ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ BỘ BIẾN ĐỔI
ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU
THÀNH MỘT CHIỀU
DÙNG THYRISTOR.
MỤC LỤC
THIẾT KẾ BỘ BIẾN ĐỔI 1
ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 1
THÀNH MỘT CHIỀU 1
DÙNG THYRISTOR 1
LỜI NÓI ĐẦU 3
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIÊN 5
TÊN ĐỀ TÀI: 5
THIẾT KẾ BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU THÀNH MỘT 5
CHIỀU DÙNG THYRISTOR 5
I. GIỚI THIỆU VỀ THYRISTOR 6
Cấu tạo, nguyên lý làm việc của thyristor 6
3. Các thông số cơ bản của thyristor: 10
4. Các biện pháp mở thyristor: 11
5. Quá trình khóa thyristor: 12
6. Một số ứng dụng của thyristor: 13
7. Sơ đồ nguyên lý của bộ biến đổi điện áp xoay chiều sang một chiều: 14
8. tính chọn linh kiện: 21
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa học kỹ
thuật trong công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp điện – điện tử thì các
thiết bị ddieeenj – điện tử có công suất lớn được chế tạo ngày càng nhiều. Đặc
biệt các ứng dụng của nó vào ngành kinh tế quốc dân và đời sống hàng ngày
đã và đang được phát triển hết sức mạnh mẽ.
Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu ngày càng nhiều và phức tạp của công


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIÊN
TÊN ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU THÀNH MỘT
CHIỀU DÙNG THYRISTOR.
Giáo viên hướng dẫn: Thầy Hồ Quang Hưng.
Sinh viên thưc hiện: Nhóm 5
1. Lê Đình Vượng
2. Trần Thanh Tùng
3. Nguyễn Văn Tùng
4. Nguyễn xuân Toàn
5. Nguyễn Thị Yến
Yêu cầu:
Thiết kế bộ biến đổi điện áp xoay chiều thành một chiều dùng thyristor.
I. GIỚI THIỆU VỀ THYRISTOR
Cấu tạo, nguyên lý làm việc của thyristor.
* Cấu tạo:* Kí hiệu: + Thyristor gồm 4 khối bán dẫn khác loại xếp xen kẽ nhau do đó hình
thành nên 3 lớp tiếp giáp P – N lần lượt là J
1
, J
2
, J
3
và gồm có 3 điện cực là

3
phân cực thuận nên coi thyristor giống như 2 diode phân
cực ngược mắc nối tiếp nhau. Vì vậy dòng qua đèn là dòng dò ngược có chiều
từ A sang K( dòng có giá trị rất nhỏ gần như không đổi). Đến khi tăng điện áp
lên một giá trị nhất định thi J
1
và J
3
lần lượt bị đánh thủng làm dòng điện
P1
N1 P2
N2
P2N1A K
G
A
G
K
J1
J2 J3
Tr1
Tr2
A
G
K
ngược tăng lên đột ngột( nếu không có biện pháp ngăn chặn dòng ngược sẽ
làm hỏng tải).
+ Khi U
ak
> 0:
● Khi chưa có xung tới cực G(Ig =0): lúc này J

Uv
Uv
Ur
to
╥
2
╥
2
╥
+ to 3
╥
to
╥
2
╥
+ to2
╥
3
╥
0
0

1. Đặc tuyến Volt – Ampe:
- Có thể chia thành 4 vùng chính và 1 vùng chuyển tiếp. Đó là vùng dẫn
thuận, vùng chắn thuận và giữa hai vùng này là một vùng quá độ( có điện trở
âm) dòng qua thyristor tăng khi áp trên nó giảm thu được khi tác động điện áp
giữa anôt và katôt là chiều thuận U
ak
= U
i

2
N
2
khóa, diode N
1
P
2
mở) và vùng dẫn ngược, diode P
1
N
1
và sau
đó P
2
N
2
bị đánh thủng về điện.
- Nếu cố định điện áp giữa A và K ở một giá trị U
ak
< U
BRF0
( ứng với lúc dòng
Ig = 0) thyristor sẽ không dẫn điện cho tới lúc có một tác động dòng điện
Ig # 0 lên cực G và thyristor sẽ mở theo phương pháp dùng dòng trên cực
I th
Uak
Dòng duy
trì
Điện áp
đánh thủng

1
T
0
(I
đk
= 0)
Uth
Ucđ
Uđt Ung max
Iđt
T
Ith
Ing
0
Ing = (10 ÷ 20)mmA. Khi điện áp ngược đặt lên thyristor lưu ý phải giảm
dòng điều khiển.
- Điện áp định mức(U
đm
):
Là giá trị điện áp cho phép đặt lên thyristor theo chiều thuận và ngược.
Thông thường U
đm
= ½ U
th.max
.
- Điện áp rơi trên thyristor:
Là giá trị điện áp trên thyristor khi thyristor đang ở trạng thái mở.
- Điện áp chuyển trạng thái(U
ch
):

- Tốc độ tăng dòng thuận cho phép(di/dt):
Là giá trị lớn nhất của tốc độ tăng dòng trong quá trình mở thyristor.
4. Các biện pháp mở thyristor:
- Nhiệt độ:
Nếu nhiệt độ thyristor tăng cao, số lượng điện tử tự do sẽ tăng lên, dẫn
đến dòng điện dò I
0
tăng lên. Sự tăng dòng này làm cho hệ số truyền điện tích
α
1
, α
2
tăng và thyristor được mở. Mở thyristor bằng phương pháp này không
điều khiển được sự chạy hỗn loạn của dòng nhiệt nên thường được loại bỏ.
- Điện thế cao:
Nếu phân cực thyristor bằng một điện thế lớn hơn điện áp đánh thủng
U
đt
thì thyristor mở. Tuy nhiên, phương pháp này sẽ làm cho thyristor hỏng
nên không được áp dụng.
- Tốc độ tăng điện áp( du/dt):
Nếu tốc độ tăng điện áp thuận đặt lên anôt và katôt thì dòng điện tích
của tụ điện tiếp giáp có khả năng mở thyristor. Tuy nhiên dòng điện tích lớn
này có thể phá hỏng thyristor và các thiết bị bảo vệ. Thông thường tốc độ
tăng điện áp du/dt thì do nhà sản xuất quy định.
- Dòng điều khiển cực G:
Khi thyristor đã phân cực thuận ta đưa dòng điều khiển dương đặt vào
hai cực G và K thì thyristor dẫn, dòng Ig càng tăng thì U
đt
càng giảm.

và J
3
( đặc biệt là J
1
) ngăn cản không cho điện tích tiếp tục chảy
qua, dòng ngược bắt đầu giảm xuống, từ t
1
÷ t
2
gọi là thời gian khóa thyristor.
Thời gian khóa này thường dài gấp 8 ÷ 10 lần thời gian mở.
6. Một số ứng dụng của thyristor:
Thyristor được ứng dụng trong một số mạch như:
+ Được sử dụng trong các mạch điều khiển động cơ.
+ Mạch khóa mã.
+ Mạch báo động.
+ Mạch bảo vệ quá áp.
+ Mạch bảo vệ quá dòng.
* Ví dụ: trong mạch bảo vệ quá dòng:
In Ip
P
1
J
1
N
1
J
2
P
2

1
nối
nguồn AC với cầu diode => làm mất điện. Tức là mạch hở ngắt khi có sự cố
qua áp.
7. Sơ đồ nguyên lý của bộ biến đổi điện áp xoay chiều sang một
chiều:
* Sơ đồ nguyên lý của mạch:
* Chức năng các khối:
- Khối tạo xung: Có nhiệm vụ tạo ra điện áp răng cưa tuyến tính U
rc
trùng
pha với điện áp anôt của thyristor.
- Khối so sánh: Có nhiệm vụ so sánh điện áp răng cưa U
rc
với điện áp điều
khiển U
đk
, tìm thời điểm hai điện áp này bằng nhau( U
rc
= U
đk
). Tại thời điểm
hai điện áp này bằng nhau thì phát xung ở đầu ra để đưa sang tầng khuyếch
đại.
- Khối khuyếch đại: Có nhiệm vụ khuyếch đại xung phù hợp để mở
thyristor. Xung để mở thyristor có yêu cầu là sườn trước dốc thẳng đứng. Để
đảm bảo yêu cầu để thyristor mở tức thời khi có xung điều khiển đủ rộng với
độ rộng xung lớn hơn thời gian mở của thyristor đủ công suất.
* Phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các khối trong sơ đồ:
● Khối tạo xung:

