Triacs - Arbets- och applikationskretsar

En triac kan jämföras med ett spärrrelä. Den slås omedelbart på och stängs så snart den utlöses och förblir stängd så länge matningsspänningen förblir över noll volt eller matningspolariteten inte ändras.

Om matningen är en växelström (växelström) öppnas triac under de perioder som AC-cykeln passerar nolllinjen, men stängs och slås PÅ så snart den återaktiveras.

Fördelar med Triac som statiska växlar

• Triacs kan effektivt bytas ut för mekaniska brytare eller reläer för styrning av laster i växelströmskretsar.
• Triacs kan konfigureras för att växla relativt tyngre belastningar genom minimal strömutlösning.
• När triacs leder (stänger) ger de inte avvisningseffekt, som i mekaniska brytare.
• När triacs stängs AV (vid AC nollkorsning ), gör det detta utan att producera några transienter, på grund av rygg EMF etc.
• Triacs eliminerar också smältning av kontakter eller bågproblem och andra former av slitage som ofta ses i mekaniska baserade elektriska strömbrytare.
• Triacs har en flexibel utlösning, som gör att de kan bytas vid vilken punkt som helst i ingångs AC-cykeln, genom en lågspänningssignal över grinden och gemensam mark.
• Denna utlösande spänning kan komma från vilken likströmskälla som helst, t.ex. ett batteri eller en rättad signal från själva växelströmmen. I vilket fall som helst kommer triacen att gå igenom avstängningsperioder närhelst varje halvcykel växelströmsvågform rör sig genom nollkorsningen (ström), som visas nedan:

Hur man slår på en Triac

En triac består av tre terminaler: Gate, A1, A2, som visas nedan:

För att slå på en Triac måste en grindutlösningsström appliceras på grindstiftet (G). Detta får en grindström att strömma över grind och terminal A1. Portströmmen kan vara positiv eller negativ med avseende på triacens A1-terminal. A1-terminalen kan kopplas gemensamt till den negativa VSS-linjen eller den positiva VDD-linjen för grindstyrningskällan.

Följande diagram visar det förenklade schemat för en Triac och dess inre kiselstruktur.

När en utlösande ström appliceras på triac-grinden slås den på med sina inbyggda dioder inbäddade back-to-back mellan G-terminalen och och A1-terminalen. Dessa två dioder är installerade vid P1-N1- och P1-N2-korsningarna av triacen.

Triac Triggering Quadrants

Utlösning av en triac implementeras genom fyra kvadranter beroende på portens strömstyrka, som visas nedan:

Dessa utlösande kvadranter kan praktiskt tillämpas beroende på familj och triacklass, enligt nedan:

Q2 och Q3 är de rekommenderade utlösande kvadranterna för triacs, eftersom det tillåter minimal konsumtion och pålitlig utlösning.

Q4-utlösande kvadrant rekommenderas inte eftersom det kräver en högre grindström.

Viktiga utlösande parametrar för Triacs

Vi vet att en triac kan användas för att växla högeffekt AC-belastning över sina A1 / A2-terminaler genom en relativt liten likströmsutlösare vid Gate-terminalen.

Under utformningen av en triac-styrkrets blir dess grindutlösande parametrar avgörande. Utlösande parametrar är: triac gate triggering IGT, gate triggering voltage VGT och gate latching current IL.

• Minsta grindström som krävs för att slå på en triac kallas grindutlösande ström IGT. Detta måste appliceras över porten och A1-terminalen i Triac, vilket är gemensamt för portutlösaren.
• Grindströmmen ska vara högre än värdet för den lägsta specificerade driftstemperaturen. Detta säkerställer optimal utlösning av triacen under alla omständigheter. Helst bör IGT-värdet vara två gånger högre än det nominella värdet i databladet.
• Triggerspänningen som appliceras över grinden och A1-terminalen på en triac kallas VGT. Det appliceras genom ett motstånd som kommer att diskuteras inom kort.
• Grindströmmen som effektivt låser en triac är låsströmmen och ges som LT. Låsning kan ske när belastningsströmmen har nått LT-värdet, först därefter låses låsning även om grindströmmen tas bort.
• Ovanstående parametrar specificeras vid en omgivningstemperatur på 25 ° C och kan visa variationer eftersom denna temperatur varierar.

Icke-isolerad utlösning av en triac kan göras i två grundläggande lägen, den första metoden visas nedan:

Här appliceras en positiv spänning lika med VDD över triacens grind och A1-terminal. I denna konfiguration kan vi se att A1 också är ansluten till Vss eller den negativa linjen för grindförsörjningskällan. Detta är viktigt annars kommer triacen aldrig att svara.

Den andra metoden är genom att applicera en negativ spänning på triac-grinden som visas nedan:

Denna metod är identisk med den tidigare utom polariteten. Eftersom grinden utlöses med en negativ spänning förenas nu A1-terminalen gemensamt med VDD-linjen istället för Vss för grindkällspänningen. Återigen, om detta inte görs, kommer triacen inte att svara.

Beräkning av portmotståndet

Grindmotståndet ställer IGT eller grindströmmen till triac för nödvändig utlösning. Denna ström ökar när temperaturen sjunker under den angivna 25 ° C korsningstemperaturen.

Till exempel om den angivna IGT är 10 mA vid 25 ° C, kan detta öka upp till 15 mA vid 0 ° C.

För att säkerställa att motståndet kan leverera tillräckligt med IGT även vid 0 ° C, måste det beräknas för maximalt tillgängligt VDD från källan.

Ett rekommenderat värde är cirka 160 till 180 ohm 1/4 watt för en 5V-grind VGT. Högre värden fungerar också om din omgivningstemperatur är ganska konstant.

Utlösning via extern likström eller befintlig växelström : Som visas i följande bild kan en triac växlas antingen via en extern likströmskälla såsom batteri eller solpanel eller en AC / DC-adapter. Alternativt kan den också utlösas från själva den befintliga växelströmsförsörjningen.

Här har omkopplaren S1 försumbar belastning på den eftersom den kopplar triacen genom ett motstånd som får minimal ström att passera genom S1, vilket sparar den från någon form av slitage.

Växla en Triac genom ett Reed Relay : För att byta en triac med ett rörligt föremål kan en magnetbaserad utlösning införlivas. En reed-omkopplare och en magnet kan användas för sådana applikationer , enligt nedanstående:

I denna applikation är magneten fäst vid det rörliga föremålet. Varje gång det rörliga systemet kommer förbi vassreläet, utlöser det triacen till ledning genom sin anslutna magnet.

Reed-relä kan också användas när en elektrisk isolering krävs mellan utlösningskällan och triacen, som visas nedan.

Här lindas kopparspolen med lämplig dimension runt vassreläet och spolanslutningarna är anslutna till en DC-potential via en omkopplare. Varje gång du trycker på omkopplaren orsakar en isolerad utlösning för triac.

På grund av det faktum att reed-omkopplarreläer är utformade för att klara miljontals ON / OFF-operationer blir detta växlingssystem extremt effektivt och pålitligt på lång sikt.

Ett annat exempel på isolerad utlösning av triac kan ses nedan, här används en extern växelströmskälla för att koppla en triac genom en isoleringstransformator.

Ytterligare en annan form av isolerad utlösning av triacs visas nedan med hjälp av en fotocellkopplare. I denna metod är en LED och en fotocell eller fotodiod integrerat monterade i ett enda paket. Dessa optokopplare är lätt tillgängliga på marknaden.

En ovanlig omkoppling av triac i form av av / halv effekt / full effekt krets visas i diagrammet nedan. För att implementera 50% mindre effekt byts dioden i serie med triac-grinden. Denna metod tvingar Triac att bara slå PÅ för de alternativa positiva växelströmsingångshalvorna.

Kretsen kan användas effektivt för att kontrollera värmebelastningar eller andra resistiva belastningar med termisk tröghet. Det här kanske inte fungerar för belysningskontroll, eftersom den halva positiva växelströmsfrekvensen kommer att resultera i en irriterande flimmer på lamporna, rekommenderas inte denna utlösning för induktiva belastningar som motorer eller transformatorer.

Ställ in Reset Latching Triac Circuit

Följande koncept visar hur en triac kan användas för att göra en inställd återställningsspärr med ett par tryckknappar.

Genom att trycka på inställningsknappen låses triac och belastningen PÅ, medan du trycker på återställningsknappen låser spärren.

Triac-fördröjningskretsar

En triac kan ställas in som en fördröjningstimerkrets för att koppla en last PÅ eller AV efter en inställd förutbestämd fördröjning.

Det första exemplet nedan visar en triac-baserad fördröjning OFF-timerkrets. Ursprungligen när den är påslagen kommer triac att slå PÅ.

Under tiden börjar 100uF laddning, och när tröskeln har uppnåtts skjuter UJT 2N2646 och slår på SCR C106.

SCR kortsluter grinden till marken och stänger av triacen. Fördröjningen bestäms av 1M-inställningen och seriekondensatorvärdet.

Nästa krets representerar en fördröjning PÅ triac-tidkrets. När den drivs reagerar triacen inte omedelbart. Diac förblir avstängd medan kondensatorn 100uF laddas till dess skjuttröskel.

När detta väl händer diac bränder och triggers triac PÅ. Fördröjningstiden beror på värdena 1M och 100uF.

Nästa krets är en annan version av en triac-baserad timer. När den är PÅ växlas UJT via kondensatorn 100uF. UJT håller SCR-omkopplaren AV, berövar triacen från grindströmmen, och således förblir triacen också AV.

Efter någon gång, beroende på justeringen av 1M-förinställningen, är kondensatorn fulladdad och stänger av UJT. SCR slås nu PÅ, utlöser triac PÅ och även belastningen.

Triac Lamp Flasher Circuit

Denna triac-blinkarkrets kan användas för att blinka en vanlig glödlampa med en frekvens som kan justeras mellan 2 och cirka 10 Hz. Kretsen fungerar genom att rätta till nätspänningen med en 1N4004-diod tillsammans med ett variabelt RC-nätverk. I det ögonblick som elektrolytkondensatorn laddas upp till diacens nedbrytningsspänning tvingas jag urladdas genom diacen, vilket i sin tur avfyrar triacen, vilket resulterar i att den anslutna lampan blinkar.

Efter en fördröjning som ställts in med 100 k-kontrollen laddas kondensatorn igen för att orsaka en upprepning av den blinkande cykeln. 1 k-kontrollen ställer in triac-utlösningsströmmen.

Slutsats

Triac är en av de mest mångsidiga komponenterna i den elektroniska familjen. Triacs kan användas för att implementera en mängd användbara kretskoncept. I ovanstående inlägg lärde vi oss om några enkla triac-kretsapplikationer, men det finns otaliga sätt som en triac kan konfigureras och tillämpas för att skapa en önskad krets.

På den här webbplatsen har jag redan lagt upp många triac-baserade kretsar som du kan hänvisa till för vidare lärande, här är länken till den: