Шта је тријак: склопни круг и апликације

Повер електронски прекидачи као БЈТ, СЦР, ИГБТ, МОСФЕТ, и ТРИАЦ су веома важне компоненте када је у питању пребацивање кола као ДЦ-ДЦ, мотор спеед цонтроллерс, Мотор возача, и фреквенција контролера итд Сваки уређај има свој јединствени имовину и стога имају своје специфичне примене. У овом упутству ћемо научити о ТРИАЦ-у, двосмерном уређају, што значи да може да води у оба смера. Због овог својства ТРИАЦ се користи искључиво тамо где је укључено синусно напајање наизменичном струјом.

Увод у ТРИАЦ

Термин ТРИАЦ означава ТРИ ода за А лтернатинг Ц труја. То је преклопни уређај са три терминала сличан СЦР-у (Тиристор), али може водити у оба смера, јер конструише комбиновањем два СЦР-а у анти-паралелном стању. Симбол и пин из ТРИАЦ-а су приказани доле.

Будући да је ТРИАЦ двосмерни уређај, струја може тећи или од МТ1 до МТ2 или од МТ2 до МТ1 када се активира капија. За ТРИАЦ овај напон окидача који се мора примијенити на терминал капије може бити позитиван или негативан у односу на терминал МТ2. Стога ово ТРИАЦ ставља у четири начина рада како су наведени у наставку

Позитивни напон на МТ2 и позитивни импулс на капији (квадрант 1)
Позитивни напон на МТ2 и негативни импулс на капији (квадрант 2)
Негативни напон на МТ2 и позитивни импулс на капији (квадрант 3)
Негативни напон на МТ2 и негативни импулс на капији (квадрант 4)

ВИ Карактеристике ТРИАЦ-а

Слика доле илуструје статус ТРИАЦ-а у сваком квадранту.

Укључивање и искључивање карактеристика ТРИАЦ-а може се разумети гледањем графикона ВИ карактеристика ТРИАЦ-а који је такође приказан на горњој слици. Будући да је ТРИАЦ само комбинација два СЦР у анти-паралелном смеру, графикон ВИ карактеристика изгледа слично графикону СЦР. Као што видите, ТРИАЦ углавном делује у ^1. и ^3. квадранту.

Укључите карактеристике

Да би се укључио ТРИАЦ, позитивни или негативни напон / импулс на капији мора се напајати на запорни клин ТРИАЦ-а. Када се активира један од два СЦР изнутра, ТРИАЦ почиње да спроводи на основу поларитета терминала МТ1 и МТ2. Ако је МТ2 позитиван, а МТ1 негативан, први СЦР спроводи, а ако је терминал МТ2 негативан, а МТ1 позитиван, спроводи се други СЦР. На овај начин било који од СЦР-а увек остаје, што ТРИАЦ чини идеалним за примену на наизменичну струју.

Минимални напон који мора да се примени на затик на капији да би се укључио ТРИАЦ назива се гранични напон на капији (В _ГТ), а резултујућа струја кроз запор на капији назива се гранична струја на капији (И _ГТ). Једном када се овај напон примени, запорница ТРИАЦ-а постаје пристрана и почиње да спроводи, време потребно да ТРИАЦ пређе из стања искључености у стање укључивања назива се време укључивања (т _{укључено}).

Баш као СЦР, ТРИАЦ једном укључен остаће укључен уколико се не комутира. Али у овом стању струја оптерећења кроз ТРИАЦ треба да буде већа или једнака струји закачења (И _Л) ТРИАЦ-а. Тако да закључимо да ће ТРИАЦ остати укључен чак и након уклањања импулса на вратима све док је струја оптерећења већа од вредности струје закачења.

Слично струји закључавања, постоји још једна важна вредност струје која се назива задржавајућа струја. Минимална вредност струје за одржавање ТРИАЦ-а у режиму проводљивости напред назива се задржавајућа струја (И _Х). ТРИАЦ ће ући у режим континуиране проводљивости тек након проласка кроз задржавајућу и затезну струју као што је приказано на горњем графикону. Такође вредност затезне струје било ког ТРИАЦ-а увек ће бити већа од вредности задржавајуће струје.

Карактеристике искључења

Процес искључивања ТРИАЦ-а или било ког другог уређаја за напајање назива се комутацијом, а коло повезано са њим за извршавање задатка комутацијским кругом. Најчешћи метод који се користи за искључивање ТРИАЦ-а је смањивање струје оптерећења кроз ТРИАЦ док не досегне испод вредности задржавајуће струје (И _Х). Ова врста комутације назива се присилна комутација у једносмерним круговима. Сазнаћемо више о томе како се ТРИАЦ укључује и искључује кроз његове апликационе кругове.

ТРИАЦ апликације

ТРИАЦ се врло често користи на местима где се на пример мора контролирати наизменична струја, користи се у регулаторима брзине плафонских вентилатора, пригушивачким круговима наизменичне струје итд. Погледајмо једноставан склопни склоп ТРИАЦ да бисмо разумели како то практично ради.

Овде смо користили ТРИАЦ за укључивање и искључивање АЦ напајања помоћу тастера. Затим се мрежни извор напајања повеже на малу сијалицу кроз ТРИАЦ, као што је приказано горе. Када је прекидач затворен, фазни напон се преко отпорника Р1 примењује на запорни клин ТРИАЦ-а. Ако је овај напон на капији изнад прага напона на капији, струја пролази кроз запор на капији, што ће бити веће од граничне струје на капији.

У овом стању ТРИАЦ улази унапред и струја оптерећења ће тећи кроз сијалицу. Ако оптерећење троши довољно струје, ТРИАЦ прелази у стање закључавања. Али пошто је ово извор напајања наизменичном струјом, напон ће достићи нулу за сваких пола циклуса, а самим тим и струја ће тренутно досећи нулу. Отуда закључавање у овом кругу није могуће и ТРИАЦ ће се искључити чим се прекидач отвори и овде није потребан комутациони круг. Ова врста комутације ТРИАЦ-а назива се природном комутацијом. Хајде сада да направимо овај круг на плочи помоћу БТ136 ТРИАЦ и проверимо како то функционише.

Потребан је велики опрез током рада са наизменичним напајањем, радни напон се смањује из безбедносних разлога. Стандардна снага наизменичног напона од 230В 50Хз (у Индији) спушта се на трансформатор на 12В 50Хз. Мала сијалица је повезана као оптерећење. Експериментално постављање изгледа овако у наставку када је завршено.

Када се притисне дугме, клин врата прима напон врата и на тај начин се ТРИАЦ УКЉУЧУЈЕ. Сијалица ће светлити све док је притиснуто дугме. Једном када се дугме отпусти, ТРИАЦ ће бити у забрављеном стању, али пошто је улазни напон наизменична струја, мада ће ТРИАЦ пасти испод задржавајуће струје и тиме ће се ТРИАЦ искључити, комплетан рад се такође може наћи у видеу дато на крају овог водича.

ТРИАЦ контрола помоћу микроконтролера

Када се ТРИАЦ користе као пригушивачи светлости или за примену фазне контроле, импулс гејта који се напаја на клин врата мора да се контролише помоћу микроконтролера. У том случају запорни клин ће такође бити изолован помоћу опто-спојнице. Шема кола за исти је приказана у наставку.

За контролу ТРИАЦ-а помоћу сигнала од 5В / 3.3В користићемо оптичку спојницу попут МОЦ3021 која у себи има ТРИАЦ. Овај ТРИАЦ може бити активиран од 5В / 3.3В кроз диоду која емитује светлост. Обично ће се ПВМ сигнал применити на ^1. пин МОЦ3021, а фреквенција и радни циклус ПВМ сигнала ће се мењати да би се добио жељени излаз. Ова врста кола се обично користи за контролу осветљености лампе или контролу брзине мотора.

Ефекат брзине - Снуббер кругови

Сви ТРИАЦ-и пате од проблема званог Рате Еффецт. Тада је МТ1 терминал подвргнут наглом повећању напона услед буке пребацивања или привремених појава или пренапона, ТРИАЦ га прекида као сигнал за укључивање и аутоматски укључује. То је због унутрашњег капацитета присутног између терминала МТ1 и МТ2.

Најлакши начин за превазилажење овог проблема је коришћење Снубер-овог кола. У горњем кругу, отпорник Р2 (50Р) и кондензатор Ц1 (10нФ) заједно чине РЦ мрежу која делује као Снуббер круг. Сви вршни напони напајани на МТ1 биће надгледани од ове РЦ мреже.

Ефекат повратног удара

Још један уобичајени проблем са којим ће се дизајнери суочити током употребе ТРИАЦ-а је ефекат повратне реакције. Овај проблем се јавља када се потенциометар користи за контролу напона капије ТРИАЦ-а. Када се ПОТ окрене на минималну вредност, на затик запорнице неће се примењивати напон и тиме ће се оптерећење искључити. Али када је ПОТ окренут на максималну вредност, ТРИАЦ се неће укључити због ефекта капацитивности између пинова МТ1 и МТ2, овај кондензатор би требао пронаћи пут за пражњење, иначе неће дозволити да се ТРИАЦ УКЉУЧИ. Овај ефекат се назива ефекат повратне реакције. Овај проблем се може решити једноставним увођењем отпорника у серију са преклопним кругом како би се обезбедио пут за пражњење кондензатора.

Интерференције радио фреквенција (РФИ) и ТРИАЦ

Прекидачки кругови ТРИАЦ склонији су радио фреквенцијским сметњама (ЕФИ), јер када се укључи оптерећење, струја одједном подиже облик 0А на максималну вредност, стварајући тако рафал електричних импулса који узрокује радио фреквенцијски интерфејс. Што је већа струја оптерећења, то ће бити сметње. Коришћење пригушивачких кругова попут ЛЦ пригушивача ће решити овај проблем.

ТРИАЦ - Ограничења

Када је потребно за пребацивање таласних облика наизменичне струје у оба смера, очигледно ће ТРИАЦ бити први избор, јер је то једини двосмерни електронски прекидач. Делује исто као два СЦР-а повезана у моду бацк-то-бацк и такође деле иста својства. Иако се приликом пројектовања кола помоћу ТРИАЦ-а морају узети у обзир следећа ограничења

ТРИАЦ има две СЦР структуре, једна спроводи током позитивне половине, а друга током негативне половине. Али, они не активирају симетрично узрокујући разлику у позитивном и негативном полуциклусу излаза
Такође, пошто пребацивање није симетрично, доводи до високих хармоника који ће индуковати буку у колу.
Овај проблем са хармоникама такође ће довести до електромагнетних сметњи (ЕМИ)
Док се користе индуктивна оптерећења, постоји огроман ризик од пуштања струје која протиче према извору, па стога треба осигурати да се ТРИАЦ потпуно искључи и индуктивно оптерећење безбедно испразни алтернативним путем