- Introduksjon til TRIAC
- VI Kjennetegn ved en TRIAC
- TRIAC-applikasjoner
- TRIAC-kontroll ved hjelp av mikrokontrollere
- Rate Effect - Snubber Circuits
- Tilbakeslagseffekt
- Radiofrekvensinterferens (RFI) og TRIACs
- TRIAC - Begrensninger
Elektroniske strømbrytere som BJT, SCR, IGBT, MOSFET og TRIAC er veldig viktige komponenter når det gjelder å bytte kretser som DC-DC-omformere, motorhastighetsregulatorer, motordrivere og frekvensstyringer osv. Hver enhet har sin egen unike egenskap og dermed har de sine egne spesifikke applikasjoner. I denne opplæringen vil vi lære om TRIAC, som er en toveis enhet som betyr at den kan lede i begge retninger. På grunn av denne egenskapen brukes TRIAC utelukkende der det er involvert sinusformet vekselstrømforsyning.
Introduksjon til TRIAC
Begrepet TRIAC står for TRI ode for A lternating C urrent. Det er en treterminalbryter som ligner SCR (Thyristor), men den kan lede i begge retningsretningene siden den konstrueres ved å kombinere to SCR i anti-parallell tilstand. Symbolet og pinnen ut av TRIAC er vist nedenfor.
Siden TRIAC er en toveis enhet, kan strømmen enten flyte fra MT1 til MT2 eller fra MT2 til MT1 når portterminalen utløses. For en TRIAC kan denne utløserspenningen som skal påføres portterminalen enten være positiv eller negativ med hensyn til terminal MT2. Dermed setter dette TRIAC i fire driftsmodi som listet opp nedenfor
- Positiv spenning ved MT2 og positiv puls til port (kvadrant 1)
- Positiv spenning ved MT2 og negativ puls til gate (kvadrant 2)
- Negativ spenning ved MT2 og positiv puls til gate (kvadrant 3)
- Negativ spenning ved MT2 og negativ puls til gate (kvadrant 4)
VI Kjennetegn ved en TRIAC
Bildet nedenfor illustrerer statusen til TRIAC i hver kvadrant.
Slå på og av karakteristikkene til TRIAC kan forstås ved å se på VI karakteriserer grafen til TRIAC som også er vist i bildet ovenfor. Siden TRIAC bare er en kombinasjon av to SCR i anti-parallell retning, ser VI-karakteristikkdiagrammet ut som en SCR. Som du kan se TRIAC stort sett opererer i en st Quadrant og 3 rd Quadrant.
Slå på egenskaper
For å slå på en TRIAC må en positiv eller negativ portspenning / puls tilføres porten til TRIAC. Når en av de to SCR-ene er utløst, begynner TRIAC å utføre basert på polariteten til MT1- og MT2-terminalene. Hvis MT2 er positiv og MT1 er negativ, utfører den første SCR, og hvis MT2-terminalen er negativ og MT1 er positiv, så fører den andre SCR. På denne måten holder en av SCR alltid på og gjør TRIAC ideell for AC-applikasjoner.
Minimumsspenningen som må påføres portpinnen for å slå PÅ en TRIAC kalles terskelportens spenning (V GT), og den resulterende strømmen gjennom portpinnen kalles terskelportstrømmen (I GT). Når denne spenningen er påsatt portpinnen, blir TRIAC forspent og begynner å lede, den tid det tar for TRIAC å endre seg fra av-tilstand til på-tilstand blir kalt som påslagstid (t på).
Akkurat som en SCR, forblir TRIAC en gang slått på med mindre den kommuteres. Men for denne tilstanden bør laststrømmen gjennom TRIAC være større enn eller lik låsestrømmen (I L) til TRIAC. Så for å konkludere vil en TRIAC forbli slått på selv etter at portpulsen er fjernet så lenge belastningsstrømmen er større enn verdien av låsestrømmen.
I likhet med låsestrøm er det en annen viktig verdi av strøm som kalles holdestrøm. Minimumsverdien av strøm for å holde TRIAC i ledningsmodus fremover kalles holdestrømmen (IH). En TRIAC vil først gå i kontinuerlig ledningsmodus etter å ha passert gjennom holdestrømmen og låsestrømmen som vist i grafen ovenfor. Også verdien av låsestrøm for en hvilken som helst TRIAC vil alltid være større enn verdien av holdestrømmen.
Slå av egenskaper
Prosessen med å slå av en TRIAC eller annen kraftenhet kalles kommutasjon, og kretsen assosiert med den for å utføre oppgaven kalles som en kommutasjonskrets. Den vanligste metoden som brukes for å slå av en TRIAC er å redusere belastningsstrømmen gjennom TRIAC til den når under verdien av holdestrøm (IH). Denne typen kommutering kalles som tvungen kommutering i DC-kretser. Vi vil lære mer om hvordan en TRIAC slås på og slås av gjennom applikasjonskretsene.
TRIAC-applikasjoner
TRIAC brukes veldig ofte på steder der vekselstrøm må styres, for eksempel. Den brukes i hastighetsregulatorene til takvifter, lysdempekretser osv. La oss se på en enkel TRIAC-bryter for å forstå hvordan den fungerer praktisk.
Her har vi brukt TRIAC for å slå på og av en vekselstrømbelastning gjennom en trykknapp. Strømkilden kobles deretter til en liten pære gjennom TRIAC som vist ovenfor. Når bryteren er lukket, påføres fasespenningen porten til TRIAC gjennom motstanden R1. Hvis denne portens spenning er over portens terskelspenning, strømmer en strøm gjennom portpinnen, som vil være større enn portens terskelstrøm.
Ved denne tilstanden går TRIAC fremover og belastningsstrømmen vil strømme gjennom pæren. Hvis lastene forbruker nok strøm, går TRIAC i sperretilstand. Men siden dette er en vekselstrømskilde, vil spenningen nå null for hver halvsyklus, og dermed vil strømmen også nå null nå. Derfor er ikke låsing mulig i denne kretsen, og TRIAC vil slå seg av så snart bryteren åpnes og ingen kommuteringskrets er nødvendig her. Denne typen kommutering av TRIAC kalles naturlig pendling. La oss nå bygge denne kretsen på et brødbrett ved hjelp av BT136 TRIAC og sjekke hvordan den fungerer.
Høy forsiktighet er nødvendig når du arbeider med vekselstrømforsyning. Driftsspenningen trappes ned for sikkerhets skyld. Standard vekselstrøm på 230V 50Hz (i India) trappes ned til 12V 50Hz ved hjelp av en transformator. En liten pære er koblet til som last. Eksperimentell oppsett ser slik ut nedenfor når den er fullført.
Når du trykker på knappen, mottar portpinnen portspenningen, og dermed blir TRIAC slått PÅ. Pæren vil lyse så lenge knappen holdes nede. Når knappen er sluppet, vil TRIAC være i låst tilstand, men siden inngangsspenningen er AC strømmen, selv om TRIAC vil gå under holdestrømmen, og dermed vil TRIAC slå seg av, kan fullstendig arbeid også bli funnet i videoen gitt på slutten av denne opplæringen.
TRIAC-kontroll ved hjelp av mikrokontrollere
Når TRIAC-er brukes som lysdimmer eller for fasestyringsapplikasjon, må portpulsen som tilføres porten styres ved hjelp av en mikrokontroller. I så fall vil portpinnen også bli isolert ved hjelp av en optokobler. Kretsskjemaet for det samme er vist nedenfor.
For å kontrollere TRIAC ved hjelp av et 5V / 3.3V signal, vil vi bruke en optokobler som MOC3021 som har en TRIAC inni seg. Denne TRIAC kan utløses av 5V / 3.3V gjennom den lysemitterende dioden. Normalt et PWM-signal vil bli brukt til en st stiften av MOC3021 og frekvens og arbeidssyklusen av PWM-signalet vil bli variert for å få den ønskede effekt. Denne typen krets brukes vanligvis til lysstyrkekontroll eller motorhastighetskontroll.
Rate Effect - Snubber Circuits
Alle TRIAC-ene lider av et problem som heter Rate Effect. Det er når MT1-terminalen blir utsatt for kraftig økning i spenning på grunn av svitsjestøy eller transienter eller overspenning, TRIAC-feilavbryter den som et koblingssignal og slås PÅ automatisk. Dette er på grunn av den interne kapasitansen til stede mellom terminalene MT1 og MT2.
Den enkleste måten å løse dette problemet er ved å bruke en Snubber-krets. I den ovennevnte kretsen danner motstanden R2 (50R) og kondensatoren C1 (10nF) sammen et RC-nettverk som fungerer som en Snubber-krets. Eventuelle toppspenninger som leveres til MT1 vil bli observert av dette RC-nettverket.
Tilbakeslagseffekt
Et annet vanlig problem som designere vil møte når de bruker TRIAC, er Backlash-effekten. Dette problemet oppstår når et potensiometer brukes til å kontrollere portens spenning til TRIAC. Når POT er slått til minimumsverdi, vil ingen spenning påføres gate-pinnen, og dermed blir belastningen slått av. Men når POTEN er slått til maksimumsverdi, vil ikke TRIAC slå seg på på grunn av kapasitanseffekten mellom pinnene MT1 og MT2, denne kondensatoren skal finne en vei for å tømme, ellers vil den ikke tillate at TRIAC o slår seg på. Denne effekten kalles Backlash-effekten. Dette problemet kan løses ved ganske enkelt å introdusere en motstand i serie med bryterkrets for å gi en bane for kondensatoren å tømme.
Radiofrekvensinterferens (RFI) og TRIACs
TRIAC-koblingskretser er mer utsatt for radiofrekvensinterferens (EFI) fordi når belastningen er slått på, øker strømmen form 0A til maksimal verdi plutselig, og skaper dermed en serie elektriske pulser som forårsaker radiofrekvensgrensesnitt. Jo større laststrøm er, jo verre blir interferensen. Å bruke suppressorkretser som en LC-suppressor vil løse dette problemet.
TRIAC - Begrensninger
Når det er nødvendig å bytte vekselstrømsbølgeformer i begge retninger, vil TRIAC åpenbart være førstevalget, siden det er den eneste toveis elektroniske strømbryteren. Det fungerer akkurat som to SCR-er koblet i rygg mot rygg og deler også de samme egenskapene. Selv om følgende begrensninger må tas i betraktning når du designer kretser med TRIAC
- TRIAC har to SCR-strukturer inni seg, den ene utfører i løpet av den positive halvdelen og den andre i den negative halvdelen. Men de utløser ikke symmetrisk og forårsaker forskjell i den positive og negative halvsyklusen til utgangen
- Siden svitsjen ikke er symmetrisk, fører det til harmoniske nivåer på høyt nivå som vil indusere støy i kretsen.
- Dette harmoniske problemet vil også føre til elektromagnetisk interferens (EMI)
- Mens du bruker induktive laster, er det en enorm risiko for at innstrømmen strømmer mot kilden, og det bør derfor sikres at TRIAC slås helt av og den induktive belastningen slippes ut trygt gjennom en alternativ vei