Nguyên tắc thiết kế mạch và điều khiển mạch cầu H trong ĐK tải hay động cơ

Mạch cầu H là được gọi là mạch cầu H vì nó được cấu tạo bởi 4 transitor hay là Fet. Đôi khi mạch cầu H cũng được cấu tạo bởi 2 transitor hay Fet. Tác dụng của transitor và Fet là các van đóng mở dẫn dòng điện từ nguồn xuống tải. Tìn hiệu điều khiển các van là tín hiệu nhỏ (điện áp hay dòng điện) và cho dẫn dòng và điện áp lớn để cung cấp cho tải. Hiểu nôm na như thế này tín hiệu điều khiển của mình là nhỏ thường là tín...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nguyên tắc thiết kế mạch và điều khiển mạch cầu H trong ĐK tải hay động cơ Nguyên tắc thiết kế mạch và điều khiển mạch cầu H trong ĐK tải hay động cơTôi thấy nhiều pác vẫn chưa hiểu rõ nguyên tắc hoạt động của mạch cầu H và mạch cầu H nóđược hoạt động như thế nào và được ứng dụng vào điều khiển cái gì? Hôm nay tôi sẽ giới thiệuqua về nguyên lý hoạt động của mạch cầu H nếu có gì sai sót mong các pác chỉ giáo.Mạch cầu H là được gọi là mạch cầu H vì nó được cấu tạo bởi 4 transitor hay là Fet. Đôi khimạch cầu H cũng được cấu tạo bởi 2 transitor hay Fet. Tác dụng của transitor và Fet là các vanđóng mở dẫn dòng điện từ nguồn xuống tải. Tìn hiệu điều khiển các van là tín hiệu nhỏ (điện áphay dòng điện) và cho dẫn dòng và điện áp lớn để cung cấp cho tải. Hiểu nôm na như thế nàytín hiệu điều khiển của mình là nhỏ thường là tín hiệu đầu ra của vi điều khiển là nhỏ hơn 5V(do các điều chế PWM) mà điều khiển động cơ cần dòng điện và điện áp lớn. Các van điềukhiển hay các chân điều khiển chỉ cần tín hiệu nhỏ (Điện áp hay dòng điện) là mở khóa(Transitor) dẫn dòng cho tải. Nên thế mới dùng mạch cầu HMạch cầu H có thể đảo chiều dòng điện qua tải nên thế nó hay được dùng trong các mạch điềukhiển động cơ DC và các mạch băm áp. Đối với mạch điều khiển động cơ thì mạch cầu H có thểđảo chiều động cơ quá là đơn giản. Chỉ cần mở khóa các van đúng chiều mà mình muốn.1) Các dạng cấu tạo của mạch cầu HTheo tôi được bit thì mạch cầu H được cấu tạo bởi 2 dạng chính mà tôi hay gặp :a) Dạng 1 : Được cấu tạo bởi 4 transitor (Fet) Cùng kênh N. Sơ đồ nguyên lý mạch được cấutạo như sau :(Tôi chỉ vẽ mạch dùng transitor để mình họa)Đối với dạng này thì được cấu tạo bởi các transitor cùng kênh N. và chỉ cần 2 tín hiệu điềukhiển kích mở các transitorb) Dạng 2 : Được cấu tạo bởi 2 cặp đôi transitor P,N hay FET (THuận Ngược). Sơ đồ nguyên lýcấu tạo của nó được cấu tạo như sau :(Tôi cũng dùng transitor mình họaĐối với thiết kế này quả là thấy khá là ổn định .Và như thế chúng ta sẽ thấy là cần 4 tín hiệuđiều khiển nhưng trong thực tế mình chỉ cần 2 tín hiệu điều khiển là OK! Cho nên kiểu dạng 2này được sử dụng nhiều trong lĩnh vực điều khiển hơn dạng 1 tại vì...( Cái này các pác Pro chỉgiáo cho nguyên nhân tại sao cái 2 dùng hay hơn kiểu 1)2) Nguyên tắc hoạt động của mạch cầu H.Ở đây tôi chỉ xét đến nguyên lý hoạt động và hoạt động như thế nào của mạch cầu H Cho nêntôi lấy BJT là ví dụ còn Fet thì nó gần tương đương như thế.Theo thực tiễn thì thấy kiểu dạng 2 được dùng nhiều hơn nên tôi phân tích nguyên tắc hoạt độngcủa mạch kiểu dạng 2. Và được vẽ lại dễ nhìn như sau :Mạch cầu H này được điều khiển bởi 4 tín hiệu đóng mở các van đó là các tín hiệu 1 và tín hiệu2( Như trên hình vẽ) và điều khiển được 2 chiều (Có nghĩa là đảo chiều dòng điện). Xét từngchế độ thuận và nghịchNhư chúng ta đã bit điều kiện để đóng mở đê các transitor thông là:+ Đối với kênh N để mở thì Ube > 0 và mở transitor bằng dòng điện+ Đới với transitor kênh P để mở thì Ube Đấy là dạng đi của chiều thuận : Dòng điện từ nguồn qua Q1 sau đó qua tải và qua Q2 xuốngGND.* Điều khiển ở chế độ nghịchỞ chế độ này ta cũng cấp 4 tín hiệu điều khiển vào 4 con transitor. Và 4 tín hiệu điều khiển nàyphải thỏa mãn điều kiển sau :+ Tín hiệu 1 = 1 (Tức là khóa transitor Q1).+ Tín hiệu 2 = 1 ( Tức là mở transitor Q2)+ Tín hiệu 3 = 0 (Tức là mở transitor Q3)+ Tín hiệu 4 = 0 (Tức là đóng transitor Q4)Và dạng đường đi của chúng được thể hiện như hình vẽ sau :Nhìn vào mũi tên sẽ thấy dạng đường đi khi cấp ở chiều nghịch. Dòng điện đi từ Vcc qua Q3qua tải và qua Q2 xuống GND.3) Ưu nhược điểm của cầu H.a ) Ưu điểm : Sử dụng cầu H làm cho mạch trở nên đơn giản hơn và chỉ cần 1 nguồn điện.b) Nhược điểm : Nếu như mạch điều khiển thì cùng bật 2 công tắc ở cùng 1 nửa cầu thì sẽ mạchđộng lực của chúng ta bị ngắn mạch nguồn. Nếu hiện tượng xảy ra trong 1 thời gian ngắn (Quáđộ ) Sẽ xuất hiện dòng trùng dẫn qua van công suất làm tăng công suất tiêu tán trên van. Nếuthời gian trùng dẫn đủ dài, dòng trùng dẫn sẽ lớn làm cháy van công suất.4) Chú ýTrên là tôi chỉ giới thiệu cho các pác mạch cầu H và nguyên lý thiết kế mạch và nguyên tắchoạt động của mạch. Đối với mạch trong thực tế thì không mang mạch nguyên lý trên mà chạymạch! Lắp giáp vào nó cũng chạy nhưng mà nó dei ngay tức khắc nên khi thiết kế mạch cầu Hcần chú ý những điểm sau: Tín hiệu điều khiển van, bảo vệ cho van, dòng ngược do tải cảm tạora làm phá hủy tiếp giáp.....a ) Đối với mạch công suất nhỏĐối với tải có công suất nhỏ : Tần số đóng cắt hay tần số điều khiển nhỏ như điều khiển độngcơ nhỏ hay tải cảm có công suất nhỏ. Thì mạch cầu H thường được thiết kế bằng BJT. và chúngta cần chú ý đến dòng ngược khi điều khiển động cơ, tín hiệu điều khiển để cho BJT mở và cácthông số khác liên quan đến nó như dòng điện, điện áp.( Tôi không vẽ mạch này các pác có thể tham khảo)b) Đối với mạch công suất lớn. Đối với tải thiết bị ...