Triac - Circuiti di lavoro e di applicazione

Un triac può essere paragonato a un relè latching. Si accenderà istantaneamente e si chiuderà non appena viene attivato, e rimarrà chiuso finché la tensione di alimentazione rimane al di sopra di zero volt o la polarità di alimentazione non viene modificata.

Se l'alimentazione è una CA (corrente alternata), il triac si aprirà durante i periodi in cui il ciclo CA attraversa la linea dello zero, ma si chiuderà e si accenderà non appena verrà riattivato.

Vantaggi del Triac come interruttori statici

• I triac possono essere efficacemente sostituiti con interruttori meccanici o relè per il controllo dei carichi nei circuiti CA.
• I triac possono essere configurati per commutare carichi relativamente più pesanti attraverso l'attivazione di corrente minima.
• Quando i triac conducono (chiudono) non producono effetto antirimbalzo, come negli interruttori meccanici.
• Quando i triac si disattivano (in AC zero crossing ), lo fa senza produrre transienti, a causa di campi elettromagnetici posteriori, ecc.
• I triac eliminano anche la fusione dei contatti o problemi di archi elettrici e altre forme di usura che sono comunemente osservate negli interruttori elettrici a base meccanica.
• I triac sono dotati di un trigger flessibile, che consente loro di essere commutati in qualsiasi punto del ciclo CA in ingresso, attraverso un segnale positivo a bassa tensione attraverso il gate e la massa comune.
• Questa tensione di attivazione potrebbe provenire da qualsiasi sorgente CC come una batteria o un segnale rettificato dall'alimentazione CA stessa. In ogni caso, il triac passerà attraverso periodi di spegnimento ogni volta che ciascuna forma d'onda AC di mezzo ciclo si sposta attraverso la linea di zero crossing (corrente), come illustrato di seguito:

Come accendere un triac

Un triac è composto da tre terminali: Gate, A1, A2, come mostrato di seguito:

Per accendere un Triac, è necessario applicare una corrente di trigger di gate sul suo pin di gate (G). Ciò fa sì che una corrente di gate fluisca attraverso il gate e il terminale A1. La corrente di gate potrebbe essere positiva o negativa rispetto al terminale A1 del triac. Il terminale A1 può essere cablato in comune alla linea VSS negativa o alla linea VDD positiva dell'alimentazione di controllo del cancello.

Il diagramma seguente mostra lo schema semplificato di un Triac e anche la sua struttura interna in silicio.

Quando una corrente di trigger viene applicata al gate triac, viene accesa per mezzo dei suoi diodi integrati incorporati back-to-back tra il terminale G e il terminale A1. Questi 2 diodi sono installati alle giunzioni P1-N1 e P1-N2 del triac.

Quadranti di attivazione del triac

L'attivazione di un triac è implementata attraverso quattro quadranti a seconda della polarità della corrente di gate, come mostrato di seguito:

Questi quadranti di attivazione possono essere applicati praticamente a seconda della famiglia e della classe del triac, come indicato di seguito:

Q2 e Q3 sono i quadranti di trigger consigliati per i triac, poiché consentono un consumo minimo e un trigger affidabile.

Il quadrante di attivazione Q4 non è consigliato in quanto richiede una corrente di gate più elevata.

Parametri di attivazione importanti per i triac

Sappiamo che un triac può essere utilizzato per commutare un carico CA ad alta potenza tra i suoi terminali A1 / A2 attraverso un'alimentazione di trigger CC relativamente piccola al suo terminale Gate.

Durante la progettazione di un circuito di controllo triac, i suoi parametri di attivazione del gate diventano cruciali. I parametri di attivazione sono: corrente di attivazione del gate triac IGT, tensione di attivazione del gate VGT e corrente di blocco del gate IL.

• La corrente di gate minima richiesta per attivare un triac è chiamata corrente di attivazione del gate IGT. Questo deve essere applicato attraverso il gate e il terminale A1 del Triac che è comune all'alimentazione del trigger del gate.
• La corrente di gate deve essere superiore al valore nominale per la temperatura operativa specificata più bassa. Ciò garantisce l'attivazione ottimale del triac in tutte le circostanze. Idealmente il valore IGT dovrebbe 2 volte superiore al valore nominale nella scheda tecnica.
• La tensione di trigger applicata attraverso il gate e il terminale A1 di un triac è indicata come VGT. Si applica tramite un resistore di cui parleremo a breve.
• La corrente di gate che blocca efficacemente un triac è la corrente di latch ed è indicata come LT. Il latching può avvenire quando la corrente di carico ha raggiunto il valore di LT, solo dopo questo il latching si abilita anche mentre viene tolta la corrente di gate.
• I parametri di cui sopra sono specificati a una temperatura ambiente di 25 ° C e possono subire variazioni al variare di questa temperatura.

L'attivazione non isolata di un triac può essere eseguita in due modalità di base, il primo metodo è mostrato di seguito:

Qui, una tensione positiva uguale al VDD viene applicata attraverso il gate e il terminale A1 del triac. In questa configurazione possiamo vedere che A1 è collegato anche alla Vss o alla linea negativa della sorgente di alimentazione del gate. Questo è importante altrimenti il ​​triac non risponderà mai.

Il secondo metodo consiste nell'applicare una tensione negativa al gate del triac come mostrato di seguito:

Questo metodo è identico al precedente tranne la polarità. Poiché il gate viene attivato con una tensione negativa, il terminale A1 è ora unito in comune con la linea VDD invece di Vss della tensione del gate source. Di nuovo, se ciò non viene fatto, il triac non risponderà.

Calcolo del resistore di gate

Il resistore di gate imposta l'IGT o la corrente di gate al triac per l'attivazione necessaria. Questa corrente aumenta quando la temperatura scende al di sotto della temperatura di giunzione specificata di 25 ° C.

Ad esempio, se l'IGT specificato è 10 mA a 25 ° C, questo può aumentare fino a 15 mA a 0 ° C.

Per garantire che il resistore sia in grado di fornire IGT sufficiente anche a 0 ° C, deve essere calcolato per il VDD massimo disponibile dalla sorgente.

Un valore consigliato è compreso tra 160 e 180 ohm 1/4 watt per un gate VGT a 5V. Valori più alti funzioneranno anche se la temperatura ambiente è piuttosto costante.

Attivazione tramite CC esterna o CA esistente : Come mostrato nella figura seguente, un triac può essere commutato tramite una fonte CC esterna come una batteria o un pannello solare o un adattatore CA / CC. In alternativa, può essere attivato anche dalla stessa alimentazione CA esistente.

Qui, l'interruttore S1 ha uno stress trascurabile su di esso poiché commuta il triac attraverso un resistore provocando il passaggio di una corrente minima attraverso l'S1, salvandolo così da qualsiasi tipo di usura.

Commutazione di un triac tramite un relè reed : Per commutare un triac con un oggetto in movimento, potrebbe essere incorporato un trigger basato su magneti. Un interruttore a lamella e un magnete può essere utilizzato per tali applicazioni , come mostrato di seguito:

In questa applicazione il magnete è attaccato all'oggetto in movimento. Ogni volta che il sistema in movimento supera il relè reed, attiva la conduzione del triac attraverso il suo magnete attaccato.

Il relè Reed può essere utilizzato anche quando è richiesto un isolamento elettrico tra la sorgente di attivazione e il triac, come mostrato di seguito.

Qui, la bobina di rame di dimensioni adeguate è avvolta attorno al relè reed ei terminali della bobina sono collegati a un potenziale CC tramite un interruttore. Ogni volta che si preme l'interruttore, il triac viene attivato in modo isolato.

Grazie al fatto che i relè reed switch sono progettati per resistere a milioni di operazioni ON / OFF, questo sistema di commutazione diventa estremamente efficiente e affidabile nel lungo periodo.

Un altro esempio di attivazione isolata del triac può essere visto di seguito, qui una sorgente CA esterna viene utilizzata per commutare un triac attraverso un trasformatore di isolamento.

Ancora un'altra forma di attivazione isolata dei triac è mostrata di seguito utilizzando un accoppiatore foto-cellulare. In questo metodo un LED e una fotocellula o un fotodiodo sono montati integralmente all'interno di un unico pacchetto. Questi accoppiatori ottici sono facilmente disponibili sul mercato.

Nello schema seguente è mostrata un'insolita commutazione del triac sotto forma di circuito spento / metà potenza / piena potenza. Per implementare il 50% in meno di potenza, il diodo viene commutato in serie con il gate triac. Questo metodo forza l'attivazione del Triac solo per i semicicli alternati di ingresso CA positivo.

Il circuito può essere efficacemente applicato per controllare i carichi del riscaldatore o altri carichi resistivi aventi inerzia termica. Questo potrebbe non funzionare per il controllo dell'illuminazione, poiché la frequenza dei cicli AC semi-positiva si tradurrà in un fastidioso sfarfallio sulle luci. Allo stesso modo, questa attivazione non è consigliata per carichi induttivi come motori o trasformatori.

Impostare Reset Latching Triac Circuit

Il concetto seguente mostra come un triac può essere utilizzato per creare un blocco di ripristino impostato utilizzando un paio di pulsanti.

Premendo il pulsante di impostazione si blocca il triac e il carico su ON, mentre premendo il pulsante di ripristino si attiva il fermo.

Circuiti temporizzatori di ritardo triac

Un triac può essere configurato come un circuito temporizzatore di ritardo per l'attivazione o la disattivazione di un carico dopo un ritardo predeterminato impostato.

Il primo esempio di seguito mostra un circuito del timer di spegnimento con ritardo basato su triac. Inizialmente quando alimentato, il triac si accenderà.

Nel frattempo il 100uF inizia a caricarsi, e una volta raggiunta la soglia l'UJT 2N2646 si accende, accendendo l'SCR C106.

L'SCR mette in corto il gate a massa spegnendo il triac. Il ritardo è deciso dall'impostazione 1M e dal valore del condensatore in serie.

Il circuito successivo rappresenta un circuito timer triac di ritardo ON. Quando alimentato, il triac non risponde immediatamente. Il diac rimane spento mentre il condensatore da 100uF si carica fino alla sua soglia di accensione.

Una volta che questo accade, il file diac incendi e innesca il triac ON. Il tempo di ritardo dipende dai valori di 1M e 100uF.

Il circuito successivo è un'altra versione di un timer basato su triac. Quando è acceso, l'UJT viene commutato tramite il condensatore da 100uF. L'UJT mantiene l'interruttore SCR su OFF, privando il triac della corrente di gate e quindi anche il triac rimane spento.

Dopo un po 'di tempo a seconda della regolazione del preset 1M, il condensatore è completamente carico spegnendo l'UJT. L'SCR ora si accende, attivando il triac e anche il carico.

Circuito lampeggiatore lampada triac

Questo circuito lampeggiante triac può essere utilizzato per lampeggiare una lampada a incandescenza standard con una frequenza che può essere regolata tra 2 e circa 10 Hz. Il circuito funziona raddrizzando la tensione di rete da un diodo 1N4004 insieme a una rete RC variabile. Nel momento in cui il condensatore elettrolitico si carica fino alla tensione di rottura del diac, è stato costretto a scaricarsi attraverso il diac, che a sua volta accende il triac, provocando il lampeggiamento della lampada collegata.

Dopo un ritardo impostato dal controllo 100 k, il condensatore si ricarica nuovamente per provocare una ripetizione del ciclo di lampeggio. Il controllo 1 k imposta la corrente di attivazione del triac.

Conclusione

Triac è uno dei componenti più versatili della famiglia elettronica. I triac possono essere utilizzati per implementare una varietà di utili concetti di circuito. Nel post precedente abbiamo appreso alcune semplici applicazioni del circuito triac, tuttavia ci sono innumerevoli modi in cui un triac può essere configurato e applicato per creare un circuito desiderato.

In questo sito ho già pubblicato molti circuiti basati su triac a cui puoi fare riferimento per approfondimenti, ecco il link ad esso: