- Uvod v TRIAC
- VI Značilnosti TRIAC-a
- Aplikacije TRIAC
- TRIAC nadzor z mikrokrmilniki
- Rate Effect - Snubber Circuits
- Učinek povratnega učinka
- Radiofrekvenčne motnje (RFI) in TRIAC
- TRIAC - Omejitve
Motorni elektronska stikala, kot BJT, SCR, IGBT, MOSFET, in triak so zelo pomemben sestavni del, ko gre za preklapljanje vezij, kot so DC-DC pretvorniki, Motor Speed krmilnikov, vozniki motornih in frekvenčnih krmilnikov itd Vsaka naprava ima svojo edinstveno lastnost in zato imajo svoje posebne aplikacije. V tej vadnici bomo spoznali TRIAC, ki je dvosmerna naprava, kar pomeni, da lahko vodi v obe smeri. Zaradi te lastnosti se TRIAC uporablja izključno tam, kjer gre za sinusno napajanje.
Uvod v TRIAC
Izraz TRIAC stoji za TRI oda A lternating C urrent. To je tri terminalna preklopna naprava, podobna SCR (tiristorju), vendar lahko deluje v obeh smereh, saj konstruira z združevanjem dveh SCR v vzporednem stanju. Simbol in zatič TRIAC sta prikazana spodaj.
Ker je TRIAC dvosmerna naprava, lahko tok teče bodisi od MT1 do MT2 bodisi od MT2 do MT1, ko se sproži zaporni terminal. Za TRIAC je lahko ta sprožilna napetost, ki jo je treba priključiti na priključni vhod, pozitivna ali negativna glede na priključek MT2. Tako TRIAC postavi v štiri načine delovanja, kot so navedeni spodaj
- Pozitivna napetost na MT2 in pozitivni impulz do vrat (kvadrant 1)
- Pozitivna napetost na MT2 in negativni impulz do vrat (kvadrant 2)
- Negativna napetost na MT2 in pozitivni impulz do vrat (kvadrant 3)
- Negativna napetost na MT2 in negativni impulz do vrat (kvadrant 4)
VI Značilnosti TRIAC-a
Spodnja slika prikazuje stanje TRIAC v vsakem kvadrantu.
Karakteristike vklopa in izklopa TRIAC lahko razumemo, če pogledamo graf VI karakterizacij TRIAC, ki je prav tako prikazan na zgornji sliki. Ker je TRIAC le kombinacija dveh SCR v vzporedni smeri, je graf karakteristik VI podoben kot pri SCR. Kot lahko vidite TRIAC večinoma deluje v 1. st kvadrantu in 3 tretjem kvadrantu.
Značilnosti vklopa
Če želite vklopiti TRIAC, morate na zatič TRIAC dovajati pozitivno ali negativno napetost / impulz na vratih. Ko sproži enega od dveh SCR znotraj, začne TRIAC izvajati na podlagi polarnosti terminalov MT1 in MT2. Če je MT2 pozitiven in MT1 negativen, izvede prvi SCR, če je terminal MT2 negativen in MT1 pozitiven, pa drugi SCR izvede. Na ta način kateri koli od SCR vedno ostane vklopljen, tako da je TRIAC idealen za AC aplikacije.
Najnižja napetost, ki jo je treba priključiti na zatič vrat, da se vklopi TRIAC, se imenuje napetost praga vrat (V GT), posledični tok skozi zatič vrat pa prag toka vrat (I GT). Ko se ta napetost uporabi, se zatič TRIAC prikloni naprej in začne izvajati, čas, potreben, da TRIAC preide iz stanja izklopa v stanje vklopa, se imenuje čas vklopa (t vklop).
Tako kot SCR, bo TRIAC, ko je enkrat vklopljen, ostal vklopljen, razen če ga zamenjate. Toda v tem stanju mora biti tok obremenitve skozi TRIAC večji ali enak zapiralnemu toku (I L) TRIAC. Torej TRIAC ostane vklopljen tudi po odstranitvi impulza vrat, če je obremenitveni tok večji od vrednosti zapornega toka.
Podobno kot zaporni tok obstaja tudi druga pomembna vrednost toka, imenovana zadrževalni tok. Najmanjša vrednost toka, da TRIAC ostane v načinu vodenja naprej, se imenuje zadrževalni tok (I H). TRIAC preide v način neprekinjene prevodnosti šele po prehodu zadrževalnega in zapornega toka, kot je prikazano na zgornjem grafu. Tudi vrednost zapornega toka katerega koli TRIAC-a bo vedno večja od vrednosti zadrževalnega toka.
Karakteristike izklopa
Postopek izklopa TRIAC ali katere koli druge napajalne naprave se imenuje komutacija, vezje, povezano z njim za izvajanje naloge, pa komutacijsko vezje. Najpogostejša metoda za izklop TRIAC je zmanjšanje toka obremenitve skozi TRIAC, dokler ne doseže vrednosti zadrževalnega toka (I H). Ta vrsta komutacije se imenuje prisilna komutacija v enosmernih tokokrogih. Izvedeli bomo več o tem, kako se TRIAC vklopi in izklopi prek aplikacijskih vezij.
Aplikacije TRIAC
TRIAC se zelo pogosto uporablja na mestih, kjer je na primer potrebno nadzorovati izmenično moč, uporablja se v regulatorjih hitrosti stropnih ventilatorjev, vezjih za zatemnitev žarnic itd. Poglejmo si preprosto preklopno vezje TRIAC, da bomo razumeli, kako deluje v praksi.
Tu smo s pomočjo gumba TRIAC vklopili in izklopili izmenično obremenitev. Omrežni vir je nato prek TRIAC-a priključen na majhno žarnico, kot je prikazano zgoraj. Ko je stikalo zaprto, se na upor TRIAC skozi upor R1 napaja fazna napetost. Če je ta napetost na vratih nad napetostjo praga vrat, teče tok skozi zatič vrat, ki bo večji od toka praga vrat.
V tem stanju TRIAC vstopi naprej in tok toka bo tekel skozi žarnico. Če obremenitve porabijo dovolj toka, TRIAC preide v stanje zaklepanja. Ker pa gre za izmenični vir napetosti, bo napetost dosegla ničlo za vsak pol cikla in tako bo tudi tok trenutno dosegel ničlo. Zato zapah v tem vezju ni mogoč, TRIAC pa se izklopi takoj, ko se stikalo odpre in tukaj ni potreben komutacijski krog. Ta vrsta komutacije TRIAC-a se imenuje naravna komutacija. Zdaj pa zgradimo to vezje na plošči z uporabo BT136 TRIAC in preverimo, kako deluje.
Pri delu z napajalniki z izmeničnim tokom je potrebna velika previdnost. Zaradi varnosti se obratovalna napetost zniža. Standardna moč izmeničnega toka 230 V 50 Hz (v Indiji) se s transformatorjem zniža na 12 V 50 Hz. Kot obremenitev je priključena majhna žarnica. Poskusna postavitev je videti videti spodaj, ko je končana.
Ko pritisnete gumb, zatič vrat sprejme napetost vrat in s tem TRIAC vklopi. Žarnica bo svetila, dokler je gumb pritisnjen. Ko se gumb sprosti, bo TRIAC v zaklenjenem stanju, ker pa je vhodna napetost izmenični tok, čeprav bo TRIAC padel pod zadrževalni tok in se bo TRIAC izklopil, lahko celotno delovanje najdete tudi v videoposnetku glede na konec tega učbenika.
TRIAC nadzor z mikrokrmilniki
Kadar se TRIAC uporabljajo kot zatemnilniki svetlobe ali za uporabo faznega nadzora, je treba impulz vrat, ki se napaja na zatič vrat, nadzorovati z mikrokrmilnikom. V tem primeru bo zatič vrat tudi izoliran z optično spojko. Shema vezja za isto je prikazana spodaj.
