L4 EP

4

REDRESOR STABILIZAT {N PUNTE SEMICOMANDAT~ CU TIRISTOARE

1. OBIECTUL APLICA|IEI

Se studiaz` caracteristicile redresorului în punte semicomandat` cu reglaj prin faz` ]i

posibilitatea de realizare a unui stabilizator de tensiune continu` prin includerea acestui

redresor într-o bucl` de reglaj automat.

Se compar` performan\ele m`surate cu cele estimate pe un model simplificat.

Se face analiza SPICE a redresorului în punte semicomandat`.

2. MONTAJUL STUDIAT. ELEMENTE TEORETICE PENTRU EVALUAREA PERFORMAN|ELOR. ANALIZA SPICE

2.1. Func\ionarea montajului Principiul de func\ionare al unui redresor stabilizat în punte semicomandat` este

ilustrat în figura 1. A]a cum se poate observa, prin modificarea unghiului de comand` α se

modific` valoarea medie a tensiunii la ie]irea redresorului. Dac` redresorul este prev`zut cu

o bucl` de reac\ie se ob\ine un redresor stabilizat.

Fig. 1 Schema-bloc a redresorului stabilizat în punte semicomandat`.

Schema montajului studiat este prezentat` în figura 3. Circuitul de putere este constituit din transformatorul de alimentare TR , din puntea

bifazat` semicomandat`, realizat` cu diodele D ]i D , respectiv tiristoarele TH ]i TH ,

precum ]i din celula de filtrare compus` din inductan\a L ]i condensatorul C . Inductan\a

are ]i rolul de a asigura regimul de conduc\ie neîntrerupt` a curentului debitat de

redresor, în care, dup` fiecare anulare a tensiunii de alimentare, tiristorul respectiv mai

2

1 2 1 2

1 1L1

74 REDRESOR STABILIZAT {N PUNTE SEMICOMANDAT~ CU TIRISTOARE

r`m@ne în conduc\ie împreun` cu dioda aflat` în serie cu acesta, realiz@nd func\ia de diod`

de nul.

Circuitul de comand` permite reglarea unghiului de amorsare a tiristoarelor, folosind un oscilator de relaxare realizat cu tranzistorul unijonc\iune T , alimentat cu tensiune

trapezoidal` format` de puntea redresoare PD prin grupul 5

1 R1, D Z1. Înt@rzierea primului

impuls furnizat de oscilator în decursul fiec`rei semialternan\e este determinat` de valoarea curentului de înc`rcare a condensatorului C , furnizat de tranzistorul T , valoare ce depinde de tensiunea de polarizare U a bazei tranzistorului.

2 4

P

Fig. 2 Modul de generare a impulsurilor de comand`.

A]a cum se poate observa în figura 2, tensiunea pe condensator cre]te liniar

(condensatorul se încarc` la curent constant), p@n` c@nd este atins` tensiunea de basculare a TUJ-ului. În momentul în care u uC2 10 6= −η , tranzistorul unijonc\iune T basculeaz` ]i

condensatorul C se descarc` prin T ]i 5

2 5 R3, gener@nd un impuls de comand` pe R3.

În ANEXA 1 sunt prezentate circuitul echivalent ]i caracteristica static` ale

TUJ-ului, pentru o mai bun` în\elegere a func\ion`rii oscilatorului de relaxare.

Func\ionarea în bucl` deschis` În acest caz polarizarea bazei tranzistorului T se realizeaz` autonom, prin aplicarea tensiunii existent` la cursorul poten\iometrului P (pozi\ia 1 a comutatorului K).

Curentul de înc`rcare a condensatorului C ]i, implicit, unghiul de comand` α, se pot

modifica din poten\iometrul P .

4UP 1

2

1

Func\ionarea în bucl` închis` În acest caz polarizarea bazei tranzistorului T se realizeaz` prin bucla de reac\ie a tensiunii (pozi\ia 2 a comutatorului K). U este func\ie de curentul de colector al

tranzistorului T . Amplificatorul diferen\ial, realizat cu tranzistoarele T ]i T , este alimentat

de la sursa de curent I realizat` cu T . Curentul I furnizat de amplificatorul diferen\ial

este func\ie de semnalul de eroare, constituit din diferen\a dintre o frac\iune x a tensiunii

4

p

2 1 2

0 3 C2

Fig. 3 Redresorul [n punte semicomandat`.


de ie]ire U ]i tensiunea de referin\` U . D Z3

Cu bucla de reac\ie închis`, unghiul α se stabile]te automat la o astfel de valoare înc@t tensiunea xU s` fie egal` cu U . Orice fluctua\ie a tensiunii U determin` varia\iile

corespunz`toare ale lui I ]i respectiv α,, astfel înc@t s` se reduc` abaterea ini\ial`. D Z3 D

C2

Circuitul de protec\ie la supracurent este realizat cu tranzistorul unijonc\iune T .

Tensiunea de polarizare a emitorului este stabilit` cu poten\iometrul P la o valoare care, adunat` cu cea furnizat` de traductorul de curent R , s` determine bascularea lui T , la o

valoare considerat` periculoas` a curentului debitat de redresor. În acest caz tensiunea

emitorului scade la o valoare redus` (tensiunea de "vale" din caracteristica static` a tranzistorului TUJ), ceea ce determin`, prin deschiderea diodei D , for\area tensiunii

emitorului lui T la o valoare redus` ]i constant`. Se inhib` astfel generarea impulsurilor de

comand` pentru tiristoarele din punte. Dup` înl`turarea cauzei care a provocat

supracurentul, eliminarea st`rii de inhibare se face prin ap`sarea butonului B.

6

3

S3 6

6

4

2.2. Elemente teoretice pentru evaluarea performan\elor schemei Caracteristica de reglaj în bucl` deschis` U f ( )D0 = α sau U f (U )D P0 =

Not@nd cu U amplitudinea tensiunii aplicate pun\ii (v. fig. 1), tensiunea redresat` în gol U , func\ie de unghiul de comand` α, este D0

2cos1)0(U

2cos1U2 = dsinU)(U

00 DDα+

=α+

⋅π

ϕϕπ

=α ∫π

α

, (1)

în care U este tensiunea de ie]ire maxim`, ce corespunde unghiului de comand` α=0. D0

0( )

Condensatorul C se încarc` sub curentul constant I , din circuitul de colector al

tranzistorului T , 2 C4

4

I

C

du

dtC C4

2

2= ,

(2)

p@n` la tensiunea de basculare a TUJ-ului. Pun@nd condi\ia u uC2 10 6= −η , se define]te

unghiul de comand` α astfel:

η

αω

αϕ

U IC

dudZ

C C1

4

2

2= = .

(3)

Dependen\a curentului I de tensiunea de polarizare U (m`surat` între punctele 8

]i 12) este aproximativ liniar`, C4 P

, (4) I G U UC P B4 ≅ −( E4 )

Montajul studiat. Elemente teoretice. Analiza SPICE 77

]i poate fi determinat` experimental, fie m`sur@nd tensiunea de pe rezisten\a R ,

fie cu ajutorul figurii 2, vizualizat` pe osciloscop, ]i al rela\iei (2).

U22 8 13 ( )-

Caracteristica de reglaj la mersul în gol devine:

[ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−ωη

+π

=α+π

=)UU(G

CUcos1U)U(cos1U)U(U4BEP

21ZPPD0

. (5)

Caracteristica extern` în bucl` deschis` U f ( I )D D=

În montajul studiat reactan\ele de comuta\ie sunt neglijabile, în schimb predomin`

componentele rezistive proprii ale elementelor sursei: rezisten\a secundarului transformatorului ]i rezisten\a bobinei de ]oc L . Consider@nd curentul redresat cu pulsa\ii neglijabile ]i not@nd cu R rezisten\a serie total` (suma componentelor rezistive proprii) ]i

cu

1

SR L rezisten\a de sarcin`, rezult` expresia caracteristicii externe:

, (6) U I R U I RD D L D D= = −0 S

unde U este tensiunea redresat` în sarcin` iar ID D este curentul prin sarcin`.

Caracteristica de transfer a buclei de reglaj automat (în regim sta\ionar) Tranzistorul T furnizeaz` curentul constant I egal cu suma curen\ilor de emitor ai

tranzistoarelor T ]i T 3 0

1 2

. (7) I I IE E0 1= + 2

Curen\ii de colector ai celor dou` tranzistoare sunt

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛≅⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=≅

0

1BEEB

amb

1BEEB1E1C U

UexpI1kTqUexpIII

0101, (8)

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛≅≅

0

BEEB2E2C U

UexpIII 2

02, (9)

unde UkT

qmVamb

0 25= ≅ .

Aproxim@nd I I , din (7), (8), ]i (9) rezult` c` IEB EB EB01 02 0= =

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −+=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+≅

0

2BE1BE2C

2C

1C2C0 U

UUexp1III1II (10)

sau, not@nd cu ε ε= =−U

U

xU U

UD Z

0

3

0, ob\inem:

II

C10

1=

+ expε, (11)

II

C20

1=

+ −exp( )ε. (12)


Deoarece U este comparabil` cu U , deci mult mai mic` dec@t U , se poate

considera c`, în tot domeniul de reglaj, este îndeplinit` condi\ia xU , sau ε 0 Z3

UD Z− ≅3 0

xU

UZ

D≅ 3 . (13)

Pentru ε < 1, r`spunsul static al amplificatorului diferen\ial poate fi aproximat cu

I

IC2

0

1

1

1

21

2=

+ −≅ −

exp( )(

εε ). (14)

Func\ia de transfer a buclei de reac\ie se define]te prin tensiunea de polarizare U ,

produs` la bornele rezisten\ei R : P

10

D'r

0

3ZD010)14(

2C10P xYUUU2

UxU12

IR IRU −=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −−≅= , (15)

în care

UR I U

Ui Y

R I

UR Ir

Z’ == + ≅10 0 3

0

10 0

010 02

12 4

10( ) ] .

Folosind rela\iile (5), (6) ]i (15) se ob\ine func\ia de transfer în bucl` închis`:

, (16) 0)DI ,DUxUF = , ,(

sau

0URIxYUUWcos1U DSD

Dr

=π−π−⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

+ , (17)

în care

WU C

Gi U U UZ

r r BE= =η ω1 2

4 ’] − .

Folosind rela\ia (17) se pot determina urm`torii parametri caracteristici ai sistemului

în bucl` închis`:

Caracteristica de reglaj

, cu I parametru ]i U=constant. (x)RDU = D

Caracteristica extern`

, cu x parametru ]i U=constant. )IU DD E(=

Panta caracteristicii externe, sau rezisten\a de ie]ire a redresorului

©U

©I

D

DS

D

D

FF

IUR −=∂∂

−= . (18)


Coeficientul de stabilizare în raport cu tensiunea de alimentare

'U

'UD

0 DFF

UU

S1

−=∂∂

−= . (19)

2.3. Analiza SPICE

{n cadrul acestui punct al aplica\iei este prezentat modelul SPICE al redresorului

stabilizat [n punte semicomandat`. Este analizat` func\ionarea [n bucl` [nchis`. Folosind

fi]ierul de date rezultat [n urma simul`rii pot fi vizualizate formele de und` ale tensiunilor ]i

curen\ilor din montaj. Scopul este de a da o imagine asupra utilit`\ii ]i acurate\ii analizei

SPICE prin compararea formelor de und` experimentale cu cele ob\inute prin simulare.

Modelul SPICE al redresorului stabilizat [n punte semicomandat` este prezentat [n

figura 4.

Secundarele transformatoarelor au fost simulate folosind surse independente de

tensiune. A fost realizat` o simulare [n bucl` [nchis` (K=2), consider@nd poten\iometrul P pe

pozi\ia 5. 2

{n PSpice nu exist` modele predefinite pentru tiristoare ]i TUJ-uri.

Dispozitivele respective sunt modelate prin subcircuite existente [n biblioteci,

subcircuite ce pot fi apelate [n programul principal.

{n continuare este prezentat fi]ierul de circuit corespunz`tor modelului din figura 4.

* Redresor stabilizat in punte semicomandata

* Apelarea bibliotecii

.LIB C:\PSPICE\L4\L4.LIB

.PARAM RLOAD=100

RAUX 12 6 140k

* Puntea semicomandata. Secundarul transformatorului de retea TR2 a fost simulat printr-o

* sursa de tensiune sinusoidala cu amplitudinea de 49.5V (35Vef) si perioada T=20ms.

V1 29 30 SIN(0 49.5 50)

XTH1 29 15 1 T3R1

XTH2 30 14 2 T3R1

D1 4 29 F407

D2 4 30 F407

RS1 1 3 0.39

RS2 2 3 0.39

RS3 3 6 1.3

*

* Circuitul de filtrare


L1 4 0 0.9H IC=-50m

C1 6 0 1000uF IC=9v

R17 6 4 1.2K

*

* Amplificatorul diferential

Q1 23 22 20 BC171

Q2 24 16 20 BC171

Q3 20 17 19 BC171

R16 8 16 5K

DZ3 0 16 PL5Z1

R13 16 17 2.5K

R14 17 18 2.5K

D7 18 0 D1N4148

R10 8 12 18K

R11 12 24 29K

R12 19 0 2K

R15 8 23 10K

R23 22 21 120

C3 21 0 500uF IC=5.02v

R6 6 26 4.3K

RP21 26 22 2.2K

RP22 22 25 2.2K

R7 25 0 5.6K

R5 6 0 470

*

* Circuitul de formare a impulsurilor trapezoidale. Secundarul transformatorului TR1 este

* simulat printr-o sursa de tensiune sinusoidala cu amplitudinea de 43.84V (31Vef).

V2 32 33 SIN(0 43.84 50)

D11 32 11 REDR

D12 33 11 REDR

D13 6 32 REDR

D14 6 33 REDR

R4 11 10 680

DZ1 6 10 PL12Z

*

* Circuitul de comanda

XTUJ5 31 7 9 2N1671

Q4 7 41 13 BC177

R2 10 31 550

R3 9 6 110


D5 11 8 SE05

R22 8 13 4.7K

C2 7 6 1.5uF

R4 12 41 18K

D3 9 15 D1N4148

D4 9 14 D1N4148

R8 8 8a 4.7K

RP1 8a 8b 10K

R9 8b 6 18K

*

* Circuitul de protectie

D6 7 40 SE05

C4 8 6 100uF

R18 8 28 1.2K

DZ2 6 28 PL13Z

XTUJ6 27 40 6 2N1671

R19 28 27 550

R20 28 40 1.2K

R21 40 3 1.5K

RS3 3 6 1.3

*

* Rezistenta de sarcina

RLOAD 6 0 {RLOAD}

*

.PROBE

.OPTIONS ITL4 = 50 ITL5 = 0

.TRAN 100.000u 1 0.94 500.000u UIC

.FOUR 50 V(3,4) V(6) I(RLOAD)

.END

Se remarc` folosirea condi\iilor ini\iale pentru tensiunile pe condensatoare ]i curen\ii

prin inductan\e. Deoarece constantele de timp [n acest circuit sunt foarte mari comparativ cu

perioada tensiunii sinusoidale de intrare, simularea trebuie f`cut` pe un interval de timp

relativ mare. Folosirea condi\iilor ini\iale reduce foarte mult timpul necesar simul`rii.

3. DATE NUMERICE CARACTERISTICE MONTAJULUI STUDIAT

Valorile numerice ale componentelor ]i ale tensiunilor de referin\` se g`sesc pe

schema electric` din figura 3.


Poten\iometrul P este constituit din opt rezisten\e de 550Ω înseriate, put@ndu-se

ob\ine nou` valori ale factorului de divizare x. Rezisten\a serie total`, pentru descrierea caracteristicii externe în bucl` deschis` este R = 35Ω.

2

S

Curentul furnizat de sursa de curent constant a amplificatorului diferen\ial este = 1,1mA. I0

Factorul de divizare intrinsec al tranzistorului unijonc\iune T este η=0,56. 5

În cursul experimentului se va observa s` nu se dep`]easc` în circuitul de sarcin` un

consum de 0,3 A.

Circuitul este realizat sub forma unei machete, alimentat` direct de la re\eaua de

curent alternativ monofazat (220V/50Hz), prev`zut` cu un panou frontal pe care se afl`:

- bornele pentru vizualizare ]i m`sur` 1÷13;

- comutatorul K; - poten\iometrul P ; 1

- poten\iometrul (realizat cu un comutator) P ; 2

- poten\iometrul P ; 3

- butonul pentru rearmare B;

- bornele de ie]ire (+) ]i (-).

Fig. 4 Modelul SPICE al redresorului [n punte semicomandat` .


4. DESF~}URAREA APLICA|IEI

Verific`ri experimentale

Aparate necesare

- osciloscop cu banda ≥10MHz;

- voltmetru numeric pentru tensiune continu` cu domeniul de m`sur` 0÷20Vcc;

- voltmetru de tensiune continu` cu domeniul de m`sur` 0÷30Vcc;

- ampermetru de curent continuu cu domeniul de m`sur` 0÷1A;

- voltmetru de tensiune alternativ` cu domeniul de m`sur` 0÷300Vef ; - reostat : R = 440Ω/1,3A; max

- autotransformator cu tensiune de ie]ire reglabil` în domeniul 0÷250Vef;

4.1. Se alimenteaz` montajul prin intermediul unui autotransformator la tensiunea nominal` de 220 Vef. Se vizualizeaz` ]i se deseneaz` la scar` urm`toarele tensiuni: U11 6− ,

U U U U U U U U10 6 7 6 9 6 6 4 3 6 1 3 2 3 5- - - - - - -, , , , , , , .4-

)

Se va nota semnifica\ia

fiec`rei forme de und`.

Verific`ri experimentale în bucl` deschis` - se fixeaz` K în pozi\ia 1. 4.2. Se determin` caracteristica . Tensiunea U se m`soar` între punctele

8 ]i 12, iar curentul I se calculeaz` m`sur@nd tensiunea UI UC P4 ( P

C4 8 13− pe rezisten\a R22 (4,7kΩ ).

Rezultatele m`sur`torilor se trec în tabelul 1.

Tabelul 1 U VP 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

U V8 13− [ ] I mAC4 [ ]

Caracteristica ob\inut` se traseaz` la scar`. Din grafic se determin` m`rimile G ]i , consider@nd o aproximare liniar` a curbei ob\inute (rela\ia 4). UBE4

Se calculeaz` caracteristica de reglaj în bucl` deschis`, în gol, ,

folosind rela\ia (5). Se determin` experimental caracteristica

U UDteoretic

P0( )

( )PmasuratD U U

0. Datele ob\inute se

trec în tabelul 2.

Desf`]urarea aplica\iei 85

Tabelul 2 U VP 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

U UDteoretic

P0( )

( )PmasuratD U U

0

Se reprezint` U U ]i (Dteoretic

P0( ) )P

masuratD U U

0

)

pe acela]i grafic ]i se explic` diferen\ele.

4.3. Se reprezint` familia de caracteristici externe , consider@nd tensiunea

ca parametru. Rezultatele m`sur`torilor se trec în tabelul 3.

U ID D(UP

Tabelul 3 I mAD[ ]

U VP 0

50 100 150 200 250 300

7

9

11 U VD[ ]

13

15

Obs. La tensiuni mici (7V, de exemplu) redresorul nu este capabil s` furnizeze

curentul maxim de 300mA. Sunt puncte în care m`sur`torile nu se pot face.

U P

Se reprezint` grafic familia caracteristicilor externe determinate experimental ( )

.constUDmasuratD

PIU

=. Pe acela]i grafic se reprezint` familia caracteristicilor externe estimat` cu

rela\ia (6), ( ).constUD

teoreticD

PIU

=. Se vor explica diferen\ele.

4.4. Se determin` rezisten\a de ie]ire a redresorului pentru fiecare valoare U pentru

care s-au f`cut m`sur`tori, folosind rela\ia (18) ]i caracteristicile P

( ).constUD

masuratD

PIU

= .

4.5. Se m`soar` coeficientul de stabilizare a tensiunii de alimentare. Pentru aceasta se fixeaz` Uretea =220Vef, U =12V ]i I =200mA. Se modific` apoi tensiunea re\elei între

200 ]i 240Vef ]i se m`soar` U men\in@nd constant curentul de sarcin`. Se calculeaz`

coeficientul de stabilizare cu rela\ia (19), folosind valorile ob\inute la U

D D

D

retea =200Vef ]i

240Vef, respectiv.

Verific`ri experimentale în bucl` închis` - se fixeaz` K în pozi\ia 2. 4.6. Se calculeaz` cu datele din schem` m`rimile U r

’ , U , W, Y ]i valorile raportului

de divizare x pentru cele 9 pozi\ii ale comutatorului P .

r

2


Se m`soar` U D ]i U variind pe I , pentru toate valorile raportului de divizare x. Cu

datele ob\inute se completeaz` tabelul 4. P D

4.7. Se traseaz` la scar` familia caracteristicilor de reglaj U lu@nd pe I ca

parametru.

xD ( ) D

4.8. Se traseaz` la scar` familia caracteristicilor externe U I lu@nd pe x ca

parametru. D D( )

4.9. Pentru un set de valori m`surate (U ) se verific` rela\iile (15)

]i (17). D , , , I U xD P

4.10. Se determin` rezisten\a de ie]ire din caracteristicile de la punctul 4.8 ]i se

compar` cu valoarea dat` de rela\iile (17) ]i (18) pentru un set de valori m`surate.

RS

4.11. Se m`soar` coeficientul de stabilizare a tensiunii de ie]ire în raport cu tensiunea de alimentare. Se fixeaz` P pe pozi\ia 5 ]i I =200mA la U =220Vef. Se modific` apoi

tensiunea re\elei între 200 ]i 240 Vef ]i se m`soar` U , men\in@nd constant curentul I . 2 D retea

D D

Se calculeaz` coeficientul de stabilizare cu rela\ia (19), folosind valorile m`surate la Uretea =200Vef ]i, respectiv, 240Vef.

Se compar` acest rezultat cu valoarea dat` de rela\iile (17) ]i (19), pentru un set de

valori m`surate.

Analiza SPICE 4.12. Se selecteaz` subdirectorul C:\PSPICE\L4. Se lanseaz` [n execu\ie programul

PSpice - cu comanda ps . Din meniul Files se selecteaz` Current File ]i apoi cu tasta F4 se

ob\ine o list` a fi]ierelor CIR existente [n subdirectorul respectiv. Se selecteaz` L4.CIR. Din

meniul Files se selecteaz` Edit. Se analizeaz` fi]ierul de circuit (sintaxa, condi\iile ini\iale).

Tabelul 4 ID mA[ ] 0 50 100 150 200 250 300

x1= UP

U D

x2 = UP

U D

x3= UP

U D

x4 = UP

UD

Desf`]urarea aplica\iei 87

x5= UP

UD

x6= UP

UD

x7 = UP

U D

x8= UP

U D

x9 = UP

U D

4.13. Cu tasta ESC urmat` de D (Discard) se revine [n program. Din meniul Probe se

selecteaz` Run Probe. Cu comanda Add Trace se vor vizualiza formele de und` indicate la

punctul 4.1. Se deseneaz` formele de und` ob\inute ]i se compar` cu cele ob\inute [n partea

experimental` a aplica\iei.

Obs. Dac` vizualizarea mai multor forme de und` pe acela]i grafic devine incomod`,

se mai pot introduce unul sau mai multe grafice select@nd : Plot Control, Add Plot, ESC.

Se vizualizeaz` puterea disipat` instantanee pe fiecare tiristor.

4.14. Se iese din PSpice. {n subdirectorul C:\PSPICE\L4 se g`se]te programul

Four.exe. Acest program ofer` o interpretare grafic` valorilor numerice ob\inute [n urma

analizei Fourier (.FOUR) pentru primele 9 componente spectrale. {n cazul acesta a fost

f`cut` analiza Fourier pentru: v(3,4) - tensiunea la ie]irea pun\ii redresoare semicomandate,

v(6) - tensiunea la ie]irea redresorului, i(RLOAD) - spectrul curentului prin rezisten\a de

sarcin`. Valorile componentelor respective se afl` [n fi]ierul L4.OUT.

5. ÎNTREB~RI

5.1. Care este rolul rezisten\elor R17 ]i R22 ?

5.2. Care este rolul diodelor D ]i D ? 3 4

5.3. S` se compare, din punct de vedere al performan\elor, acest stabilizator de

tensiune continu` cu stabilizatorul de tensiune continu` cu element regulator serie.

5.4. Ce deosebiri func\ionale apar [n partea de putere dac` în schema din

figura 3 se înlocuie]te puntea redresoare semicomandat` cu o punte complet comandat`? 5.5. Cum se modific` forma tensiunilor observate la punctul 4.1. dac` L =0 ? 1

5.6. În circuitul de comand` este folosit un generator de tensiune trapezoidal`. Ar

putea fi înlocuit acest generator cu o surs` de tensiune continu`, de valoare egal` cu palierul

tensiunii trapezoidale? (Între 10 - 6 s` fie o tensiune continu` de 12 Vcc). Justifica\i. 5.7. Ce diferen\e observa\i [ntre rezultatele experimentale ]i cele ale simul`rii

SPICE?


5.8. Care crede\i c` sunt cauzele neconcordan\elor [ntre rezultatele experimentale ]i

cele ob\inute prin simulare?

5.9. De ce [n fi]ierul de circuit se g`sesc specifica\ii de condi\ii ini\iale?

5.10. Care crede\i c` sunt principalele particularit`\i ]i dificult`\i ale simul`rii SPICE

[n electronica de putere?

5.11. Estima\i durata unei simul`ri de regim tranzitoriu pentru un circuit ce lucreaz`

[n comuta\ie, comparativ cu analiza tranzitorie a unui circuit invariant [n timp (mai mic`,

mai mare) ?

5.12. {n afar` de avantajul analizei circuitului [nainte ca acesta s` fie construit, ce alte

avantaje ofer` simularea SPICE? (Cu referire la m`sur`torile pe care le face posibile SPICE

]i care pe circuitul real ar necesita aparatur` complicat`).

ANEXA 1 Tranzistorul unijonc\iune (TUJ)

Este un dispozitiv semiconductor frecvent utilizat [n comanda amors`rii pe poart` a

tiristoarelor conven\ionale.

Structura de principiu a unui TUJ este prezentat` [n figura A.1.

Anexa 1. Tranzistorul unijonc\iune (TUJ) 89

Fig. A.1 a) simbolul; b) structura intern`;

c) schema echivalent` simplificat` a tranzistorului unijonc\iune.

La capetele zonei n - uniform dopat` - exist` dou` contacte ohmice care poart` denumirea de baz` 1 ( ) ]i baz` 2 ( ). Jonc\iunea pn, situat` [ntre B ]i B , poart`

denumirea de jonc\iune de emitor.

B1 B2 1 2

Schema echivalent` simplificat` a TUJ-ului (figura A.1.c) cuprinde dioda D, care modeleaz` jonc\iunea pn, ]i dou` rezisten\e R B1 ]i RB2 . Rezisten\a R BB interbaze este

definit` prin rela\ia

R R RBB B B= +1 2

Caracteristica curent - tensiune a TUJ-ului are trei regiuni distincte (fig. A.2): de

rezisten\` mare, specific` st`rii de blocare (OFF); de rezisten\` joas`, c[nd dispozitivul se

afl` [n conduc\ie direct` (ON); de rezisten\` dinamic` negativ`.

Principiul de func\ionare al TUJ poate fi urm`rit [n conjunc\ie cu caracteristica sa din figura A.2. ( EE ui )

Poten\ialul oric`rui punct aflat [n planul A este determinat de U ]i divizorul

rezistiv BB

R B1, RB2 conform rela\iei

U UR

R RU

R

RUA BB

B

B BBB

B

BBBB=

+= =1

1 2

1 η

fiind o frac\iune η a tensiunii interbaze U . BB

Parametrul η = R

R RRR

B

B B

B

BB

1

1 2

1+

= poart` denumirea de raport de divizare intrinsec

(Stand-off ratio) ]i are valori tipice cuprinse [ntre 0,5 ... 0,8.

Fig. A.2 Caracteristica static` curent (i ) - tensiune (u ) a TUJ-ului. E E


At[t timp c[t tensiunea de pe emitor u este inferioar` valorii E ηUBB, jonc\iunea pn a

TUJ este polarizat` invers. {n consecin\`, prin circuitul emitorului trece un curent invers de valoare redus`. Dac` se continu` cre]terea tensiunii u peste valoarea η , atunci

jonc\iunea pn se polarizeaz` direct ]i prin circuitul de emitor trece un curent direct de valoare redus`, care cre]te cu u .

E UBB

E

Dac` tensiunea aplicat` pe emitor u dep`]e]te m`rimea E ηUBB cu o valoare egal` cu

c`derea de tensiune U [n direct pe jonc\iunea pn de emitor D U U U UE BB D= + = agη Pr

atunci se va declan]a o injec\ie puternic` de goluri din stratul p [n baza n de siliciu. Acestui fenomen [i corespunde punctul de v[rf P (Peak point ) cu coordonatele (U ) de pe

caracteristica a dispozitivului. Golurile injectate [n stratul n se deplaseaza [nspre

contactul . Rezisten\a zonei cuprins` [ntre A ]i B scade mult fa\` de valoarea specific`

zonei de blocare. Ca urmare, dispozitivul tranziteaz` prin regiunea P - V de rezisten\`

dinamic` negativ` a caracteristicii sale.

IP , P

)( EE uiB1 1

Pentru curen\i care dep`]esc valoarea curentului de vale I , specific punctului de

vale V (Valley point ), tranzistorul se afl` [n zona de satura\ie. V

Aplica\ia clasic` a tranzistorului unijonc\iune o constituie oscilatorul de relaxare

utilizat [n circuitele pentru comanda pe poart` a tiristoarelor.

L4 EP

Documents

Transcript of L4 EP