Triaky - pracovní a aplikační obvody

Triak lze přirovnat k blokovacímu relé. Okamžitě se zapne a zavře, jakmile je spuštěno, a zůstane sepnuto, dokud napájecí napětí zůstane nad nulovými volty nebo se nezmění polarita napájení.

Pokud je zdrojem střídavý proud (střídavý proud), triak se otevře během období, kdy cyklus střídavého proudu překročí nulovou hranici, ale zavře se a zapne se, jakmile se znovu spustí.

Výhody Triaku jako statických spínačů

• Triaky lze účinně vyměnit za mechanické spínače nebo relé pro ovládání zátěží v AC obvodech.
• Triaky lze nakonfigurovat tak, aby spínaly relativně těžší zátěže prostřednictvím minimálního spouštění proudu.
• Když triaky vedou (zavírají), nevyvolávají efekt odrazu, jako u mechanických spínačů.
• Když se triaky vypnou (při AC přechod nula ), dělá to bez vytváření přechodných jevů kvůli zpětným EMF atd.
• Triaky také eliminují fixaci kontaktů nebo problémy s jiskřením a další formy opotřebení, které se běžně vyskytují u mechanických elektrických spínačů.
• Triaky se vyznačují flexibilním spouštěním, které jim umožňuje přepínat v kterémkoli daném bodě vstupního střídavého cyklu prostřednictvím pozitivního signálu nízkého napětí přes bránu a společnou zem.
• Toto spouštěcí napětí může být z jakéhokoli stejnosměrného zdroje, jako je baterie nebo usměrněný signál ze samotného střídavého napájení. V každém případě triak projde periodami vypínání, kdykoli se každý průběh střídavého průběhu každé poloviny cyklu pohybuje nulovou (proudovou) linií, jak je znázorněno níže:

Jak zapnout triak

Triak se skládá ze tří terminálů: Gate, A1, A2, jak je znázorněno níže:

Chcete-li zapnout triak, musí být na jeho kolík brány (G) aplikován spouštěcí proud brány. To způsobí, že proud brány protéká bránou a svorkou A1. Proud hradla může být kladný nebo záporný vzhledem k svorce Al triaku. Svorka A1 může být zapojena společně se záporným vedením VSS nebo kladným vedením VDD napájecího zdroje brány.

Následující diagram ukazuje zjednodušené schéma triaku a také jeho vnitřní křemíkovou strukturu.

Když je spouštěcí proud přiveden na triakovou bránu, je zapnut pomocí vestavěných diod vložených zády k sobě mezi svorkou G a svorkou A1. Tyto 2 diody jsou instalovány na křižovatkách P1-N1 a P1-N2 triaku.

Triakové spouštěcí kvadranty

Spouštění triaku je realizováno prostřednictvím čtyř kvadrantů v závislosti na polaritě proudu brány, jak je znázorněno níže:

Tyto spouštěcí kvadranty lze prakticky použít v závislosti na rodině a třídě triaku, jak je uvedeno níže:

Q2 a Q3 jsou doporučené spouštěcí kvadranty pro triaky, protože umožňují minimální spotřebu a spolehlivé spouštění.

Kvadrant spouštění Q4 se nedoporučuje, protože vyžaduje vyšší proud brány.

Důležité spouštěcí parametry pro triaky

Víme, že triak lze použít k přepínání vysoce výkonného střídavého proudu na jeho svorky A1 / A2 prostřednictvím relativně malého stejnosměrného spouštěcího zdroje na jeho svorce Gate.

Při návrhu řídicího obvodu triaku se staly rozhodující jeho spouštěcí parametry brány. Parametry spouštění jsou: spouštěcí proud triakové brány IGT, spouštěcí napětí brány VGT a blokovací proud brány IL.

• Minimální proud brány potřebný k zapnutí triaku se nazývá hradlo spouštěcí proud IGT. To je třeba aplikovat přes bránu a svorku A1 triaku, která je společná pro napájení spouště brány.
• Proud brány by měl být vyšší než hodnota stanovená pro nejnižší specifikovanou provozní teplotu. Tím je zajištěno optimální spuštění triaku za všech okolností. V ideálním případě by hodnota IGT měla být dvakrát vyšší než jmenovitá hodnota v datovém listu.
• Spouštěcí napětí aplikované přes bránu a svorku A1 triaku se označuje jako VGT. Aplikuje se prostřednictvím rezistoru, který bude brzy diskutovat.
• Proud brány, který účinně blokuje triak, je blokovací proud a udává se jako LT. K zablokování může dojít, když proud zátěže dosáhne hodnoty LT, až poté se zablokování povolí, i když je proud brány odstraněn.
• Výše uvedené parametry jsou specifikovány při okolní teplotě 25 ° C a mohou se lišit podle toho, jak se tato teplota mění.

Neizolované spouštění triaku lze provádět ve dvou základních režimech, první metoda je uvedena níže:

Zde je kladné napětí rovnající se VDD přivedeno přes bránu a svorku A1 triaku. V této konfiguraci vidíme, že A1 je také připojen k Vss nebo záporné linii zdroje napájení brány. To je důležité, jinak triak nikdy neodpoví.

Druhá metoda spočívá v aplikaci záporného napětí na triakovou bránu, jak je znázorněno níže:

Tato metoda je identická s předchozí, kromě polarity. Vzhledem k tomu, že brána je spouštěna záporným napětím, je nyní svorka A1 spojena společně s linkou VDD namísto Vss napětí zdroje brány. Opět platí, že pokud to není provedeno, triak nebude reagovat.

Výpočet hradlového rezistoru

Hradlový rezistor nastavuje IGT nebo hradlový proud na triak pro nezbytné spuštění. Tento proud se zvyšuje s poklesem teploty pod určenou teplotu spojení 25 ° C.

Například pokud je specifikovaný IGT 10 mA při 25 ° C, může se to zvýšit až na 15 mA při 0 ° C.

Aby bylo zajištěno, že rezistor je schopen dodávat dostatečné IGT i při 0 ° C, musí být vypočítán pro maximální dostupný VDD ze zdroje.

Doporučená hodnota je kolem 160 až 180 ohmů 1/4 wattů pro 5V bránu VGT. Vyšší hodnoty budou také fungovat, pokud je vaše okolní teplota spíše konstantní.

Spouštění přes externí DC nebo stávající AC : Jak je znázorněno na následujícím obrázku, triak lze přepínat buď pomocí externího zdroje stejnosměrného proudu, jako je baterie nebo solární panel, nebo pomocí adaptéru AC / DC. Alternativně to může být také spuštěno z existujícího samotného napájecího zdroje.

Zde má spínač S1 na něj zanedbatelné napětí, protože spíná triak přes odpor, který způsobuje, že minimálním proudem prochází S1, čímž jej chrání před jakýmkoli druhem opotřebení.

Přepínání triaku přes jazýčkové relé : Pro přepínání triaku pohybujícím se objektem by mohlo být začleněno magnetické spouštění. Jazýčkový spínač a lze použít magnet takové aplikace , Jak je ukázáno níže:

V této aplikaci je magnet připojen k pohybujícímu se objektu. Kdykoli se pohybující systém dostane přes jazýčkové relé, aktivuje triak vedením prostřednictvím připojeného magnetu.

Jazýčkové relé lze také použít, když je požadována elektrická izolace mezi spouštěcím zdrojem a triakem, jak je uvedeno níže.

Zde je měděná cívka vhodného rozměru vinuta kolem jazýčkového relé a svorky cívky jsou připojeny k stejnosměrnému potenciálu pomocí spínače. Pokaždé, když je stisknut spínač, způsobí izolované triakové spuštění.

Vzhledem k tomu, že relé s jazýčkovými spínači jsou navržena tak, aby vydržely miliony operací ZAPNUTO / VYPNUTO, stává se tento spínací systém z dlouhodobého hlediska mimořádně účinným a spolehlivým.

Další příklad izolovaného spouštění triaku je uveden níže, zde se používá externí zdroj střídavého proudu pro přepínání triaku přes izolační transformátor.

Ještě další forma izolovaného spouštění triaků je zobrazena níže pomocí vazebných členů fotobuněk. U této metody jsou LED a fotobuňka nebo fotodioda integrovány uvnitř jednoho balení. Tyto optické vazební členy jsou na trhu snadno dostupné.

Neobvyklé přepínání triaku ve formě obvodu s vypnutým / polovičním výkonem / plným výkonem je znázorněno na následujícím obrázku. Pro implementaci o 50% méně energie je dioda zapojena do série s triakovou bránou. Tato metoda donutí triak zapnout pouze pro alternativní kladné půlcykly střídavého vstupu.

Obvod lze účinně použít pro řízení zátěží topných těles nebo jiných odporových zátěží s tepelnou setrvačností. To nemusí fungovat při řízení osvětlení, protože poloviční kladná frekvence střídavých střídavých cyklů bude mít za následek nepříjemné blikání světel, toto spouštění se nedoporučuje u indukčních zátěží, jako jsou motory nebo transformátory.

Nastavte reset západkového triakového obvodu

Následující koncept ukazuje, jak lze triak použít k provedení západky pro resetování nastavení pomocí několika tlačítek.

Stisknutím nastavovacího tlačítka zajistíte triak a zátěž ZAPNUTO, zatímco stisknutím resetovacího tlačítka aktivujete západku.

Obvody časovače zpoždění triaku

Triak může být nastaven jako obvod časovače zpoždění pro zapnutí nebo vypnutí zátěže po nastaveném předem stanoveném zpoždění.

První příklad níže ukazuje obvod časovače zpoždění vypnutí triaku. Zpočátku po zapnutí se triak zapne.

Mezitím se 100uF začne nabíjet a jakmile je dosažena prahová hodnota, UJT 2N2646 vystřelí a zapne SCR C106.

SCR zkratuje bránu k zemi a vypíná triak. O zpoždění rozhoduje nastavení 1M a hodnota sériového kondenzátoru.

Další obvod představuje zpožděný zapnutý triakový časovač. Po zapnutí triak nereaguje okamžitě. Diod zůstává vypnutý, zatímco kondenzátor 100uF se nabíjí na prahovou hodnotu.

Jakmile se to stane, požáry a spouštěče diaců triak ZAPNUTÝ. Doba zpoždění závisí na hodnotách 1M a 100uF.

Další obvod je další verzí časovače založeného na triaku. Po zapnutí se UJT spíná přes kondenzátor 100uF. UJT udržuje spínač SCR VYPNUTÝ, zbavuje triak proudu brány, a tak triak také zůstává vypnutý.

Po nějaké době, v závislosti na nastavení předvolby 1M, je kondenzátor plně nabitý vypnutím UJT. SCR se nyní zapne, aktivuje triak ON a také zátěž.

Obvod blikače triakové lampy

Tento obvod triakových blikačů lze použít k blikání standardní žárovky s frekvencí, kterou lze nastavit mezi 2 a přibližně 10 Hz. Obvod pracuje usměrněním síťového napětí diodou 1N4004 spolu s proměnnou RC sítí. V okamžiku, kdy se elektrolytický kondenzátor nabije na průrazné napětí diacu, je nucen vybít se přes diac, což následně vystřelí triak, což má za následek blikání připojené lampy.

Po zpoždění nastaveném ovládáním 100 k se kondenzátor znovu nabije, aby se opakovalo blikání. Ovládací prvek 1 k nastavuje spouštěcí proud triaku.

Závěr

Triak je jednou z nejvšestrannějších součástí elektronické rodiny. Triaky lze použít k implementaci řady užitečných konceptů obvodů. Ve výše uvedeném příspěvku jsme se dozvěděli o několika jednoduchých aplikacích triakových obvodů, ale existuje nespočet způsobů, jak lze triak konfigurovat a použít pro vytvoření požadovaného obvodu.

Na tomto webu jsem již zveřejnil mnoho obvodů založených na triaku, které můžete použít pro další učení, zde je odkaz na to: