מה זה טריאק: החלפת מעגל ויישומים

מתגים אלקטרוניים כוח כמו BJT, SCR, IGBT, MOSFET, ו TRIAC הם מרכיבים חשובים מאוד כשמדובר מיתוג מעגלים כמו ממירי DC-DC, בקרי מהירות מנוע, מנהלי המנוע, ואת בקרי תדר וכו 'מכשיר לכל אחד מהם יש מאפיין ייחודי משלה לפיכך יש להם יישומים ספציפיים משלהם. במדריך זה נלמד על ה- TRIAC, שהוא מכשיר דו כיווני כלומר שהוא יכול להתנהל בשני הכיוונים. בשל מאפיין זה נעשה שימוש בלעדי ב- TRIAC כאשר מדובר באספקת AC סינוסואידית.

מבוא ל- TRIAC

המונח TRIAC מייצג TRI ode עבור A urterning C urrent. זהו התקן מיתוג בעל שלושה מסופים הדומה ל- SCR (תיריסטור) אך הוא יכול להתנהל בשני הכיוונים שכן הוא בונה על ידי שילוב של שני SCR במצב אנטי מקבילי. הסמל והסיכה של TRIAC מוצגים להלן.

מכיוון שה- TRIAC הוא מכשיר דו-כיווני, הזרם יכול לזרום מ- MT1 ל- MT2 או מ- MT2 ל- MT1 כאשר מופעל מסוף השער. עבור TRIAC מתח טריגר זה המיועד למסוף השער יכול להיות חיובי או שלילי ביחס למסוף MT2. כך זה מכניס את ה- TRIAC לארבעה מצבי הפעלה כמפורט להלן

• מתח חיובי ב- MT2 ודופק חיובי לשער (ריבוע 1)
• מתח חיובי ב- MT2 ודופק שלילי לשער (ריבוע 2)
• מתח שלילי ב- MT2 ודופק חיובי לשער (רביע 3)
• מתח שלילי ב- MT2 ודופק שלילי לשער (רביע 4)

VI מאפיינים של טריאק

התמונה שלהלן מדגימה את מצב ה- TRIAC בכל רביע.

ניתן להבין את האפיון והכיבוי של ה- TRIAC על ידי התבוננות בגרף המאפיין VI של ה- TRIAC המוצג גם בתמונה לעיל. מכיוון שה- TRIAC הוא רק שילוב של שני SCR בכיוון אנטי מקבילי, הגרף של מאפייני VI נראה דומה לזה של SCR. כפי שאתה יכול לראות את TRIAC בעיקר פועל 1 ^st Quadrant ואת 3 ^rd Quadrant.

מאפייני הפעלה

כדי להפעיל טריאק יש לספק מתח / דופק חיובי או שלילי לסיכת השער של ה- TRIAC. כאשר מופעל אחד משני SCR בפנים, ה- TRIAC מתחיל להתנהל על בסיס הקוטביות של מסופי MT1 ו- MT2. אם MT2 חיובי ו- MT1 שלילי ה- SCR הראשון מתנהל ואם מסוף MT2 הוא שלילי ו- MT1 הוא חיובי אז ה- SCR השני מתנהל. בדרך זו אחד מה- SCR נשאר תמיד כך שהוא הופך את ה- TRIAC לאידיאלי עבור יישומי AC.

המתח המינימלי שיש להחיל על סיכת השער כדי להפעיל TRIAC נקרא כמתח שער הסף (V _GT) והזרם שנוצר דרך סיכת השער נקרא כזרם שער הסף (I _GT). ברגע שמופעל מתח זה על סיכת השער, ה- TRIAC מוטה קדימה ומתחיל להתנהל, הזמן שלוקח ל- TRIAC לעבור ממצב כבוי למצב פועל נקרא כזמן הפעלה (t _on).

בדיוק כמו SCR, ה- TRIAC לאחר שהופעל יישאר מופעל אלא אם כן יוסב. אך במצב זה זרם העומס דרך ה- TRIAC צריך להיות גדול או שווה לזרם התפס (I _L) של ה- TRIAC. אז לסיום, TRIAC יישאר מופעל גם לאחר הסרת דופק השער כל עוד זרם העומס גדול מערך זרם התפס.

