ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΣΧΥΟΣ ΑΣΚΗΣΗ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΔΙΟΔΟΥΣ & ΤΑ ΘΥΡΙΣΤΟΡ ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΣΧΥΟΣ ΑΣΚΗΣΗ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΔΙΟΔΟΥΣ & ΤΑ ΘΥΡΙΣΤΟΡ ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ

ΤΕΙ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ & ΘΡΑΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΣΧΥΟΣ & ΚΙΝΗΤΗΡΙΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Διευθυντής: Δρ. Ιωάννης Χ. Δερμεντζόγλου ΑΣΚΗΣΗ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΔΙΟΔΟΥΣ & ΤΑ ΘΥΡΙΣΤΟΡ ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ 1.0 ΘΕΩΡΙΑ.3 1.1 ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ.3 1.2 ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΙΣ ΔΙΟΔΟΥΣ.3 1.3 ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΑ ΘΥΡΙΣΤΟΡ 4 1.4 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΣΜΟΣ...6 1.4.1 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΣΜΟΣ ΜΕ ΔΙΟΔΟ.6 1.4.2 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΣΜΟΣ ΜΕ ΘΥΡΙΣΤΟΡ..7

1.0 Θεωρία 1.1 Λέξεις Κλειδιά Δίοδοι Τάση ανόδου, τάση καθόδου, στιγμιαίο στοιχείο Θυρίστορ Γωνία έναυσης θυρίστορ, ρεύμα διατήρησης θυρίστορ, τάση συγχρονισμού θυρίστορ, τάση πόλωσης θυρίστορ, αφή (άναμμα) θυρίστορ, σβέση θυρίστορ, ρεύμα μανδάλωσης ελεγχόμενο κατά την τάση στοιχείο 1.2 ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΙΣ ΔΙΟΔΟΥΣ Ερωτ. 1 : Τι είναι η τάση πόλωσης μιας διόδου? Η τάση που εφαρμόζεται μεταξύ της ανόδου και της καθόδου από μία πηγή τροφοδοσίας. Ερωτ. 2 : Πότε άγει μία δίοδος? Όταν το δυναμικό ανόδου είναι μεγαλύτερο από το δυναμικό καθόδου.

1.3 ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΑ ΘΥΡΙΣΤΟΡ Ερωτ. 1 : Πως είναι η διαμόρφωση του στοιχείου? (Περιγράψτε το με τη βοήθεια του διδάσκοντα) Σχ. 1. Διαμόρφωση του θυρίστορ με επαφές p-n Ερωτ. 2 : Ποιο είναι το ισοδύναμο κύκλωμα του θυρίστορ? (Περιγράψτε το με τη βοήθεια του διδάσκοντα) Σχ. 2 Διαμόρφωση του θυρίστορ ως συνδεσμολογία δύο τρανζίστορ Ερωτ. 3 : Τι είναι η τάση πόλωσης θυρίστορ?

Η τάση που εφαρμόζεται μεταξύ της ανόδου και της καθόδου ενός Θυρίστορ από μία πηγή τροφοδοσίας. Ερωτ. 4 : Τι είναι η γωνία έναυσης ενός θυρίστορ? Είναι η χρονική καθυστέρηση με την οποία δίνουμε εντολή (δηλ. παλμό στην πύλη) στο θυρίστορ από τη στιγμή που η τάση στα άκρα του αυξάνει (γίνεται θετική). Ερωτ. 5 : Τι είναι η τάση συγχρονισμού σε ένα κύκλωμα με θυρίστορ? Η τάση πόλωσης του θυρίστορ λέγεται και τάση συγχρονισμού γιατί αυτή την τάση «παρακολουθεί» και επεξεργάζεται το κύκλωμα υπολογισμού της γωνίας έναυσης. Ερωτ. 6 : Πώς ένα θυρίστορ μεταβαίνει στην κατάσταση αγωγής? Όταν είναι πολωμένο θετικά (δηλ. θετική τάση μεταξύ ανόδου και καθόδου), δοθεί παλμός ρεύματος στην πύλη, και το ρεύμα που διαρρέει το θυρίστορ ξεπεράσει ένα ελάχιστο ρεύμα το οποίο λέγεται ρεύμα μανδάλωσης (=0.5% του ονομαστικού ρεύματος θυρίστορ). Μόλις το ρεύμα μέσα από το θυρίστορ αυξηθεί πάνω από το ρεύμα μανδάλωσης αφαιρείται ο παλμός από την πύλη. Ερωτ. 7 : Πώς σβήνει ένα θυρίστορ? Όταν η τάση στα άκρα του (πόλωσης) γίνει μηδέν ή αρνητική και το ρεύμα μέσα από το θυρίστορ πέσει κάτω από το ελάχιστο όριο που λέγεται ρεύμα διατήρησης (=0.5% του ονομαστικού ρεύματος θυρίστορ).

1.4 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΣΜΟΣ 1.4.1 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΣΜΟΣ ΜΕ ΔΙΟΔΟ Ανοίξτε το αρχείο Diode.mdl, στο περιβάλλον του MATLAB-SIMULINK. Αναγνωρίστε τους ακροδέκτες της διόδου (άνοδο και κάθοδο). Ο κάθε ακροδέκτης τροφοδοτείται από μία πηγή DC. Υπάρχουν ένα αμπερόμετρο το οποίο μετρά το ρεύμα ανόδου-καθόδου, και δύο βολτόμετρα. Ένα που μετρά την τάση διόδου-φορτίο (1Ω), και ένα που μετρά την τάση στα όρια της διόδου. ΒΗΜΑ ΠΡΩΤΟ. Θέστε την τάση της ανόδου στα +5V, και την τάση καθόδου στα +3V. Παρατηρείστε τις σχετικές κυματομορφές από τα όργανα και συμπεράνατε την κατάσταση της διόδου. ΒΗΜΑ ΔΕΥΤΕΡΟ. Θέστε την τάση της ανόδου στα +3V, και την τάση καθόδου στα +5V. Παρατηρείστε τις σχετικές κυματομορφές από τα όργανα και συμπεράνατε την κατάσταση της διόδου. ΒΗΜΑ ΤΡΙΤΟ. Θέστε την τάση της ανόδου στα -3V, και την τάση καθόδου στα -5V. Παρατηρείστε τις σχετικές κυματομορφές από τα όργανα και συμπεράνατε την κατάσταση της διόδου.

1.4.2 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΣΜΟΣ ΜΕ ΘΥΡΙΣΤΟΡ Ανοίξτε το αρχείο thyristor.mdl, στο περιβάλλον του MATLAB-SIMULINK. Αναγνωρίστε τους ακροδέκτες του θυρίστορ (άνοδο, κάθοδο και πύλης). Ο κάθε ακροδέκτης εκτός της πύλης τροφοδοτείται από μία πηγή DC. Υπάρχουν ένα αμπερόμετρο το οποίο μετρά το ρεύμα ανόδουκαθόδου, και δύο βολτόμετρα. Ένα που μετρά την τάση θυρίστορ-φορτίο (1Ω), και ένα που μετρά την τάση στα όρια του θυρίστορ. Τον ακροδέκτη πύλης τον τροφοδοτεί μία γεννήτρια παλμών. Ρυθμίστε το πλάτος του παλμού στο 1, να δίνεται στα 5 s, και η περίοδος ON-OFF του παλμού (duty cycle) να είναι 1 s. To ποσοστό του παλμού στη θέση ΟΝ να είναι 5%. ΒΗΜΑ ΠΡΩΤΟ. Θέστε την τάση της ανόδου στα +100V, και την τάση καθόδου στα +50V. Παρατηρείστε τις σχετικές κυματομορφές από τα όργανα και συμπεράνατε την κατάσταση του θυρίστορ. ΒΗΜΑ ΔΕΥΤΕΡΟ. Θέστε την τάση της ανόδου στα +50V, και την τάση καθόδου στα +100V. Παρατηρείστε τις σχετικές κυματομορφές από τα όργανα και συμπεράνατε την κατάσταση του θυρίστορ.

ΒΗΜΑ ΤΡΙΤΟ. Θέστε την τάση της ανόδου στα -50V, και την τάση καθόδου στα -100V. Παρατηρείστε τις σχετικές κυματομορφές από τα όργανα και συμπεράνατε την κατάσταση της διόδου.