Triaky - pracovné a aplikačné obvody

Triak sa dá prirovnať k západkovému relé. Okamžite sa zapne a zatvorí, akonáhle sa spustí, a zostane zatvorené, pokiaľ napájacie napätie zostane nad nulovými voltami alebo sa nezmení polarita napájania.

Ak je zdrojom striedavý prúd (AC), triak sa otvorí počas periód, keď cyklus striedavého prúdu prekročí nulovú čiaru, ale zatvorí sa a zapne sa, akonáhle sa znovu aktivuje.

Výhody Triaku ako statických spínačov

• Triaky je možné účinne vymeniť za mechanické spínače alebo relé na riadenie záťaží v striedavých obvodoch.
• Triaky je možné nakonfigurovať tak, aby prepínali relatívne väčšie zaťaženie prostredníctvom spúšťania minimálnym prúdom.
• Keď triaky vedú (zatvárajú sa), neprodukujú efekt odrazu, ako napríklad v mechanických spínačoch.
• Keď sa triaky vypnú (pri AC prechod nula ), robí to bez vytvárania prechodných javov kvôli spätným EMF atď.
• Triaky tiež eliminujú fixáciu kontaktov alebo problémy s iskrením a ďalšie formy opotrebenia, ktoré sa bežne vyskytujú v mechanických elektrických spínačoch.
• Triaky sa vyznačujú flexibilným spúšťaním, ktoré umožňuje ich prepínanie v ktoromkoľvek danom bode vstupného striedavého cyklu prostredníctvom kladného signálu nízkeho napätia cez bránu a spoločnú zem.
• Toto spúšťacie napätie môže byť z ktoréhokoľvek zdroja jednosmerného prúdu, ako je batéria alebo usmernený signál zo samotného napájacieho zdroja. V každom prípade bude triak prechádzať periódami vypnutia vždy, keď sa každá krivka striedavého prúdu v polovici cyklu bude pohybovať cez nulovú (prúdovú) čiaru, ako je znázornené nižšie:

Ako zapnúť triak

Triak sa skladá z troch terminálov: Gate, A1, A2, ako je znázornené nižšie:

Ak chcete zapnúť triak, musí byť na jeho kolík brány (G) aplikovaný spúšťací prúd brány. To spôsobí, že prúd brány bude tiecť cez bránu a svorku A1. Hradlový prúd môže byť pozitívny alebo negatívny vzhľadom na svorku A1 triaku. Svorka A1 môže byť pripojená k zápornému vedeniu VSS alebo kladnému vedeniu VDD napájacieho zdroja brány.

Nasledujúci diagram zobrazuje zjednodušenú schému triaku a tiež jeho vnútornú kremíkovú štruktúru.

Keď je na triakovú bránu privádzaný spúšťací prúd, je zapnutý pomocou svojich vstavaných diód zabudovaných back-to-back medzi svorkou G a svorkou A1. Tieto 2 diódy sú inštalované v križovatkách P1-N1 a P1-N2.

Triakové spúšťacie kvadranty

Spúšťanie triaku sa realizuje prostredníctvom štyroch kvadrantov v závislosti od polarity hradlového prúdu, ako je uvedené nižšie:

Tieto spúšťacie kvadranty je možné prakticky použiť v závislosti od rodiny a triedy triaku, ako je uvedené nižšie:

Q2 a Q3 sú odporúčané spúšťacie kvadranty pre triaky, pretože umožňujú minimálnu spotrebu a spoľahlivé spúšťanie.

Spúšťací kvadrant Q4 sa neodporúča, pretože vyžaduje vyšší prúd brány.

Dôležité spúšťacie parametre pre triaky

Vieme, že triak je možné použiť na prepínanie vysoko výkonného striedavého prúdu cez jeho svorky A1 / A2 cez relatívne malý jednosmerný spúšťací zdroj na jeho koncovke Gate.

Pri navrhovaní riadiaceho obvodu triaku sa stávajú rozhodujúcimi jeho spúšťacie parametre brány. Parametre spúšťania sú: spúšťací prúd triakovej brány IGT, spúšťacie napätie brány VGT a západkový prúd brány IL.

• Minimálny hradlový prúd potrebný na zapnutie triaku sa nazýva hradlový spúšťací prúd IGT. Toto je potrebné aplikovať cez bránu a svorku A1 triaku, ktorá je spoločná pre napájanie spúšťača brány.
• Prúd hradla by mal byť vyšší ako hodnota určená pre najnižšiu špecifikovanú prevádzkovú teplotu. To zaisťuje optimálne spustenie triaku za každých okolností. V ideálnom prípade by hodnota IGT mala byť dvakrát vyššia ako menovitá hodnota v údajovom liste.
• Spúšťacie napätie privedené cez bránu a svorku A1 triaku sa označuje ako VGT. Aplikuje sa cez rezistor, ktorý bude čoskoro diskutovať.
• Hradlový prúd, ktorý efektívne blokuje triak, je blokovací prúd a udáva sa ako LT. K zablokovaniu môže dôjsť, keď prúd záťaže dosiahne hodnotu LT, až potom sa blokovanie umožní, aj keď je prúd hradla odstránený.
• Vyššie uvedené parametre sú špecifikované pri teplote okolia 25 ° C a môžu sa líšiť tým, že sa táto teplota mení.

Neizolované spustenie triaku je možné vykonať v dvoch základných režimoch, prvá metóda je uvedená nižšie:

Tu sa na bránu a svorku A1 triaku aplikuje kladné napätie rovnajúce sa VDD. V tejto konfigurácii vidíme, že A1 je tiež pripojený k Vss alebo zápornému vedeniu zdroja napájania brány. To je dôležité, inak triak nikdy nebude reagovať.

Druhou metódou je použitie záporného napätia na triakovú bránu, ako je uvedené nižšie:

Táto metóda je totožná s predchádzajúcou okrem polarity. Pretože brána je spúšťaná záporným napätím, je teraz svorka A1 spojená spoločne s linkou VDD namiesto Vss napätia zdroja brány. Pokiaľ to opäť neurobíte, triak nebude reagovať.

Výpočet hradlového odporu

Hradlový rezistor nastavuje IGT alebo hradlový prúd na triak pre potrebné spustenie. Tento prúd sa zvyšuje s poklesom teploty pod určenú teplotu spojenia 25 ° C.

Napríklad ak je zadaný IGT 10 mA pri 25 ° C, môže sa to zvýšiť až na 15 mA pri 0 ° C.

Aby sa zabezpečilo, že rezistor je schopný dodávať dostatočné množstvo IGT aj pri 0 ° C, musí sa vypočítať pre maximálny dostupný VDD zo zdroja.

Odporúčaná hodnota je okolo 160 až 180 ohmov, 1/4 wattu pre 5 V bránu VGT. Vyššie hodnoty budú fungovať, aj keď je vaša okolitá teplota pomerne konštantná.

Spúšťanie pomocou externého jednosmerného prúdu alebo existujúceho striedavého prúdu : Ako je znázornené na nasledujúcom obrázku, triak je možné prepínať buď cez externý zdroj jednosmerného prúdu, ako je batéria alebo solárny panel, alebo pomocou adaptéra AC / DC. Alternatívne ho možno spustiť aj zo samotného existujúceho napájacieho zdroja.

Tu má spínač S1 na neho zanedbateľné napätie, pretože prepína triak cez odpor, ktorý spôsobuje, že cez S1 prechádza minimálny prúd, čím ho šetrí pred akýmkoľvek opotrebením.

Prepínanie triaku cez jazýčkové relé : Na prepínanie triaku pohybujúcim sa predmetom je možné zabudovať magnetické spúšťanie. Jazýčkový spínač a magnet sa dá použiť na takýchto aplikácií , ako je uvedené nižšie:

V tejto aplikácii je magnet pripevnený k pohybujúcemu sa objektu. Kedykoľvek sa pohyblivý systém dostane cez jazýčkové relé, uvedie triak do vedenia prostredníctvom pripojeného magnetu.

Jazýčkové relé možno použiť aj v prípade, že je potrebná elektrická izolácia medzi spúšťacím zdrojom a triakom, ako je uvedené nižšie.

Tu je medená cievka vhodného rozmeru navinutá okolo jazýčkového relé a svorky cievky sú pripojené k jednosmernému potenciálu prostredníctvom spínača. Zakaždým, keď je stlačený spínač, dôjde k izolovanému spusteniu triaku.

Vďaka skutočnosti, že jazýčkové spínacie relé sú navrhnuté tak, aby odolali miliónom operácií ZAPNUTIE / VYPNUTIE, stáva sa tento spínací systém z dlhodobého hľadiska mimoriadne efektívnym a spoľahlivým.

Ďalší príklad izolovaného spustenia triaku je uvedený nižšie, tu sa používa externý zdroj striedavého prúdu na spínanie triaku cez izolačný transformátor.

