TELJESÍTMÉNYELEKTRONIKA

Hasonló dokumentumok
Elektromechanika. 6. mérés. Teljesítményelektronika

FÉLVEZETŐ ESZKÖZÖK II. Elektrotechnika 5. előadás

- elektromos szempontból az anyagokat három csoportra oszthatjuk: vezetők félvezetők szigetelő anyagok

UNIPOLÁRIS TRANZISZTOR

III. félvezetők elméleti kérdések 1 1.) Milyen csoportokba sorolhatók az anyagok a fajlagos ellenállásuk alapján?

BUDAPESTI MŰSZAKI FŐISKOLA KANDÓ KÁLMÁN VILLAMOSMÉRNÖKI FŐISKOLAI KAR AUTOMATIKA INTÉZET ELEKTRONIKA MINTAPÉLDÁK

FÉLVEZETŐ ESZKÖZÖK I. Elektrotechnika 4. előadás

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: Térvezérlésű tranzisztorok (FET)

Tételek Elektrotechnika és elektronika I tantárgy szóbeli részéhez 1 1. AZ ELEKTROSZTATIKA ALAPJAI AZ ELEKTROMOS TÖLTÉS FOGALMA 8 1.

Elektronika alapjai. Témakörök 11. évfolyam

Diszkrét aktív alkatrészek

ELEKTRONIKA I. (KAUEL11OLK)

Teljesítményelektronika

SZIGETELŐK, FÉLVEZETŐK, VEZETŐK

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

A BIPOLÁRIS TRANZISZTOR.

Elektronika 11. évfolyam

1. Egy lineáris hálózatot mikor nevezhetünk rezisztív hálózatnak és mikor dinamikus hálózatnak?

Bevezetés az analóg és digitális elektronikába. V. Félvezető diódák

I. Félvezetődiódák. Tantárgy: Villamos mérések 2. Szakközépiskola 12. évfolyam számára. Farkas Viktor

Elektronika Előadás

ELEKTRONIKA I. TRANZISZTOROK. BSc Mérnök Informatikus Szak Levelező tagozat

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

4. /ÁK Adja meg a villamos áramkör passzív építő elemeit!

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: A tranzisztor, mint kapcsoló

IRODALOM. Elektronika

Elektronika I. Dr. Istók Róbert. II. előadás

Összefüggő szakmai gyakorlat témakörei

MUNKAANYAG. Mészáros Miklós. Félvezető eszközök, áramköri elemek II. A követelménymodul megnevezése: Elektronikai áramkörök tervezése, dokumentálása

- elektromos szempontból az anyagokat három csoportra oszthatjuk: vezetık félvezetık szigetelı anyagok

Laptop: a fekete doboz

I. Nyitó lineáris tartomány II. Nyitó exponenciális tartomány III. Záróirányú tartomány IV. Letörési tartomány

Gingl Zoltán, Szeged, dec. 1

2.Előadás ( ) Munkapont és kivezérelhetőség

ELEKTROTECHNIKA-ELEKTRONIKA ELEKTROTECHNIKA

Zener dióda karakterisztikáinak hőmérsékletfüggése

Mérési útmutató Periodikus, nem szinusz alakú jelek értékelése, félvezetős egyenirányítók

MUNKAANYAG. Hollenczer Lajos. Teljesítményelektronikai mérések. A követelménymodul megnevezése: Erősáramú mérések végzése

Adatok: R B1 = 100 kω R B2 = 47 kω. R 2 = 33 kω. R E = 1,5 kω. R t = 3 kω. h 22E = 50 MΩ -1

Tantárgy: ANALÓG ELEKTRONIKA Tanár: Dr. Burány Nándor

Integrált áramkörök/2. Rencz Márta Elektronikus Eszközök Tanszék

4.B 4.B. A félvezetı anyagok fizikája (sajátvezetés, szennyezés, áramvezetés félvezetıkben)

Gingl Zoltán, Szeged, :44 Elektronika - Diódák, tranzisztorok

Foglalkozási napló a 20 /20. tanévre

Orvosi jelfeldolgozás. Információ. Információtartalom. Jelek osztályozása De, mi az a jel?

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: FET tranzisztoros kapcsolások

DIÓDÁS ÉS TIRISZTOROS KAPCSOLÁSOK MÉRÉSE

KÖZÖS EMITTERŰ FOKOZAT BÁZISOSZTÓS MUNKAPONTBEÁLLÍTÁSA

MODULÁRAMKÖRÖK ÉS KÉSZÜLÉKEK

Érzékelők és beavatkozók

Teljesítmény-erősítők. Elektronika 2.

- 1 - Tubics József K. P. K. P.

Elektronika Alapismeretek

PN átmenet kivitele. (B, Al, Ga, In) (P, As, Sb) A=anód, K=katód

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: Fényemittáló dióda (LED)

Mérési utasítás. P2 150ohm. 22Kohm

A töltéshordozók meghatározott irányú rendezett mozgását elektromos áramnak nevezzük. Az áram irányán a pozitív részecskék áramlási irányát értjük.

ELEKTRONIKAI TECHNIKUS KÉPZÉS F É L V E Z E T Ő K ÖSSZEÁLLÍTOTTA NAGY LÁSZLÓ MÉRNÖKTANÁR

Áramkörök számítása, szimulációja és mérése próbapaneleken

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Elektromos áram. Vezetési jelenségek

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK II. 4. DC MOTOROK VEZÉRLÉS

Foglalkozási napló a 20 /20. tanévre

8.B 8.B. 8.B Félvezetı áramköri elemek Unipoláris tranzisztorok

Térvezérlésű tranzisztor

2.A Témakör: A villamos áram hatásai Téma: Elektromos áram hatásai vegyi hatás hőhatás élettani hatás

Teljesítményerősítők ELEKTRONIKA_2

F1301 Bevezetés az elektronikába Félvezető diódák

F1301 Bevezetés az elektronikába Térvezérlésű tranzisztorok

Bevezetés az elektronikába

Attól függően, hogy a tranzisztor munkapontját melyik karakterisztika szakaszon helyezzük el, működése kétféle lehet: lineáris és nemlineáris.

feszültség konstans áram konstans

5. Laboratóriumi gyakorlat. A p-n ÁTMENET HŐMÉRSÉKLETFÜGGÉSE

Tantárgy: ANALÓG ELEKTRONIKA Tanár: Dr. Burány Nándor

TFBE1301 Elektronika 1.

Teljesítményelektronika szabályozása. Összeállította dr. Blága Csaba egyetemi docens

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

Hálózati egyenirányítók, feszültségsokszorozók Egyenirányító kapcsolások

Teljesítményelektronika

Tájékoztató. Használható segédeszköz: számológép

1.sz melléklet Nyári gyakorlat teljesítésének igazolása Hiányzások

Műveleti erősítők - Bevezetés

i1. Az elektronikában alkalmazott mennyiségek SI mértékegységei és prefixei.

4. /ÁK Adja meg a villamos áramkör passzív építő elemeit!

Egyenáram. Áramkörök jellemzése Fogyasztók és áramforrások kapcsolása Az áramvezetés típusai

Feszültségszintek. a) Ha egy esemény bekövetkezik akkor az értéke 1 b) Ha nem következik be akkor az értéke 0

Az N csatornás kiürítéses MOSFET jelleggörbéi.

TELJESÍ TMÉNYELEKTRONIKA

Földelt emitteres erősítő DC, AC analízise

Relé- és optocsatolók 6 mm beépítési szélességben. Ipari relé- és optocsatolók. Teljesítményelektronika. Weidmüller megoldások & szolgáltatás

1. ábra a) Szilíciumkristály b) Szilíciumkristály kétdimenziós vázlata

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Teljesítményelektronika

Elektronika Előadás. Mikroelektronikai félvezetők fizikai alapjai. PN átmenet, félvezető diódák. Diódatípusok, jellemzők, alkalmazások.

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: Félvezető diódák, LED-ek

Elektronika I. Gyakorló feladatok

Elektronika 2. TFBE1302

A tanulók tudják alkalmazni és értsék az alapvetı elektrotechnikai fogalmakat összefüggéseket egyenáramú körökben Tartalom

DC-DC BUCK ÁTALAKÍTÓ STATIKUS ÉS DINAMIKUS TERHELÉSSEL

Átírás:

TELJESÍTMÉNYELEKTRONIKA AC Egyenirányító DC Váltakozó áramú szaggató Frekvenciaváltó Egyenáramú szaggató AC Váltóirányító (Inverter) DC

Félvezetők kristályszerkezete A kristályrácsban minen Si atomot négy szomszéos atom vesz körül A Si atom külső elektronhéján 4 vegyértékelektron van, ezek hozzák létre a kovalens kötést. A hőmérséklet növekeésével meginul a vegyértékelektronok kilépése a kötésből, az atomokban elektronhiány, lyuk keletkezik (termikus párképzőés), amely egy elektronnal találkozva megszűnik. A töltések újraegyesülése a rekombináció. 1: lyuk 2: szaba elektron A termikus töltéshorozók saját, intrinsic vezetést hoznak létre.

Félvezetők p-n átmenete Az n réteg onor atomjainak többségi töltéshorozó elektronjai a rétegek különböző töltéssűrűsége miatt iffúziós móon átvánorolnak a p rétegbe, a p rétegben lévő lyukak peig az n rétegbe vánorolnak a rétegek érintkezési felületénél. A rétegek átmeneténél a kétféle töltéshorozó találkozik és semlegesíti egymást, rekombináció jön létre. A határrétegben a szaba töltéshorozók megszűnnek, csak a helyhez kötött + és ionok által létesített tértöltési tartomány alakul ki. A tértöltés villamos teret hoz létre, amely elinítja a kisebbségi töltéshorozók csekély mértékű rift (soróási) áramát. A tértöltési tartomány szélessége 1-10 nm között van.

p-n átmenet záróirányú igénybevétele

p-n átmenet nyitóirányú igénybevétele

IF [ma] Félvezető ióa karakterisztikái Si ióa nyitóirányú karakterisztikája 0 400m 500m 600m 700m 800m F [V] Si ióa záróirányú karakterisztikája 7 6 5 4 3 2 1 R könyökpont I I R A Dióa rajzjele: A K A anó K kató Kb 0,4 V feszültség alatt gyakorlatilag nem folyik áram, utána exponenciálisan növekszik 0,7 V-ig, maj a nyitóirányú feszültséggel közel arányos a változása. A könyökpontig gyakorlatilag nem folyik áram, utána exponenciálisan növekszik a letörésig, ahol a rétegben folyó áram akár a kristály olvaását okozhatja, a félvezető tönkremegy.

Félvezető ióák jelleggörbéi Si és Ge rétegióa nyitó -és záróirányú jelleggörbéi. 0,3 A Ge ióa kisebb feszültségnél nyit, azonban nagyobb a nyitóirányú ellenállása, míg a Si ióa nagyobb feszültségnél nyit, e a nyitóirányú ellenállása kisebb, valamint jóval nagyobb záróirányú feszültséget visel el. A Si ióa záróirányú árama 2-3 nagyságrenel kisebb a Ge ióa záróirányú áramánál, azonkívül letörési feszültsége nagyobb a Ge ióáénál.

A ióák legfontosabb jellemzői: I n, névleges áram: a nyitó irányban tartósan megengehető legnagyobb szinusz félhullámú áram lineáris középértéke RRM, záró feszültség: a záró irányban megengeett legnagyobb perioikusan ismétlőő feszültség maximális értéke

Tirisztor

Különleges tirisztorok GTO (Gate-Turn-Off) Kikapcsolható tirisztor Triac, szimisztor Szimmetrikus tirisztor

NPN tranzisztor PN átmeneteinek előfeszítése Tranzisztorok rajzjelei, (iszkrét alkatrészként) B NPN E C B C E PNP Bipoláris tranzisztor A két PN átmenettel renelkező rétegtranzisztorokat bipoláris tranzisztornak nevezzük, a réteg sorrenjétől függően megkülönböztetünk NPN vagy PNP felépítésű tranzisztorokat. Kivezetéseit B, E, C betűkkel jelöljük. Jelentésük B bázis (alapréteg), E emitter (kibocsátó réteg), C kollektor (gyűjtő réteg). Az egyes rétegek különböző mértékben vannak szennyezve. Anyaguk elsősorban Si, szilícium, különleges célokra Ge anyagot is használnak. A tranzisztorok műköésének alapja az, hogy a B-E közötti átmenet nyitó irányban van előfeszítve, míg a B-C közötti átmenet záró irányban van előfeszítve. Az BE feszültség gyorsítja a töltéshorozókat, amelyek a bázisrétegbe jutnak, és a B-C réteg átmenetét elárasztják, az vezetővé válik, a töltéshorozók 95-99 %-a eljut a kollektorba. Az áramok kapcsolata: I E = I C +I B

Bipoláris tranzisztor jelleggörbéi közös emitterű kapcsolásban Bemeneti jelleggörbe Kimeneti jelleggörbe M I C CE I B CE Tranzisztor kapcsolóüzeme:

nipoláris tranzisztor: FET N csatornás térvezérlésű tranzisztor felépítése és rajzjele Gate G Drain D Source S A tranzisztor vezérlésében fontos szerepet játszik a villamos tér, emiatt Fiel Effect Transistor -FET térvezérlésű tranzisztor a neve, ezen kívül a terhelő áram csak egy azonos vezetési típusú, egyfajta rétegen hala keresztül: N vagy P rétegen folyik át, emiatt unipoláris tranzisztornak is nevezik. A rain csatlakozóra pozitív, a source pontra negatív feszültséget kapcsolva az N rétegen át elektronáram folyik. A kristályon feszültség esik, amely a PN átmeneteket záróirányban polarizálja. A záróréteges FET PN átmeneteit minig záróirányban kell előfeszíteni! Az elektronok csak a két záróréteg közti csatornában tunak áramlani. Ha a gate-re negatív feszültséget kapcsolunk, a záróréteg szélesebb, a csatorna szűkebb lesz, megnő az ellenállása. Az G feszültséggel a raináramot teljesítmény nélkül lehet vezérelni, mivel a gate-n áram nem folyik

N csatornás J - FET Bemeneti jelleggörbe Kimeneti jelleggörbe P

Különböző áramú tranzisztorok Különleges tranzisztorok: IGBT, MCT

Áramirányító kapcsolások Egyenirányító kapcsolások csoportosítása: Fázisszám (m): 1, 2, 3, 6... Útszám (s): 1, 2 Ütemszám(p): 1, 2, 3, 6 Vezérlési mó: Terhelés moellje: vezéreletlen (ióás) vezérelt (tirisztoros) R soros R o soros R L soros R L o párhuzamos R C

1F11Ü, D, R 1 π 2 = 2 sinωt ωt = =0, 45 π 0 ( ) = 1 π 2 eff 2 sin 2 ωtωt = =0, 707 2 0 I I = R eff = R eff zm = 2

2F12Ü, D, R 2 π 2 2 = 2 sinωt ωω= =0, 9 π 0 = 2 π 2 eff 2 sin 2 ωtωt = 0 zm =2 2 ( )

1F22Ü, D, R zm = 2

3F13Ü, D, R 5π 6 3 3 6 = 2 f sinωt ωt = f = 1,17 π 5π 6 = 3 3 3 eff 2 f 2 f 19 π 4π zm= 2 v= 6 6 6 2 ( ) sin ωt ωt = 1+ =1, f f f

3F26Ü, D, R 3 6 3 2 = 2 v sinωt ωt = v=1, 35v=2, 34 π π 3 3 = 6 3 3 eff 2 v sin 2 ωt ωt = 1+ v=1, 35v=2 34 π 3 2 ( ), zm= 2 v= 6 f f f

Tirisztoros egyenirányítók R terheléssel 1F11Ü, T, R α = 1 π 2 α sinωt ωt = 2 ( ) 1+ cosα = o 1+ cosα 2

2F12Ü, T, R α = 2 π 2 α sinωt ωt = 2 ( ) 1+ cosα = o 1+ cosα 2

3F13Ü, T, R 0 α π 6 folyamatos áramvezetés 5π + α 3 6 3 6 α = 2 f sinωt ωt = f cosα= π + α 6 o cosα

3F13Ü, T, R π 6 α 5π 6 szaggatott áramvezetés 3 π α = 2 π + α 6 f sinωt ωt

3F26Ü, T, R π 3 α + α 0 α π 3 folyamatos áramvezetés 6 3 3 6 α = 2 vsinωt ωt = f cosα= π π 3 + α 3 szaggatott áramvezetés 6 π α = 2 π + α 3 v o cosα sinωt ωt

1F11Ü, D, R - o α α1, 2= o arc sin 2 1 2 = ( 2 sinωt ωt + o( -α2+α 1) ) α 1 - o I = zm= 2 + R o

3F13Ü, D, R-o 3 α 2 2 f sinωt ωt + o( - α2+ α ) 3 = ( 1 ) α1

3F13Ü, T, R - o Az egyenirányított feszültség és áram iőfüggvénye különböző gyújtásszögek és különböző beiktatott egyenfeszültségek esetén

1F11Ü, D, R-L 2 u = u sinωt = i R +u L R +L i t i = R 2 2 +ω 2 L 2 (sin( ωt -φ)+sinφe R - L t ) = 1 α 0 v 2 sinωt ωt α v =f ( L R ) π α v I = R L = 0!!!

3F13Ü, D, R-L

1F11Ü, D, R-C i D = i + i C Ha D vezet: i = 2 sinωt R i C = 2ωCcosωt Vezetés vége: i D ( t 1 )=0 i D = 2 R (sinωt + ωrccosωt) t 1 = arc tg (- RC)

1F11Ü, D, R-C Ha D nem vezet: i = -i C u = 2sinωt 1 e t-t - 1 RC = 2 ωt1 ω t ( sin ωt ωt + ωt 2 cosωτ -1 cosωt 2 ωt-ωt - 1 sinωt1e ωrc ωt )= o ωt1 1 I = zm legfeljebb 2 2 R

R-L-o terhelés 2 u = u sinωt = i R +ul+ i R +L t o + o 1F11Ü, D 3F13Ü, D

Inverter üzem P = I egyenirányító váltóirányító P P > 0, < 0, I I > 0, > 0, > 0 < 0 Feltételei: a) legyen o b) > 90 o c) o < Folyamatos vezetés ( L>>R): = o cos

Egyenáramú szaggató Felaata: az egyenfeszültség lineáris középértékének változtatása Elvi kapcsolás: K u u T u T R T t t b t k R terhelés: hullámos feszültség és áram T = t b tb +t k Kapcsoló lehet: BJT, FET, GTO

Egyenáramú szaggató Hullámosság csökkentése: soros L (erősáramban) u T K t b u T t k L u T i T R i T R t Hullámosság csökkentése: - Aott kapcsolási frekvenciánál L/R növelésével - Aott L/R-nél a kapcsolási frekvencia növelésével

Váltakozó áramú szaggató Felaata: a váltakozó feszültség effektív értékének a változtatása

Kényszerkommutációs inverter R terhelés u R u i t

Kényszerkommutációs inverter R-L terhelés R u L u i t

A feszültség nagyságának változtatása u i u t t Korábbi kikapcsolás Azonos szélességű impulzusok u t Impulzus szélesség mouláció (ISZM vagy PWM)

Frekvenciaváltó - közvetlen (ciklokonverter) A és B háromfázisú, híkapcsolású, vezérelt egyenirányító

Közvetlen frekvenciaváltó iőfüggvényei Trapéz Szinusz

Frekvenciaváltó - közbenső egyenáramú körös