موضوع : تحقیق ابزار برقی نیمه هادی

توضیح : این فایل به صورت ورد و آماده چاپ می باشد

30 ابزار برقي نيمه هادي
دوران جديد از علم الكترونيك هيدروليكي برقي با معرفي تراستورها در اواخر دهه 1950 آغاز شد. امروزه انواع مختلفي از ابزار برقي و هيدروليكي براي كاربرد در فركانس ها و قدرت هاي بالا در دسترس وجود دارد. برجسته ترين ابزار برقي و هيدروليكي تراستورهاي محل ورود گيت و خروج روشن خاموش ترانزيستور هاي دارلينگتون هيدروليكي برقي و ترانزيستورهاي دوقطبي گيت روكشدار شده (iGBIs) مي بشند. ابزار هيدروليكي قبرقي نيمه هادي مهمترين عناصر عملكردي در تمامي كاربردهاي تبديل قدرت برق محسوب مي شود.
ابزار برقي اساساً به عنوان سوئيچ هايي براي تبديل قدرت از يك شكل به شكل يديگر به كار برده مي شوند. آنها در سيتسم هاي كنترل موتوري ذخاير برقي متداوم انتقال جريان مستقيم با ولتاژ بالا ذخاير قوه گرم سازي القايي و در بسياري از ساير كاربردهاي تبديل قدرت به كار برده مي شوند. بررسي ويژگي هاي اصلي اين ابزارهاي موتوري در اين فص آمده است.
تيراستور و تراياك (مهار نيرو)
از تراستورها همچنين يك كننده گاهي كنترل شونده سيليكوني نام برده مي شود. كه اساساً يك دستگاه pnpn هم كنشگر سه قسمتي چهار لايه مي باش.د كه داراي 3 ترمينال يا پايانه مي باشد:
آند، كاتد و گيت محل ورودي، خروجي اين دستگاه به واسطه ايجاد يك پالس كوتاه در مسير گيت و كاتد روشن مي شود.
به محض روشن شدن دستگاه گيت كنترل خود را براي خاموش كردن دستگاه از دست مي دهد. و خاموش شدن به واسطه ايجاد ولتاژ برعكس در آند و كاتد رخ مي دهد. شكل تراستور و ويژگي هاي ولتاژ آمپر آن در نمودار 3001 آمده است. اصولاص 2 طبقه بندي در مورد تيراستورها وجود دارد: دستگاه حركت برگردان (كه جريان متناوب را به جريان مستقيم تبديل مي كند و حركت وارون مي سازد كه جريان مستقيم را به متناوب تبديل مي كند) تفاوت ميان يك دستگاه تيراستور برگردان و وارون ساز زمان پايين خاموش شدن دومي مي باشد. تيراستورهاي برگردان پايين است و در كاربردهاي دگرسو سازي هاي طبيعي استفاده مي شوند. تيراستورهاي وارون ساز در كاربردهاي تبديل برق اضطراري همچون جاپرها dc-dc و وارون سازي dc-ac استفاده مي شوند. تيراستورهاي وارون ساز به ويسله تبديل جريان به صفر با استفاده از يك مدار خارجي تبديل برق خاموش مي شوند. و اين امر مستلزم اجزاي سازنده تبيدل برق اضافي مي باشد. از اين رو خسارات اضافي در دستگاه وارون ساز جريان را موجب مي شود.
تيراستورها در شرايط جريان هاي موقتي و قابليت dv/dt بسيار قوي و نيرومند عمل مي كنند. ولتاژ پيشين در تيراستورها حدود 5/1 تا 2 ولت مي باشد. و حتي در جريان هاي بيشتر در ترتيب A1000 اغلب به 3 ولت هم مي رسد.
هنگامي كه ميكروولتاژ پيشين كاهش برق دستگاه را در هر جريان ايجاد شده مشخص مي كند كاهش برق تغيير يافته تبديل به فاكتور مسلمي براي تحت تاثير قرار دادن دماي هم كنشگر و بخش نيم رسانا در فركانس هاي بسيار بالا م يشود. به همين علت ماكزيمم فركانس هاي متغير ممكن كه از تيراستورها استفاده مي كنند، در مقايسه با ساير دستگاه هاي برقي كه در اين فصل به آنها اشاره شده است محدودتر مي باشد.
تيراستورها داراي قابليت و توان مقاوم I2t مي باشند و به وسيله فيزوها محافظت مي شوند. قابليت جريان فراتاخت بدون تكرار تيراستورها حدود 10 برابر جريان زاويه چهارگوشي دار ميانگين ريشته رده بندي شده آنها مي باشد. (rms) آنها بايد توسط شبكه هاي اتصالي سربالايي به دليل تاثيرات
di/d+ , dv محافظت شوند. اگر dr/dt مشخص شد. افزايش يابد تيراستورها ممكن است هدايت جريان را بدون استفاده يك پالس گيت (محل خروج و ورود) شروع كنند. در كاربردهاي تبديل جريان dc به ac لازم است از يك ديود غير موازني با ميزان سرعت و براورد يكسان و مشابه در طول مسير هر يك از تيراستورهاي اصلي استفاده كنيد. تيراستورها تا v 6000 و A 3500 قابل دسترسي و استفاده هستند.
يك تراياك  در واقع به طور عملكرد يك جفت از تيراستورهاي برگردان جريان كه به طور غيرعادي با هم مرتبط اند مي باش.د شكل تراياك و ويژگي هاي ولت آمپر آن در نمودار 3002 نمايش داده شده است. بعلت تلفيق و يكي سازي، تراياك از ويژگي dr/dt دوباره به كار برده شده ضعيف، حساسيت ضعيف جريان گيت ورودي و خروجي در زمان روشن بودن دستگاه طولاني تر بودن مدت زمان خاموشي برخوردار مي باش.د تراياك اساساً در كاربرد هاي كنترل فاز همچون تنظيم كننده ac براي روشن كردن و كنترل فن و همچنين در رله هاي حالت جامد به كار برده مي شوند.
تيراستورهاي خاموش كننده گيت: (GTO)
GTO در واقع ابزار برقي مي باشند كه با يك پالس كوتاه جريان گيت روشن شده و به واسطه ايجاد يك پالس گيت برعكس جريان خاموش مي شوند. اين دامنه نوسان جريان بالعكس گيت بستگي به جريان آندي دارد كه خاموش مي شود. بنابراين نيازي به يك مدار دگرسو سازي خارجي براي خاموش كردن آن نيست. زيرا خاموش شدن به واسطه ميان پر زدن مستقيم رساناگر ها به مدار گيت تامين مي شود و زمان خاموش شدن آن بسيار كوتاه مي باشد. در نتيجه قابليت بيشتري نسبت به ترانزيستورها براي عملكرد با فركانس بالا در اخترا قرار مي دهد. نماد GTO و ويژگي هاي خاموش شدنش در نمودار 30.3 نشان داده شده است.
GTO دااراي قابليت و توانايي مقاوم I2t مي باشد و در نتيجه با فيزوهاي نيم هادي قابل محافظت هستند. براي قابل اطمينان بودن عملكرد GTO جنبه هاي حياتي و مهم طراحي مناسب از مدار خاموش كردن گيت و مدار اتصالات سربالايي آن مي باشد.
1-    يك GTO از دريافتي جريان خاموش كردن ضعيفي بنا به تعريف 4 به 5 برخوردار است. بعنوان مثال يك جريان اوج 2000 آمپري GTO ممكن است مستلزم يك جريان 500 آمپري از جريان گيت بالعكس باشد. همچنين در يك GTO تمايل به جفت شدن در دماهايي بالاتر از 125 درجه دارد. GTO تا جريان هاي حدود 4500 و 2500A قابل دسترسي هستند.
تيراستورهاي بالعكس كننده جريان (RCT) و يكسو كننده كنترل شونده سيليكوني نامتقارن (ASCR) معمولا در كاربردهاي وارون سازي جرياني، يك ديود در حالت غير موادي به تيراستور براي اهداف تبديل جريان برق آزادسازي جريان متصل مي شود. در RCT ها ديود با يك تيراستور تعويض متغير جريان سريع در كي تراشه سيليكوي تك ادغام شده است. بنابراين شمار ابزار موتوري و برقي قابل كاهش است.
اين ادغام و تركيب منجر به بهود و پيشرفت ويژگي هاي ديناميكي و استاتيكي راهي تندكارايي عملكرد نهايي مدار آن مي شود. RTC ها اساساً براي كاربردهاي خاصي همچون كشش طراحي شده اند. ديود ناموازي ولتاژ بالعكس را در مسير تيراستور از 1 به 20 ولت تغيير محدود مي كند. همچنين به خاطر عمل احيا بالعكس ديودها ممكن است زماني كه ديود از ولتاژ بالعكس خود دوباره پوشانده مي شود تيراستور دوباره به كار برده شده در حد بسيار بالا به نظر آيند.
اين امر استفاده وسيع شبكه هاي RC بزرگ و وسيع را براي حذف كردن ولتاژهاي موقتي و گذرا ضروري ساخته است. همينطور كه دامنه كاربرد تيراستورها و ديودها به فركانس هاي بالاتر افزايش مي يابد. شارژ بازيافت بالعكس آنها به طور روزافزوني مهمتر مي شود. شارژ بازيافت و احياي بالعكس در سطح عالي و بالا به اتلاف انرژي و برق بيش از حد در هنگام انتقال منجر مي شود.
ASCR، از قابليت حذف و جلوگيري كردن جريان مشابهي همانند تيراستور وارون ساز جريان رخ مي دهد. برخوردار است. اما داراي يك تيراستور محدود بالعكس از يك سرعت و برآ‎ورد مشابه مي باشد. ASCR داراي اين ويژگي خاص مي باشد. زمان خاموش شدن سريع كه در نتيجه مي تواند در يك فركانس بالاتر از يك SCR عمل مي كند. از آنجائي كه زمان خاموش شدن آن به وسيله يك عامل تقريباً 2 برابر پايني كاهش آورده مي شود. اندازه اجزاي سازنده تبديل جريان برق آن نيز به نصف كاهش مي يابد. به همين علت خسارات و اتلاف انرژي در انتقال جريان نيز كاهش خواهند يافت. تكنيك هاي خاموش كردن با استفاده از گيت براي كاهش حتي بيشتر زمان خاموش كردن يك ASCR به كار برده مي شوند. كاربرد يك ولتاژ منفي در يك گيت در مدت زمان خاموش بودن دستگاه كمك مي كند. به تخليه كردن بار الكتريكي ذخيره شده در دستگاه و هم چنين به مكانيزم احياء و بازيافت نيز كمك مي كند. اين امر كاهش مدت زمان خاموش شدن را به وسيله يك فاكتور مهم تا حدود 2 برابر دستگاه هاي معمولي و سنتي تحت تاثير قرار مي دهد.
فهرست مطالب
ابزار برقي نيمه هادي    1
تيراستور و تراياك (مهار نيرو)    1
تيراستورهاي خاموش كننده گيت: (GTO)    3
ترانزيستورهاي برقي (موتوري هيدروليكي)    5
MOSFET هاي موتوري (برقي يا هيدروليكي)    6
مبدلهاي DC-to-Ac    9
معكوس كننده ولتاژ منبع    10
منابع تبديل كننده جريان    11
ارتباط تشديدكننده صداي تبديل كننده    11
تبديل كننده هاي DC-DC    13
تبديل كننده Baclc    13
C.3: منابع قدرتي:    15
آشوكابهادت    15
منابع قدرت DC:    15
مبدلهاي غير جداسازي شده براي pwm ها:    18
نقشه هاي جداگانه تك منظوره:    18
مبدلهاي دوگانه pwm:    19
الف) حالت زير رزونانس (با PF نهايي):    21
منابع توان AC    24
منابع توان ويژه    25
جهت اطلاعات بيشتر    25
-كنترل مبدل هاي ماشين هاي dc    26
درايو دستگاه Dc مبدل تعديل نوسانات عرضي صدا    27
كنترل مبدل دستگاه هاي AC    29
درايو موتور تضعيف معكوس كننده مغزي جريان    30
درايو دستگاه تضعيف مبدل چرخشي    31
پوشش قدرت شيب موتور كاهنده    32
درايو موتور متناسب با ميدان آسيب رسان    33
تعريف اصطلاحات    34
-منابع:    34