Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 8: Diode và các mạch ứng dụng

Kỹ thuật điện
Chương: Ưiode va các mạch ứng
dụng
0 Lổ trống
ơ Điện tứ tự do
DIODE
ị- VF: điện áp đặt ngang qua hai đầu diode lúc phân cực thuận.
T ^BIAS■ điện áp phân cực cấp vào mạch diode.
4- I : dòng điện qua diode lúc phân cực thuận.
kT	'
V_ = — [V] k = 1,38.10’23 [J/°KJ q
Ĩd [A] : dòng tức thời qua diode.
Vd [V] : điện áp tức thời đặt ngang qua hai đầu diode.
q [C] : điện tích của electron (âm điện tử); q = 1,6.10’19 c. ĩ| : hằng số tới hạn ( ĩ| = 1 cho Ge và T| = 2 cho Si)
lo [A] : dòng điện bảo hòa tại trạng thái phân cực nghịch.
4^ MÔ HÌNH DIODE LÝ TƯỜNG
a./ Phân cực thuận diode	b./ Phân cực nghịch diode
Kỹ thuật điện
“bias
p
LIMIT
Bộ môn Thiết bị điện
RUMiT : Điện trở giới hạn dòng trong mạch diode
VF = ov
Dòng điên phân CLPC thuân lF
Kỹ thuật điện
Bộ môn Thiết bị điện
MÔ HÌNH THƯC NGHIÊM
a./ Phân cực thuận diode	b.z Phân cực nghịch diode
Kỹ thuật điện
Bộ môn Thiết bị điện
Ip
Kỹ thuật điện
Bộ môn Thiêt bị điện
CHỈNH LƯU BẤN KY
Nguồn áp 1 pha 220V ■ 50Hz
Điện áp cùa chình lưu bán kỳ
GIÁ TRI TRUNG BÌNH CỦA ÁP CHỈNH Lưu BÁN KỲ:
v(t) = Vm„sin(«>l)[v]
rv(0 = V sin (cat) khi (ũ < cat < 7t)
oul \ J max X /	X	/
Kỹ thuật điện
VOU1 (0 = 0 khi ^7t < G)t < 2nộ
ĐIÊN ÁP NGƯƠC ĐỈNH TRÊN DIODE
Ký hiệu cho điện áp ngược đỉnh là PIV
M0 = VsinM[v]
PIV = V
m
CHỈNH Lưu BẲN KỲ PHỐI HỢP VỚI BIÉN ÁP CÁCH LY GIÃM ÁP:
Theo giả thiết ta có tỉ số biến áp là : Ktaa
£ = 1dm
2 Yzdm
Biên độ áp ngõ vào biên áp :
156 V
Biên độ áp ngõ ra thứ câp:
Kỹ thuật điện
ỵUL=1S6
K„ 2
78 V
4- Điện áp trung bình trên tải:
V =
AVG _
71
78 _ _
— = 24,83V
ị Dòng trung bình qua tải:
AVG
V
AVG
R.
= 24,83mA 1KQ
4- Công suất DC tiêu thụ trên tải:
DC
= V .1 = 24,83*0,02483
AVG AVG	1	’
= 0,616 w
4- Điện áp ngược đỉnh trên diode:
PIV
= VZm=78V
CHINH LƯU TOẨN KY
CHỈNH LƯU TOÀN KỲ
Kỹ thuật điện
Bộ môn Thiết bị điện
v.»
2V2.V„,
“ 0’9-Vrnis
khử độ nhấp nhô trên áp ngõ ra
Kỹ 1
ISO
-1&.0+-
0
25ŨIÍ1
30.0m
35.0m
40.0m
6.0m
10.0m	15. Dm
20.0m
Time |S}
1M
14 0
12.0
10.0
6.0
6.0
4 0
2.0
Tij nạp'Ợiẹìi" J "Tự 'pỊiỏìỴg 'điệịiV:
.J.ĩ. -. í -.: ý .	- Ỷ -ĩ- ■!— —	J— -1J
’6-0 -10.0 ■12.0 ■14.D -16.0
IHi HÉ SỐ NHẤP NHÓ ĐIÊN ÁP TRÊN TẢI
Độ nhấp nhò (Ripple)
(a) Half-wave
Độ nhấp nhô (Ripple)
0 	ỉ	ẩ	Ể	Ể	ẩ	lí	Ể	í	1	
(b) Full-wave
Kỹ thuật điện	Bộ mon Thiet bị điện
hệ số nhấp nhô
DIODE ZENER
Cathode (K)
Anode(A)
ĐĂC TUYÊN VOLT AMPERE PHÂN cơc NGHĨCH CÚA DIODE ZENER:
MACH TƯƠNG ĐƯƠNG CUA DIODE ZENER
Kỹ<M< điện a./ Lý tườngb./ Thực nghiệm
R
Cho diode Zener 1N4736 có ZZT = 3,5Q
VZT = 6,8 V; lZT = 37mA và dòng lZK = 1mA
Xác định điện áp ngang qua hai đầu diode Zener
25 mA
dòng qua diode
50 mA
VZT = 6,8V
lZK = 1 mA lZT = 37mA
L =50 mA
ổ	ổ —í—
V, = v„ + AV, z ZT z
1
VZT =6.8V
■
lZK = 1 mA
lZĨ = 37mA'
ị Khi dòng qua diode lz = 50mA giá trị này tăng cao hơn dòng
37 mA một khoảng là:
Alz =lz -lZT = 50-37 = 13mA
ZT
AVZ
= Zit.AIz = 3,5Q • 13mA = 45,5mV
lẨ = 50 mA
vz = VZT + AVZ = 6,8 + 0,0455 = 6,85 V khi dòng qua diode zener là lz = 25 mA
= Vzt + Zz.(Iz -lZT)
Kỹ thuật điện
= 6,8 + 3,5 • (0,025 - 0,037) = 6,76 V
HÊ SỐ NHIÊT
Hệ số nhiệt được ký hiệu là TC
AVZ là độ thay đổi áp V, là áp zener định mức
AV, = V
TC • AT
[AVZ]= Vz = V ; TC
CÔNG SUẤT TIÊU TÁN
po = vz-!z
Giá trị Pũmax của mỗi diode zener được xác định bời nhà sản xuất
giá trị PDrnax cho phép giảm khi nhiệt độ gia tăng
Dmax
= 400mW tại 50°C, biết h ệ số Kpp = 3,2
tại nhiệt độ 90°C
po
D gocc
= Pn 	 - Knp • AT = 400 - 3,2 • (90 - 50) = 272mW
□ 50 c DP	\	/
tp.hcm
/?
-AMr
220 ÍỈ
IN
ZM -
100 mA
1N4740 j
0,25 mA
POmax = 1W và
10 V
vz =10V
= 0,1 A = 100 mA
Tương ứng với dòng nhỏ nhất qua diode zener
VRmin =rizk	220 Q . 0,25 mA 55 mV
Giá trị thấp nhất của áp ngõ vào là :
Vinmin = VRmin + V, = 10V + 55mV = 10,055V
inmin Hmm L	’
Giá trị cao nhất của áp ngõ vào là :
V. = V- +v7 = 22V + 10V = 32V inmax	n max	z
+ ổ
VjUTmin = *z + Zz • OzK - lZT ) = 5’1 + 7 • (°’°01 - 0’049) = 4> 764 v
Dòng tối đa cho phép qua diode zener:
l7M = ™l = -^- = 0,196 A
ZM vz 5,1
Áp VQ(JT đo trên hai đầu diode zener lúc dòng lZIVlqua mạch:
VOUTmax = Vz + Zz • (zt) = 5,1 + 7.(0,196-0,049) = 6,129 V
Áp V|n trên ngõ vào lúc dòng qua mạch là lZK:
VIHmin = RIZK+VOUTmin-100-°’001 + 4,764-4’9B4V
Áp V|N trên ngõ vào lúc dòng qua mạch là lZM:
VIN max = RIZM 1 VOUTmax = 100 • °’196 + 6’129 = 25’729 v
Xác định giá trị cực tiểu và cực đại của dòng qua tải khi diode zener trong hình H8.65 điều hòa điện áp. Xác định giá trị cực tiểu và cực đại của điện trở tải Rị-được sử dụng. Cho Vz = 12 V; lZK = 11Ì1A ; lZM = 50 mA . Giả sử tồng trở nội của diode zener Zz = 0 Q và Vz duy trì không đổi giá trị 12 V trong khoảng giá trị dòng qua zener nêu trên .
Khi dòng qua tải lL = 0 A; dòng qua diode zener đạt giá trị tối đa là lZ(max):
.	V_-Vi	24-12 	
L,mav. = in_ 1 =	' = 0,02553 A = 25,53 mA
L(max) - *T 'zk - lz(max) 'zk - 25,53 1 - 24,53 mA
Kỹ thuật điện
Z(max) R 470
vz = 15 V
lZT = 17mA; lZK = 0,25mA;	Zz=14Q; PD(max) = 1w
/ Áp V0UT tại dòng lZK và lZM.
/ Giá trị điện trở giới hạn R.
ỉ Giá trị cực tiểu của điện trở tải R.
Áp V0UT với dòng điện cực tiểu qua diode, ta có:
7) = 14,7655V
V0UT = vz = VZK + Zz . Alz = 15 +14 • (0,00025 - 0,
Dòng cực đại cho phép qua diode zener:
l7M =	= 4r = 0,06667 A = 66,67 mA
ZM v„ 15
Áp V0UTvới dòng điện cực đại qua diode
V0UT = vz = VZK + Zz • Alz = 15 + 14.(0,06667 - 0,017) = 15,605V
R = VIN VOUT max = 24 15,695 s 124 57 n
lZM 0,06667