בדומה לתפס זרם, יש ערך חשוב נוסף של זרם הנקרא החזקת זרם. הערך המינימלי של הזרם לשמירת ה- TRIAC במצב הולכה קדימה נקרא כזרם ההחזקה (I _H). TRIAC יעבור למצב הולכה רציף רק לאחר מעבר על ידי זרם ההחזקה וזרם התפס כפי שמוצג בתרשים לעיל. כמו כן הערך של זרם התפס של כל TRIAC יהיה תמיד גדול מערכו של זרם ההחזקה.

מאפייני כיבוי

תהליך כיבוי TRIAC או כל מכשיר הספק אחר נקרא כהסבה, והמעגל המשויך אליו לביצוע המשימה נקרא כמעגל העברתי. השיטה הנפוצה ביותר לכיבוי TRIAC היא על ידי הפחתת זרם העומס למרות ה- TRIAC עד שהוא מגיע מתחת לערך החזקת הזרם (I _H). סוג זה של שינויים נקרא כחלוף כפוי במעגלי DC. אנו נלמד עוד על אופן הפעלת וטריאק ומבוטל באמצעותו מעגלי יישומים.

יישומי TRIAC

TRIAC משמש בדרך כלל במקומות שבהם יש לשלוט על מתח AC, למשל, הוא משמש במוואי מהירות של מאווררי תקרה, מעגלי דימר של נורות AC וכו '. בואו נסתכל על מעגל מיתוג פשוט של TRIAC כדי להבין כיצד הוא עובד באופן מעשי.

כאן השתמשנו ב- TRIAC כדי להפעיל ולכבות עומס זרם חילופין באמצעות כפתור לחיצה. לאחר מכן חיווט מקור החשמל לנורה קטנה דרך ה- TRIAC כמוצג לעיל. כאשר המתג סגור מתח הפאזה מוחל על סיכת השער של ה- TRIAC דרך הנגד R1. אם מתח שער זה נמצא מעל מתח סף השער אז זרם זורם דרך סיכת השער, שיהיה גדול מזרם סף השער.

במצב זה ה- TRIAC נכנס להטיה קדימה וזרם העומס יזרום דרך הנורה. אם העומסים צורכים מספיק זרם ה- TRIAC נכנס למצב תפס. אך מכיוון שמדובר במקור חשמל AC המתח יגיע לאפס לכל חצי מחזור וכך גם הזרם יגיע לאפס לרגע. לפיכך לא ניתן להסתגר במעגל זה וה- TRIAC יכבה ברגע פתיחת המתג ולא נדרש כאן מעגל מעבר. סוג זה של נסיעות של TRIAC נקרא כהסבה טבעית. עכשיו בואו נבנה את המעגל הזה על קרש לחם באמצעות BT136 TRIAC ונבדוק איך זה עובד.

יש לנקוט בזהירות גבוהה בעת עבודה עם ספקי כוח מתח המתח מופעל למטרת בטיחות. הספק הסטנדרטי של זרם חילופין של 230 וולט 50 הרץ (בהודו) יורד ל 12 וולט 50 הרץ באמצעות שנאי. נורה קטנה מחוברת כעומס. מערך הניסוי נראה כך למטה לאחר השלמתו.

כאשר לוחצים על הכפתור סיכת השער מקבלת את מתח השער וכך ה- TRIAC מופעל. הנורה תדליק כל עוד לחיצה ממושכת על הכפתור. לאחר שחרור הכפתור, ה- TRIAC יהיה במצב נעול, אך מכיוון שמתח הכניסה הוא AC הזרם, אם כי ה- TRIAC יעבור מתחת לזרם ההחזקה וכך ה- TRIAC יכבה, ניתן למצוא את העבודה המלאה גם בסרטון שניתן בסוף הדרכה זו.

בקרת TRIAC באמצעות מיקרו-בקרים

כאשר משתמשים ב- TRIAC כמעממי אור או ליישום בקרת שלב, יש לשלוט על דופק השער שמסופק לסיכת השער באמצעות מיקרו-בקר. במקרה כזה סיכת השער תבודד גם באמצעות מצמד אופטו. תרשים המעגל עבור אותו מוצג להלן.

כדי לשלוט ב- TRIAC באמצעות אות 5V / 3.3V נשתמש במצמד אופטי כמו MOC3021 שבתוכו TRIAC. ניתן להפעיל טריאק זה על ידי 5 וולט / 3.3 וולט באמצעות הדיודה פולטת האור. בדרך כלל אות PWM יהיה להחיל את 1 ^st סיכה של MOC3021 ואת מחזור תדירות וחובתה של אות PWM שישתנו כדי לקבל את התפוקה הרצויה. סוג זה של מעגל משמש בדרך כלל לבקרת בהירות המנורה או לבקרת מהירות המנוע.

שיעור אפקט - מעגלי סנובור

כל ה- TRIACs סובלים מבעיה הנקראת Rate Effect. זה כאשר מסוף MT1 נתון לעלייה חדה במתח עקב רעש מיתוג או ארעיות או גואה של TRIAC מפסיק אותו כאות מיתוג ומופעל אוטומטית. הסיבה לכך היא הקיבול הפנימי של ההווה בין המסופים MT1 ו- MT2.

הדרך הקלה ביותר להתגבר על בעיה זו היא באמצעות מעגל Snubber. במעגל הנ"ל, הנגד R2 (50R) והקבל C1 (10nF) יוצרים יחד רשת RC המשמשת כמעגל סנובור. כל מתח שיא המסופק ל- MT1 נצפה על ידי רשת RC זו.

אפקט תגובת נגד

בעיה נפוצה נוספת שתעמוד בפני מעצבים בעת השימוש ב- TRIAC היא אפקט ה- Backlash. בעיה זו מתרחשת כאשר משתמשים בפוטנציומטר לבקרת מתח השער של ה- TRIAC. כאשר ה- POT מופעל לערך מינימלי, לא יופעל מתח על סיכת השער וכך העומס יושבת. אך כאשר ה- POT מופעל לערך מרבי, ה- TRIAC לא יופעל בגלל אפקט הקיבול בין הפינים MT1 ו- MT2, הקבל הזה צריך למצוא נתיב לפריקה אחרת הוא לא יאפשר להפעיל את ה- TRIAC. אפקט זה נקרא כאפקט ה- Backlash. ניתן לתקן בעיה זו פשוט על ידי הכנסת נגד בסדרה עם מעגל מיתוג כדי לספק נתיב לפריקת הקבל.

הפרעות תדר רדיו (RFI) ו- TRIACs

מעגלי מיתוג TRIAC מועדים יותר להפרעות תדר רדיו (EFI) מכיוון שכאשר העומס מופעל, הזרם מעלה את הטופס 0A לערך מקסימלי לפתע ובכך נוצר פרץ של דופקים חשמליים הגורמים לממשק תדרי הרדיו. ככל שזרם העומס גדול יותר כך ההפרעה תהיה גרועה יותר. שימוש במעגלי מדכא כמו מדכא LC יפתור בעיה זו.

טריאק - מגבלות

כאשר נדרש להחליף צורות גל של AC בשני הכיוונים ברור ש- TRIAC תהיה הבחירה הראשונה מכיוון שהוא המתג האלקטרוני הכח היחיד. זה פועל בדיוק כמו שני SCR המחוברים בצורה גב לגב וגם חולקים את אותם מאפיינים. אמנם בעת תכנון מעגלים המשתמשים ב- TRIAC יש להתחשב במגבלות הבאות

• ל- TRIAC שני מבני SCR בתוכו, האחד מתנהל במחצית החיובית והשני במחצית השלילית. אך הם אינם מפעילים סימטרית הגורמים להבדל במחזור החיובי והשלילי של הפלט
• מכיוון שהמיתוג אינו סימטרי, הוא מוביל להרמוניות ברמה גבוהה אשר יגרמו לרעש במעגל.
• בעיה הרמונית זו תוביל גם להפרעות אלקטרומגנטיות (EMI)
• בעת שימוש בעומסי אינדוקציה, קיים סיכון עצום לזרם זרם לעבר המקור, ולכן יש לוודא כי ה- TRIAC מכובה לחלוטין והעומס האינדוקטיבי משוחרר בבטחה בדרך חלופית.