Diak je dvoukoncové zařízení mající kombinaci paralelně inverzních polovodičových vrstev, což umožňuje spouštění zařízení oběma směry bez ohledu na polaritu napájení.
Diac charakteristiky
Charakteristiky typického diacu lze vidět na následujícím obrázku, který zřetelně odhaluje přítomnost přerušovacího napětí na obou jeho svorkách.
Vzhledem k tomu, že diac lze přepínat v obou směrech nebo obousměrně, je tato funkce efektivně využívána v mnoha spínacích obvodech střídavého proudu.
Následující obrázek níže ukazuje, jak jsou vrstvy uspořádány interně, a také ukazuje grafický symbol diac. Může být zajímavé poznamenat, že obě svorky diac jsou přiřazeny jako anody (anoda 1 nebo elektroda 1 a anoda 2 nebo elektroda 2) a pro toto zařízení neexistuje žádná katoda.
Když je připojený zdroj přes diac kladný na anodě 1 vzhledem k anodě 2, příslušné vrstvy fungují jako p1n2p2 a n3.
Když je připojený zdroj kladný na anodě 2 vzhledem k anodě 1, funkční vrstvy jsou jako p2n2p1 a n1.
Úroveň napětí střelby
Průrazné napětí nebo vypalovací napětí diacu, jak je uvedeno v prvním diagramu výše, se zdá být docela rovnoměrné na obou svorkách. Ve skutečném zařízení se to však může lišit kdekoli od 28 V do 42 V.
Hodnoty střelby lze dosáhnout řešením následujících podmínek rovnice, které jsou k dispozici v datovém listu.
VBR1 = VBR2 ± 0,1 VBR2
Současné specifikace (IBR1 a IBR2) na obou terminálech se také zdají být zcela identické. Pro diac, který je znázorněn v diagramu
Dvě aktuální úrovně (IBR1 a IBR2) pro diac jsou také velmi blízké. Ve výše uvedených příkladech se tyto vlastnosti zdají být kolem
200 uA nebo 0,2 mA.
Obvody aplikace Diac
Následující vysvětlení nám ukazuje, jak diac funguje v AC obvodu. Pokusíme se to pochopit z jednoduchého obvodu snímače přiblížení ovládaného 110 V AC.
Okruh detektoru přiblížení
Obvod detektoru přiblížení využívající diac je uveden v následujícím diagramu.
Zde vidíme, že SCR je začleněn do série se zátěží a programovatelným unijunkčním tranzistorem (PUT), který je přímo spojen se snímací sondou.
Když se lidské tělo přiblíží k snímací sondě, způsobí to zvýšení kapacity přes sondu a zem.
Podle charakteristik křemíku programovatelného UJT se bude aktivovat, když napětí VA na jeho anodové svorce překročí jeho hradlové napětí alespoň o 0,7 V. To způsobí zkrat přes anodovou katodu zařízení.
V závislosti na nastavení předvolby 1M sleduje diac vstupní cyklus střídavého proudu a střílí na zadanou úroveň napětí.
Kvůli tomuto pokračujícímu pálení diacu, anodové napětí VA UJT nikdy nesmí zvýšit svůj hradlový potenciál VG, který je vždy udržován téměř na tak vysoké úrovni jako vstupní AC. A tato situace udržuje programovatelný UJT vypnutý.
Když se však lidské tělo přiblíží k snímací sondě, podstatně snižuje hradlový potenciál VG UJT, což umožňuje, aby anodový potenciál VA UJT UJT šel vyšší než VG. To okamžitě způsobí požár UJT.
Když k tomu dojde, UJT vytvoří zkrat na svých anodových / katodových svorkách a poskytne potřebný hradlový proud pro SCR. SCR vystřelí a zapne připojenou zátěž, což indikuje přítomnost lidské blízkosti v blízkosti sondy snímače.
Automatická noční lampa
Jednoduchý automatické světlo stožáru obvod využívající LDR, triak a Diac lze vidět na výše uvedeném obrázku. Práce tohoto obvodu je docela jednoduchá a kritická přepínací úloha je zpracována diac DB-3. Když nastane večer, světlo na LDR začne klesat, což způsobí postupné zvyšování napětí na křižovatce R1, DB-3 v důsledku zvyšujícího se odporu LDR.
Když toto napětí stoupne k bodu přerušení diacu, diac vystřelí a aktivuje triakovou bránu, která zase rozsvítí připojenou lampu.
Během rána se světlo na LDR postupně zvyšuje, což způsobí, že se potenciál přes diac zmenší v důsledku uzemnění potenciálu spojení R1 / DB-3. A když je světlo dostatečně jasné, odpor LDR způsobí, že potenciál diac klesne téměř na nulu, čímž se vypne proud brány triaku, a proto se lampa také vypne.
Diak zde zajišťuje, že triak je přepnut bez velkého blikání během přechodu za soumraku. Bez diac by lampa blikala několik minut, než se úplně zapne nebo vypne. Funkce spouštění poruchy diac je tedy důkladně využívána ve prospěch automatického světelného designu.
Stmívač světla
NA obvod stmívače světla je možná nejpopulárnější aplikace využívající kombinaci triakových diaců.
Pro každý cyklus vstupu střídavého proudu vystřelí diac pouze tehdy, když potenciál přes něj dosáhne svého průrazného napětí. Časová prodleva, po které diac vystřelí, rozhodne, po jakou dobu zůstane triak zapnutý během každého cyklu fáze. To zase rozhoduje o množství proudu a osvětlení na lampě.
Časové zpoždění při odpálení diac je nastaveno zobrazenou úpravou hrnce 220 k a hodnotou C1. Tyto RC časové zpožďovací komponenty určují čas zapnutí triaku vypalováním diacu, což má za následek sekání AC fáze přes specifické úseky fáze v závislosti na zpožďovacím zpoždění diacu.
Když je zpoždění delší, může se v užší části fáze přepnout triak a spustit lampu, což způsobí nižší jas lampy. Pro rychlejší časové intervaly se triak může přepínat na delší období střídavé fáze, a tím se lampa přepíná také na delší úseky střídavé fáze, což způsobuje vyšší jas.
Přepínač spouštěný amplitudou
Nejzákladnější aplikací diac bez závislosti na jakékoli jiné části je automatické přepínání. U střídavého nebo stejnosměrného napájení se diac chová jako vysoký odpor (prakticky otevřený obvod), pokud je aplikované napětí pod kritickou hodnotou VBO.
Diky se zapnou, jakmile je tato kritická úroveň napětí VBO dosažena nebo překročena. Proto by toto specifické 2-koncové zařízení mohlo být zapnuto pouhým zvýšením amplitudy připojeného řídicího napětí a mohlo by pokračovat ve vedení, dokud nakonec napětí neklesne na nulu. Obrázek níže zobrazuje přímý spínací obvod citlivý na amplitudu pomocí diacu 1N5411 nebo diacu DB-3.
Je aplikováno napětí kolem 35 voltů stejnosměrného nebo špičkového střídavého proudu, které spíná ON na vedení, díky čemuž výstupním odporem R2 začíná protékat proud kolem 14 mA. Konkrétní diacy se mohou zapnout při napětí nižším než 35 voltů.
Při použití spínacího proudu 14 mA se výstupní napětí vytvořené přes rezistor 1k dostane na 14 voltů. V případě, že napájecí zdroj obsahuje vnitřní vodivou cestu ve výstupním obvodu, mohl by být odpor R1 ignorován a eliminován.
Při práci s obvodem zkuste upravit napájecí napětí tak, aby se postupně zvyšovalo od nuly, a současně zkontrolujte odezvu výstupu. Když napájení dosáhne přibližně 30 voltů, uvidíte malý nebo mírný kousek výstupního napětí kvůli extrémně nízkému svodovému proudu ze zařízení.
Při zhruba 35 voltech však zjistíte, že se diac náhle rozpadá a na rezistoru R2 se rychle objeví plné výstupní napětí. Nyní začněte snižovat napájecí vstup a sledujte, že se odpovídajícím způsobem snižuje výstupní napětí, až se nakonec sníží na nulu, když se vstupní napětí sníží na nulu.
Při nulových voltech je diac zcela „vypnut“ a jde do situace, která vyžaduje jeho opětovné spuštění prostřednictvím úrovně amplitudy 35 voltů.
Elektronický stejnosměrný spínač
Jednoduchý spínač podrobně popsaný v předchozí části by mohl být aktivován také malým zvýšením napájecího napětí. Proto by mohlo být trvale použito stabilní napětí 30 V pro diac 1N5411 zajišťující, že diac je jen na hranici vodivosti, ale stále vypnutý.
Avšak v okamžiku, kdy je do série přidán potenciál přibližně 5 voltů, je rychle dosaženo průrazného napětí 35 voltů, aby se provedlo vypálení diacu.
Odstranění tohoto 5voltového „signálu“ následně nemá žádný vliv na zapnutou situaci zařízení a nadále zůstává napájeno 30 volty, dokud napětí neklesne na nula voltů.
Obrázek výše ukazuje spínací obvod představující teorii přírůstkového přepínání napětí, jak je vysvětleno výše. V rámci tohoto nastavení je 30 V napětí dodáváno do 1N5411 diac (D1) (zde je toto napájení pro větší pohodlí zobrazeno jako bateriový zdroj, nicméně 30 V lze použít přes jakýkoli jiný konstantní regulovaný zdroj stejnosměrného proudu). S touto úrovní napětí se diac nemůže zapnout a přes připojenou externí zátěž neprochází žádný proud.
Když se však potenciometr postupně nastavuje, napájecí napětí se pomalu zvyšuje a nakonec se zapne diac, což umožňuje průchodu proudu zátěží a zapnutí.
Jakmile je diac zapnut, nemá snížení napájecího napětí potenciometrem žádný vliv na diac. Po snížení napětí pomocí potenciometru by však mohl být resetovací spínač S1 použit pro přepnutí OFF vodivosti diac a resetování obvodu v původním vypnutém stavu.
Zobrazené diac nebo DB-3 budou schopny zůstat nečinné při přibližně 30 V a neprojdou samopalnou akcí. To znamená, že některé diacy mohou vyžadovat nižší napětí než 30 V, aby byly udrženy v nevodivém stavu. Stejným způsobem mohou specifické diacy vyžadovat vyšší hodnotu než 5 V pro možnost přírůstkového zapnutí. Hodnota potenciometru R1 by neměla být větší než 1 k Ohm, a měla by být typu vinutého drátu.
Výše uvedený koncept lze použít k implementaci blokovací akce v nízkoproudých aplikacích prostřednictvím jednoduchého dvou koncového diac zařízení místo toho, aby závisel na komplexních 3 koncových zařízeních, jako jsou SCR.
Elektricky blokované relé
Obrázek nahoře ukazuje obvod stejnosměrného relé, které je navrženo tak, aby zůstalo blokováno v okamžiku, kdy je napájeno vstupním signálem. Konstrukce je stejně dobrá jako západkové mechanické relé.
Tento obvod využívá konceptu vysvětleného v předchozím odstavci. I zde se diac udržuje vypnutý na 30 voltech, což je úroveň napětí, která je obvykle malá pro vedení diacu.
Jakmile je však diktu dán potenciál řady 6 V, ten začne tlačit proud, který sepne a sepne relé (dikta poté zůstane sepnutá, i když 6voltové řídicí napětí již neexistuje).
Se správně optimalizovanými R1 a R2 se relé efektivně zapne v reakci na přivedené řídicí napětí.
Poté relé zůstane blokováno i bez vstupního napětí. Okruh však lze resetovat zpět do předchozí polohy stisknutím indikovaného resetovacího spínače.
Relé musí být typu nízkého proudu, může mít odpor cívky 1 k.
Blokovací obvod snímače
Mnoho zařízení, například alarmy vetřelců a procesní ovladače, vyžadují spouštěcí signál, který zůstane zapnutý, jakmile je spuštěn, a vypne se, pouze když je resetován příkon.
Jakmile je obvod spuštěn, umožňuje vám provozovat obvody pro alarmy, zapisovače, uzavírací ventily, bezpečnostní přístroje a mnoho dalších. Obrázek níže ukazuje ukázkový design pro tento typ aplikace.
Zde funguje HEP R2002 diac jako spínací zařízení. V tomto konkrétním nastavení zůstávají diac v pohotovostním režimu při napájení 30 voltů přes B2.
Avšak momentový spínač S1 je přepnut, což může být „senzor“ na dveřích nebo oknech, přispívá 6 voltů (z B1) k existujícímu zkreslení 30 V, což způsobí, že výsledných 35 voltů vypálí diac a generuje kolem 1 Výstup V napříč R2.
Jistič s přetížením DC
Obrázek výše ukazuje obvod, který okamžitě vypne zátěž, když stejnosměrné napájecí napětí překročí pevnou úroveň. Jednotka poté zůstane vypnutá, dokud se nesníží napětí a neobnoví se obvod.
V tomto konkrétním nastavení je diac (D1) normálně vypnutý a tranzistorový proud není dostatečně vysoký, aby spustil relé (RY1).
Když vstup napájení překročí specifikovanou úroveň nastavenou potenciometrem R1, diac vystřelí a DC z výstupu diac dosáhne základny tranzistoru.
Tranzistor se nyní zapne potenciometrem R2 a aktivuje relé.
Relé nyní odpojí zátěž od vstupního napájení, čímž zabrání poškození systému v důsledku přetížení. Dikta poté pokračuje v zapínání a udržuje relé zapnuté, dokud není resetován obvod, krátkodobým otevřením S1.
Chcete-li upravit obvod na začátku, dolaďte potenciometry R1 a R2, abyste zajistili, že relé jednoduše klikne na ON, jakmile vstupní napětí skutečně dosáhne požadované prahové hodnoty pro diac.
Relé poté musí zůstat aktivováno, dokud napětí neklesne zpět na normální úroveň a resetovací spínač se na okamžik nerozepne.
Pokud obvod funguje správně, musí být vstup „vypalovacího“ diacu kolem 35 voltů (specifické diacy by se mohly aktivovat s menším napětím, i když je to často korigováno nastavením potenciometru R2), stejně jako stejnosměrné napětí na základně tranzistoru musí být zhruba 0,57 voltu (přibližně 12,5 mA). Relé má odpor 1k cívky.
Jistič AC proti přetížení
Výše uvedené schéma zapojení ukazuje obvod jističe proti přetížení střídavým proudem. Tato myšlenka funguje stejným způsobem, jak je vysvětleno v předchozí {části. Obvod střídavého proudu se liší od stejnosměrné verze kvůli přítomnosti kondenzátorů C1 a C2 a diodového usměrňovače D2.
Fázově řízený spouštěcí spínač
Jak již bylo uvedeno výše, primárním použitím diacu je zdroj aktivačního napětí pro některé zařízení, jako je triak, pro ovládání požadovaného zařízení. Obvod diac v následující implementaci je proces fázového řízení, který může najít mnoho jiných aplikací než ovládání triaku , ve kterém může být nutný pulzní výstup s proměnnou fází.
Obrázek výše zobrazuje typický spouštěcí obvod diacu. Toto nastavení zásadně reguluje úhel vypalování diacu a toho je dosaženo manipulací se sítí fázového řízení vybudovanou kolem částí R1 R2 a C1.
Zde uvedené hodnoty odporu a kapacity jsou pouze orientační. Pro specifickou frekvenci (obecně frekvence střídavého síťového vedení) je R2 vylepšeno tak, aby bylo dosaženo překonávacího napětí diac v okamžiku, který odpovídá upřednostňovanému bodu v polovičním cyklu střídavého proudu, kde je třeba diac zapnout a poskytnout výstupní impuls.
Dík, který následuje, může tuto aktivitu opakovat během každého polovičního cyklu +/- AC. Nakonec o fázi nerozhodují pouze R1 R2 a C1, ale také impedance zdroje střídavého proudu a impedance obvodu, který aktivuje nastavený diac.
Pro většinu aplikací bude tento projekt obvodu obvodu diac pravděpodobně přínosný pro analýzu fáze odporu a kapacity diacu, aby bylo možné znát účinnost obvodu.
Následující tabulka níže například ilustruje fázové úhly, které mohou odpovídat různým nastavením odporu v souladu s kapacitou 0,25 µF na obrázku výše.
Zobrazené informace jsou určeny pro 60 Hz. Nezapomeňte, jak je uvedeno v tabulce, jak se snižuje odpor, spouštěcí pulz se stále objevuje na dřívějších pozicích v cyklu napájecího napětí, což způsobí, že se diac vypálí dříve v cyklu a zůstane zapnutý mnohem déle. Protože RC obvod zahrnuje sériový odpor a zkratovou kapacitu, fáze přirozeně zaostává, což znamená, že spouštěcí impuls přichází po cyklu napájecího napětí v časovém cyklu.
Předchozí: Automobilové LED budiče - analýza návrhu Další: Grid Dip Meter Circuit
