Đại học Công nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp
1.2.9. La chn phng ỏn thit k 32
Chng 2: Ch to ngun xung lng cc
2.1. Thit k v phõn tớch s khi chi tit
34
2.1.1. S khi chi tit 34
2.1.2. Phõn tớch nguyờn lý hot ng s khi chi tit 34
2.2. Thit k v phõn tớch nguyờn tc hot ng s nguyờn lý
36
2.2.1. S nguyờn lý 36
2.2.2. Phõn tớch nguyờn tc hot ng s nguyờn lý 36
2.2.2.1. Phõn tớch nguyờn tc hot ng ph
n to xung iu khin 36
2.2.2.2. Phõn tớch nguyờn tc hot ng phn cụng sut 44
2.2.2.3. Phõn tớch nguyờn lý hot ng phn ngun n ỏp cụng sut 48
2.2.2.4. Ngun n ỏp nuụi cho mch iu khin 49
2.3. Tớnh toỏn to nhit cho cỏc linh kin cụng sut
49
2.4. Kt cu thit b
51
2.4.1. La chn cỏc ph kin trờn mt mỏy 51
2.4.2. Thit k v thit b v lp rỏp 51
Kt lun v ỏnh giỏ kt qu
t c ca khoỏ lun
52
Ti liu tham kho
53
Giang Cao Sơn K46ĐC
5
Đại học Công nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp
XUT X TI
Cụng ngh m in l cụng ngh ó c s dng rng rói t lõu trờn th gii
v Vit Nam phc v cho nhng mc ớch khỏc nhau ca cụng nghip v i sng.
Trong hai thp k gn õy, cỏc nc cụng nghip phỏt trin ngi ta ó tin hnh
nghiờn cu v ng dng cụng ngh m tiờn tin ú l cụng ngh m xung vo thc t
sn xut, trong
ú cụng ngh to mng v lp ph cú cu trỳc nanụ bng k thut xung
cng khụng nm ngoi tro lu ny nh vo tớnh u vit ca k thut m xung.
1.í ngha ca k thut m xung
*) To ra cỏc lp ph bo v chng n mũn cao
Cỏc lp ph kim loi ch to bng k thut m xung cú th nhn c cu trỳc
Submicro v nanụ, lp m mn, r
nh, ng u ca lp m hon ho, cng
tng, chiu dy lp ph gim v vic la chn thnh phn hp kim d dng nh vo
s thay i cỏc thụng s ca k thut xung [5].
*) S dng vo mc ớch trang trớ
Cỏc lp ph vng, bc v hp kim. Cú búng cao m khụng cn s dng
cỏc cht to búng, ng u, mng, rt thớch h
p cho mc ớch trang trớ [6].
*) To cỏc mng cú cu trỳc nanụ
õy l mt cụng ngh rt mnh ch to nhng mng mng hp kim cú tớnh
cht t nh NiFe, CoFeNi, NiFeB s dng trong cỏc nghnh cụng nghip khỏc nhau
v trong i sng [4].
*) S dng trong cụng nghip in t
K thut m xung c s dng t lõu trong nghnh cụng nghip in t nh
m mch in, tip imchỳng cú th
m trờn l v cỏc a hỡnh phc tp mt cỏch d
dng. Ngy nay vi tớnh u vit ca lp m cú cu trỳc nanụ, k thut ny ang c
s dng rt mnh trong nghnh MEMS(Microelectro Mechanic System) cng nh ch
to sensor [7].
Trong thi gian gn õy, Phũng n mũn v bo v vt liu Vin khoa hc vt
liu- ó nghiờn cu k thut m xung. to ra lp m cú c
u trỳc Submicro v nanụ
l rt quan trng v cn thit trong khi Vit Nam hu nh cha cú c s no nghiờn
cu v s dng cụng ngh ny. Vỡ vy phi cú nhu cu tt yu l ch to ngun xung
lng cc phc v cho k thut m mi ny. Vic ch to Ngun xung lng cc
khụng nm ngoi mc ớch phc v cho ti nghiờn cu k thut m
xung ca Phũng
thớ nghim n mũn v bo v vt liu thuc Vin khoa hc vt liu.
Giang Cao Sơn K46ĐC
6
Đại học Công nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp
2.Nhim v ch to Ngun xung lng cc cho thớ nghim cụng ngh m mi
Vi lý do phc v cho mc ớch thớ nghim, cho nờn cn ch to ngun vi
xung li ra cú di lm vic rng, ngi s dng cú nhiu s la chn cỏc thụng s
khỏc nhau, phc v cho yờu cu thớ nghim.
- Tn s xung ra 1Hz
1500Hz
ữ
- Xung li ra l xung vuụng lng cc cú th iu chnh c rng
- Thi gian ngh sau mt cp xung lng cc l 1
ữ
512 ln ca chu k
- Biờn t 0
15V
ữ
- Dũng cc i 15A
- Thit b ny phi c kt cu vng chc v tin li khi thớ nghim
Giang Cao Sơn K46ĐC
7
Đại học Công nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp
CHNG 1
TèM HIU NHIM V V PHNG N THIT K
1.1.TèM HIU NHIM V
1.1.1. S lc k thut m xung
K thut m thụng thng c dựng t nhiu thp k trc õy v cho n
ngy nay vn cũn s dng ú l k thut m s dng dũng in mt chiu tc l dũng
in liờn tc.
K thut m xung l k thut ch to lp ph bng cỏch dựng dũng in khụng
liờn tc, nú cho phộp s d
ng mt dũng m cao hn rt nhiu do m xung cú tc
to mm cao v cho phộp ci thin cỏc c tớnh ca kim loi hay hp kim so vi lp
m truyn thng (dũng mt chiu). Dng dũng xung c s dng nhiu nht l xung
vuụng. Ch m xung n gin nht c biu din trờn hỡnh 1.
Quỏ trỡnh khuch tỏn
V
0
t
Np lp kộp
Quỏ trỡnh Faraday
P
h
ú
n
g
i
n
l
p
k
ộ
p
Ch ny c xỏc nh bi cỏc thụng s
in:
- T
+
: thi gian xung.
- T ngh: thi gian ngh
- T: chu k
- Jc: mt dũng xung
- Jm: mt dũng trung bỡnh
Cỏc thụng s ny nh hng rt ln n trng thỏi tinh th ca lp m. Trờn
hỡnh 2 biu din dng lý thuyt ca s thay i th theo thi gian ti in cc lm vic.
ng cong ny th hin nhng hin tng in hoỏ din ra ti catot.
T
J
J
C
T
+
T
ngh
J
M
0
t
Hỡnh 2. ng cong th ti catot
Hỡnh 1. Ch xung n
Giang Cao Sơn K46ĐC
8
Đại học Công nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp
- Ti thi im t=0, th tng theo chiu thng ng, th hin in tr omic do
tr khỏnh dung dch.
- Mt phn dũng in mt chiu J
DC
dựng np cho in dung lp kộp v
tin ti h cõn bng.
- Mt phn khỏc l dũng Faraday J
F
liờn quan n cỏc phn ng, ú l quỏ
trỡnh chuyn in tớch. Lỳc ú J
C
= J
DC
+J
F
.
- Thi gian xung cú th to lp m phi ln hn thi gian np ln kộp.
Vựng dũng Faraday l vựng lý tng m.
vựng cui ca xung xut hin st th omic v tip theo l phúng in ca lp
kộp.
1.1.2. S khi tng quỏt
Trờn c s nhim v ca ti ta thit k s khi tng quỏt nh sau:
(4)
Cụng sut
k in ỏp V
-
k in ỏp V
+
V
+
V
-
k tn s
(1)
Mỏy phỏt
xung vuụng
(2)
To thi gian
ngh
(3)
m cụng
sut
k rng
iu khin thi gian ngh
Ti
(B m)
(5)
Ngun n ỏp
Hỡnh 3. S khi tng quỏt
1.1.2.1. Phõn tớch s khi (hỡnh 3)
- Khi 1: L mỏy phỏt xung vuụng vi 2 ng vo iu khin tn s v
rng xung nhm to ra li ra xung vuụng cú tn s v rng iu khin c.
Giang Cao Sơn K46ĐC
9
Đại học Công nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp
- Khi 2: L mch to thi gian ngh nhm to ra c thi gian ngh theo yờu cu
ca ngun xung. Thi gian ngh cú th c la chn T*1,T*2,T*4,T*8T*512 ( T l
chu k ca xung li ra mỏy phỏt xung) bng chuyn mch iu khin h s chia tn.
- Khi 3: L tng m cụng sut li ra vi mc ớch m cụng sut li ra cho
mỏy phỏt xung vuụng v nhn tớn hiu iu khin khong th
i gian ngh t tng to
thi gian ngh a lờn.
- Khi 4: L tng cụng sut li ra t cụng sut xung theo yờu cu ca
nhim v ch to
- Khi 5: L ngun n ỏp to ra 2 in ỏp V
+
v V
-
cú th iu chnh c biờn
, cung cp ngun lc cho khi cụng sut. Li ra ca tng cụng sut chớnh l li ra
ca Ngun xung lng cc, cú th l ti hay c th hn ú l in cc anot v catot
ca b m.
1.2. KHO ST CC LINH KIN IN T
Do yờu cu v nhim v ca ti v theo s khi tng quỏt m ta
ó trỡnh
by cỏc phn trc. Nờn mc ny ta tỡm hiu cỏc linh kin in t, c bit l cỏc
linh kin cụng sut cú th úng m c dũng in mt chiu.
1.2.1. TIRISTO khoỏ c bng cc iu khin, GTO (Gate Turn Of TIRISTO)
TIRISTO l linh kin chnh lu cú iu khin, c s dng rng rói trong cỏc
s chnh lu hoc dựng ct pha dũng in xoay chiu t cụng xu
t nh vi W n
cụng sut ln vi trm MW. Tuy nhiờn vi cỏc ng dng trong cỏc b bin i xung
ỏp mt chiu hoc cỏc b nghch lu m cỏc phn t úng,m bỏn dn luụn t di
in ỏp mt chiu thỡ TIRISTO khụng c s dng rng rói vỡ nú khụng th khoỏ li
c sau khi ó cú xung kớch m. khoỏ c TIRISTO thỡ thng dựng n cỏc
mch chuyn mch cng bc phc tp, gõy t
n hao v cụng sut, tn kộm v gim
hiu sut.
Vo u nhng nm 80 thỡ GTO ra i. Nh tờn gi ca nú, ngha l khoỏ li
c bng cc iu khin. GTO cú kh nng úng ct dũng in rt ln, chu c
in ỏp cao, l van iu khin hon ton. GTO ó phỏt huy u im c bn ca phn
t bỏn dn ú l kh n
ng úng ct dũng in ln nhng li c iu khin bi tớn
hiu cụng sut nh.
Giang Cao Sơn K46ĐC
10
Đại học Công nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp
1.2.1.1. Cu trỳc bỏn dn
GTO cú cu trỳc bỏn dn v ký hiu nh hỡnh 4a,b.
a) cu trỳc bỏn dn
K
A
G
b) ký hiu
Hỡnh 4
Trong cu trỳc bỏn dn ca GTO lp p, anot c b xung cỏc lp n
+
. Du
cng ch ra mt cỏc in tớch tng ng, cỏc l hoc in t, c lm giu thờm
vi mc ớch lm gim in tr khi dn ca cỏc vựng ny. Cc iu khin ni vo lp
p th 3 c chia nh ra v phõn b u so vi lp n
+
ca catot.
1.2.1.2. c tớnh úng ct
Khi cha cú dũng iu khin, nu anot cú in ỏp dng so vi catot thỡ ton
b in ỏp ri trờn tip giỏp J
2
gia. Tuy nhiờn nu catot cú in ỏp dng hn so
vi anot thỡ tip giỏp p
+
- n sỏt anot s b ỏnh thng ngay in ỏp rt thp, ngha l
GTO khụng chu c in ỏp ngc.
Mụ hỡnh iu khin úng, m c biu din trờn hỡnh 5b.
GTO c iu khin m bng cỏch cp dũng vo cc iu khin, dũng iu
khin m cú dng nh hỡnh v 5a. Dũng iu khin phi duy trỡ trong thi gian l
n
dũng qua GTO kp vt xa giỏ tr dũng duy trỡ.
khoỏ GTO, mt xung dũng phi c ly ra t cc iu khin. Xung
dũng khoỏ phi cú biờn rt ln khong 20-25% biờn dũng anot-catot. Mt
yờu cu quan trng na l xung dũng iu khin phi cú dc sn xung cao
khụng ln hn 1
à
s
Giang Cao Sơn K46ĐC
11
Đại học Công nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp
.
Hỡnh 5. Dng Xung dũng v nguyờn lý iu khin
1.2.2. Tranzito lng cc cụng sut
1.2.2.1. Cu trỳc bỏn dn
Tranzito l phn t bỏn dn cú cu trỳc gm 3 lp bỏn dn p- n-p hoc n- p-n,
to nờn hai lp tip giỏp p-n. Cu trỳc ny thng c gi l Bipolar Junction
Tranzito (BJT) vỡ dũng in chy trong chỳng bao gm c hai loi in tớch õm (in
t), dng (l trng). Cu trỳc tiờu biu ca mt Tranzito cụng sut c biu din
nh hỡnh v
6. Trong ú lp bỏn dn p-n xỏc nh in ỏp ỏnh thng ca tip giỏp B-
C v do ú ca C-E.
Hỡnh 6. Cu trỳc bỏn dn
Trong ch tuyn tớnh, hay cũn gi l phn t khuych i dũng in vi
dũng colector I
C
bng
ln dũng baz, trong ú
l h s khuych i dũng in
I
c
=
I
B
Tuy nhiờn trong in t cụng sut thỡ
thng l nh (khong hng chc
ln). Khi m dũng iu khin phi tho món iu kin:
Giang Cao Sơn K46ĐC
12
Đại học Công nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp
I
B
>
C
I
hay I
B
=K
bh
.
C
I
Trong ú K
bh
bng 1,2-1,5 gi l h s bóo ho. Khi ú Tranzito s trong ch
bóo ho vi in ỏp gia colector v emitor rt nh c 1
ữ
1.5V, gi l dũng bóo
ho (U
CE.bh
). Khi khoỏ dũng iu khin I
B
=0, lỳc ú dũng colector gn bng 0.
Tn hao cụng sut trờn Tranzito bng tớch ca dũng in colector vi in ỏp
ri trờn colector-emitor, s cú giỏ tr rt nh trong ch khoỏ.
Trong cu trỳc bỏn dn ca Tranzito, ch khoỏ nu c hai tip giỏp B-E
v B-C u c phõn cc ngc. BJT trong ch tuyn tớnh, nu tip giỏp B-E
phõn cc thun v B-C phõn cc ngc. Trong ch bóo ho c hai tip giỏp B-E v
B-C phõn cc thu
n.
C ch to ra dũng in qua Tranzito l s thõm nhp ca cỏc in tớch khỏc
du vo vựng baz p, cỏc in t, vỡ vy BJT cũn c gi l cu trỳc vi cỏc ht
mang in phi c bn.
1.2.2.2. c tớnh úng ct ca Tranzito
Ch úng ct ca Tranzito ph thuc ch yu vo cỏc t ký sinh gia tip
giỏp B-E v B-C, C
BE
v C
BC
. Quỏ trỡnh úng ngt ca mt Tranzito qua s khoỏ
trờn hỡnh 7a. Trong ú Tranzito úng ngt mt ti thun tr R
t
di dng in ỏp + U
n
iu khin bi tớn hiu in ỏp t U
B2
n +U
B1
v ngc li. Dng súng, dũng in
v in ỏp cho trờn hỡnh 7b.
*) Quỏ trỡnh m
Theo th hỡnh 7b, trong khong thi gian (1) BJT trong ch khoỏ.
Trong khong thi gian (2), t u vo cú giỏ tr tng ng C
in
=C
BE
+ C
BC
c
np t in ỏp U
B2
n +U
B1
. T C
in
ch np n giỏ tr ngng U* ca tip giỏp U
BE
c 0,6-0,7V. Dũng in v in ỏp trờn BJT ch bt u thay i khi U
BE
vt quỏ giỏ
tr 0 u giai on 3. Khong thi gian 2 l tr khi m, t
d(on)
ca BJT.
Trong khong (4) in ỏp U
CE
tip tc gim n giỏ tr in ỏp bóo ho cui cựng.
Trong giai on (5), BJT hon ton lm vic trong ch bóo ho.
*) Quỏ trỡnh khoỏ BJT
Khi in ỏp iu khin thay i t U
B1
n -U
B2
u giai on (6) in tớch
tớch lu trong cỏc lp bỏn dn khụng th thay i ngay lp tc c. Dũng I
B
tc thi
s cú giỏ tr:
Giang Cao Sơn K46ĐC
13
Đại học Công nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp
I
B2
=
B
B
R
UU
*
2
Khong (6) gi l khong tr khi khoỏ, t
d(off)
.
Trong khong (7) dũng colector I
C
bt u gim v bng 0, in ỏp U
CE
s
tng ti giỏ tr +U
n
. Trong khong thi gian ny BJT lm vic trong ch tuyn tớnh,
dũng I
C
t l vi dũng baz. T C
BC
bt u np ti giỏ tr in ỏp ngi, bng U
n
. n
cui khong (7) thỡ Tranzito mi khoỏ hon ton. Trong khong (8) t C
BE
tip tc np
ti in ỏp ngc, -U
B2
. Tranzito ch khoỏ hon ton trong khong (9).
Hỡnh 7
b) dng súng dũng in, in ỏp
a) S
*) Dng ti u ca dũng iu khin khoỏ BJT
Tranzitor cú th khúa li bng cỏch cho in ỏp gia B-E bng 0. Tuy nhiờn cú
th thy rng khi ú thi gian khoỏ s b kộo di ỏng k. Khi dũng I
B2
=0, ton b
in tớch tớch lu trong cu trỳc bỏn dn ca Tranzito s ch b suy gim nh qua trỡnh
t trung ho sau mt thi gian nht nh. Cú th rỳt ngn thi gian m, khoỏ bng cỏch
cng bc quỏ trỡnh di chuyn in tớch nh dng dũng iu khin nh hỡnh 8.
Giang Cao Sơn K46ĐC
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét