فهرست مطالب

الكترونيك قدرت ولتاژ: 1

تقسيم بندي : 2

ترانزيستور ها: 2

تقسيم بندي : 2

انواع مدارهاي الكترونيك قدرت : 2

اصلاح كموتاسيون : 3

مزيت هاي سيليسيم به ژرمانيم : 3

ژرمانيوم : 3

ساختار ديودها: 3

ديودهاي قدرت: 3

ديود هاي قدرت همه كاره : 3

ديود هاي با بازسازي سريع : 4

ديود هاي خيلي سريع با شاتكه : 4

پارامترهاي اجرايي ديود : 4

مقاومت هاي حرارتي : 4

مولد معادل حرارتي : 5

مشخصه هاي گرافيكي ديود : 5

پارامتر هاي بازسازي : 5

ديود هاي سري و ديودهاي موازي : 5

ديود هاي موازي : 6

ترانزيستورهاي قدرت : 6

پارامترهاي اجرايي ترانزيستورها : 6

كنترل تحريك بين : 7

كنترل وصل : 7

كنترل قطع : 7

كنترل تناسبي : 7

كنترل ضد اشباع : 7

عيب MOSFET : 8

مشخصه هاي كليد زني : 8

پارامتر هاي اجرايي : 8

راه اندازي گيت : 8

ترتيب FET  ها و BGT ها : 8

كار سري و موازي ترانزيستورها : 9

مشخصه هاي پايه هاي ورودي: 9

محدوديت هاي DIVDT , DVD : 10

ايزولاسيون محرك هاي بين يك گيت : 10

تريستورها: 10

بررسي SCR  با استفاده از مدل دو ترانزيستوري : 11

روش هاي تريستور كردن : 11

مدارهاي آتش تريستور ، ترانسفورمر پالس : 12

مكانيزم قطع تريستور : 13

انواع تريستور : 13

تريستورهاي كليد زني سريع : 14

تريستور هاي با القای استاتيك ( SITH ) : 14

پارامترهاي جريان 15

اولين پارامترهاي اجرايي IT : 15

پارامترهاي گيت 16

كار سري و كار موازي تريستورها : 16

بررسي فرضي كاري ديود free run : 17

تفاوت بار سفلي واهمي: 18

اتوتريستورها : 19

عناصر نيمه هادي آتش كننده تريستور : 19

نحوه به كارگيري : 19

طرز كار مدار : 21

ترانزیستورput : 21

CUJT (UJT  مكمل ): 22

مدار شارژ باتري اتوماتيك : 23

مدار مجتمع CA3059  : 24

الكترونيك صنعتي 24

انواع مدارهاي الكترونيك قدرت : 25

ديودهاي قدرت: 26

مقاومت هاي حرارتي : 27

ديود هاي سري و ديودهاي موازي : 28

ديود هاي موازي : 29

كنترل وصل : 29

كنترل ضد اشباع : 30

مشخصه هاي MOSFET : 30

عيب MOSFET : 30

راه اندازي گيت : 31

محدوديت هاي DIVDT , DVD : 32

ايزولاسيون محرك هاي بين يك گيت : 32

تريستورها: 33

بررسي SCR  با استفاده از مدل دو ترانزيستوري : 33

روش هاي تريستور كردن : 34

مدارهاي آتش تريستور ، ترانسفورمر پالس : 35

مكانيزم قطع تريستور : 35

انواع تريستور : 36

پارامترهاي جريان 37

كار سري و كار موازي تريستورها : 38

نقطه ي كموتاسيون: 40

تفاوت بار سفلي واهمي: 40

ترانزیستورput : 43

مدار شارژ باتري اتوماتيك : 45

مدار مجتمع CA3059  : 46

 

الكترونيك قدرت ولتاژ:

1- تقويت كنندگي مد نظر نيست كه انتقال انرژي مطرح است.

 2- جريان ها و ولتاژها مقادير بالا هستند .

 3- در الكترونيك قدرت   سرعت كليد زني مطرح است .

 4- دفع حرارت از المان هاي الكترونيك قدرت.

كاربرد مولد تحريك ژنراتور ( تريستورهاي با قدرت زياد ) مي توانند تنظيم كنند.

كنترل دور موتورها- در صنايع الكتروشيميايي –جوشكاري در سيستم هاي تاسيسات هسته اي – منبع تغذيه اضطراري ( LOPS) – گرم كننده هاي القايي و كوره اي – SSR استاتيك سوئيچ رله.

المان هاي الكتريكي قدرت به 4 دسته تقسيم مي شوند: ديود هاي قدرت – تريستور ها – BST – FET  .

تقسيم بندي :

1-        حداكثر ولتاژ معكوس كه تحمل مي كنند     2- زمان كليد زني     3- حداكثر جريان عبوري 

ديود ها به سه دسته تقسيم مي شوند:

1- همه كاره                  2 - سريع                      3- شادكه 

RC} :  غير فعال UJT   : فعال     ميكروپروسسوري}

1-       تريستور ها : 

ترانزيستور ها:  BJT ها يا دو قطبي : مهم ترين مزيت : كليد كنترلي با جريان

عيب : منابع خود را بارگذاري مي كند.   پس از FET: منابع را بار گذاري نمي كند . 

MOS FET : مقاومت ورودي Ω M يا ∞ - كليد زني با ولتاژ – جريان با ولتاژ كنترل مي شود.

تركيبي از FET  و BJT ، IJBT مي شود .

تقسيم بندي :

1- دسته اول از عناصررا ما بر روي روشن شدن و خاموش شدن كنترلي نداريم و توسط منبع تغذيه صورت مي گيرد . ( ديود ها ) در نيم سيكل منفي روشن و منفي خاموش .

2- در روشن شدن كنترل داريم و خاموش كنترل نداريم.

3- هم روي روشن شدن و هم روي خاموش شدن كنترل داريم .ترانزيستور- FET  و BJT .

 تقسيم بندي از لحاظ وجود پالس در گيت : 

1- وجود مداوم پالس در B يا  G     2- وجود لحظه اي پالس SCR .

از لحاظ تحمل ولتاژ دو قطبي و تك قطبي :

منبع تغذيه  AC  يا  DC  باشد. خانواده ديود و SCR در شبكه AC كار مي كند  ولي بقيه بايد تك قطبي باشد ( DCباشد ) .

 

از لحاظ عبور جريان از يك جهت يا دو جهت : 

بيشتر المان ها را از يك جهت عبور مي دهد ولي تراياك از دو جهت عبور مي كند.

 

انواع مدارهاي الكترونيك قدرت : 

تبادل انرژي بين بار و مصرف كننده توسط المان قدرت كنترل مي شود . نقش المان در همگي كليد زني است.

1-        ركتيو فايرها ( يكسو كننده ها ) مبدل  AC به DC .

2-        مبدل  AC به DC كه ميزان انرژي انتقالي قابل كنترل است.

3-        كنورتورهاي AC  به  DC مثل ديود ها .

4-         مولد هاي  DC  به  DC ( چاپر ) . 

5-        DC  به  AC يا انيورتر ها(  UPS) .

6-        استاتيك سوئيچ ( كليد هاي استاتيك ) .

اصلاح كموتاسيون :

وظيفه تامين جريان ، از يك عنصر گرفته و به عنصر ديگر داده مي شود.

طبيعي : زماني كه تغيير حالت توسط منبع تغذيه صورت گيرد.

 اجباري : توسط مدارات ديگر اين كار انجام مي شود .

هارموني : مولفه هاي با فركانس ها و دامنه هاي متفاوت از يك شكل موج موجود  در مدار. در الكترونيك بايد دامنه هارموني ها دريك حد نگه داشته شود .

 ديود هاي قدرت :   تفاوت مهم بين آنها با ديودهاي معمولي:

1-        ولتاژ معكوس ديودهاي قدرت بيشتر است .

2- جريان عبوري از ديود هاي  قدرت بيشتر است .

 3- ساختمان آنها با هم متفاوت است .

ديود هاي معمولي اغلب ديود هاي ميلي متري هستند.

ديود هاي قدرت در برخي از كاربرد ها مي توانند ژرمانيوم با شند.

 مزيت هاي سيليسيم به ژرمانيم :

1- در طبيعت فراوان تر است .                   2- فرايند ساخت آنها ارزان تر است .

3- قدرت تحمل حرارت زيادي را دارند .      4-  آنها ولتاژ آستانه بالايي دارند حدود 7% .

 ژرمانيوم : 

1-        حرارت زيادي نمي توانند تحمل كنند.       2- فرايند ساخت آن گران تر است.

مزيت G :  ولتاژ آستانه هدايت بالايي دارد . حدود 2% 

اگردرمحيط سري كار مي كنيم استفاده ازG تا افت ولتاژ دو سرآن مي باشد و بالعكس اگر درمحيط گرم كار مي كنيم S تا افت ولتاژ دو سرآن زياد باشد. 

ساختار ديودها:

ديودهاي قدرت را سه لايه مي سازند_ ديودهاي Pin  گذاشتن اين لايه باعث مي شود كه ولتاژ زياد شود ولي باعث مي شود كه ولتاژ آستانه هدايت هم زياد شود . براي رفع عيب ازپديده جرقه زني بهمني استفاده مي شود. 

ديودهاي قدرت: 

بررسي ديناميك خاموش شدن وروشن شدن ديودهاي قدرت در يك ديود ايده آل سريعا خاموش وروشن مي شود. در يك پديده ايده آل يا در صنعت .

زمان باز سازي :  روي سرعت سوئيچينگ اثر مي گذارد .

 ديود هاي قدرت همه كاره :

1-        زمان بازسازي آنها بزرگ مي باشد . 25 ميلي ثانيه

2-        براي جريان بين 1 تا چند هزار آمپر استفاده مي باشد .

ولتاژ معكوس بين 50 ولت تا 50 كيلو ولت در جوشكاري .

ديود هاي با بازسازي سريع :

1-        زمان بازسازي 5 ميكروثانيه .

2-        ولتاژ از 50 تا 3 كيلو ولت .

3-        در چاپر و ديمرها استفاده مي شود.

 ديود هاي خيلي سريع با شاتكه :

1-        زمان بازسازي يا كليد زني بين 0.23 ميكرو ثانيه .

2-        ولتاژ آن به 100 ولت محدود مي شود .

3-        جريان نامي به يك تا 300 آمپر مي رسد .

4-        در منابع تغذيه با جريان كم استفاده مي شود و از راندمان زيادي برخوردار است .

 

پارامترهاي اجرايي ديود : 

پارامترهايي هستند كه در كاتالوگ وجود دارند .

پارامتر هايي هستند كه توسط شركت سازنده تعريف مي شوند .

اولين پارامتر، پارامترهاي ولتاژ :

 انواع پارامترهاي ولتاژي مثل ولتاژ فوروارد VF: مقدار لحظه اي افت ولتاژ مستقيم .

ديود – بر حسب ساختار ديود متغير است . VRRM : حداكثر ولتاژ پيك معكوس تكراري . اين مقدار توسط پيونر و نوع بدنه مشخص مي شود .

VRSM :  حداكثر ولتاژ يورشي معكوس .

 VTO : اين ولتاژ همان ولتاژ آستانه مي باشد و بستگي به درجه حرارت دارد .

ولتاژ شكست : حداكثر ولتاژي كه كه در باياس معكوس قادر به تحمل آن است .

 پارامترهاي حرارتي :

1-        دماي اسكال ( TJ ) : حداكثر دماي پيوند PN  است .

2-        TSTG : ( محدوده دمايي مجاز براي انبار كردن )

3-        TA :  دمايي محيطي كه ديود در آن قرار دارد .

4-         TC : ( دماي بدنه )

5-        TS : دماي داغ ترين نقطه روي گرما گير .

دماي پيوند توسط سازندگان داده مي شود .

 

مقاومت هاي حرارتي :

1-        مقاومت حرارتي بين پيوند و بدنه ( RTHJC ) و واحد ان درجه سانتي گراد بر وات است . OC/W

2-        مقاومت حرارتي بين بدنه و رادياتور ( RTHCS‌) .

3-        مقاومت حرارتي بين رادياتور و محيط (  RTHSA ) .

 

مولد معادل حرارتي :

Tj – Ta = PD(Rthjc + Rthcs + Rthsa) 

نكته : با استفاده از رابطه هاي بالا مي توان رادياتور مناسب را انتخاب كرد .

 پارامترهاي جرياني :

IFAV ( جريان اوريج فروارد )‌ : حداكثر جريان متوسط و مستقيم .

IFrms : حداكثر جريان مستقيم مناسب كه براي شكل موج متناوب استفاده مي شود.

 IFrm : حداكثر جريان پيك تكرار شونده مستقيم .

IFsm  : حداكثر جريان يورشي مستقيم غير تكرار شونده .

IRRm : حداكثر جريان معكوس يا نشتي .

I2. t : پارامتر I2. t  معرف ميزان توان گرمايي ديود است . معمولا براي انتخاب فيوز I2. t  فيوز از I2. t كمتر باشد تا به هنگام بروز عيب فيوز زودتر از ديود ذوب شود .

مشخصه هاي گرافيكي ديود :

از آنجايي كه ديود ها المان هاي غير خطي هستند عملكرد آنها توسط گراف هايي داده مي شود كه بر حسب مورد از ص 412 و ص 413 استفاده خواهد شد .

پارامتر هاي بازسازي :

1-        زمان بازسازي معكوس :  (TRR ) عبارت است از زماني كه جريان در طي تغيير وضعيت از هدايت مستقيم به حالت معكوس مي رود . TRR به دماي پيوند و جريان عبوري از ديود دارد .

2-        (α ) ( بار باز سازي) : مقدار حاملين بار الكتريكي كه به دليل تغيير وضعيت در پيوند PN ذخيره مي شود . هر چه مقدار اين بار كمتر باشد سرعت سوئيچينگ بيشتر است .

در تمام پارامترهاي اجرايي كه بيان شد TJ اثر شديدي بر تمام پارامترها و گراف ها دارد .

1-        تمرين : با مراجعه به كتاب الكترونيك صنعتي نوشته دكتر مذهبي يا سايت  data sheet .com All مشخصه و پارامترهاي چند ديود قدرت را بيابيد .

2-        نحوه انتخاب رادياتور براي المان هاي الكترونيك قدرت را از كتاب هاي Handbook الكترونيك ( كتاب مرجع برق براي تکنیسین و مهندسين نوشته آقاي واحديان ) و سايت Enterhab .hidsing .

 

ديود هاي سري و ديودهاي موازي :

سري كردن ديود ها به منظور اين است كه ولتاژ معكوسي كه ديود ها مي توانند تحمل كنند افزايش دهيم . مشكلي كه وجود دارد اين است كه مقاومت ديود ها يكي نيست و ولتاژ دو سر ( ولتاژ معكوس ) متفاوت است . اين مشكل را بايد با گذاشتن مقاومت ها با ديود موازي مي شود حل كنيم . هر ديود ولتاژ معكوس خودش را دارد . با هر ديود مقاومت موازي مي كنيم مقدار مقاومت يكسان مي شود . با اين ساختار تغييرات جريان نشتي ديود ها نيز بر طرف مي شود.  

R 1C1 و  R2 2C : در حالت مستقيم ولتاژ را گذرا بين ديود ها تقسيم مي كنند .

  

ديود هاي موازي :

براي زياد كردن جريان فروارد ( IF ) ديود ها را با هم موازي مي كنيم .

در اين مدار تقسيم جريان به درستي صورت نمي گيرد و براي حل اين مشكل مقاومت ها را سري مي كنيم تا تقسيم جريان را داشته باشيم و اگر جريان خيلي زياد باشد از سلف استفاده مي كنيم .

ص 423 تمرين فصل : پرسش هاي 1 ،  2، 3 ،  7،  8 ،  9،  11،  12، 13 ، 14، 1 ، 16، 17 ، 18، 19 .

 

ترانزيستورهاي قدرت :

1- BJT ها               2- MOSFET ها                3- IJBT ها .

طرز كار ترانزيستورهاي قدرت مانند ترانزيستورهاي معمولي است . فقط تمهيداتي انديشيده شده است كه سرعت كليد زني آنها افزايش پيدا كند . بعد از روشن شدن ولتاژ CE  به ولتاژ CE  اشباع خواهد شد . β اين ترانزيستورها مقدار زيادي نخواهد بود. به دليل وجود خازن هاي داخلي بين پيوند هاي PN ‌ ترانزيستور بلافاصله روشن نخواهد شد و لذا مانند ديود زمان هايي زمان صعود كه بستگي به ثابت زماني خازن داخلي ترانزيستور دارد محدود خواهد شد .

 

پارامترهاي اجرايي ترانزيستورها :           

1- hfe (β)        2- ( sat) VCE      3- زمان وصل      4 – زمان قطع      5- زمان عبور(tc )

6- منطقه كار ايمن باياس مستقيم  FBSOA .

در شرايط زمان وصل دماي متوسط پيوند موجب محدود كردن توانايي عبورجريان  در ترانزيستور مي شود . سازندگان ترانزيستور معمولا FBSOA هاي مستقيمي را تحت شرايط آزمايشي مشخص ارائه مي كنند . مرزهاي اين منطقه محدوده هاي IC , VCE هستند . ترانزيستور نبايد تلف آن به گونه اي باشد كه از اين ناحيه بيرون قرار  بگيرد . TJ  تاثير زيادي بر اين ناحيه دارد .

ولتاژ هاي شكست :

ولتاژ هاي شكست به صورت حداكثر قدر مطلق ولتاژ بين دو ترمينال كه ترمينال سوم برحسب مورد باز يا اسكال كوتاه باشد . در جهت مستقيم يا معكوس تعريف  مي شود .  مثل ولتاژ EBO : يعني ولتاژ بين ترمينال E و ترمينال بين  در حالي كه ترمينال كلكتور باز است .

كنترل تحريك بين :

ترانزيستور ها با تحريك بيس  به صورت لحظه اي  يا مداوم بر حسب مورد از مدار مورد استفاده قرار مي گيرند. تكنيك هاي معمول براي تحريك عبارتند از: كنترل وصل ، كنترل قطع ، كنتر شاسي و كنترل ضد اشباع .

مدار شكل زير يك مدار كنترل وصل ساده را نشان مي دهد.

 

شما هم می توانید در مورد این فایل نظر دهید.