Diac - Arbets- och applikationskretsar

Diac är en tvåterminalanordning som har en kombination av parallell-inversa halvledarskikt, vilket gör att anordningen kan utlösas genom båda riktningarna oavsett matningspolaritet.

Diac-egenskaper

Egenskaperna hos en typisk diac kan ses i följande figur, som tydligt avslöjar närvaron av en brytningsspänning över båda dess terminaler.

Eftersom en diac kan växlas i båda riktningar eller dubbelriktat, utnyttjas funktionen effektivt i många växelströmskretsar.

Nästa bild nedan illustrerar hur skikten är ordnade internt och visar också diakens grafiska symbol. Det kan vara intressant att notera att båda terminalerna på diac tilldelas som anoder (anod 1 eller elektrod 1 och en anod 2 eller elektrod 2), och det finns ingen katod för denna anordning.

När den anslutna matningen över diac är positiv på anod 1 med avseende på anod 2, fungerar de relevanta skikten som p1n2p2 och n3.

När den anslutna matningen är positiv på anod 2 med avseende på anod 1 är de funktionella skikten som p2n2p1 och n1.

Diac avfyrningsspänningsnivå

Nedbrytningsspänningen eller tändspänningen för diac enligt det första diagrammet ovan verkar vara ganska enhetlig över båda terminalerna. I en faktisk enhet kan detta dock variera var som helst från 28 V till 42 V.

Avfyrningsvärdet kan uppnås genom att lösa följande villkor i ekvationen som finns tillgängliga från databladet.

VBR1 = VBR2 ± 0,1VBR2

De nuvarande specifikationerna (IBR1 och IBR2) över de två terminalerna verkar också vara ganska identiska. För diac som visas i diagrammet

De två nuvarande nivåerna (IBR1 och IBR2) för en diac är också mycket nära i storlek. I exemplet ovan ser dessa ut att vara runt
200 uA eller 0,2 mA.

Diac-applikationskretsar

Följande förklaring visar hur en diac fungerar i en växelströmskrets. Vi kommer att försöka förstå detta från en enkel 110 V AC-driven närhetssensorkrets.

Närhetsdetektorkrets

Närhetsdetektorkretsen som använder en diac kan ses i följande diagram.

Här kan vi se att en SCR ingår i serie med belastningen och den programmerbara unijunction transistorn (PUT) som är förenad med avkänningssonden direkt.

När en människokropp kommer nära avkänningssonden orsakar en ökning av kapacitansen över sonden och marken.

Enligt egenskaperna hos en kiselprogrammerbar UJT kommer den att utlösas när spänningen VA vid dess anodanslutning överstiger grindspänningen med minst 0,7 V. Detta orsakar en kortslutning över anodkoden för anordningen.

Beroende på inställningen för 1M-förinställningen följer diac ingångens växelströmscykel och utlöses vid en specificerad spänningsnivå.

På grund av detta fortsätter avfyrningen av diacen, tillåts aldrig anodspänningen VA hos UJT att öka sin grindpotential VG, som alltid hålls nästan lika hög som ingången AC. Och den här situationen håller den programmerbara UJT AV.

Men när en människokropp närmar sig avkänningssonden sänker den portpotentialen VG för UJT väsentligt, vilket gör att anodpotentialen VA för UJT för UJT kan gå högre än VG. Detta gör att UJT omedelbart skjuter.

När detta händer skapar UJT: erna en kortslutning över sina anod- / katodterminaler, vilket ger den nödvändiga grindströmmen för SCR. SCR avfyrar och slår på den anslutna belastningen, vilket indikerar närvaron av en mänsklig närhet nära sensorgivaren.

Automatisk nattlampa

En enkel automatisk mastljus krets med en LDR, triac och en Diac kan ses på ritningen ovan. Arbetet med denna krets är ganska enkelt, och det kritiska omkopplingsjobbet hanteras av diac DB-3. När kvällen sätter in börjar ljuset på LDR falla, vilket gör att spänningen vid korsningen av R1, DB-3 gradvis ökar på grund av LDR: s ökande motstånd.

När denna spänning stiger till diacens brytpunkt, tänds diac och aktiverar triac-grinden, som i sin tur tänder den anslutna lampan.

Under morgonen ökar ljuset på LDR gradvis, vilket gör att potentialen över diacen minskar på grund av jordning av R1 / DB-3-korsningspotentialen. Och när ljuset är tillräckligt starkt orsakar LDR-motståndet diac-potentialen att sjunka till nästan noll, vilket stänger av triac-grindströmmen och därmed är lampan också avstängd.

Diac säkerställer här att triacen byts utan att det flimrar mycket under skymningen. Utan diac skulle lampan ha flimmerat i många minuter innan den slogs helt PÅ eller AV. Således utnyttjas diakens utlösande funktion grundligt till förmån för den automatiska ljusdesignen.

Lätt dimmer

TILL ljus dimmer krets är kanske den mest populära applikationen med en triac diac-kombination.

För varje cykel av växelströmsingången utlöses diac endast när potentialen över den når sin nedbrytningsspänning. Tidsfördröjningen efter vilken diac avfyrar bestämmer för hur mycket tid triacen förblir PÅ under varje cykel av fasen. Detta avgör i sin tur mängden ström och belysning på lampan.

Tidsfördröjningen för avfyrning av diac ställs in av den visade 220 k-krukkorrigeringen och C1-värdet. Dessa RC-tidsfördröjningskomponenter bestämmer PÅ-tiden för triac genom diac-avfyrning vilket resulterar i huggning av växelströmsfasen över specifika sektioner av fasen beroende på fördröjningen av diac.

När fördröjningen är längre tillåts en smalare del av fasen att byta triac och utlösa lampan, vilket orsakar lägre ljusstyrka på lampan. För snabbare tidsintervall tillåts triac att växla under längre perioder av växelströmsfasen, och sålunda byts lampan också för längre delar av växelströmsfasen vilket orsakar högre ljusstyrka på den.

Amplitude Triggered Switch

Den mest grundläggande tillämpningen av diac utan att bero på någon annan del är genom automatisk växling. För en växelströms- eller likströmsförsörjning beter sig diac som ett högt motstånd (praktiskt taget en öppen krets) så länge den applicerade spänningen är under det kritiska VBO-värdet.

Diac slås på så snart denna kritiska VBO-spänningsnivå uppnås eller överträffas. Därför kunde denna specifika 2-terminalanordning sättas på bara genom att öka amplituden för den anslutna styrspänningen, och den kan fortsätta leda tills slutligen spänningen minskar till noll. Bilden nedan visar en enkel amplitudkänslig omkopplingskrets med hjälp av en 1N5411 diac eller en DB-3 diac.

En spänning på cirka 35 volt likström eller topp växelström appliceras som slår PÅ diacen till ledning, varigenom en ström på cirka 14 mA börjar strömma genom utgångsmotståndet R2. Specifika diacs kan eventuellt tändas vid spänningar under 35 volt.

Med 14 mA omkopplingsström blir utspänningen som skapas över 1k-motståndet till 14 volt. Om matningskällan innefattar en inre ledande bana i utgångskretsen kan motståndet Rl ignoreras och elimineras.

När du arbetar med kretsen, försök justera matningsspänningen så att den gradvis ökar från noll medan du samtidigt kontrollerar utgångssvaret. När matningen når cirka 30 volt ser du liten eller liten bit utgångsspänning på grund av den extremt låga läckströmmen från enheten.

Men vid ungefär 35 volt kommer diac plötsligt att bryta ner och en full utspänning dyker snabbt upp över motstånd R2. Börja nu minska matningsingången och observera att utspänningen minskar motsvarande och slutligen når noll när ingångsspänningen reduceras till noll.

Vid noll volt är diac helt avstängd och går in i en situation som kräver att den utlöses igen genom amplitudenivån på 35 volt.

Elektronisk DC-omkopplare

Den enkla omkopplaren som beskrivs i föregående avsnitt kan också aktiveras genom en liten ökning av matningsspänningen. Därför kan en stabil spänning på 30 V användas konsekvent till 1N5411 diac, vilket säkerställer att diacen ligger precis vid ledning men ändå är AV.

Men i det ögonblick en potential på cirka 5 volt adderas i serie uppnås snabbt nedbrytningsspänningen på 35 volt för att utföra avfyrningen av diac.

Att ta bort denna 5-volts 'signal' har därefter ingen inverkan på enhetens PÅ-situation, och den fortsätter att leda 30 volt-försörjningen tills spänningen sänks till noll volt.

Figuren ovan visar en omkopplingskrets med teorin om inkrementell spänningsomkoppling som förklarats ovan. Inom denna inställning ges en strömförsörjning på 30 volt till 1N5411 diac (D1) (här visas denna strömförsörjning som en batterikälla för bekvämlighets skull, ändå kan 30 volt appliceras via vilken som helst annan konstant reglerad källa likström). Med denna spänningsnivå kan diac inte sätta på och ingen ström går via den anslutna externa belastningen.

Men när potentimetern justeras gradvis ökar matningsspänningen långsamt och slutligen slås diac på, vilket gör att strömmen kan passera genom lasten och slå på den.

När diac har satts PÅ har ingen minskning av matningsspänningen genom potentiometern ingen effekt på diac. Efter att ha minskat spänningen genom potentiometern kan återställningsomkopplaren S1 användas för att koppla från diac-ledningen och återställa kretsen i det ursprungliga avstängda tillståndet.

Den visade diacen eller DB-3 kommer att kunna förbli inaktiv vid cirka 30 V och kommer inte att gå igenom en självavfyrande åtgärd. Som sagt kan vissa diacs kräva lägre spänningar än 30 V för att hålla dem i det icke-ledande tillståndet. På samma sätt kan specifika diacs kräva högre än 5 V för inkrementell omkopplare. Värdet på potentiometern R1 bör inte vara mer än 1 k Ohm, och bör vara trådlindad.

Ovanstående koncept kan användas för att implementera spärråtgärder i applikationer med låg ström genom en enkel tvåterminal diac-enhet istället för beroende på komplexa 3 terminalenheter som SCR.

Elektriskt låst relä

Figuren ovan visar kretsen för ett likströmsrelä som är utformat för att förbli spärrat när det drivs via en insignal. Designen är lika bra som att låsa mekaniskt relä.

Denna krets använder konceptet som förklarades i föregående stycke. Även här hålls diac avstängd vid 30 volt, en spänningsnivå som vanligtvis är liten för en diac-ledning.

Så snart en 6 V-seriepotential ges till diacen, börjar den senare trycka på ström som slås på och låser reläet (diac efter det förblir påslagen, även om 6 volt styrspänningen inte längre finns).

När R1 och R2 är optimerat korrekt slås reläet på effektivt som svar på en applicerad styrspänning.

Efter detta förblir reläet spärrat även utan ingångsspänningen. Kretsen kan dock återställas till sitt tidigare läge genom att trycka på den angivna återställningsomkopplaren.

Reläet måste vara av låg strömtyp, kan ha ett spolmotstånd på 1 k.

Låsande sensorkrets

Många enheter, till exempel inkräktarlarm och processkontroller, kräver en utlösningssignal som förblir påslagen en gång utlöst och stängs bara av när strömingången återställs.

Så snart kretsen initieras gör det att du kan använda kretsar för larm, inspelare, avstängningsventiler, säkerhetsprylar och många andra. Bilden nedan visar ett exempel på design för denna typ av applikation.

Här fungerar en HEP ​​R2002 diac som en växlingsenhet. I denna speciella inställning förblir diac i standby-läge vid 30 volt matning via B2.

Men när strömbrytaren S1 växlas, kan det vara en 'sensor' på en dörr eller ett fönster, bidrar 6 volt (från B1) till den befintliga 30 V-förspänningen, vilket får de resulterande 35 volt att skjuta diac och generera cirka 1 V-utgång över R2.

DC-överbelastningsbrytare

Bilden ovan visar en krets som omedelbart stänger av en belastning när likspänningen överstiger en fast nivå. Enheten förblir sedan avstängd tills spänningen sänks och kretsen återställs.

I denna speciella inställning är diac (D1) normalt avstängd och transistorströmmen är inte tillräckligt hög för att utlösa reläet (RY1).

När matningsingången överskrider en specificerad nivå som ställts in av potentiometern R1, utlöses diac och likströmmen från diac-utgången når transistorbasen.

Transistorn slås nu PÅ genom potentiometer R2 och aktiverar reläet.

Reläet kopplar nu bort belastningen från ingångsförsörjningen, vilket förhindrar skador på systemet på grund av överbelastning. Diac fortsätter sedan att slås PÅ och håller reläet PÅ tills kretsen återställs, genom att öppna S1, tillfälligt.

För att justera kretsen i början finjusterar du potentiometrarna R1 och R2 för att säkerställa att reläet bara klickar PÅ när ingångsspänningen faktiskt når önskad diac-skjuttröskel.

Reläet därefter måste vara aktiverat tills spänningen minskar tillbaka till sin normala nivå och återställningsbrytaren öppnas tillfälligt.

Om kretsen fungerar ordentligt måste diac 'utlösningsspänningsingången vara cirka 35 volt (specifika diacs kan aktiveras med en mindre spänning, även om detta ofta korrigeras genom justering av potentiometer R2), liksom likspänningen vid transistorbasen måste vara ungefär 0,57 volt (vid cirka 12,5 mA). Reläet är 1k spolmotstånd.

Ac överbelastningsbrytare

Kretsschemat ovan visar kretsen för en växelströmbrytare. Denna idé fungerar på samma sätt som DC-inställningen förklarade i den tidigare {delen. Växelströmskretsen skiljer sig från likströmsversionen på grund av närvaron av kondensatorerna C1 och C2 och diodlikriktare D2.

Fasstyrd utlösningsomkopplare

Som nämnts tidigare är den primära användningen av diac att källa en aktiveringsspänning till någon anordning, såsom en triac för styrning av önskad utrustning. Diac-kretsen i följande implementering är en fasstyrningsprocess som kan hitta många andra applikationer än triac-kontroll , vari en pulsutgång med variabel fas kan vara nödvändig.

Bilden ovan visar typiska diac-triggerkretsar. Denna inställning reglerar i grunden diacens avfyrningsvinkel, och detta uppnås genom att manipulera fasstyrnätverket byggt runt delarna R1 R2 och C1.

Värdena för motståndet och kapacitansen som tillhandahålls här är endast som referensvärden. För en specifik frekvens (i allmänhet växelströmsledningsfrekvensen) justeras R2 för att diac-brytningsspänningen uppnås vid ett ögonblick som motsvarar den föredragna punkten i växelströmshalvcykeln där diac krävs för att slå på och ge utgångspulsen.

Diac efter detta kan fortsätta att upprepa denna aktivitet under varje +/- AC halvcykel. Så småningom bestäms fasen inte bara av R1 R2 och C1 utan också genom impedansen hos växelströmskällan och impedansen hos kretsen som diac-uppställningen aktiverar.

För de flesta applikationer kommer detta diac-kretsprojekt sannolikt att vara fördelaktigt att analysera fasen av diac-motståndet och kapacitansen för att känna till kretsens effektivitet.

Följande tabell nedan illustrerar exempelvis fasvinklarna som kan motsvara olika inställningar av motståndet i enlighet med kapacitansen på 0,25 uF i figuren ovan.

Informationen visas avsedd för 60 Hz. Kom ihåg, som anges i tabellen när motståndet minskar, visas avtryckarpulsen i tidigare positioner i matningsspänningscykeln, vilket får diac att 'tändas' tidigare i cykeln och förblir påslagen så mycket längre. Eftersom RC-kretsen innefattar seriemotstånd och shuntkapacitans är fasen naturligtvis eftersläpande, vilket betyder att triggerpulsen kommer efter matningsspänningscykeln inom tidscykeln.