kế các dự án điện tử và mạch tổng quát. Các thành phần cơ bản này bao gồm điện trở, bóng bán dẫn, tụ điện, điốt, cuộn cảm, đèn LED, thyristor hoặc bộ chỉnh lưu điều khiển silicon, IC, v.v. Chúng ta hãy xem xét các bộ chỉnh lưu được phân thành hai loại như bộ chỉnh lưu không điều khiển (điốt) và các bộ chỉnh lưu có điều khiển (thyristor). Trên thực tế, nhiều sinh viên kỹ thuật và những người yêu thích điện tử mong muốn biết những điều cơ bản về các linh kiện điện và điện tử. Tuy nhiên, ở đây trong bài viết này chúng ta hãy thảo luận chi tiết về các thông tin cơ bản và đặc điểm của hướng dẫn chỉnh lưu điều khiển bằng thyristor hoặc silicon.
Bộ chỉnh lưu điều khiển silicon
Thyristor hoặc bộ chỉnh lưu điều khiển silicon là một linh kiện bán dẫn nhiều lớp và tương tự như bóng bán dẫn. Bộ chỉnh lưu điều khiển silicon bao gồm ba đầu cuối (cực dương, cực âm và cổng) không giống như bộ chỉnh lưu hai điốt (cực dương và cực âm). Điốt được gọi là bộ chỉnh lưu không điều khiển khi chúng dẫn điện (trong điều kiện phân cực thuận mà không có bất kỳ điều khiển nào) bất cứ khi nào điện áp cực dương của điốt lớn hơn điện áp cực âm.
Diode và Thyristor
Tuy nhiên, bộ chỉnh lưu được điều khiển bằng silicon không dẫn điện mặc dù điện áp cực dương lớn hơn điện áp cực âm trừ khi cho đến khi kích hoạt đầu cuối cổng (đầu cuối thứ ba). Do đó, bằng cách cung cấp xung kích hoạt cho cực cổng, chúng ta có thể điều khiển hoạt động (BẬT hoặc TẮT) của thyristor. Do đó, thyristor còn được gọi là bộ chỉnh lưu điều khiển hoặc bộ chỉnh lưu điều khiển silicon.
Khái niệm cơ bản về bộ chỉnh lưu điều khiển silicon
Không giống như hai lớp (P-N) trong diode và ba lớp (P-N-P hoặc N-P-N) trong bóng bán dẫn, bộ chỉnh lưu điều khiển silicon bao gồm bốn lớp (P-N-P-N) với ba Các điểm nối P-N được kết nối trong chuỗi. Bộ chỉnh lưu điều khiển silicon hoặc thyristor được biểu diễn bằng ký hiệu như trong hình.
Bộ chỉnh lưu điều khiển silicon
Bộ chỉnh lưu điều khiển silicon cũng là một thiết bị một chiều vì nó chỉ dẫn theo một hướng. Bằng cách kích hoạt thích hợp, thyristor có thể được sử dụng như một công tắc mở mạch và cũng như một diode chỉnh lưu. Tuy nhiên, thyristor không thể được sử dụng như một bộ khuếch đại và nó chỉ có thể được sử dụng cho hoạt động chuyển mạch được điều khiển bằng xung kích hoạt của thiết bị đầu cuối cổng.
Thyristor có thể được sản xuất bằng nhiều loại vật liệu khác nhau như silicon, silicon carbide, gallium arsenide, gallium nitride, v.v. Tuy nhiên, khả năng dẫn nhiệt tốt, khả năng hiện tại cao, khả năng điện áp cao, xử lý kinh tế của silicon đã làm cho nó được ưa chuộng hơn so với các vật liệu khác để chế tạo thyristor, do đó, chúng còn được gọi là bộ chỉnh lưu điều khiển silicon.
Bộ chỉnh lưu điều khiển Silicon làm việc
Hoạt động của thyristor có thể được hiểu bằng cách xem xét ba chế độ hoạt động của bộ chỉnh lưu điều khiển silicon. Ba chế độ hoạt động của thyristor như sau:
- Chế độ chặn ngược
- Chế độ chặn chuyển tiếp
- Chế độ tiến hành chuyển tiếp
Chế độ chặn ngược
Nếu chúng ta đảo ngược các kết nối cực dương và cực âm của các thyristor, thì các điốt phía dưới và phía trên được phân cực ngược. Do đó, không có đường dẫn, do đó sẽ không có dòng điện chạy qua. Do đó, được gọi là chế độ chặn ngược.
Chế độ chặn chuyển tiếp
Nói chung, không có bất kỳ xung kích hoạt nào đến cực cổng, bộ chỉnh lưu điều khiển bằng silicon vẫn được tắt, cho thấy không có dòng điện chạy theo hướng thuận (từ cực dương sang cực âm). Điều này là do, chúng tôi đã kết nối hai điốt (cả điốt trên và dưới đều được phân cực thuận) với nhau để tạo thành một thyristor. Tuy nhiên, điểm nối giữa hai điốt này được phân cực ngược, điều này loại bỏ dòng điện từ đầu đến cuối. Do đó, trạng thái này được gọi là chế độ chặn chuyển tiếp. Trong chế độ này, mặc dù thyristor đang có điều kiện giống như một diode phân cực thuận thông thường, nó sẽ không dẫn điện vì đầu nối cổng không được kích hoạt.
Chế độ tiến hành chuyển tiếp
Trong chế độ tiến hành chuyển tiếp này, điện áp anốt phải lớn hơn điện áp catốt và cổng đầu cuối thứ ba phải được kích hoạt thích hợp để dẫn điện của thyristor. Điều này là do, bất cứ khi nào cực cổng được kích hoạt, thì bóng bán dẫn dưới sẽ dẫn điện, công tắc trên bóng bán dẫn trên và sau đó bóng bán dẫn trên chuyển sang bóng bán dẫn dưới và do đó các bóng bán dẫn kích hoạt lẫn nhau. Quá trình phản hồi tích cực bên trong của cả hai bóng bán dẫn lặp lại cho đến khi cả hai được kích hoạt hoàn toàn và sau đó dòng điện sẽ từ anốt sang catốt. Vì vậy, chế độ hoạt động này của bộ chỉnh lưu điều khiển silicon được gọi là chế độ dẫn chuyển tiếp.
Đặc điểm của bộ chỉnh lưu điều khiển silicon
Đặc điểm của bộ chỉnh lưu điều khiển silicon
Hình thể hiện các đặc tính của bộ chỉnh lưu điều khiển silicon và cũng đại diện cho hoạt động của thyristor ở ba chế độ khác nhau như chế độ chặn ngược, chế độ chặn thuận và chế độ dẫn thuận. Các Đặc điểm V-I của thyristor cũng đại diện cho điện áp chặn ngược, điện áp chặn thuận, điện áp đánh thủng ngược, dòng điện giữ, điện áp đánh thủng, v.v. như trong hình.
Ứng dụng chỉnh lưu điều khiển silicon
Ứng dụng của bộ chỉnh lưu điều khiển silicon được sử dụng trong các mạch xử lý dòng điện và điện áp lớn như hệ thống điện mạch có dòng điện lớn hơn 1kV hoặc lớn hơn 100A.
Thyristor được sử dụng đặc biệt để giảm tổn thất công suất bên trong mạch. Bộ chỉnh lưu điều khiển silicon có thể được sử dụng để điều khiển công suất trong mạch mà không có bất kỳ tổn thất nào bằng cách sử dụng điều khiển chuyển mạch bật-tắt của thyristor.
Bộ chỉnh lưu điều khiển silicon cũng được sử dụng cho mục đích chỉnh lưu, tức là từ dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều . Thông thường, các thyristor được sử dụng trong Bộ chuyển đổi AC sang AC (xyclonverters) là ứng dụng phổ biến nhất của bộ chỉnh lưu điều khiển silicon.
Ứng dụng thực tế của bộ chỉnh lưu điều khiển silicon
SCR dựa trên Cycloconverter của Edgefxkits.com
Các SCR dựa trên cycloconverter là ứng dụng thực tế của bộ chỉnh lưu điều khiển silicon, trong đó tốc độ của động cơ cảm ứng một pha được điều khiển theo ba bước. Động cơ cảm ứng là loại máy có tốc độ không đổi và thường được sử dụng trong một số ứng dụng như máy giặt, máy bơm nước, v.v. Các ứng dụng này yêu cầu các tốc độ khác nhau của động cơ có thể đạt được bằng kỹ thuật dựa trên SCR này.
Sơ đồ khối Cycloconverter dựa trên SCR của Edgefxkits.com
Bộ chuyển đổi xyclon dựa trên Thyristor được sử dụng để điều khiển tốc độ của động cơ cảm ứng theo từng bước. Trong dự án này, cặp công tắc được giao tiếp với bộ vi điều khiển 8051 và chúng được sử dụng để chọn tốc độ mong muốn (F, F / 2 và F / 3) của động cơ. Dựa trên trạng thái của các công tắc, bộ vi điều khiển cung cấp các xung kích hoạt đến các bộ chỉnh lưu điều khiển silicon của cầu kép. Do đó, tốc độ động cơ cảm ứng được điều khiển theo ba bước dựa trên yêu cầu.
Bạn có muốn thiết kế dự án điện tử dựa trên bộ chỉnh lưu điều khiển silicon? Sau đó, đăng ý tưởng của bạn trong phần nhận xét bên dưới để được hỗ trợ kỹ thuật của chúng tôi trong việc thiết kế các dự án kỹ thuật của bạn.
