- Introduktion til TRIAC
- VI Kendetegn ved en TRIAC
- TRIAC-applikationer
- TRIAC-kontrol ved hjælp af Microcontrollers
- Rate Effect - Snubber Circuits
- Tilbageslagseffekt
- Radiofrekvensinterferens (RFI) og TRIAC'er
- TRIAC - Begrænsninger
Elektroniske strømafbrydere som BJT, SCR, IGBT, MOSFET og TRIAC er meget vigtige komponenter, når det kommer til at skifte kredsløb som DC-DC-omformere, motorhastighedsregulatorer, motordrivere og frekvensstyringer osv. Hver enhed har sin egen unikke egenskab og således har de deres egne specifikke applikationer. I denne vejledning lærer vi om TRIAC, som er en tovejsindretning, hvilket betyder, at den kan lede i begge retninger. På grund af denne egenskab anvendes TRIAC udelukkende, hvor der er involveret sinusformet vekselstrømsforsyning.
Introduktion til TRIAC
Udtrykket TRIAC står for TRI- ode for A lternating C urrent. Det er en tre-terminal skifteindretning svarende til SCR (Thyristor), men den kan lede i begge retningsretninger, da den konstrueres ved at kombinere to SCR i anti-parallel tilstand. Symbolet og nålen ud af TRIAC er vist nedenfor.
Da TRIAC er en tovejsanordning, kan strømmen enten flyde fra MT1 til MT2 eller fra MT2 til MT1, når portterminalen udløses. For en TRIAC kan denne udløserspænding, der skal påføres portterminalen, enten være positiv eller negativ med hensyn til terminal MT2. Dette sætter TRIAC i fire driftstilstande som angivet nedenfor
- Positiv spænding ved MT2 og positiv puls til port (kvadrant 1)
- Positiv spænding ved MT2 og negativ puls til port (kvadrant 2)
- Negativ spænding ved MT2 og positiv puls til gate (kvadrant 3)
- Negativ spænding ved MT2 og negativ puls til port (kvadrant 4)
VI Kendetegn ved en TRIAC
Nedenstående billede illustrerer status for TRIAC i hver kvadrant.
Tænd og sluk karakteristika for TRIAC kan forstås ved at se på VI karakteriserer grafen for TRIAC, som også er vist i ovenstående billede. Da TRIAC kun er en kombination af to SCR i anti-parallel retning, ser VI-karaktergrafen ud som en SCR. Som du kan se TRIAC meste opererer i en st Quadrant og 3 rd Quadrant.
Tænd-egenskaber
For at tænde en TRIAC skal der tilføres en positiv eller negativ portspænding / puls til porten til TRIAC. Når en af de to SCR udløses indeni, begynder TRIAC at udføre baseret på polariteten af MT1- og MT2-terminalerne. Hvis MT2 er positiv, og MT1 er negativ, udfører den første SCR, og hvis MT2-terminalen er negativ, og MT1 er positiv, udfører anden SCR. På denne måde forbliver en af SCR altid ved, hvilket gør TRIAC ideel til AC-applikationer.
Den mindste spænding, der skal tilføres gate-stiften for at tænde en TRIAC, kaldes tærskel-gate-spændingen (V GT), og den resulterende strøm gennem gate-stiften kaldes som tærskelportens strøm (I GT). Når denne spænding er påtrykt portstiften, bliver TRIAC forspændt fremad og begynder at lede, den tid, det tager for TRIAC'en at skifte fra fra-tilstand til til-tilstand, kaldes tændtid (t til).
Ligesom en SCR forbliver TRIAC, når den er tændt, tændt, medmindre den kommuteres. Men for denne tilstand skal belastningsstrømmen gennem TRIAC være større end eller lig med TRIAC's låsestrøm (I L). Så for at konkludere vil en TRIAC forblive tændt, selv efter at portpulsen er fjernet, så længe belastningsstrømmen er større end værdien af låsestrømmen.
I lighed med låsestrøm er der en anden vigtig værdi af strøm kaldet holdestrøm. Minimumsværdien af strøm for at holde TRIAC i fremadgående ledningstilstand kaldes holdestrømmen (IH). En TRIAC går kun i kontinuerlig ledningstilstand, når den har passeret gennem holdestrømmen og låsestrømmen som vist i grafen ovenfor. Værdien af låsestrøm for enhver TRIAC vil også altid være større end værdien af holdestrømmen.
Slukningsegenskaber
Processen med at slukke for en TRIAC eller en hvilken som helst anden strømindretning kaldes kommutation, og kredsløbet, der er forbundet med det til at udføre opgaven, kaldes som et kommutationskredsløb. Den mest almindelige metode, der bruges til at slukke for en TRIAC, er ved at reducere belastningsstrømmen gennem TRIAC, indtil den når under værdien af holdestrøm (IH). Denne type kommutering kaldes tvunget kommutering i jævnstrømskredsløb. Vi lærer mere om, hvordan en TRIAC tændes og slukkes gennem applikationskredsløb.
TRIAC-applikationer
TRIAC bruges meget almindeligt på steder, hvor vekselstrøm skal styres, for eksempel. Det bruges i hastighedsregulatorerne til loftsventilatorer, lysdæmpere med lysdæmper osv. Lad os se på et simpelt TRIAC-omskiftningskredsløb for at forstå, hvordan det fungerer praktisk.
Her har vi brugt TRIAC til at tænde og slukke for en AC-belastning gennem en trykknap. Strømkilden tilsluttes derefter til en lille pære gennem TRIAC som vist ovenfor. Når kontakten er lukket, tilføres fasespændingen til TRIAC's portstift gennem modstanden R1. Hvis denne gate-spænding er over gate-tærskelspændingen, strømmer en strøm gennem gate-pin, som vil være større end gate-tærskelstrømmen.
I denne tilstand trænger TRIAC fremad, og belastningsstrømmen flyder gennem pæren. Hvis belastningerne forbruger tilstrækkelig strøm, går TRIAC i låsestatus. Men da dette er en vekselstrømskilde, når spændingen nul for hver halve cyklus, og dermed når strømmen også nul et øjeblik. Derfor er låsning ikke mulig i dette kredsløb, og TRIAC slukkes, så snart kontakten åbnes, og der kræves ikke noget kommuteringskredsløb her. Denne type kommutering af TRIAC kaldes som naturlig kommutering. Lad os nu bygge dette kredsløb på et brødbræt ved hjælp af BT136 TRIAC og kontrollere, hvordan det fungerer.
Der er stor forsigtighed, når der arbejdes med vekselstrømforsyninger, driftsspændingen trækkes ned af sikkerhedsmæssige årsager. Standarden vekselstrøm på 230V 50Hz (i Indien) trappes ned til 12V 50Hz ved hjælp af en transformer. En lille pære er forbundet som en belastning. Den eksperimentelle opsætning ser sådan ud nedenfor, når den er afsluttet.
Når der trykkes på knappen, modtager gate-stiften gate-spændingen, og dermed TRIAC tændes. Pæren lyser, så længe knappen holdes nede. Når knappen først er sluppet, vil TRIAC være i låst tilstand, men da indgangsspændingen er AC, er strømmen, selvom TRIAC'en går under holdestrømmen, og dermed TRIAC'en slukkes, kan den komplette arbejde også findes i videoen givet i slutningen af denne vejledning.
TRIAC-kontrol ved hjælp af Microcontrollers
Når TRIAC'er bruges som lysdæmpere eller til applikation med fasestyring, skal portpulsen, der leveres til portstiften, styres ved hjælp af en mikrokontroller. I så fald vil portstiften også blive isoleret ved hjælp af en optokobler. Kredsløbsdiagrammet for det samme er vist nedenfor.
For at kontrollere TRIAC ved hjælp af et 5V / 3,3V signal bruger vi en optokobler som MOC3021, som har en TRIAC indeni. Denne TRIAC kan udløses af 5V / 3.3V gennem den lysemitterende diode. Normalt en PWM signal blive anvendt på 1 st pin af MOC3021 og hyppigheden og arbejdscyklus af PWM signalet vil varieres for at få den ønskede effekt. Denne type kredsløb bruges normalt til lampelysstyring eller motorhastighedskontrol.
Rate Effect - Snubber Circuits
Alle TRIAC'er lider af et problem kaldet Rate Effect. Det er, når MT1-terminalen udsættes for en kraftig stigning i spænding på grund af omskiftningsstøj eller transienter eller stiger, TRIAC-afbrydelsen af den som et koblingssignal og tænder automatisk. Dette skyldes den nuværende nuværende kapacitans mellem terminalerne MT1 og MT2.
Den nemmeste måde at løse dette problem er ved at bruge et Snubber-kredsløb. I ovenstående kredsløb danner modstanden R2 (50R) og kondensatoren C1 (10nF) sammen et RC-netværk, der fungerer som et snubber-kredsløb. Eventuelle spændinger, der leveres til MT1, vil blive observeret af dette RC-netværk.
Tilbageslagseffekt
Et andet almindeligt problem, som designere står over for, når de bruger TRIAC, er Backlash-effekten. Dette problem opstår, når et potentiometer bruges til at styre portens spænding på TRIAC. Når POT'en drejes til minimumsværdi, tilføres ingen spænding til gate pin, og dermed belastningen slukkes. Men når POT'en drejes til maksimal værdi, tænder TRIAC ikke på grund af kapacitanseffekten mellem stifterne MT1 og MT2, denne kondensator skal finde en vej til afladning ellers tillader det ikke, at TRIAC o tænder. Denne effekt kaldes Backlash-effekten. Dette problem kan afhjælpes ved simpelthen at indføre en modstand i serie med koblingskredsløb for at tilvejebringe en sti, hvor kondensatoren kan aflades.
Radiofrekvensinterferens (RFI) og TRIAC'er
TRIAC-koblingskredsløb er mere tilbøjelige til radiofrekvensinterferens (EFI), fordi når belastningen er tændt, hæver strømmen form 0A til maksimumsværdi pludselig, hvilket skaber en serie elektriske impulser, der forårsager radiofrekvensgrænsefladen. Jo større belastningsstrøm er, jo værre bliver interferensen. Brug af suppressorkredsløb som en LC-suppressor løser dette problem.
TRIAC - Begrænsninger
Når det er nødvendigt at skifte vekselstrømsbølgeformer i begge retninger, vil TRIAC naturligvis være det første valg, da det er den eneste tovejs effektelektroniske switch. Det fungerer ligesom to SCR'er forbundet i back to back mode og deler også de samme egenskaber. Selvom følgende begrænsninger skal tages i betragtning under design af kredsløb ved hjælp af TRIAC
- TRIAC har to SCR-strukturer indeni, den ene udfører i løbet af den positive halvdel og den anden i den negative halvdel. Men de udløser ikke symmetrisk, hvilket forårsager forskel i outputets positive og negative halve cyklus
- Da skiftet ikke er symmetrisk, fører det til høje harmoniske niveauer, som vil fremkalde støj i kredsløbet.
- Dette harmoniske problem vil også føre til elektromagnetisk interferens (EMI)
- Under brug af induktive belastninger er der en enorm risiko for, at indstrømningsstrømmen strømmer mod kilden, og det skal derfor sikres, at TRIAC slukkes helt, og den induktive belastning aflades sikkert gennem en alternativ vej