được đặt điện áp thuận, D sẽ mở dẫn đến có dòng điện từ cuộn thứ cấp biến áp
đến R
2
và D; nếu bỏ qua sụt áp rất nhỏ trên cuộn dây máy biến áp và trên D
thì trên R
2
được đặt điện áp bằng toàn bộ suất điện động thứ cấp biến áp tức là
U
2
. Điện sụt trên R
2
lúc này có thể dương đặt vào cực phát transistor, còn thế
âm đặt vào vào cực gốc transistor; do vậy mạch gốc – phát transistor của
transistor bị đặt điện áp ngược và transistor khóa. Transistor khóa thì tụ C
được nạp( từ dương nguồn qua R
3
qua WR qua tụ C về âm nguồn).
Khi C được nạp thì điện áp tăng dần theo biểu thức:
u
c
= U
cc
( 1 – e
–t/τ
) với τ = ( R
3
+ WR).
C: hằng số thời gian mạch nạp của tụ.
Đến wt =
╥

≈ Ucc.R
4
/(R
3
+ WR). Sụt điện áp bão hòa trên một transistor mở rất nhỏ nên ta
có thể bỏ qua, mặt khác do R
4
rất nhỏ so với( R
3
+ WR) nên cũng có thể bỏ
qua sụt áp trên R
4
( tương ứng U
R4
= 0).

+ Giản đồ điện áp:Như vậy tụ C sẽ phóng đến điện áp bằng không( tại wt = v
1
) và do transistor
vẫn mở nên điện áp trên tụ giữ nguyên giá trị bằng không cho đến thời điểm
wt = 2
╥.
Tại wt = 2
╥
thì U
2
= 0 và lại bắt đầu chuyển sang nửa chu kỳ dương, D lại

0
U
Urc
Uđk
+ Nguyên lý hoạt động:
Tín hiệu ra từ khối tạo xung đưa qua điện trở R
5
, R
6
vào IC khuyếch đại
thuật toán A
3
. Tín hiệu đầu vào là hai tín hiệu răng cưa và điều khiển. Để xác
định được thời điểm thyristor mở cần so sánh hai tín hiệu này. Ta dung IC
khuyếch đại thuật toán A
3
có hệ số khuyếch đại lớn nên chỉ một tín hiệu nhỏ ở
đầu vào ta có điện áp ra ở nguồn nuôi. Nó phát xung chính xác ở thời điểm
U
đk
= U
ra
. Tín hiệu ở đầu ra được đưa sang tầng khuyếch đại.
● Khối khuyếch đại:
+ Cấu tạo:
+ Nguyên lý hoạt động:
Để có thể khuyếch đại công suất ta dùng transistor, diode bảo vệ
transistor và cuộn dây sơ cấp biến áp xung khi transistor khóa đột ngột; tầng
khuyếch đại dalington khuyếch đại được công suất đủ lớn, hệ số khuyếch đại
được nâng lên theo thông số của transistor. Tín hiệu được đưa vào qua tụ C,

= 0) trong vùng U
B
âm.Trên đầu ra của
A
2
chúng ta có chuỗi điện apsrawng cưa gián đoạn.
- Điện áp U
rc
được so sánh với điện áp U
đk
tại đầu vào của A
3
. Tổng
U
rc
+ U
đk
quyết định dạng điện áp ở đầu ra của A
3
. Trong khoảng 0 ÷ t1 với
U
đk
> U
rc
điện áp U
D
có điện áp âm. Trong khoảng
t1
÷ t
2

Điện áp cuộn thứ cấp máy biến áp xung: U
2
= U
đk
= 3( V)
Urc
Ub
Uc
U
D
Ud
Urc
t
t
t
0
0
0
0
0
t
Ua
Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp máy biến áp xung:
U
1
= m*U
2
= 3*3 = 9 (V)
Dòng điện thứ cấp máy biến áp xung: I
2