Kas yra „triac“: perjungimo grandinė ir programos

Elektriniai elektriniai jungikliai, tokie kaip BJT, SCR, IGBT, MOSFET ir TRIAC, yra labai svarbūs komponentai, kai reikia perjungti grandines, tokias kaip nuolatinės srovės keitikliai, variklio greičio valdikliai, variklių tvarkyklės, dažnio valdikliai ir kt. Kiekvienas įrenginys turi savo unikalią savybę ir taigi jie turi savo specifines programas. Šioje pamokoje sužinosime apie TRIAC, kuris yra dvikryptis įtaisas, reiškiantis, kad jis gali veikti abiem kryptimis. Dėl šios savybės TRIAC naudojamas tik tais atvejais, kai tiekiamas sinusinis kintamosios srovės šaltinis.

Įvadas į TRIAC

Terminas TRIAC reiškia TRI odė A lternating C urrent. Tai yra trijų gnybtų perjungimo įtaisas, panašus į SCR (tiristorius), tačiau jis gali veikti abiem kryptimis, nes jis sukonstruojamas derinant du anti-lygiagrečios būsenos SCR. Žemiau parodytas TRIAC simbolis ir kaištis.

Kadangi TRIAC yra dvikryptis įtaisas, įsijungus vartų terminalui srovė gali tekėti iš MT1 į MT2 arba iš MT2 į MT1. TRIAC atveju ši įjungimo įtampa, kuri turi būti naudojama vartų gnybtui, gali būti teigiama arba neigiama, palyginti su gnybtu MT2. Taigi, TRIAC yra suskirstytas į keturis toliau nurodytus darbo režimus

• Teigiama įtampa esant MT2 ir teigiamas impulsas į vartus (1 kvadrantas)
• Teigiama įtampa esant MT2 ir neigiamas impulsas į vartus (2 kvadrantas)
• Neigiama įtampa MT2 ir teigiamas impulsas į vartus (3 kvadrantas)
• Neigiama įtampa ties MT2 ir neigiamas impulsas į vartus (4 kvadrantas)

VI TRIAC charakteristikos

Žemiau pateiktame paveikslėlyje pavaizduotas TRIAC statusas kiekviename kvadrante.

TRIAC įjungimo ir išjungimo charakteristikas galima suprasti žiūrint į TR charakteristikos VI charakteristikų grafiką, kuris taip pat parodytas aukščiau esančiame paveikslėlyje. Kadangi TRIAC yra tik dviejų SCR derinys priešinga kryptimi, VI charakteristikų grafikas atrodo panašus į SCR. Kaip matote TRIAC daugiausia veikia 1 ^-ojo kvadranto ir 3 ^-iosios Quadrant.

Įjungimo charakteristikos

Norėdami įjungti TRIAC, teigiamą arba neigiamą vartų įtampą / impulsą reikia tiekti į TRIAC vartų kaištį. Kai suveikia vienas iš dviejų SCR viduje, TRIAC pradeda veikti pagal MT1 ir MT2 terminalų poliškumą. Jei MT2 yra teigiamas, o MT1 yra neigiamas, pirmasis SCR atlieka, o jei MT2 terminalas yra neigiamas, o MT1 yra teigiamas, tada antrasis SCR. Tokiu būdu bet kuris iš SCR visada lieka įjungtas, todėl TRIAC yra idealus kintamosios srovės programoms.

Minimali įtampa, kuri turi būti taikoma vartų kaiščiui įjungti TRIAC, vadinama slenksčio vartų įtampa (V _GT), o gaunama srovė per vartų kaištį vadinama slenksčio vartų srove (I _GT). Pritaikius šią įtampą, vartų kaištis, TRIAC nukreipiamas į priekį ir pradeda veikti, laikas, per kurį TRIAC pereina išjungimo būsena į įjungimo būseną, vadinamas įjungimo laiku (t _on).

Kaip ir SCR, įjungtas TRIAC liks įjungtas, nebent jis būtų pakeistas. Tačiau esant šiai būklei apkrovos srovė per TRIAC turėtų būti didesnė arba lygi TRIAC fiksavimo srovei (I _L). Taigi darant išvadą, kad TRIAC liks įjungtas net pašalinus vartų impulsą tol, kol apkrovos srovė bus didesnė už fiksuojamosios srovės vertę.

Panašiai kaip fiksuojanti srovė, yra dar viena svarbi srovės vertė, vadinama laikančiąja srove. Mažiausias srovės dydis, norint išlaikyti TRIAC laidumo į priekį režimu, vadinama laikančiąja srove (I _H). TRIAC įsijungs į nepertraukiamo laidumo režimą tik tada, kai praeis išlaikymo ir fiksavimo srovė, kaip parodyta aukščiau pateiktame grafike. Bet kurio TRIAC fiksuojančios srovės vertė visada bus didesnė už laikančiosios srovės vertę.

Išjungimo charakteristikos

TRIAC ar bet kokio kito maitinimo įtaiso išjungimo procesas vadinamas komutacija, o grandinė, susieta su juo užduočiai atlikti, vadinama komutacine grandine. Dažniausias TRIAC išjungimo metodas yra sumažinti apkrovos srovę per TRIAC, kol ji pasieks žemesnę nei išlaikymo srovės (I _H) vertę. Šis komutavimo tipas vadinamas priverstiniu komutavimu nuolatinės srovės grandinėse. Mes sužinosime daugiau apie tai, kaip įjungiama ir išjungiama TRIAC per jo taikymo grandines.

TRIAC programos

TRIAC yra labai dažnai naudojamas tose vietose, kur reikia valdyti kintamosios srovės energiją, pavyzdžiui, jis naudojamas lubų ventiliatorių greičio reguliatoriuose, kintamosios srovės lempučių reguliatorių grandinėse ir pan. Pažvelkime į paprastą TRIAC perjungimo grandinę, kad suprastume, kaip ji veikia praktiškai.

Čia mes naudojome TRIAC, norėdami įjungti ir išjungti kintamosios srovės apkrovą naudodami mygtuką. Tada maitinimo šaltinis per TRIAC prijungiamas prie mažos lemputės, kaip parodyta aukščiau. Uždarius jungiklį, per rezistorių R1 į TRIAC vartų kaištį įjungiama fazės įtampa. Jei ši vartų įtampa viršija vartų slenksčio įtampą, pro vartų kaištį teka srovė, kuri bus didesnė už vartų slenksčio srovę.

Esant tokiai būklei, TRIAC patenka į priekį ir apkrovos srovė tekės per lemputę. Jei kroviniai sunaudoja pakankamai srovės, TRIAC pereina į fiksavimo būseną. Kadangi tai yra kintamosios srovės šaltinis, įtampa pasieks nulį kiekvieną pusę ciklo, taigi srovė taip pat trumpam pasieks nulį. Taigi šioje grandinėje užfiksuoti neįmanoma, o TRIAC išsijungs, kai tik atidaromas jungiklis ir čia nereikia jokios komutacijos grandinės. Šis TRIAC komutavimo tipas vadinamas natūraliu komutavimu. Dabar pastatykime šią grandinę ant duonos lentos naudodami „ BT136 TRIAC“ ir patikrinkime, kaip ji veikia.

Dirbant su kintamosios srovės maitinimo šaltiniais reikia būti labai atsargiems, saugos tikslais darbinė įtampa sumažinama. Standartinė kintamosios srovės 230 V 50Hz (Indijoje) kintama įtampa sumažinama iki 12 V 50Hz naudojant transformatorių. Maža lemputė sujungta kaip apkrova. Eksperimentinė sąranka atrodo taip, kai ji bus baigta.

Paspaudus mygtuką, vartų kaištis gauna vartų įtampą, todėl TRIAC įjungiamas. Lemputė šviečia tol, kol laikomas nuspaustas mygtukas. Atleidus mygtuką, TRIAC bus užrakto būsenoje, tačiau kadangi įėjimo įtampa yra kintamosios srovės, nors TRIAC eis žemiau laikančiosios srovės ir todėl TRIAC išsijungs, visą darbą galite rasti ir vaizdo įraše pateiktas šios pamokos pabaigoje.

TRIAC valdymas naudojant mikrovaldiklius

Kai TRIAC naudojami kaip šviesos reguliatoriai arba fazių valdymui, vartų impulsas, tiekiamas į vartų kaištį, turi būti valdomas naudojant mikrovaldiklį. Tokiu atveju vartų kaištis taip pat bus izoliuotas naudojant opto movą. To paties schema parodyta žemiau.

Norėdami valdyti TRIAC naudodami 5V / 3.3V signalą, naudosime opto-jungtį, tokią kaip MOC3021, kurios viduje yra TRIAC. Šį TRIAC gali suaktyvinti 5 V / 3,3 V per šviesos diodą. Paprastai PWM signalas bus taikomas 1 ^-ojo kaiščio MOC3021 ir dažnio ir darbo ciklą iš PWM signalo bus įvairi, kad gauti pageidaujamą išvestį. Šio tipo grandinės paprastai naudojamos lempos ryškumui arba variklio greičiui valdyti.

Įvertinimo efektas - „Snubber“ grandinės

Visi TRIAC patiria problemą, vadinamą Rate Effect. Tai yra tada, kai MT1 terminalas patiria staigų įtampos padidėjimą dėl perjungimo triukšmo ar pereinamųjų procesų arba padidėja, kad TRIAC praleidžia jį kaip perjungimo signalą ir automatiškai įjungia. Taip yra dėl vidinės dabartinės talpos tarp terminalų MT1 ir MT2.

Lengviausias būdas įveikti šią problemą yra „Snubber“ grandinė. Pirmiau pateiktoje grandinėje rezistorius R2 (50R) ir kondensatorius C1 (10nF) kartu sudaro RC tinklą, kuris veikia kaip „Snubber“ grandinė. Visas RC1 tiekiamas didžiausias įtampas stebės šis RC tinklas.

Atsilikimo efektas

Kita dažna problema, su kuria susidurs dizaineriai naudodamiesi TRIAC, yra „Backlash“ efektas. Ši problema kyla, kai TRIAC vartų įtampai valdyti naudojamas potenciometras. Pasukus POT į mažiausią vertę, vartų kaiščiui nebus taikoma įtampa, taigi apkrova bus išjungta. Bet kai POT yra paverčiama maksimalia verte, TRIAC neįsijungs dėl talpos efekto tarp kaiščių MT1 ir MT2, šis kondensatorius turėtų rasti kelią iškrauti, kitaip jis neleis TRIAC įsijungti. Šis efektas vadinamas „Backlash“ efektu. Šią problemą galima pašalinti paprasčiausiai įvedant rezistorių nuosekliai su perjungimo grandine, kad kondensatorius išsikrautų.

Radijo dažnio trikdžiai (RFI) ir TRIAC

TRIAC komutacinės grandinės yra labiau linkusios į radijo dažnio trukdžius (EFI), nes įjungus apkrovą srovė staiga pakelia 0A formą iki didžiausios vertės ir taip sukuria elektrinių impulsų pliūpsnį, kuris sukelia radijo dažnio sąsają. Kuo didesnė apkrovos srovė, tuo blogesni bus trukdžiai. Naudojant „Suppressor“ grandines, pavyzdžiui, LC slopintuvą, bus išspręsta ši problema.

TRIAC - apribojimai

Kai reikia keisti kintamąsias bangas abiem kryptimis, akivaizdu, kad pirmasis pasirinkimas bus TRIAC, nes tai yra vienintelis dvikryptis galios elektroninis jungiklis. Jis veikia lygiai taip pat kaip du SCR, sujungti atgal ir atgal, taip pat turi tas pačias savybes. Nors projektuojant grandines naudojant TRIAC reikia atsižvelgti į šiuos apribojimus

• TRIAC viduje yra dvi SCR struktūros, viena diriguoja teigiamos pusės, kita neigiamos pusės metu. Tačiau simetriškai jie nesukelia teigiamo ir neigiamo produkcijos pusės ciklo skirtumo
• Be to, kadangi perjungimas nėra simetriškas, tai sukelia aukšto lygio harmonikas, kurios sukels triukšmą grandinėje.
• Ši harmonikų problema taip pat sukels elektromagnetinius trukdžius (EMI)
• Naudojant indukcines apkrovas, kyla didžiulė įsiurbimo srovės, tekančios link šaltinio, rizika, todėl reikėtų užtikrinti, kad TRIAC būtų visiškai išjungtas ir indukcinė apkrova būtų saugiai iškrauta pakaitiniu keliu.