Apa itu triac: beralih rangkaian dan aplikasi

Kuasa suis elektronik seperti BJT, SCR, IGBT, MOSFET, dan TRIAC adalah komponen yang sangat penting apabila ia datang kepada pensuisan litar seperti penukar DC-DC, Kawalan Motor Speed, Pemandu Motor dan Alat Kawalan Frekuensi dan lain-lain Setiap peranti mempunyai harta sendiri yang unik dan dengan itu mereka mempunyai aplikasi khusus mereka sendiri. Dalam tutorial ini kita akan belajar mengenai TRIAC, yang merupakan alat dua arah yang bermaksud boleh melakukan kedua arah. Kerana sifat ini TRIAC digunakan secara eksklusif di mana bekalan AC sinusoidal terlibat.

Pengenalan TRIAC

Istilah TRIAC bermaksud TRI ode untuk A lternating C urrent. Ia adalah peranti pensuisan tiga terminal yang serupa dengan SCR (Thyristor) tetapi boleh melakukan kedua arah kerana ia dibina dengan menggabungkan dua SCR dalam keadaan anti-selari. Simbol dan pin keluar dari TRIAC ditunjukkan di bawah.

Oleh kerana TRIAC adalah peranti dua arah, arus boleh mengalir dari MT1 ke MT2 atau dari MT2 ke MT1 ketika terminal gerbang dipicu. Untuk TRIAC voltan pencetus ini yang akan digunakan pada terminal gerbang boleh positif atau negatif berkenaan dengan terminal MT2. Oleh itu ini menjadikan TRIAC menjadi empat mod operasi seperti yang disenaraikan di bawah

• Voltan positif pada MT2 dan nadi positif ke pintu gerbang (Kuadran 1)
• Voltan positif pada MT2 dan nadi negatif ke pintu gerbang (Kuadran 2)
• Voltan negatif pada MT2 dan nadi positif ke gerbang (Kuadran 3)
• Voltan negatif pada MT2 dan nadi negatif ke pintu gerbang (Kuadran 4)

VI Ciri-ciri TRIAC

Gambar di bawah menggambarkan status TRIAC di setiap kuadran.

Ciri-ciri menghidupkan dan mematikan TRIAC dapat difahami dengan melihat grafik ciri VI TRIAC yang juga ditunjukkan dalam gambar di atas. Oleh kerana TRIAC hanyalah gabungan dua SCR dalam arah anti-selari, graf ciri VI kelihatan serupa dengan SCR. Seperti yang anda lihat TRIAC kebanyakannya beroperasi dalam 1 ^st Quadrant dan 3 ^rd Quadrant.

Ciri Hidupkan

Untuk menghidupkan TRIAC voltan / nadi gerbang positif atau negatif harus dibekalkan ke pin pintu TRIAC. Apabila mencetuskan salah satu dari dua SCR di dalamnya, TRIAC mula melakukan berdasarkan polaritas terminal MT1 dan MT2. Sekiranya MT2 positif dan MT1 negatif SCR pertama akan dijalankan dan jika terminal MT2 negatif dan MT1 positif maka SCR kedua akan dijalankan. Dengan cara ini, salah satu daripada SCR selalu bertahan sehingga menjadikan TRIAC sesuai untuk aplikasi AC.

Voltan minimum yang harus diterapkan pada pin pintu untuk menghidupkan TRIAC disebut sebagai voltan pintu ambang (V _GT) dan arus yang dihasilkan melalui pin gerbang disebut sebagai arus gerbang ambang (I _GT). Setelah voltan ini diterapkan pin pintu, TRIAC maju ke depan dan mula berkondisi, masa yang diperlukan untuk TRIAC untuk berubah dari keadaan mati ke keadaan disebut sebagai waktu menghidupkan (t _on).

Sama seperti SCR, TRIAC setelah dihidupkan akan tetap dihidupkan melainkan ia diganti. Tetapi untuk keadaan ini arus beban melalui TRIAC harus lebih besar daripada atau sama dengan arus selak (I _L) TRIAC. Oleh itu, untuk menyimpulkan TRIAC akan tetap dihidupkan walaupun setelah melepaskan nadi pintu selagi arus beban lebih besar daripada nilai arus selak.

Sama seperti arus selak, ada nilai penting lain yang disebut arus tahan. Nilai minimum arus untuk menjaga TRIAC dalam mod konduksi ke hadapan disebut sebagai arus tahan (I _H). TRIAC akan memasuki mod konduksi berterusan hanya setelah melewati arus penahan dan arus pengait seperti yang ditunjukkan dalam grafik di atas. Juga nilai Latching current dari sebarang TRIAC akan selalu lebih besar daripada nilai arus pegangan.

Ciri mematikan

Proses mematikan TRIAC atau alat kuasa lain disebut sebagai pergantian, dan litar yang berkaitan dengannya untuk melakukan tugas disebut sebagai litar komutasi. Kaedah yang paling biasa digunakan untuk mematikan TRIAC adalah dengan mengurangkan arus beban walaupun TRIAC sehingga mencapai di bawah nilai arus tahan (I _H). Pergantian jenis ini disebut sebagai pemindahan paksa dalam litar DC. Kami akan mengetahui lebih lanjut mengenai bagaimana TRIAC dihidupkan dan dimatikan melalui litar aplikasi.

Aplikasi TRIAC

TRIAC sangat biasa digunakan di tempat di mana kuasa AC harus dikendalikan misalnya, ia digunakan dalam pengatur kelajuan kipas siling, litar redup lampu mentol AC dan lain-lain. Mari kita lihat litar pensuisan TRIAC yang mudah untuk memahami bagaimana ia berfungsi secara praktikal.

Di sini kita telah menggunakan TRIAC untuk menghidupkan dan mematikan beban AC melalui butang tekan. Sumber kuasa utama kemudian disambungkan ke mentol kecil melalui TRIAC seperti yang ditunjukkan di atas. Semasa suis ditutup voltan fasa dikenakan pada pin pintu TRIAC melalui perintang R1. Sekiranya voltan gerbang ini berada di atas voltan ambang pintu, maka arus mengalir melalui pin pintu, yang akan lebih besar daripada arus ambang pintu.

Pada keadaan ini TRIAC memasuki bias ke hadapan dan arus beban akan mengalir melalui Mentol. Sekiranya beban menggunakan arus yang mencukupi, TRIAC memasuki keadaan penguncian. Tetapi kerana ini adalah sumber kuasa AC voltan akan mencapai sifar untuk setiap separuh kitaran dan dengan itu arus juga akan mencapai sifar sesaat. Oleh itu, pengait tidak dapat dilakukan dalam litar ini dan TRIAC akan mati sebaik sahaja suis dibuka dan litar pergantian tidak diperlukan di sini. Pergantian TRIAC jenis ini disebut sebagai pergantian semula jadi. Sekarang mari kita bina litar ini di papan roti menggunakan BT136 TRIAC dan periksa bagaimana ia berfungsi.

Perhatian tinggi diperlukan semasa bekerja dengan bekalan kuasa AC voltan operasi diturunkan untuk tujuan keselamatan. Kuasa AC standard 230V 50Hz (Di India) diturunkan ke 12V 50Hz menggunakan pengubah. Mentol kecil disambungkan sebagai beban. Penyediaan eksperimen kelihatan seperti di bawah ini apabila selesai.

Apabila butang ditekan pin gerbang menerima voltan pintu dan dengan itu TRIAC dihidupkan. Mentol akan menyala selagi butang ditekan. Setelah butang dilepaskan, TRIAC akan berada dalam keadaan terkunci, tetapi kerana voltan masukan adalah AC arus walaupun TRIAC akan berada di bawah arus tahan dan dengan itu TRIAC akan dimatikan, kerja lengkap juga dapat dijumpai dalam video diberikan pada akhir tutorial ini.

Kawalan TRIAC menggunakan Mikrokontroler

Apabila TRIAC digunakan sebagai pengedap cahaya atau untuk aplikasi kontrol Fasa, nadi gerbang yang dibekalkan ke pin pintu harus dikendalikan dengan menggunakan mikrokontroler. Dalam kes itu, pin pintu juga akan diasingkan menggunakan opto-coupler. Gambarajah litar yang sama ditunjukkan di bawah.

Untuk mengawal TRIAC menggunakan isyarat 5V / 3.3V kita akan menggunakan opto-coupler seperti MOC3021 yang mempunyai TRIAC di dalamnya. TRIAC ini dapat dipicu oleh 5V / 3.3V melalui Light Emitting Diode. Biasanya isyarat PWM akan digunakan untuk 1 yang ^st pin MOC3021 dan kekerapan dan duti kitaran isyarat PWM akan diubah untuk mendapatkan output yang dikehendaki. Litar jenis ini biasanya digunakan untuk kawalan kecerahan Lampu atau kawalan kelajuan motor.

Kesan Kadar - Litar Snubber

Semua TRIAC mengalami masalah yang disebut Rate Effect. Itu adalah ketika terminal MT1 mengalami peningkatan tegangan yang tajam kerana menukar bunyi atau sementara atau melonjak TRIAC terputus-putus sebagai isyarat beralih dan menyala secara automatik. Ini kerana kapasiti dalaman semasa antara terminal MT1 dan MT2.

Cara termudah untuk mengatasi masalah ini adalah dengan menggunakan litar Snubber. Dalam litar di atas, Resistor R2 (50R) dan Capacitor C1 (10nF) bersama-sama membentuk rangkaian RC yang bertindak sebagai litar Snubber. Sebarang voltan puncak yang dibekalkan ke MT1 akan diperhatikan oleh rangkaian RC ini.

Kesan Balasan

Masalah lain yang akan dihadapi oleh pereka semasa menggunakan TRIAC adalah kesan Backlash. Masalah ini berlaku apabila potensiometer digunakan untuk mengawal voltan gerbang TRIAC. Apabila POT diubah ke nilai minimum, voltan tidak akan dikenakan pada pin pintu dan dengan demikian Beban akan dimatikan. Tetapi apabila POT dihidupkan ke nilai maksimum TRIAC tidak akan dihidupkan kerana kesan kapasitansi antara pin MT1 dan MT2, kapasitor ini harus mencari jalan keluar sehingga tidak membenarkan TRIAC o menyala. Kesan ini dipanggil sebagai kesan Backlash. Masalah ini dapat diperbaiki dengan hanya memperkenalkan perintang secara bersiri dengan litar pensuisan untuk menyediakan jalan untuk kapasitor melepaskan.

Gangguan Frekuensi Radio (RFI) dan TRIAC

Litar pensuisan TRIAC lebih rentan terhadap gangguan Frekuensi Radio (EFI) kerana apabila beban dihidupkan, arus menaikkan bentuk 0A ke nilai maksimum secara tiba-tiba sehingga membuat pecahan denyutan elektrik yang menyebabkan Antaramuka Frekuensi Radio. Semakin besar arus beban, semakin teruk gangguan tersebut. Menggunakan litar Suppressor seperti penekan LC akan menyelesaikan masalah ini.

TRIAC - Batasan

Apabila diperlukan untuk menukar bentuk gelombang AC di kedua arah jelas TRIAC akan menjadi pilihan pertama kerana ia adalah satu-satunya suis elektronik kuasa dua arah. Ia berfungsi sama seperti dua SCR yang disambungkan secara bergaya ke belakang dan juga mempunyai sifat yang sama. Walaupun semasa merancang litar menggunakan TRIAC batasan berikut mesti dipertimbangkan

• TRIAC mempunyai dua struktur SCR di dalamnya, satu menjalankan separuh positif dan yang lain semasa separuh negatif. Tetapi, mereka tidak mencetuskan simetri menyebabkan perbezaan dalam kitaran separuh positif dan negatif output
• Juga kerana peralihan tidak simetris, ia membawa kepada harmonik tahap tinggi yang akan menyebabkan kebisingan dalam litar.
• Masalah harmonik ini juga akan menyebabkan Gangguan Elektro Magnetik (EMI)
• Semasa menggunakan beban induktif, ada risiko besar arus masuk mengalir ke sumber, oleh itu harus dipastikan bahawa TRIAC dimatikan sepenuhnya dan beban induktif dibebaskan dengan selamat melalui jalan alternatif