Za nadzor TRIAC-a z uporabo signala 5V / 3.3V bomo uporabili optično sklopko, kot je MOC3021, v kateri je TRIAC. Ta TRIAC lahko sproži 5V / 3,3V prek diode, ki oddaja svetlobo. Običajno bo PWM signala deluje na 1 st pin MOC3021 in frekvence in delovnega cikla PWM signala se spreminja, da bi dobili želeni rezultat. Ta vrsta vezja se običajno uporablja za nadzor svetlosti žarnice ali nadzor hitrosti motorja.
Rate Effect - Snubber Circuits
Vsi TRIAC-i trpijo zaradi težave, imenovane Rate Effect. Takrat je na terminalu MT1 močno povečana napetost zaradi preklopnega šuma ali prehodnih pojavov ali prenapetosti, ga TRIAC napačno prekine kot preklopni signal in samodejno vklopi. To je zaradi notranje kapacitivnosti, ki je prisotna med terminaloma MT1 in MT2.
To težavo je najlažje rešiti z uporabo Snubberjevega vezja. V zgornjem vezju upor R2 (50R) in kondenzator C1 (10nF) skupaj tvorita RC omrežje, ki deluje kot Snubber vezje. To vršno omrežje bo opazovalo vse najvišje napetosti, ki se napajajo na MT1.
Učinek povratnega učinka
Druga pogosta težava, s katero se bodo morali oblikovalci soočiti med uporabo TRIAC-a, je učinek povratne luči. Ta težava se pojavi, ko se potenciometer uporablja za nadzor napetosti vrat TRIAC. Ko je POT obrnjen na najnižjo vrednost, na zatič vrat ne bo podana napetost, zato bo obremenitev izključena. Toda ko je POT obrnjen na največjo vrednost, se TRIAC ne bo vklopil zaradi kapacitivnega učinka med zatiči MT1 in MT2, ta kondenzator mora najti pot do praznjenja, sicer ne bo omogočil, da se TRIAC vklopi. Ta učinek se imenuje učinek povratne luči. To težavo je mogoče odpraviti tako, da serijsko vstavimo upor s preklopnim vezjem, da zagotovimo pot do praznjenja kondenzatorja.
Radiofrekvenčne motnje (RFI) in TRIAC
Preklopna vezja TRIAC so bolj nagnjena k radiofrekvenčnim motnjam (EFI), kajti ko je obremenitev vklopljena, tok nenadoma dvigne obrazec 0A na največjo vrednost, kar ustvari izbruh električnih impulzov, ki povzročijo radijski frekvenčni vmesnik. Večji kot je obremenitveni tok, slabše bodo motnje. Uporaba dušilnih vezij, kot je dušilec LC, bo rešila to težavo.
TRIAC - Omejitve
Očitno bo TRIAC prva izbira, če bo potrebno preklopiti izmenične valovne oblike v obe smeri, saj je to edino dvosmerno napajalno elektronsko stikalo. Deluje tako kot dva SCR-ja, ki sta povezana med seboj in imata enake lastnosti. Čeprav je treba pri načrtovanju vezij z uporabo TRIAC upoštevati naslednje omejitve
- TRIAC ima v sebi dve strukturi SCR, ena vodi med pozitivno polovico in druga med negativno polovico. Vendar ne sprožijo simetrično, kar povzroča razlike v pozitivnem in negativnem polkrogu izhoda
- Ker tudi preklapljanje ni simetrično, vodi do visokih ravni harmonikov, ki bodo sprožile šum v vezju.
- Ta problem s harmoniki bo privedel tudi do elektromagnetnih motenj (EMI)
- Med uporabo induktivnih obremenitev obstaja velika nevarnost, da se proti izvoru pretaka vklopni tok, zato je treba zagotoviti, da se TRIAC popolnoma izklopi in induktivna obremenitev varno izprazni po drugi poti