Diac - Werk- en toepassingscircuits

De diac is een apparaat met twee aansluitingen met een combinatie van parallel-inverse halfgeleiderlagen, waardoor het apparaat in beide richtingen kan worden geactiveerd, ongeacht de voedingspolariteit.

Diac-kenmerken

De kenmerken van een typische diac zijn te zien in de volgende afbeelding, die duidelijk de aanwezigheid van een doorschakelspanning over beide aansluitingen laat zien.

Omdat een diac in beide richtingen of bidirectioneel kan worden geschakeld, wordt deze functie effectief benut in veel AC-schakelcircuits.

De volgende afbeelding hieronder illustreert hoe de lagen intern zijn gerangschikt en toont ook het grafische symbool van de diac. Het kan interessant zijn om op te merken dat beide aansluitingen van de diac zijn toegewezen als anodes (anode 1 of elektrode 1 en een anode 2 of elektrode 2), en dat er geen kathode is voor dit apparaat.

Wanneer de aangesloten voeding over de diac op anode 1 positief is ten opzichte van anode 2, functioneren de betreffende lagen als p1n2p2 en n3.

Wanneer de aangesloten voeding positief is op anode 2 ten opzichte van anode 1, zijn de functionele lagen p2n2p1 en n1.

Diac Firing Voltage Level

De doorslagspanning of de ontstekingsspanning van diac zoals aangegeven in het eerste diagram hierboven, lijkt vrij uniform te zijn over beide aansluitingen. In een echt apparaat kan dit echter variëren van 28 V tot 42 V.

De afvuurwaarde kan worden bereikt door de volgende termen van de vergelijking op te lossen die beschikbaar zijn op het gegevensblad.

VBR1 = VBR2 ± 0,1 VBR2

De huidige specificaties (IBR1 en IBR2) over de twee terminals lijken ook vrij identiek te zijn. Voor de diac die in het diagram wordt weergegeven

De twee huidige niveaus (IBR1 en IBR2) voor een diac zijn ook erg dichtbij qua grootte. In de voorbeeldkenmerken hierboven lijken deze er in de buurt te zijn
200 uA of 0,2 mA.

Diac-toepassingencircuits

De volgende uitleg laat ons zien hoe een diac werkt in een wisselstroomcircuit. We zullen proberen dit te begrijpen aan de hand van een eenvoudig 110 V AC bediend naderingssensorcircuit.

Circuit naderingsdetector

Het circuit van de naderingsdetector met behulp van een diac is te zien in het volgende diagram.

Hier kunnen we zien dat een SCR in serie is opgenomen met de belasting en de programmeerbare unijunction-transistor (PUT) die rechtstreeks is verbonden met de detectiesonde.

Wanneer een menselijk lichaam in de buurt van de meetsonde komt, veroorzaakt dit een toename van de capaciteit over de sonde en de grond.

Volgens de kenmerken van een met silicium programmeerbare UJT, zal deze worden geactiveerd wanneer de spanning VA op de anodeklem de poortspanning met ten minste 0,7 V overschrijdt. Dit veroorzaakt een kortsluiting over de anodekathode van het apparaat.

Afhankelijk van de instelling van de 1M-voorinstelling, volgt de diac de AC-cyclus van de ingang en vuurt op een gespecificeerd spanningsniveau.

Vanwege dit voortdurende vuren van de diac, mag de anodespanning VA van de UJT nooit zijn poortpotentiaal VG verhogen, die altijd op bijna net zo hoog wordt gehouden als de ingang AC. En deze situatie houdt de programmeerbare UJT uitgeschakeld.

Wanneer een menselijk lichaam echter de detectiesonde nadert, verlaagt het de poortpotentiaal VG van de UJT aanzienlijk, waardoor de anodepotentiaal VA van de UJT van de UJT hoger kan gaan dan VG. Hierdoor schiet de UJT onmiddellijk.

Wanneer dit gebeurt, veroorzaakt de UJT's een kortsluiting over de anode- / kathodeklemmen, waardoor de benodigde poortstroom voor de SCR wordt geleverd. De SCR vuurt en schakelt de aangesloten belasting in, wat aangeeft dat er een menselijke nabijheid in de buurt van de sensorsonde is.

Automatische nachtlamp

Een eenvoudige automatisch mastlicht circuit met een LDR, triac en een Diac is te zien in de bovenstaande tekening. De werking van dit circuit is vrij eenvoudig, en de kritieke schakelopdracht wordt afgehandeld door de diac DB-3. Als de avond valt, begint het licht op de LDR te vallen, waardoor de spanning op het kruispunt van R1, DB-3 geleidelijk stijgt door de toenemende weerstand van de LDR.

Wanneer deze spanning stijgt tot het breekpunt van de diac, vuurt de diac en activeert deze de triac-poort, die op zijn beurt de aangesloten lamp inschakelt.

In de loop van de ochtend neemt het licht op de LDR geleidelijk toe, waardoor de potentiaal over de diac afneemt als gevolg van aarding van de R1 / DB-3-junctiepotentiaal. En wanneer het licht voldoende helder is, zorgt de LDR-weerstand ervoor dat de diac-potentiaal tot bijna nul daalt, waardoor de triac-poortstroom wordt uitgeschakeld en dus ook de lamp wordt uitgeschakeld.

De diac zorgt er hierbij voor dat de triac tijdens de schemeringovergang zonder veel flikkeren wordt geschakeld. Zonder de diac zou de lamp vele minuten hebben geflitst voordat hij volledig AAN of UIT ging. Aldus wordt de doorslag-activerende eigenschap van de diac grondig benut ten gunste van het automatische lichtontwerp.

Licht Dimmer

NAAR licht dimmer circuit is misschien wel de meest populaire toepassing met een triac diac-combinatie.

Voor elke cyclus van de wisselstroomingang vuurt de diac alleen wanneer het potentiaal erover zijn doorslagspanning bereikt. De tijdsvertraging waarna de diac vuurt, bepaalt hoelang de triac tijdens elke cyclus van de fase AAN blijft. Dit bepaalt op zijn beurt de hoeveelheid stroom en verlichting op de lamp.

De tijdsvertraging bij het afvuren van de diac wordt ingesteld door de getoonde 220 k potaanpassing en de C1-waarde. Deze RC-tijdvertragingscomponenten bepalen de AAN-tijd van de triac door het diac-afvuren, wat resulteert in het afsnijden van de AC-fase over specifieke secties van de fase, afhankelijk van de ontstekingsvertraging van de diac.

Als de vertraging langer is, mag een kleiner deel van de fase de triac schakelen en de lamp activeren, waardoor de lamp minder helder wordt. Voor snellere tijdsintervallen mag de triac voor langere periodes van de AC-fase schakelen, en dus wordt de lamp ook voor langere secties van de AC-fase geschakeld, waardoor er een hogere helderheid op komt.

Amplitude-geactiveerde schakelaar

De meest basale toepassing van de diac zonder afhankelijk te zijn van enig ander onderdeel, is door automatisch schakelen. Voor een AC- of DC-voeding gedraagt ​​de diac zich als een hoge weerstand (praktisch een open circuit) zolang de aangelegde spanning onder de kritische VBO-waarde ligt.

De diac schakelt in zodra dit kritische VBO-spanningsniveau wordt bereikt of overschreden. Daarom zou dit specifieke apparaat met twee aansluitingen kunnen worden ingeschakeld door de amplitude van de aangesloten stuurspanning te vergroten, en het zou kunnen blijven geleiden, totdat de spanning uiteindelijk tot nul wordt verlaagd. De onderstaande afbeelding toont een eenvoudig amplitudegevoelig schakelcircuit door een 1N5411 diac of een DB-3 diac te gebruiken.

Er wordt een spanning van ongeveer 35 volt gelijkstroom of piekstroom aangelegd die de diac in geleiding schakelt, waardoor een stroom van ongeveer 14 mA door de uitgangsweerstand R2 begint te stromen. Bepaalde diacs kunnen mogelijk inschakelen bij spanningen onder de 35 volt.

Met een schakelstroom van 14 mA wordt de uitgangsspanning die over de 1k-weerstand wordt gecreëerd, 14 volt. In het geval dat de voedingsbron een inwendig geleidend pad bevat binnen het uitgangscircuit, zou weerstand R1 kunnen worden genegeerd en geëlimineerd.

Probeer tijdens het werken met het circuit de voedingsspanning aan te passen zodat deze geleidelijk toeneemt vanaf nul en controleer tegelijkertijd de outputrespons. Wanneer de voeding rond de 30 volt komt, zie je een klein of een klein beetje uitgangsspanning, vanwege de extreem lage lekstroom van het apparaat.

Bij ongeveer 35 volt zul je merken dat de diac plotseling kapot gaat en snel een volledige uitgangsspanning verschijnt over weerstand R2. Begin nu met het verminderen van de voedingsingang en merk op dat de uitgangsspanning dienovereenkomstig afneemt en uiteindelijk op nul komt wanneer de ingangsspanning tot nul wordt verlaagd.

Bij nul volt is de diac volledig 'uitgeschakeld' en komt hij in een situatie waarin hij opnieuw moet worden geactiveerd via het amplitudeniveau van 35 volt.

Elektronische DC-schakelaar

De eenvoudige schakelaar die in het vorige gedeelte is beschreven, kan op dezelfde manier worden geactiveerd door een kleine verhoging van de voedingsspanning. Daarom kan een stabiele spanning van 30 V consistent worden gebruikt voor de 1N5411 diac, waarbij wordt verzekerd dat de diac zich net aan de geleiding bevindt, maar nog steeds is uitgeschakeld.

Maar op het moment dat een potentiaal van ongeveer 5 volt in serie wordt toegevoegd, wordt de doorslagspanning van 35 volt snel bereikt om het afvuren van de diac uit te voeren.

Het verwijderen van dit 'signaal' van 5 volt heeft vervolgens geen invloed op de AAN-toestand van het apparaat, en het blijft de 30 volt-voeding geleiden totdat de spanning is verlaagd tot nul volt.

Figuur hierboven toont een schakelcircuit met de theorie van incrementele spanningsomschakeling zoals hierboven uitgelegd. Binnen deze opstelling wordt een voeding van 30 volt gegeven aan de 1N5411 diac (D1) (hier wordt deze voeding voor het gemak weergegeven als een batterijbron, maar de 30 volt kan worden aangelegd via elke andere constante geregelde DC-bron). Met dit spanningsniveau kan de diac niet worden ingeschakeld en loopt er geen stroom via de aangesloten externe belasting.

Wanneer de potentimeter echter geleidelijk wordt aangepast, neemt de voedingsspanning langzaam toe en tenslotte wordt de diac ingeschakeld, waardoor de stroom door de belasting kan gaan en deze kan inschakelen.

Als de diac eenmaal is ingeschakeld, heeft het verlagen van de voedingsspanning via de potentiometer geen effect op de diac. Echter, na het verminderen van de spanning door de potentiometer, zou de resetschakelaar SI kunnen worden gebruikt om de diac-geleiding UIT te schakelen en de schakeling in de oorspronkelijke uitgeschakelde toestand te resetten.

De getoonde diac of DB-3 kan inactief blijven bij ongeveer 30 V en zal geen zelfontstekende actie ondergaan. Dat gezegd hebbende, hebben sommige diacs mogelijk lagere spanningen dan 30 V nodig om ze in de niet-geleidende toestand te houden. Op dezelfde manier kunnen specifieke diacs hoger dan 5 V nodig hebben voor de incrementele AAN-optie. De waarde van de potentiometer R1 mag niet meer zijn dan 1 k Ohm, en moet van het draadgewonden type zijn.

Het bovenstaande concept kan worden gebruikt voor het implementeren van een vergrendelingsactie in toepassingen met een lage stroomsterkte via een eenvoudig tweevoudig apparaat in plaats van afhankelijk te zijn van complexe apparaten met drie aansluitpunten zoals SCR's.

Elektrisch vergrendeld relais

Het bovenstaande figuur geeft het circuit van een gelijkstroomrelais aan dat is ontworpen om vergrendeld te blijven op het moment dat het wordt gevoed via een ingangssignaal. Het ontwerp is zo goed als een mechanisch relais met vergrendeling.

Deze schakeling maakt gebruik van het concept dat in de vorige paragraaf is uitgelegd. Ook hier wordt de diac uitgeschakeld gehouden op 30 volt, een spanningsniveau dat typisch klein is voor een diac-geleiding.

Zodra echter een seriepotentiaal van 6 V aan de diac wordt gegeven, begint deze laatste stroom te duwen die AAN schakelt en het relais vergrendelt (de diac blijft daarna ingeschakeld, ook al bestaat de stuurspanning van 6 volt niet meer).

Als R1 en R2 correct zijn geoptimaliseerd, zal het relais efficiënt inschakelen in reactie op een aangelegde stuurspanning.

Hierna blijft het relais vergrendeld, zelfs zonder de ingangsspanning. Het circuit kan echter worden teruggezet naar zijn vorige positie door op de aangegeven resetschakelaar te drukken.

Het relais moet van het type met lage stroom zijn, kan een spoelweerstand hebben van 1 k.

Circuit met vergrendelende sensor

Veel apparaten, bijvoorbeeld inbraakalarmen en procesregelaars, vragen om een ​​triggersignaal dat ingeschakeld blijft als het eenmaal is geactiveerd en alleen wordt uitgeschakeld als de voedingsingang wordt gereset.

Zodra het circuit is gestart, kunt u circuits voor alarmen, recorders, afsluiters, veiligheidsgadgets en vele andere bedienen. De onderstaande afbeelding toont een voorbeeldontwerp voor dit type toepassing.

Hier werkt een HEP ​​R2002-diac als een schakelapparaat. In deze specifieke opstelling blijft de diac in de stand-by modus bij 30 volt voeding via B2.

Maar de momentschakelaar S1 wordt omgeschakeld, dat kan een 'sensor' op een deur of raam zijn, draagt ​​6 volt (van B1) bij aan de bestaande 30 V-voorspanning, waardoor de resulterende 35 volt de diac activeert en ongeveer 1 volt opwekt. V-uitgang over R2.

DC-overbelastingsstroomonderbreker

De bovenstaande afbeelding toont een circuit dat een belasting onmiddellijk uitschakelt wanneer de gelijkstroomvoedingsspanning een vast niveau overschrijdt. De unit blijft dan uitgeschakeld totdat de spanning wordt verlaagd en het circuit wordt gereset.

In deze specifieke opstelling is de diac (D1) normaal uitgeschakeld en is de transistorstroom niet hoog genoeg om het relais (RY1) te activeren.

Wanneer de voedingsingang een bepaald niveau overschrijdt zoals ingesteld door de potentiometer R1, vuurt de diac af en bereikt de DC van de diac-uitgang de transistorbasis.

De transistor schakelt nu via potentiometer R2 AAN en activeert het relais.

Het relais koppelt nu de belasting los van de ingangsvoeding, waardoor schade aan het systeem door overbelasting wordt voorkomen. De diac blijft daarna ingeschakeld worden terwijl het relais AAN blijft totdat het circuit wordt gereset door de S1 tijdelijk te openen.

Om het circuit in het begin aan te passen, moet u de potentiometers R1 en R2 verfijnen om ervoor te zorgen dat het relais gewoon AAN klikt zodra de ingangsspanning daadwerkelijk de gewenste diac-ontstekingsdrempel bereikt.

Het relais moet daarna geactiveerd blijven totdat de spanning weer naar het normale niveau daalt en de reset-schakelaar even wordt geopend.

Als het circuit goed werkt, moet de diac 'firing' spanningsingang ongeveer 35 volt zijn (specifieke diacs zouden kunnen worden geactiveerd met een kleinere spanning, hoewel dit vaak wordt gecorrigeerd door het aanpassen van potentiometer R2), evenals de gelijkspanning op de transistorbasis moet ongeveer 0,57 volt zijn (bij ongeveer 12,5 mA). Het relais is een 1k spoelweerstand.

AC-overbelastingsstroomonderbreker

Het bovenstaande schakelschema toont het circuit van een AC-overbelastingscircuitonderbreker. Dit idee werkt op dezelfde manier als de opstelling van de dc die in het eerdere deel {. Het wisselstroomcircuit verschilt van de gelijkstroomversie door de aanwezigheid van de condensatoren C1 en C2 en diodegelijkrichter D2.

Fasegestuurde trigger-schakelaar

Zoals eerder vermeld, is het primaire gebruik van de diac om een ​​activeringsspanning te leveren aan een apparaat, zoals een triac, voor het besturen van gewenste apparatuur. Het diac-circuit in de volgende implementatie is een fasecontroleproces dat vele andere toepassingen kan vinden dan triac controle , waarbij een pulsuitgang met variabele fase nodig kan zijn.

Afbeelding hierboven toont een typisch diac-triggercircuit. Deze opstelling regelt fundamenteel de afvuurhoek van de diac, en dit wordt bereikt door het faseregelingsnetwerk te manipuleren dat is opgebouwd rond de onderdelen R1, R2 en C1.

De waarden van de weerstand en capaciteit die hier worden gegeven, zijn alleen als referentiewaarden. Voor een specifieke frequentie (meestal de AC-netlijnfrequentie), wordt R2 getweakt om de diac-doorbraakspanning te bereiken op een moment dat overeenkomt met het gewenste punt in de AC-halve cyclus waar de diac moet worden ingeschakeld en geef de outputpuls.

De diac die hierop volgt, kan deze activiteit blijven herhalen gedurende elke +/- AC halve cyclus. Uiteindelijk wordt de fase niet alleen bepaald door R1 R2 en C1, maar ook door de impedantie van de wisselstroombron en de impedantie van het circuit dat de diac-opstelling activeert.

Voor de meeste toepassingen zal dit diac-circuitproject waarschijnlijk nuttig zijn om de fase van de diac-weerstand en capaciteit te analyseren, om de efficiëntie van het circuit te kennen.

De onderstaande tabel illustreert bijvoorbeeld de fasehoeken die kunnen overeenkomen met verschillende instellingen van de weerstand in overeenstemming met de capaciteit van 0,25 µF in de bovenstaande afbeelding.

De getoonde informatie is bedoeld voor 60 Hz. Onthoud, zoals aangegeven in de tabel wanneer de weerstand wordt verlaagd, blijft de triggerpuls verschijnen op eerdere posities in de voedingsspanningscyclus, waardoor de diac eerder in de cyclus 'vuurt' en zo veel langer AAN blijft. Omdat het RC-circuit serieweerstand en shuntcapaciteit omvat, is de fase natuurlijk achter, wat betekent dat de triggerpuls na de voedingsspanningscyclus binnen de tijdcyclus komt.