Ano ang triac: switching circuit at mga application

Ang mga electronic switch na kagaya ng BJT, SCR, IGBT, MOSFET, at TRIAC ay napakahalagang sangkap pagdating sa paglipat ng mga circuit tulad ng mga converter ng DC-DC, Motor Speed ​​Controllers, Motor Drivers, at Frequency Controllers atbp Ang bawat aparato ay may sariling natatanging pag-aari at sa gayon mayroon silang sariling mga partikular na aplikasyon. Sa tutorial na ito matututunan natin ang tungkol sa TRIAC, na isang aparato na bidirectional na nangangahulugang maaari itong magsagawa sa parehong direksyon. Dahil sa pag-aaring ito TRIAC ay eksklusibong ginagamit kung saan kasangkot ang supply ng sinusoidal AC.

Panimula sa TRIAC

Ang term na TRIAC ay nangangahulugang TRI ode para sa A lternating C urrent. Ito ay isang tatlong terminal switching device na katulad ng SCR (Thyristor) ngunit maaari itong magsagawa sa parehong direksyon dahil bumubuo ito sa pamamagitan ng pagsasama ng dalawang SCR sa anti-parallel na estado. Ang simbolo at i-pin sa labas ng TRIAC ay ipinapakita sa ibaba.

Dahil ang TRIAC ay isang bi-directional device ang kasalukuyang maaaring alinman sa daloy mula MT1 hanggang MT2 o mula MT2 hanggang MT1 kapag ang terminal ng gate ay na-trigger. Para sa isang TRIAC ang nag-uudyok na boltahe na ilalapat sa terminal ng gate ay maaaring maging positibo o negatibo patungkol sa terminal MT2. Sa gayon inilalagay nito ang TRIAC sa apat na operating mode tulad ng nakalista sa ibaba

• Positibong Boltahe sa MT2 at positibong pulso sa gate (Quadrant 1)
• Positibong Boltahe sa MT2 at negatibong pulso sa gate (Quadrant 2)
• Negatibong Boltahe sa MT2 at positibong pulso sa gate (Quadrant 3)
• Negatibong Boltahe sa MT2 at negatibong pulso sa gate (Quadrant 4)

VI Mga Katangian ng isang TRIAC

Ang larawan sa ibaba ay naglalarawan ng katayuan ng TRIAC sa bawat quadrant.

Ang pag-on at pag-off na katangian ng TRIAC ay maaaring maunawaan sa pamamagitan ng pagtingin sa VI na katangian ng grap ng TRIAC na ipinakita rin sa larawan sa itaas. Dahil ang TRIAC ay isang kumbinasyon lamang ng dalawang SCR sa anti-parallel na direksyon ang VI na katangian ng grap na mukhang katulad sa isang SCR. Tulad ng nakikita mo na ang TRIAC ay karamihan ay nagpapatakbo sa 1 ^st Quadrant at ang ^3rd Quadrant.

Mga Katangian sa Pag-turn-On

Upang buksan ang isang TRIAC isang positibo o negatibong gate boltahe / pulso ay kailangang ibigay sa pin ng gate ng TRIAC. Kapag na-trigger ang isa sa dalawang SCR sa loob, nagsisimula ang TRIAC na magsagawa batay sa polarity ng MT1 at MT2 terminal. Kung ang MT2 ay positibo at ang MT1 ay negatibo ang unang SCR ay nagsasagawa at kung ang MT2 terminal ay negatibo at ang MT1 ay positibo kung gayon ang ikalawang SCR ay nagsasagawa. Sa ganitong paraan alinman sa isa sa SCR ay laging mananatili sa gayon ginagawang perpekto ang TRIAC para sa mga aplikasyon ng AC.

Ang pinakamaliit na boltahe na kailangang ilapat sa gate pin upang I-ON ang isang TRIAC ay tinatawag bilang ang boltahe ng threshold gate (V _GT) at ang nagresultang kasalukuyang sa pamamagitan ng pin ng gate ay tinatawag bilang kasalukuyang threshold gate (I _GT). Sa sandaling mailapat ang boltahe na ito ang pin ng gate ang TRIAC ay makakakuha ng pasulong na bias at nagsisimulang magsagawa, ang oras na ginugol para sa TRIAC upang magbago mula sa off state patungo sa estado ay tinatawag na oras ng pag-on (t _on).

Tulad ng isang SCR na ang TRIAC na dating naka-on ay mananatiling naka-on maliban kung naibawas ito. Ngunit para sa kondisyong ito ang kasalukuyang pag-load sa pamamagitan ng TRIAC ay dapat na mas malaki sa o katumbas ng kasalukuyang pagdidikit (I _L) ng TRIAC. Kaya upang tapusin ang isang TRIAC ay mananatiling naka-on kahit na matapos na alisin ang gate pulse hangga't ang kasalukuyang pag-load ay mas malaki kaysa sa halaga ng kasalukuyang pagdidikit.

Katulad ng kasalukuyang pagdidikit, may isa pang mahalagang halaga ng kasalukuyang tinatawag na kasalukuyang hawak. Ang pinakamaliit na halaga ng kasalukuyang upang mapanatili ang TRIAC sa pasulong na mode ng pagpapadaloy ay tinatawag na kasalukuyang hawak (I _H). Ang isang TRIAC ay papasok lamang sa tuluy-tuloy na mode ng pagpapadaloy pagkatapos lamang dumaan kahit na ang kasalukuyang hawak at ang kasalukuyang pagdidikit tulad ng ipinakita sa grap sa itaas. Gayundin ang halaga ng Latching kasalukuyang ng anumang TRIAC ay palaging magiging mas malaki kaysa sa halaga ng kasalukuyang hawak.

Mga katangian ng pag-patay

Ang proseso ng pagpatay sa isang TRIAC o anumang iba pang aparato sa kuryente ay tinatawag na commutation, at ang circuit na nauugnay dito upang maisagawa ang gawain ay tinawag bilang isang commutational circuit. Ang pinakakaraniwang pamamaraan na ginamit upang patayin ang isang TRIAC ay sa pamamagitan ng pagbawas ng kasalukuyang pag-load kahit na ang TRIAC hanggang sa umabot ito sa ibaba ng halaga ng kasalukuyang hawak (I _H). Ang ganitong uri ng pag-commute ay tinatawag na sapilitang pagbawas sa DC circuit. Malalaman namin ang higit pa tungkol sa kung paano naka-on ang isang TRIAC at naka-Off sa pamamagitan nito ng mga circuit ng application.

Mga Application ng TRIAC

TRIAC ay karaniwang ginagamit sa mga lugar kung saan ang kapangyarihan ng AC ay dapat kontrolin halimbawa, ginagamit ito sa mga mabilis na regulator ng mga tagahanga ng kisame, AC bombilya dimmer circuit atbp. Tingnan natin ang isang simpleng TRIAC switching circuit upang maunawaan kung paano ito gumagana nang praktikal.

Narito ginamit namin TRIAC upang i-On at off ang isang AC load sa pamamagitan ng isang push button. Ang mapagkukunan ng kuryente ng mains ay pagkatapos ay naka-wire sa isang maliit na bombilya sa pamamagitan ng TRIAC tulad ng ipinakita sa itaas. Kapag ang switch ay sarado ang boltahe ng phase ay inilalapat sa pin ng gate ng TRIAC sa pamamagitan ng risistor R1. Kung ang boltahe ng gate na ito ay nasa itaas ng boltahe ng threshold ng gate pagkatapos ay ang isang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng pin ng gate, na magiging mas malaki kaysa sa kasalukuyang threshold ng gate.

Sa kondisyong ito ang TRIAC ay papasok sa pasulong na bias at ang kasalukuyang pag-load ay dadaloy kahit na ang bombilya. Kung ang mga naglo-load ay gumagamit ng sapat na kasalukuyang ang TRIAC ay pumasok sa estado ng pagdidikit. Ngunit dahil ito ay isang mapagkukunan ng kuryente ng AC ang boltahe ay aabot sa zero para sa bawat kalahating ikot at sa gayon ang kasalukuyang maaabot din sa zero sandali. Samakatuwid ang pagdidikit ay hindi posible sa circuit na ito at ang TRIAC ay papatayin kaagad sa pagbukas ng switch at walang kinakailangang circuit ng commutation dito. Ang ganitong uri ng pag-commute ng TRIAC ay tinatawag bilang natural na pagbawas. Ngayon ay itayo natin ang circuit na ito sa isang breadboard gamit ang BT136 TRIAC at suriin kung paano ito gumagana.

Kailangan ng mataas na pag-iingat habang nagtatrabaho kasama ang mga power supply ng AC ang boltahe ng pagpapatakbo ay naibaba para sa layuning pangkaligtasan Ang pamantayan ng AC power na 230V 50Hz (Sa India) ay ibinaba sa 12V 50Hz gamit ang isang transpormer. Ang isang maliit na bombilya ay konektado bilang isang pagkarga. Ang pang-eksperimentong pag-set up ay ganito sa ibaba kapag nakumpleto.

Kapag pinindot ang pindutan ang pinturang pin ay tumatanggap ng boltahe ng gate at sa gayon ang TRIAC ay ON. Ang bombilya ay mamula habang ang pindutan ay pinindot na pinindot. Kapag ang pindutan ay inilabas, ang TRIAC ay nasa naka-latched na estado, ngunit dahil ang input boltahe ay AC ang kasalukuyang bagaman ang TRIAC ay pupunta sa ibaba ng kasalukuyang hawak at sa gayon ang TRIAC ay papatayin, ang kumpletong pagtatrabaho ay matatagpuan din sa video na ibinigay sa pagtatapos ng tutorial na ito.

Pagkontrol ng TRIAC gamit ang Microcontrollers

Kapag ang TRIACs ay ginagamit bilang light dimmers o para sa Phase control application, ang gate pulse na ibinibigay sa gate pin ay dapat kontrolin gamit ang isang microcontroller. Sa kasong iyon ang pinturang pin ay ihihiwalay din gamit ang isang opto-coupler. Ang circuit diagram para sa pareho ay ipinapakita sa ibaba.

Upang makontrol ang TRIAC gamit ang isang 5V / 3.3V signal gagamitin namin ang isang opto-coupler tulad ng MOC3021 na mayroong TRIAC sa loob nito. Ang TRIAC na ito ay maaaring ma-trigger ng 5V / 3.3V sa pamamagitan ng Light Emitting Diode. Karaniwan ang isang PWM signal ay mailalapat sa 1 ^st pin ng MOC3021 at ang dalas ng dalas at duty cycle ng PWM signal ay magkakaiba upang makuha ang nais na output. Ang ganitong uri ng circuit ay karaniwang ginagamit para sa kontrol ng ilaw ng ilaw o control sa bilis ng motor.

Epekto ng Rate - Mga Circuits ng Snubber

Ang lahat ng mga TRIAC ay nagdurusa sa isang problema na tinatawag na Rate Effect. Iyon ay kapag ang MT1 terminal ay napailalim sa matalim na pagtaas ng boltahe dahil sa paglipat ng ingay o transients o pagtaas ng TRIAC miss-interrupts ito bilang isang switching signal at awtomatikong ON. Ito ay dahil sa panloob na capacitance ng kasalukuyan sa pagitan ng mga terminal na MT1 at MT2.

Ang pinakamadaling paraan upang mapagtagumpayan ang problemang ito ay sa pamamagitan ng paggamit ng isang Snubber circuit. Sa circuit sa itaas, ang Resistor R2 (50R) at ang Capacitor C1 (10nF) ay magkasama na bumubuo ng isang RC network na gumaganap bilang isang Snubber circuit. Ang anumang mga boltahe na rurok na ibinibigay sa MT1 ay sinusunod ng RC network na ito.

Epekto ng Backlash

Ang isa pang karaniwang problema na kakaharapin ng mga taga-disenyo habang gumagamit ng TRIAC ay ang Backlash effect. Ang problemang ito ay nangyayari kapag ginamit ang isang potentiometer para sa pagkontrol sa boltahe ng gate ng TRIAC. Kapag ang POT ay naka-minimum na halaga, walang boltahe ang ilalapat sa gate pin at sa gayon ang Load ay papatayin. Ngunit kapag ang POT ay nakabukas sa maximum na halaga ang TRIAC ay hindi bubuksan dahil sa capacitance effect sa pagitan ng mga pin na MT1 at MT2, ang capacitor na ito ay dapat makahanap ng isang landas upang maalis ang iba pa hindi nito papayagan ang TRIAC o i-ON. Ang epektong ito ay tinawag bilang backlash effect. Ang problemang ito ay maaaring maitama sa pamamagitan lamang ng pagpapakilala ng isang risistor sa serye na may switching circuit upang magbigay ng isang landas para sa pagpapalabas ng capacitor.

Pagkagambala ng Frequency ng Radio (RFI) at mga TRIAC

Ang mga circuit ng paglipat ng TRIAC ay mas madaling kapitan ng pagkagambala ng Frequency ng Radio (EFI) sapagkat kapag na-on ang pagkarga, ang kasalukuyang pagtaas ng form na 0A hanggang sa maximum na halagang biglang nagdulot ng isang pagsabog ng mga de-kuryenteng pulso na sanhi ng Radio Frequency Interface Ang mas malaki ang kasalukuyang karga ay ang mas masahol na pagkagambala. Ang paggamit ng mga circuit ng Suppressor tulad ng isang suppressor ng LC ay malulutas ang problemang ito.

TRIAC - Mga Limitasyon

Kung kinakailangan upang lumipat ng AC waveforms sa parehong direksyon malinaw na ang TRIAC ang magiging unang pagpipilian dahil ito lamang ang bi-directional power electronic switch. Kumikilos ito tulad ng dalawang SCR na konektado sa back to back fashion at nagbabahagi din ng parehong mga pag-aari. Bagaman habang nagdidisenyo ng mga circuit gamit ang TRIAC ang mga sumusunod na limitasyon ay dapat isaalang-alang

• Ang TRIAC ay may dalawang istrakturang SCR sa loob nito, ang isa ay nagsasagawa habang positibong kalahati at ang isa habang negatibong kalahati. Ngunit, hindi sila nag-trigger ng simetriko na nagiging sanhi ng pagkakaiba sa positibo at negatibong kalahating ikot ng output
• Gayundin dahil ang paglipat ay hindi simetriko, humantong ito sa mataas na antas ng mga harmonika na mag-uudyok ng ingay sa circuit.
• Ang problemang harmonika na ito ay hahantong din sa Electro Magnetic Interferensi (EMI)
• Habang gumagamit ng mga inductive load, mayroong isang malaking peligro ng kasalukuyang pagpasok ng daloy patungo sa pinagmulan, samakatuwid dapat tiyakin na ang TRIAC ay naka-patay na ganap at ang inductive load ay ligtas na natatapos sa pamamagitan ng isang kahaliling landas