Ešte ďalšia forma izolovaného spúšťania triakov je zobrazená nižšie pomocou spojok z fotočlánkov. Pri tejto metóde sú LED a fotobunka alebo fotodióda integrované do jedného balenia. Tieto optospojky sú na trhu ľahko dostupné.

Neobvyklé prepínanie triaku v podobe obvodu s vypnutým / polovičným / plným výkonom je znázornené na schéme nižšie. Na implementáciu o 50% menšieho výkonu je dióda zapojená do série s triakovým hradlom. Táto metóda prinúti triak zapnúť iba pre alternatívne kladné AC vstupné polcykly.

Obvod je možné efektívne použiť na riadenie záťaží ohrievača alebo iných odporových záťaží s tepelnou zotrvačnosťou. To nemusí fungovať pri riadení osvetlenia, pretože polovičná pozitívna frekvencia striedavých cyklov bude mať za následok nepríjemné blikanie svetiel, toto spustenie sa neodporúča pre indukčné záťaže, ako sú motory alebo transformátory.

Nastavte reset blokovania triakového obvodu

Nasledujúca koncepcia ukazuje, ako je možné pomocou triaku vyrobiť západku nastavenia pomocou niekoľkých tlačidiel.

Stlačením nastavovacieho tlačidla aretujete triak a záťaž ZAPNUTÉ, zatiaľ čo stlačením resetovacieho tlačidla nastavíte zobák západky.

Obvody časovača oneskorenia triaku

Triak je možné nastaviť ako obvod časovača oneskorenia na zapnutie alebo vypnutie záťaže po nastavenom vopred určenom oneskorení.

Prvý príklad uvedený nižšie ukazuje obvod časovača oneskorenia VYP. Na začiatku je triak zapnutý.

Medzitým sa 100uF začne nabíjať a po dosiahnutí prahovej hodnoty vystrelí UJT 2N2646 zapnutím SCR C106.

SCR skratuje bránu na zem vypnutím triaku. O oneskorení rozhoduje nastavenie 1M a hodnota sériového kondenzátora.

Nasledujúci obvod predstavuje oneskorený zapnutý obvod triakového časovača. Po zapnutí triak nereaguje okamžite. Dikta zostáva vypnutá, zatiaľ čo sa kondenzátor 100uF nabíja na svoju prahovú hodnotu.

Akonáhle sa to stane diac požiare a spúšťače triak ZAPNUTÝ. Čas oneskorenia závisí od hodnôt 1M a 100uF.

Nasledujúci obvod je ďalšou verziou časovača založeného na triaku. Po zapnutí sa UJT spína cez kondenzátor 100uF. UJT udržuje prepínač SCR VYPNUTÝ, čím zbavuje triak prúdu brány, a tak zostáva triak tiež vypnutý.

Po nejakom čase, v závislosti od nastavenia predvoľby 1M, je kondenzátor úplne nabitý vypnutím UJT. SCR sa teraz zapne, aktivuje triak ON a tiež záťaž.

Okruh blikača triakovej žiarovky

Tento okruh triakových blikačov sa môže použiť na blikanie štandardnej žiarovky s frekvenciou, ktorú je možné nastaviť medzi 2 a približne 10 Hz. Obvod pracuje tak, že usmerňuje sieťové napätie diódou 1N4004 spolu s premenlivou RC sieťou. V okamihu, keď sa elektrolytický kondenzátor nabije na prierazné napätie diacu, je nútený vybiť sa cez diac, čo následne vystrelí triak, čo má za následok blikanie pripojenej žiarovky.

Po oneskorení nastavenom ovládačom 100 k sa kondenzátor znovu nabije, aby spôsobil opakovanie blikajúceho cyklu. Ovládač 1 k nastavuje spúšťací prúd triaku.

Záver

Triak je jednou z najuniverzálnejších súčastí elektronickej rodiny. Triaky možno použiť na implementáciu rôznych užitočných konceptov obvodov. Vo vyššie uvedenom príspevku sme sa dozvedeli o niekoľkých jednoduchých aplikáciách triakových obvodov, existuje však nespočetné množstvo spôsobov, ako je možné triak nakonfigurovať a použiť na vytvorenie požadovaného obvodu.

Na tomto webe som už zverejnil veľa obvodov založených na triakoch, na ktoré sa môžete odkázať pri ďalšom učení, tu je odkaz na ňu: