Triacs - Mạch làm việc và ứng dụng

Một triac có thể được so sánh với một rơ le chốt. Nó sẽ ngay lập tức BẬT và đóng ngay sau khi được kích hoạt, và sẽ vẫn đóng miễn là điện áp nguồn vẫn trên 0 vôn hoặc phân cực nguồn không thay đổi.

Nếu nguồn cung cấp là AC (dòng điện xoay chiều), triac sẽ mở trong các khoảng thời gian mà chu kỳ AC vượt qua vạch 0, nhưng sẽ đóng và chuyển sang BẬT ngay khi nó được kích hoạt lại.

Ưu điểm của Triac như công tắc tĩnh

• Triac có thể được thay thế hiệu quả cho các công tắc cơ khí hoặc rơ le để điều khiển tải trong mạch xoay chiều.
• Triac có thể được cấu hình để chuyển tải tương đối nặng hơn thông qua kích hoạt dòng điện tối thiểu.
• Khi triac dẫn điện (đóng), chúng không tạo ra hiệu ứng khử mùi, như trong công tắc cơ học.
• Khi triacs TẮT (ở AC không qua ), nó thực hiện điều này mà không tạo ra bất kỳ quá độ nào, do EMFs trở lại, v.v.
• Triac cũng loại bỏ sự hợp nhất của các tiếp điểm hoặc các vấn đề phóng điện hồ quang, và các dạng hao mòn khác thường thấy trong các công tắc điện dựa trên cơ khí.
• Triac có tính năng kích hoạt linh hoạt, cho phép chúng được chuyển mạch tại bất kỳ điểm nhất định nào của chu kỳ AC đầu vào, thông qua tín hiệu dương điện áp thấp qua cổng và điểm chung.
• Điện áp kích hoạt này có thể là từ bất kỳ nguồn DC nào như pin hoặc tín hiệu được chỉnh lưu từ chính nguồn AC. Trong mọi trường hợp, triac sẽ chuyển sang giai đoạn TẮT chuyển đổi bất cứ khi nào dạng sóng AC của mỗi nửa chu kỳ di chuyển qua đường giao nhau (dòng) 0, như được mô tả dưới đây:

Cách BẬT Triac

Một triac bao gồm ba thiết bị đầu cuối: Cổng, A1, A2, như hình dưới đây:

Để bật Triac, dòng điện kích hoạt cổng phải được áp dụng trên chân cổng (G) của nó. Điều này làm cho một dòng điện chạy qua Cổng và đầu cuối A1. Dòng cổng có thể là dương hoặc âm đối với đầu cuối A1 của triac. Đầu cuối A1 có thể được nối dây chung với đường VSS âm hoặc đường VDD dương của nguồn cung cấp điều khiển cổng.

Sơ đồ sau đây cho thấy sơ đồ đơn giản của Triac và cả cấu trúc silicon bên trong của nó.

Khi dòng điện kích hoạt được áp dụng cho cổng triac, nó sẽ được BẬT nhờ các điốt có sẵn của nó được nhúng ngược chiều giữa đầu cuối G và đầu cuối A1. 2 điốt này được lắp đặt tại điểm nối P1-N1 và P1-N2 của triac.

Góc phần tư kích hoạt Triac

Việc kích hoạt một triac được thực hiện qua bốn góc phần tư tùy thuộc vào cực của dòng cổng, như hình dưới đây:

Các góc phần tư kích hoạt này có thể được áp dụng thực tế tùy thuộc vào họ và loại triac, như được đưa ra dưới đây:

Q2 và Q3 là góc phần tư kích hoạt được khuyến nghị cho triac, vì nó cho phép tiêu thụ tối thiểu và kích hoạt đáng tin cậy.

Góc phần tư kích hoạt Q4 không được khuyên dùng vì nó yêu cầu dòng cổng cao hơn.

Các thông số kích hoạt quan trọng cho Triac

Chúng ta biết rằng một triac có thể được sử dụng để chuyển tải AC công suất cao qua các đầu cuối A1 / A2 của nó thông qua nguồn cung cấp kích hoạt DC tương đối nhỏ tại đầu cuối Cổng của nó.

Trong khi thiết kế mạch điều khiển triac, các thông số kích hoạt cổng của nó trở nên quan trọng. Các thông số kích hoạt là: cổng kích hoạt IGT dòng điện, điện áp kích hoạt cổng VGT và dòng điện chốt cổng IL.

• Dòng điện cổng tối thiểu cần thiết để bật triac được gọi là IGT dòng điện kích hoạt cổng. Điều này cần được áp dụng trên cổng và đầu cuối A1 của Triac, chung cho nguồn cung cấp kích hoạt cổng.
• Dòng cổng phải cao hơn giá trị danh định cho nhiệt độ hoạt động được chỉ định thấp nhất. Điều này đảm bảo kích hoạt triac tối ưu trong mọi trường hợp. Lý tưởng nhất là giá trị IGT phải cao hơn 2 lần so với giá trị định mức trong biểu dữ liệu.
• Điện áp kích hoạt đặt qua cổng và đầu cuối A1 của triac được gọi là VGT. Nó được áp dụng thông qua một điện trở sẽ thảo luận ngay sau đây.
• Dòng cổng mà chốt hiệu quả một triac là dòng chốt và được cho là LT. Việc chốt có thể xảy ra khi dòng tải đã đạt đến giá trị LT, chỉ sau khi điều này, chốt mới bật ngay cả khi dòng điện được loại bỏ.
• Các thông số trên được chỉ định ở nhiệt độ môi trường là 25 ° C và có thể hiển thị các thay đổi khi nhiệt độ này thay đổi.

Kích hoạt không bị cô lập của triac có thể được thực hiện ở hai chế độ cơ bản, phương pháp đầu tiên được hiển thị dưới đây:

Ở đây, một điện áp dương bằng VDD được đặt qua cổng và đầu cuối A1 của triac. Trong cấu hình này, chúng ta có thể thấy rằng A1 cũng được kết nối với Vss hoặc đường âm của nguồn cung cấp cổng. Điều này rất quan trọng nếu không triac sẽ không bao giờ phản hồi.

Phương pháp thứ hai là đặt một điện áp âm vào cổng triac như hình dưới đây:

Phương pháp này giống với phương pháp trước đó ngoại trừ cực tính. Vì cổng được kích hoạt với điện áp âm, đầu cuối A1 hiện được nối chung với đường VDD thay vì Vss của điện áp nguồn cổng. Một lần nữa, nếu điều này không được thực hiện, triac sẽ không phản hồi.

Tính toán điện trở cổng

Điện trở cổng đặt IGT hoặc dòng cổng thành triac để kích hoạt cần thiết. Dòng điện này tăng khi nhiệt độ giảm xuống dưới nhiệt độ mối nối 25 ° C được chỉ định.

Ví dụ: nếu IGT được chỉ định là 10 mA ở 25 ° C, điều này có thể tăng lên đến 15 mA ở 0 ° C.

Để đảm bảo rằng điện trở có thể cung cấp đủ IGT ngay cả ở 0 ° C, nó phải được tính toán cho VDD khả dụng tối đa từ nguồn.

Giá trị được đề xuất là khoảng 160 đến 180 ohms 1/4 watt cho cổng 5V VGT. Giá trị cao hơn cũng sẽ hoạt động nếu nhiệt độ môi trường của bạn không đổi.

Kích hoạt thông qua DC bên ngoài hoặc AC hiện có : Như thể hiện trong hình sau, một triac có thể được chuyển đổi qua nguồn DC bên ngoài như pin hoặc bảng điều khiển năng lượng mặt trời hoặc bộ chuyển đổi AC / DC. Ngoài ra, nó cũng có thể được kích hoạt từ chính nguồn cung cấp AC hiện có.

Ở đây, công tắc S1 có ứng suất không đáng kể trên nó vì nó chuyển triac qua một điện trở làm cho dòng điện tối thiểu đi qua S1, do đó tiết kiệm nó khỏi bất kỳ loại hao mòn nào.

Chuyển một Triac thông qua một Reed Relay : Để chuyển một triac bởi một vật thể chuyển động, một kích hoạt dựa trên từ tính có thể được kết hợp. Một công tắc sậy và một nam châm có thể được sử dụng cho những ứng dụng như vậy , như hình dưới đây:

Trong ứng dụng này, nam châm được gắn vào vật thể chuyển động. Bất cứ khi nào hệ thống chuyển động vượt qua rơle sậy, nó sẽ kích hoạt triac dẫn thông qua nam châm gắn liền của nó.

Rơ le sậy cũng có thể được sử dụng khi cần cách ly điện giữa nguồn kích hoạt và triac, như hình dưới đây.

Ở đây, cuộn dây đồng có kích thước phù hợp được quấn quanh rơ le sậy và các đầu cuối của cuộn dây được kết nối với điện thế một chiều thông qua một công tắc. Mỗi lần nhấn công tắc sẽ gây ra một kích hoạt riêng biệt cho triac.

Do rơle chuyển mạch sậy được thiết kế để chịu được hàng triệu thao tác BẬT / TẮT, hệ thống chuyển mạch này trở nên cực kỳ hiệu quả và đáng tin cậy trong thời gian dài.

Một ví dụ khác về kích hoạt cách ly của triac có thể được nhìn thấy dưới đây, ở đây nguồn AC bên ngoài được sử dụng để chuyển triac qua một biến áp cách ly.

Tuy nhiên, một dạng kích hoạt riêng rẽ khác của triac được hiển thị bên dưới bằng cách sử dụng bộ ghép Photo-cell. Trong phương pháp này, một đèn LED và một tế bào quang hoặc diode quang được gắn liền bên trong một gói duy nhất. Các bộ ghép opto này có sẵn trên thị trường.

Sự chuyển đổi bất thường của triac ở dạng mạch tắt / nửa nguồn / toàn nguồn được thể hiện trong sơ đồ dưới đây. Để thực hiện ít hơn 50% công suất, diode được chuyển nối tiếp với cổng triac. Phương pháp này buộc Triac chỉ chuyển sang BẬT đối với các nửa chu kỳ đầu vào AC dương thay thế.

Mạch có thể được ứng dụng hiệu quả để điều khiển tải của bộ gia nhiệt hoặc các tải điện trở khác có quán tính nhiệt. Điều này có thể không hoạt động đối với điều khiển ánh sáng, vì tần số chu kỳ AC nửa dương sẽ dẫn đến nhấp nháy khó chịu trên đèn tương tự, việc kích hoạt này không được khuyến nghị cho các tải cảm ứng như động cơ hoặc máy biến áp.

Đặt lại mạch Triac chốt

Khái niệm sau đây cho thấy cách một triac có thể được sử dụng để tạo chốt cài đặt lại bằng một vài nút nhấn.

Nhấn nút cài đặt sẽ chốt triac và tải BẬT, trong khi nhấn nút đặt lại sẽ mở chốt.

Mạch hẹn giờ trễ Triac

Một triac có thể được thiết lập như một mạch hẹn giờ trễ để chuyển tải BẬT hoặc TẮT sau một khoảng thời gian định trước đã đặt.

Ví dụ đầu tiên dưới đây cho thấy một mạch hẹn giờ TẮT trễ dựa trên triac. Ban đầu khi được cấp nguồn, triac sẽ BẬT.

Trong thời gian chờ đợi, 100uF bắt đầu sạc và khi đạt đến ngưỡng, UJT 2N2646 kích hoạt, BẬT SCR C106.

SCR ngắn cổng tiếp đất để TẮT triac. Độ trễ được quyết định bởi cài đặt 1M và giá trị tụ điện nối tiếp.

Mạch tiếp theo đại diện cho mạch định thời triac ON trễ. Khi được cấp nguồn, triac không phản hồi ngay lập tức. Diac vẫn ở trạng thái TẮT trong khi tụ điện 100uF sạc đến ngưỡng kích hoạt của nó.

Khi điều này xảy ra, đám cháy diac và kích hoạt triac ON. Thời gian trễ phụ thuộc vào giá trị 1M và 100uF.

Mạch tiếp theo là một phiên bản khác của bộ định thời dựa trên triac. Khi chuyển sang BẬT, UJT được chuyển qua tụ điện 100uF. UJT giữ cho công tắc SCR TẮT, loại bỏ triac khỏi dòng cổng, và do đó triac cũng vẫn ở trạng thái TẮT.

Sau một thời gian tùy thuộc vào sự điều chỉnh của giá trị đặt trước 1M, tụ điện được sạc đầy sẽ TẮT UJT. SCR bây giờ chuyển sang BẬT, kích hoạt triac BẬT, và cả tải.

Mạch đèn Triac

Mạch phóng điện triac này có thể được sử dụng để nháy đèn sợi đốt tiêu chuẩn với tần số có thể được điều chỉnh trong khoảng từ 2 đến 10 Hz. Mạch hoạt động bằng cách chỉnh lưu điện áp nguồn bằng một diode 1N4004 cùng với một mạng RC biến đổi. Tại thời điểm tụ điện tích điện bằng điện áp đánh thủng của diac, tôi buộc phải phóng điện qua diac, do đó làm cháy triac, dẫn đến đèn được kết nối nhấp nháy.

Sau một khoảng thời gian trễ như được đặt bởi bộ điều khiển 100 k, tụ điện sẽ sạc lại để gây ra sự lặp lại của chu kỳ nhấp nháy. Bộ điều khiển 1 k đặt dòng kích hoạt triac.

Phần kết luận

Triac là một trong những thành phần linh hoạt nhất của họ điện tử. Triac có thể được sử dụng để triển khai nhiều khái niệm mạch hữu ích. Trong bài trên, chúng ta đã tìm hiểu về một số ứng dụng mạch triac đơn giản, tuy nhiên có vô số cách có thể cấu hình và áp dụng triac để tạo ra một mạch mong muốn.

Trong trang web này, tôi đã đăng nhiều mạch dựa trên triac mà bạn có thể tham khảo để học thêm, đây là liên kết đến nó: