Triacs - Κυκλώματα εργασίας και εφαρμογής

Ένα triac μπορεί να συγκριθεί με ένα ρελέ μανδάλωσης. Θα ενεργοποιηθεί αμέσως και θα κλείσει μόλις ενεργοποιηθεί, και θα παραμείνει κλειστό όσο η τάση τροφοδοσίας παραμένει πάνω από τα μηδενικά βολτ ή δεν αλλάζει η πολικότητα τροφοδοσίας.

Εάν η τροφοδοσία είναι εναλλασσόμενο ρεύμα (εναλλασσόμενο ρεύμα), το triac θα ανοίξει κατά τις περιόδους που ο κύκλος εναλλασσόμενου ρεύματος διασχίζει τη γραμμή μηδέν, αλλά θα κλείσει και θα ενεργοποιηθεί μόλις ενεργοποιηθεί ξανά.

Πλεονεκτήματα του Triac ως στατικών διακοπτών

• Τα Triacs μπορούν να αντικατασταθούν αποτελεσματικά για μηχανικούς διακόπτες ή ρελέ για τον έλεγχο φορτίων σε κυκλώματα AC.
• Το Triacs μπορεί να ρυθμιστεί ώστε να αλλάζει σχετικά βαρύτερα φορτία μέσω ελάχιστης τρέχουσας ενεργοποίησης.
• Όταν τα triacs διεξάγουν (κλείσιμο) δεν παράγουν εφέ απόρριψης, όπως σε μηχανικούς διακόπτες.
• Όταν το triacs απενεργοποιείται (στο AC μηδενική διέλευση ), το κάνει αυτό χωρίς να παράγει μεταβατικά, λόγω EMFs πίσω κ.λπ.
• Το Triacs εξαλείφει επίσης τη σύντηξη επαφών ή ζητημάτων τόξου, καθώς και άλλες μορφές φθοράς που παρατηρούνται συνήθως σε ηλεκτρικούς διακόπτες μηχανικής βάσης.
• Τα Triacs διαθέτουν μια ευέλικτη ενεργοποίηση, η οποία τους επιτρέπει να αλλάζουν σε οποιοδήποτε δεδομένο σημείο του κύκλου AC εισόδου, μέσω ενός θετικού σήματος χαμηλής τάσης σε όλη την πύλη και την κοινή γείωση.
• Αυτή η τάση ενεργοποίησης θα μπορούσε να προέρχεται από οποιαδήποτε πηγή DC, όπως μια μπαταρία ή ένα διορθωμένο σήμα από την ίδια την τροφοδοσία AC. Σε κάθε περίπτωση, το triac θα περάσει από τις περιόδους OFF OFF κάθε φορά που κάθε ημικύκλιο AC κυματομορφή κινείται μέσω της γραμμής μηδενικής διέλευσης (τρέχουσα), όπως απεικονίζεται παρακάτω:

Πώς να ενεργοποιήσετε ένα Triac

Το triac αποτελείται από τρία τερματικά: Πύλη, A1, A2, όπως φαίνεται παρακάτω:

Για να ενεργοποιήσετε ένα Triac, πρέπει να εφαρμοστεί ρεύμα σκανδάλης πύλης στον πείρο πύλης (G). Αυτό προκαλεί τη ροή ενός ρεύματος πύλης κατά μήκος της πύλης και του ακροδέκτη Α1. Το ρεύμα πύλης θα μπορούσε να είναι θετικό ή αρνητικό σε σχέση με το τερματικό Α1 του triac. Ο ακροδέκτης Α1 μπορεί να είναι κοινό καλώδιο στην αρνητική γραμμή VSS ή στη θετική γραμμή VDD της τροφοδοσίας ελέγχου πύλης.

Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει το απλοποιημένο σχηματικό ενός Triac και επίσης την εσωτερική του δομή πυριτίου.

Όταν ένα ρεύμα ενεργοποίησης εφαρμόζεται στην πύλη triac, ενεργοποιείται μέσω των ενσωματωμένων διόδων που είναι ενσωματωμένες πλάτη-πλάτη μεταξύ τερματικού G και και τερματικού Α1. Αυτές οι 2 δίοδοι εγκαθίστανται στους κόμβους P1-N1 και P1-N2 του triac.

Triac Triggering Quadrants

Η ενεργοποίηση ενός triac υλοποιείται μέσω τεσσάρων τεταρτημορίων ανάλογα με την πολικότητα του ρεύματος πύλης, όπως φαίνεται παρακάτω:

Αυτά τα τεταρτημόρια ενεργοποίησης μπορούν να εφαρμοστούν πρακτικά ανάλογα με την οικογένεια και την τάξη του triac, όπως δίνεται παρακάτω:

Τα Q2 και Q3 είναι τα συνιστώμενα τεταρτημόρια ενεργοποίησης για triacs, καθώς επιτρέπει ελάχιστη κατανάλωση και αξιόπιστη ενεργοποίηση.

Το τεταρτημόριο ενεργοποίησης του Q4 δεν συνιστάται καθώς απαιτεί υψηλότερο ρεύμα πύλης.

Σημαντικές παράμετροι ενεργοποίησης για Triacs

Γνωρίζουμε ότι ένα triac μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εναλλαγή φορτίου AC υψηλής ισχύος στους ακροδέκτες Α1 / Α2 μέσω μιας σχετικά μικρής τροφοδοσίας σκανδάλης DC στον τερματικό πύλης του.

Κατά τον σχεδιασμό ενός κυκλώματος ελέγχου triac, οι παράμετροι ενεργοποίησης της πύλης καθίστανται ζωτικής σημασίας. Οι παράμετροι ενεργοποίησης είναι: triac πύλη ενεργοποίησης ρεύματος IGT, πύλη ενεργοποίησης τάσης VGT και πύλη μανδάλωσης ρεύματος IL.

• Το ελάχιστο ρεύμα πύλης που απαιτείται για την ενεργοποίηση ενός triac ονομάζεται IGT trigging current IGT. Αυτό πρέπει να εφαρμοστεί κατά μήκος της πύλης και του τερματικού Α1 του Triac που είναι κοινό για την τροφοδοσία σκανδάλης πύλης.
• Το ρεύμα πύλης πρέπει να είναι υψηλότερο από την τιμή που έχει βαθμολογηθεί για τη χαμηλότερη καθορισμένη θερμοκρασία λειτουργίας. Αυτό εξασφαλίζει τη βέλτιστη ενεργοποίηση του triac σε όλες τις περιπτώσεις. Στην ιδανική περίπτωση, η τιμή IGT θα πρέπει να είναι 2 φορές υψηλότερη από την ονομαστική τιμή στο φύλλο δεδομένων.
• Η τάση ενεργοποίησης που εφαρμόζεται σε όλη την πύλη και στον ακροδέκτη Α1 ενός triac αναφέρεται ως VGT. Εφαρμόζεται μέσω μιας αντίστασης που θα συζητηθεί σύντομα.
• Το ρεύμα πύλης που ασφαλίζει αποτελεσματικά ένα triac είναι το ρεύμα μανδάλωσης και δίνεται ως LT. Η μανδάλωση μπορεί να συμβεί όταν το ρεύμα φόρτωσης έχει φθάσει στην τιμή LT, μόνο μετά από αυτό η μανδάλωση επιτρέπει ακόμη και όταν αφαιρείται το ρεύμα πύλης.
• Οι παραπάνω παράμετροι καθορίζονται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 25 ° C, και μπορεί να εμφανίζουν διακυμάνσεις καθώς αυτή η θερμοκρασία μεταβάλλεται.

Η μη μεμονωμένη ενεργοποίηση ενός triac μπορεί να γίνει σε δύο βασικούς τρόπους, η πρώτη μέθοδος φαίνεται παρακάτω:

Εδώ, εφαρμόζεται θετική τάση ίση με το VDD κατά μήκος της πύλης και του ακροδέκτη Α1 του triac. Σε αυτήν τη διαμόρφωση μπορούμε να δούμε ότι το Α1 είναι επίσης συνδεδεμένο με το Vss ή την αρνητική γραμμή της πηγής τροφοδοσίας πύλης. Αυτό είναι σημαντικό αλλιώς το triac δεν θα ανταποκριθεί ποτέ.

Η δεύτερη μέθοδος είναι η εφαρμογή αρνητικής τάσης στην πύλη triac όπως φαίνεται παρακάτω:

Αυτή η μέθοδος είναι ίδια με την προηγούμενη εκτός από την πολικότητα. Δεδομένου ότι η πύλη ενεργοποιείται με αρνητική τάση, ο ακροδέκτης Α1 είναι πλέον κοινός με τη γραμμή VDD αντί για Vss της τάσης πηγής πύλης. Και πάλι, εάν δεν γίνει αυτό, το triac δεν θα ανταποκριθεί.

Υπολογισμός της αντίστασης πύλης

Η αντίσταση πύλης θέτει το IGT ή το ρεύμα πύλης στο triac για την απαραίτητη ενεργοποίηση. Αυτό το ρεύμα αυξάνεται καθώς η θερμοκρασία πέφτει κάτω από την καθορισμένη θερμοκρασία σύνδεσης 25 ° C.

Για παράδειγμα, εάν το καθορισμένο IGT είναι 10 mA στους 25 ° C, αυτό μπορεί να αυξηθεί έως και 15 mA στους 0 ° C.

Για να διασφαλιστεί ότι η αντίσταση είναι σε θέση να παρέχει επαρκές IGT ακόμη και στους 0 ° C, πρέπει να υπολογιστεί για το μέγιστο διαθέσιμο VDD από την πηγή.

Η συνιστώμενη τιμή είναι περίπου 160 έως 180 ohms 1/4 watt για μια πύλη VVT 5V. Υψηλότερες τιμές θα λειτουργήσουν επίσης εάν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι μάλλον σταθερή.

Ενεργοποίηση μέσω εξωτερικού DC ή υπάρχοντος εναλλασσόμενου ρεύματος : Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, ένα triac μπορεί να αλλάξει είτε μέσω εξωτερικής πηγής DC, όπως μπαταρία ή ηλιακό πάνελ, είτε με προσαρμογέα AC / DC. Εναλλακτικά, μπορεί επίσης να ενεργοποιηθεί από την ίδια την υπάρχουσα τροφοδοσία AC.

Εδώ, ο διακόπτης S1 έχει αμελητέα τάση σε αυτόν, καθώς αλλάζει το triac μέσω μιας αντίστασης προκαλώντας ελάχιστο ρεύμα να περάσει μέσω του S1, εξοικονομώντας έτσι από κάθε είδους φθορά.

Αλλαγή ενός Triac μέσω ενός ρελέ Reed : Για την εναλλαγή ενός triac από ένα κινούμενο αντικείμενο, θα μπορούσε να ενσωματωθεί μια μαγνητική βάση. Διακόπτης καλαμιού και ένας μαγνήτης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τέτοιες εφαρμογές , όπως φαίνεται παρακάτω:

Σε αυτήν την εφαρμογή ο μαγνήτης συνδέεται με το κινούμενο αντικείμενο. Κάθε φορά που το κινούμενο σύστημα περνά από το ρελέ καλαμιού, ενεργοποιεί το triac σε αγωγιμότητα μέσω του συνδεδεμένου μαγνήτη του.

Το ρελέ Reed μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί όταν απαιτείται ηλεκτρική απομόνωση μεταξύ της πηγής ενεργοποίησης και του triac, όπως φαίνεται παρακάτω.

Εδώ, το χάλκινο πηνίο κατάλληλης διάστασης τυλίγεται γύρω από το ρελέ καλαμιού, και οι ακροδέκτες πηνίου συνδέονται με δυναμικό DC μέσω ενός διακόπτη. Κάθε φορά που πατάτε το διακόπτη προκαλεί μια μεμονωμένη ενεργοποίηση για το triac.

Λόγω του γεγονότος ότι τα ρελέ διακόπτη reed έχουν σχεδιαστεί για να αντέχουν εκατομμύρια λειτουργίες ON / OFF, αυτό το σύστημα μεταγωγής καθίσταται εξαιρετικά αποτελεσματικό και αξιόπιστο μακροπρόθεσμα.

Ένα άλλο παράδειγμα μεμονωμένης ενεργοποίησης του triac μπορεί να φανεί παρακάτω, εδώ χρησιμοποιείται μια εξωτερική πηγή AC για την εναλλαγή ενός triac μέσω ενός μετασχηματιστή απομόνωσης.

Ακόμα μια άλλη μορφή μεμονωμένης ενεργοποίησης triacs φαίνεται παρακάτω χρησιμοποιώντας συζεύκτες Photo-cell. Σε αυτήν τη μέθοδο ένα LED και μια φωτοκύτταρα ή μια δίοδος φωτογραφιών είναι ενσωματωμένα ενσωματωμένα μέσα σε ένα μόνο πακέτο. Αυτοί οι οπτοζεύκτες είναι άμεσα διαθέσιμοι στην αγορά.

Μια ασυνήθιστη εναλλαγή του triac με τη μορφή κυκλώματος απενεργοποίησης / μισής ισχύος / πλήρους ισχύος φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα. Για να εφαρμόσετε 50% λιγότερη ισχύ, η δίοδος αλλάζει σε σειρά με την πύλη triac. Αυτή η μέθοδος αναγκάζει το Triac να ενεργοποιηθεί μόνο για τους εναλλακτικούς θετικούς μισούς κύκλους εισόδου AC.

Το κύκλωμα μπορεί να εφαρμοστεί αποτελεσματικά για τον έλεγχο φορτίων θερμαντήρα, ή άλλων φορτίων αντίστασης με θερμική αδράνεια. Αυτό μπορεί να μην λειτουργεί για τον έλεγχο του φωτισμού, καθώς η μισή θετική συχνότητα εναλλασσόμενου ρεύματος θα έχει ως αποτέλεσμα ένα ενοχλητικό τρεμόπαιγμα στα φώτα, αυτή η ενεργοποίηση δεν συνιστάται για επαγωγικά φορτία όπως κινητήρες ή μετασχηματιστές.

Ορίστε το Reset Latching Triac Circuit

Η ακόλουθη ιδέα δείχνει πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα triac για την κατασκευή ενός μάνδαλου επαναφοράς σετ χρησιμοποιώντας δύο μπουτόν.

Πατώντας το κουμπί ρύθμισης ασφαλίζει το triac και το φορτίο ON, ενώ πατώντας το κουμπί επαναφοράς χτυπάει το μάνδαλο.

Κυκλώματα χρονοδιακόπτη καθυστέρησης Triac

Ένα triac μπορεί να ρυθμιστεί ως κύκλωμα χρονοδιακόπτη καθυστέρησης για την ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση ενός φορτίου μετά από μια προκαθορισμένη καθυστέρηση.

Το πρώτο παράδειγμα παρακάτω δείχνει ένα κύκλωμα χρονοδιακόπτη καθυστέρησης OFF με βάση το triac. Αρχικά όταν τροφοδοτείται, το triac θα ανάψει.

Εν τω μεταξύ, το 100uF ξεκινά τη φόρτιση και μόλις το κατώφλι φτάσει το UJT 2N2646, ενεργοποιείται το SCR C106.

Το SCR κλείνει την πύλη στο έδαφος απενεργοποιώντας το triac. Η καθυστέρηση αποφασίζεται από τη ρύθμιση 1Μ και την τιμή του πυκνωτή σειράς.

Το επόμενο κύκλωμα αντιπροσωπεύει ένα κύκλωμα χρονοδιακόπτη καθυστέρησης ΟΝ. Όταν τροφοδοτείται το triac δεν αποκρίνεται αμέσως. Το diac παραμένει απενεργοποιημένο ενώ ο πυκνωτής 100uF φορτίζει στο κατώφλι πυροδότησης.

Μόλις συμβεί αυτό, diac πυρκαγιές και σκανδάλη το triac ON. Ο χρόνος καθυστέρησης εξαρτάται από τις τιμές 1Μ και 100uF.

Το επόμενο κύκλωμα είναι μια άλλη έκδοση ενός χρονοδιακόπτη που βασίζεται σε triac. Όταν είναι ενεργοποιημένο, το UJT ενεργοποιείται μέσω του πυκνωτή 100uF. Το UJT διατηρεί το διακόπτη SCR OFF, στερώντας το triac από το ρεύμα της πύλης, και έτσι το triac παραμένει επίσης απενεργοποιημένο.

Μετά από κάποια στιγμή ανάλογα με την προσαρμογή της προεπιλογής 1Μ, ο πυκνωτής είναι πλήρως φορτισμένος απενεργοποιώντας το UJT. Το SCR ενεργοποιείται τώρα, ενεργοποιώντας το triac ON και επίσης το φορτίο.

Κύκλωμα φλας φλας Triac

Αυτό το κύκλωμα φιάλης triac μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αναβοσβήνει μια τυπική λάμπα πυρακτώσεως με συχνότητα που μπορεί να ρυθμιστεί μεταξύ 2 και περίπου 10 Hz. Το κύκλωμα λειτουργεί διορθώνοντας την τάση δικτύου με δίοδο 1N4004 μαζί με μεταβλητό δίκτυο RC. Τη στιγμή που ο ηλεκτρολυτικός πυκνωτής φορτίζει μέχρι την τάση βλάβης του diac, αναγκάστηκα να εκφορτώσω μέσω του diac, το οποίο με τη σειρά του πυροδοτεί το triac, το οποίο έχει ως αποτέλεσμα να αναβοσβήνει η συνδεδεμένη λυχνία.

Μετά από μια καθυστέρηση όπως ορίζεται από τον έλεγχο 100 k, ο πυκνωτής επαναφορτίζεται ξανά για να προκαλέσει επανάληψη του κύκλου αναβοσβήνει. Ο έλεγχος 1 k ρυθμίζει το ρεύμα ενεργοποίησης triac.

συμπέρασμα

Το Triac είναι ένα από τα πιο ευπροσάρμοστα συστατικά της ηλεκτρονικής οικογένειας. Το Triacs μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εφαρμογή μιας ποικιλίας χρήσιμων εννοιών κυκλώματος. Στην παραπάνω ανάρτηση μάθαμε για μερικές απλές εφαρμογές κυκλώματος triac, ωστόσο υπάρχουν αμέτρητοι τρόποι που ένα triac μπορεί να διαμορφωθεί και να εφαρμοστεί για την κατασκευή ενός επιθυμητού κυκλώματος.

Σε αυτόν τον ιστότοπο έχω ήδη δημοσιεύσει πολλά κυκλώματα βασισμένα σε triac στα οποία μπορείτε να ανατρέξετε για περαιτέρω μάθηση, εδώ είναι ο σύνδεσμος για αυτό: