Što je trijak: sklopni krug i primjene

Snaga elektronički prekidači kao BJT, SCR, IGBT, MOSFET i TRIAC su vrlo važne komponente, kada je u pitanju prebacivanja sklopova poput DC-DC pretvarača, brzinu motora Controller, Motorna Drivers i regulatori frekvencije itd Svaki uređaj ima svoj vlastiti jedinstveni imovine i tako imaju svoje specifične primjene. U ovom uputstvu naučit ćemo o TRIAC-u, dvosmjernom uređaju, što znači da može provoditi u oba smjera. Zbog ovog svojstva TRIAC se koristi isključivo tamo gdje je uključena sinusna opskrba izmjeničnim naponom.

Uvod u TRIAC

Izraz TRIAC označava TRI oda za A lternating C urrent. To je sklopni sklopni uređaj s tri terminala sličan SCR-u (tiristor), ali može provoditi u oba smjera, jer konstruira kombiniranjem dva SCR-a u paralelnom stanju. Simbol i pin iz TRIAC-a prikazani su u nastavku.

Budući da je TRIAC dvosmjerni uređaj, struja može teći ili od MT1 do MT2 ili od MT2 do MT1 kada se aktivira terminal vrata. Za TRIAC ovaj napon okidača koji se mora primijeniti na terminal vrata može biti pozitivan ili negativan u odnosu na terminal MT2. Stoga ovo TRIAC stavlja u četiri načina rada kako je navedeno u nastavku

• Pozitivni napon na MT2 i pozitivni impuls na ulaz (kvadrant 1)
• Pozitivni napon na MT2 i negativni impuls na ulaz (kvadrant 2)
• Negativni napon na MT2 i pozitivni impuls na ulaz (kvadrant 3)
• Negativni napon na MT2 i negativni impuls na ulazu (kvadrant 4)

VI Karakteristike TRIAC-a

Slika dolje prikazuje status TRIAC-a u svakom kvadrantu.

Uključivanje i isključivanje karakteristika TRIAC-a može se razumjeti gledanjem grafikona VI karakteristika TRIAC-a koji je također prikazan na gornjoj slici. Budući da je TRIAC samo kombinacija dvaju SCR-a u antiparalelnom smjeru, grafikon VI karakteristika izgleda slično onom SCR-a. Kao što možete vidjeti TRIAC uglavnom djeluje u 1. ^st kvadrant i 3 ^III kvadrantu.

Karakteristike uključivanja

Da bi se uključio TRIAC, pozitivni ili negativni napon / impuls na vratima mora se napajati na zaporku vrata TRIAC-a. Kada se aktivira jedan od dva SCR iznutra, TRIAC počinje provoditi na temelju polariteta terminala MT1 i MT2. Ako je MT2 pozitivan, a MT1 negativan, prvi SCR provodi, a ako je terminal MT2 negativan, a MT1 pozitivan, provodi se drugi SCR. Na ovaj način bilo koji od SCR-a uvijek ostaje, što TRIAC čini idealnim za izmjeničnu primjenu.

Minimalni napon koji se mora primijeniti na zatik vrata da bi se uključio TRIAC naziva se naponom graničnog napona (V _GT), a rezultirajuća struja kroz zatik vrata naziva se pragom praga (I _GT). Jednom kada se ovaj napon primijeni, zatik zaporke TRIAC dobiva pristranost prema naprijed i počinje provoditi, vrijeme potrebno da se TRIAC prebaci iz stanja isključenosti u stanje uključivanja naziva se vrijeme uključivanja (t _uključeno).

Baš kao SCR, TRIAC jednom uključen ostat će uključen ako se ne promijeni. Ali za ovo stanje struja opterećenja kroz TRIAC trebala bi biti veća ili jednaka struji zasuna (I _L) TRIAC-a. Tako da zaključimo da će TRIAC ostati uključen čak i nakon uklanjanja impulsa na vratima sve dok je struja opterećenja veća od vrijednosti struje zasuna.

Slično struji zasuna, postoji još jedna važna vrijednost struje koja se naziva zadržavajuća struja. Minimalna vrijednost struje za održavanje TRIAC-a u načinu provođenja prema naprijed naziva se zadržavajućom strujom (I _H). TRIAC će ući u način kontinuiranog provođenja tek nakon prolaska kroz zadržavajuću i zapornu struju kao što je prikazano na gornjem grafikonu. Također će vrijednost zaporne struje bilo kojeg TRIAC-a uvijek biti veća od vrijednosti zadržavajuće struje.

Karakteristike isključenja

Proces isključivanja TRIAC-a ili bilo kojeg drugog uređaja za napajanje naziva se komutacijom, a krug povezan s njim za izvršavanje zadatka komutacijskim krugom. Najčešća metoda koja se koristi za isključivanje TRIAC-a je smanjivanje struje opterećenja kroz TRIAC dok ne dosegne ispod vrijednosti zadržavajuće struje (I _H). Ova vrsta komutacije naziva se prisilna komutacija u istosmjernim krugovima. Saznat ćemo više o tome kako se TRIAC uključuje i isključuje kroz aplikacijske krugove.

TRIAC aplikacije

TRIAC se vrlo često koristi na mjestima gdje se na primjer mora kontrolirati izmjenična struja, koristi se u regulatorima brzine stropnih ventilatora, krugovima za prigušivanje žarulje izmjenične struje itd. Pogledajmo jednostavan sklopni sklop TRIAC kako bismo shvatili kako to praktično radi.

Ovdje smo koristili TRIAC za uključivanje i isključivanje AC napajanja pritiskom na tipku. Zatim se mrežni izvor napajanja poveže na malu žarulju kroz TRIAC, kao što je gore prikazano. Kada je sklopka zatvorena, fazni napon se na otpor R1 dovodi na zaporni otvor TRIAC-a. Ako je ovaj napon na vratima iznad napona praga na vratima, tada kroz zapor vrata prolazi struja, koja će biti veća od praga na vratima.

U ovom stanju TRIAC ulazi u prednji smjer i struja opterećenja će teći kroz žarulju. Ako opterećenje troši dovoljno struje, TRIAC prelazi u stanje zasuna. Ali budući da je ovo izvor izmjenične struje, napon će doseći nulu za svakih pola ciklusa, a time će i struja trenutno doseći nulu. Stoga zasun nije moguć u ovom krugu i TRIAC će se isključiti čim se prekidač otvori i ovdje nije potreban komutacijski krug. Ova vrsta komutacije TRIAC-a naziva se prirodnom komutacijom. Ajmo sada izgraditi ovaj krug na ploči pomoću BT136 TRIAC i provjeriti kako to radi.

Potreban je veliki oprez pri radu s izmjeničnim izvorima napajanja, radni napon se smanjuje iz sigurnosnih razloga. Standardno napajanje izmjeničnom strujom od 230 V 50 Hz (u Indiji) spušta se na transformator na 12 V 50 Hz. Mala žarulja povezana je kao opterećenje. Eksperimentalno postavljanje izgleda ovako u nastavku kad je dovršeno.

Kada se pritisne tipka, zapor vrata prima napon vrata i time se TRIAC UKLJUČUJE. Žarulja će svijetliti sve dok je pritisnut gumb. Jednom kad se tipka otpusti, TRIAC će biti u zabravljenom stanju, ali budući da je ulazni napon izmjenična struja, iako će TRIAC ići ispod zadržavajuće struje i time će se TRIAC isključiti, kompletan rad također se može naći u videu dan na kraju ovog tutorijala.

TRIAC upravljanje pomoću mikrokontrolera

Kada se TRIAC koriste kao prigušivači svjetlosti ili za faznu kontrolu, impuls vrata koji se napaja na zatik vrata mora se kontrolirati pomoću mikrokontrolera. U tom će slučaju zaporni klin također biti izoliran pomoću optičke spojnice. Dijagram sklopa za isti prikazan je u nastavku.

Za upravljanje TRIAC-om pomoću signala od 5V / 3.3V koristit ćemo optičku spojnicu poput MOC3021 koja u sebi ima TRIAC. Ovaj TRIAC može se aktivirati sa 5 V / 3,3 V kroz diodu koja emitira svjetlost. Inače PWM signal se primijeniti na 1 ^-og pin MOC3021 i učestalost i radnog ciklusa u PWM signalu se mijenjati kako bi se dobili željeni izlaz. Ova vrsta sklopa obično se koristi za kontrolu svjetline žarulje ili kontrolu brzine motora.

Efekt brzine - Snubber krugovi

Svi TRIAC-i pate od problema koji se naziva Rate Effect (Učinak brzine). Tada je MT1 terminal podvrgnut naglom povećanju napona zbog preklopne buke ili prijelaznih pojava ili prenapona, TRIAC ga prekida kao signal za uključivanje i automatski uključuje. To je zbog prisutnog unutarnjeg kapaciteta između stezaljki MT1 i MT2.

Ovaj problem najlakše je prevladati korištenjem Snubberovog kruga. U gornjem krugu, otpornik R2 (50R) i kondenzator C1 (10nF) zajedno čine RC mrežu koja djeluje kao Snubber krug. Svi vršni naponi koji se napajaju na MT1 promatrat će se ovom RC mrežom.

Učinak povratnog zračenja

Sljedeći uobičajeni problem s kojim će se suočiti dizajneri tijekom korištenja TRIAC-a je efekt povratnog zračenja. Ovaj se problem javlja kada se potenciometar koristi za upravljanje naponom vrata TRIAC-a. Kad se POT okrene na minimalnu vrijednost, na zatik vrata neće se primijeniti napon i time će se isključiti opterećenje. Ali kada je POT okrenut na maksimalnu vrijednost, TRIAC se neće uključiti zbog učinka kapacitivnosti između pinova MT1 i MT2, ovaj kondenzator bi trebao pronaći put za pražnjenje, inače neće dopustiti da se TRIAC UKLJUČI. Taj se efekt naziva efektom povratnog zračenja. Ovaj se problem može riješiti jednostavnim uvođenjem otpornika u seriju s preklopnim krugom kako bi se osigurao put pražnjenja kondenzatora.

Radiofrekvencijske smetnje (RFI) i TRIAC

Preklopni krugovi TRIAC skloniji su radiofrekvencijskim smetnjama (EFI), jer kada je opterećenje uključeno, struja odjednom povisi oblik 0A do maksimalne vrijednosti, stvarajući tako rafal električnih impulsa koji uzrokuje radiofrekvencijsko sučelje. Što je veća struja opterećenja, to će biti smetnje. Korištenje krugova prigušivača poput LC prigušivača riješit će ovaj problem.

TRIAC - Ograničenja

Kada je potrebno prebaciti izmjenične valove u oba smjera, očito će TRIAC biti prvi izbor, jer je jedini dvosmjerni elektronički prekidač. Djeluje poput dva SCR-a spojena u modu "back to back" i također dijele ista svojstva. Iako se prilikom projektiranja sklopova pomoću TRIAC-a moraju uzeti u obzir sljedeća ograničenja

• TRIAC ima dvije SCR strukture, jedna provodi tijekom pozitivne polovice, a druga tijekom negativne polovice. Ali, oni ne aktiviraju simetrično uzrokujući razliku u pozitivnom i negativnom poluciklu izlazne vrijednosti
• Također, budući da prebacivanje nije simetrično, dovodi do visokih harmonika koji će inducirati buku u krugu.
• Ovaj problem harmonika također će dovesti do elektromagnetskih smetnji (EMI)
• Dok se koriste induktivna opterećenja, postoji ogroman rizik od puštanja struje koja teče prema izvoru, stoga treba osigurati da je TRIAC potpuno isključen i induktivno opterećenje sigurno ispušteno alternativnim putem