Een triac is te vergelijken met een vergrendelrelais. Het schakelt onmiddellijk AAN en sluit zodra het wordt geactiveerd, en blijft gesloten zolang de voedingsspanning boven nul volt blijft of de voedingspolariteit niet wordt gewijzigd.
Als de voeding een wisselstroom (wisselstroom) is, zal de triac openen tijdens de perioden dat de wisselstroomcyclus de nullijn overschrijdt, maar zal sluiten en inschakelen zodra deze opnieuw wordt geactiveerd.
Voordelen van Triac als statische schakelaars
- Triacs kunnen effectief worden vervangen voor mechanische schakelaars of relais voor het regelen van belastingen in wisselstroomcircuits.
- Triacs kunnen worden geconfigureerd om relatief zwaardere belastingen te schakelen door minimale stroomsturing.
- Wanneer triacs geleiden (sluiten), produceren ze geen dempend effect, zoals bij mechanische schakelaars.
- Wanneer triacs uitschakelen (bij AC nuldoorgang ), het doet dit zonder enige transiënten te produceren, vanwege tegen-EMF's enz.
- Triacs elimineren ook het samensmelten van contacten of boogproblemen, en andere vormen van slijtage die vaak voorkomen bij mechanisch gebaseerde elektrische schakelaars.
- Triacs hebben een flexibele triggering, waardoor ze op elk willekeurig punt van de AC-ingangscyclus kunnen worden geschakeld, via een positief laagspanningssignaal over de poort en de gemeenschappelijke aarde.
- Deze triggerspanning kan afkomstig zijn van elke gelijkstroombron, zoals een batterij, of een gelijkgericht signaal van de wisselstroomvoeding zelf. In elk geval zal de triac door uitschakelperioden gaan wanneer elke AC-golfvorm van een halve cyclus door de nuldoorgang (stroom) lijn beweegt, zoals hieronder weergegeven:
Hoe een Triac aan te zetten
Een triac bestaat uit drie terminals: Gate, A1, A2, zoals hieronder weergegeven:
Om een Triac in te schakelen, moet een poorttriggerstroom worden toegepast op de poortpin (G). Hierdoor vloeit een poortstroom over poort en klem A1. De poortstroom kan positief of negatief zijn ten opzichte van de A1-aansluiting van de triac. De A1-aansluiting kan gemeenschappelijk zijn bedraad met de negatieve VSS-lijn of positieve VDD-lijn van de poortbesturingstoevoer.
Het volgende diagram toont het vereenvoudigde schema van een Triac en ook de interne siliciumstructuur.
Wanneer een activeringsstroom wordt toegepast op de triac-poort, wordt deze ingeschakeld door middel van de ingebouwde diodes die ruggelings zijn ingebed tussen de G-aansluiting en en de A1-aansluiting. Deze 2 diodes zijn geïnstalleerd op de P1-N1 en P1-N2 knooppunten van de triac.
Triac-triggerende kwadranten
Het triggeren van een triac wordt geïmplementeerd via vier kwadranten, afhankelijk van de polariteit van de poortstroom, zoals hieronder weergegeven:
Deze triggerkwadranten kunnen praktisch worden toegepast, afhankelijk van de familie en de klasse van de triac, zoals hieronder weergegeven:
Q2 en Q3 zijn de aanbevolen triggerkwadranten voor triacs, omdat het minimaal verbruik en betrouwbare triggering mogelijk maakt.
Q4-triggerkwadrant wordt niet geadviseerd, omdat dit een hogere poortstroom vereist.
Belangrijke triggerparameters voor Triacs
We weten dat een triac kan worden gebruikt om AC-belasting met hoog vermogen over de A1 / A2-aansluitingen te schakelen via een relatief kleine DC-triggerbron op de Gate-aansluiting.
Bij het ontwerpen van een triac-stuurcircuit worden de poorttriggeringparameters cruciaal. De triggerparameters zijn: triac-poort-triggerstroom IGT, poort-triggerspanning VGT en poortvergrendelingsstroom IL.
- De minimale poortstroom die nodig is om een triac in te schakelen, wordt poorttriggerende stroom IGT genoemd. Dit moet worden toegepast over de poort en de A1-aansluiting van de Triac die gemeenschappelijk is voor de poorttriggervoeding.
- De poortstroom moet hoger zijn dan de waarde voor de laagste gespecificeerde bedrijfstemperatuur. Dit zorgt voor een optimale triggering van de triac onder alle omstandigheden. Idealiter zou de IGT-waarde 2 keer hoger moeten zijn dan de nominale waarde in het gegevensblad.
- De triggerspanning die over de poort en de A1-aansluiting van een triac wordt aangelegd, wordt VGT genoemd. Het wordt toegepast via een weerstand die binnenkort zal worden besproken.
- De poortstroom die een triac effectief vergrendelt, is de vergrendelingsstroom en wordt gegeven als LT. De vergrendeling kan plaatsvinden wanneer de belastingsstroom de LT-waarde heeft bereikt, pas daarna wordt de vergrendeling ingeschakeld, zelfs als de poortstroom is verwijderd.
- De bovenstaande parameters zijn gespecificeerd bij een omgevingstemperatuur van 25 ° C en kunnen afwijkingen vertonen naarmate deze temperatuur varieert.
Niet-geïsoleerde triggering van een triac kan in twee basismodi worden gedaan, de eerste methode wordt hieronder weergegeven:
Hier wordt een positieve spanning gelijk aan de VDD aangelegd over de poort en de A1-aansluiting van de triac. In deze configuratie kunnen we zien dat de A1 ook is aangesloten op de Vss of de negatieve lijn van de poortvoedingsbron. Dit is belangrijk, anders reageert de triac nooit.
De tweede methode is door een negatieve spanning op de triac-poort aan te leggen, zoals hieronder wordt weergegeven:
Deze methode is identiek aan de vorige, behalve de polariteit. Omdat de poort wordt getriggerd met een negatieve spanning, is de A1-aansluiting nu gemeenschappelijk verbonden met de VDD-lijn in plaats van Vss van de poortbronspanning. Nogmaals, als dit niet gebeurt, zal de triac niet reageren.
Berekening van de poortweerstand
De poortweerstand stelt de IGT of de poortstroom in op de triac voor de nodige triggering. Deze stroom neemt toe naarmate de temperatuur onder de gespecificeerde junctietemperatuur van 25 ° C daalt.
Als de gespecificeerde IGT bijvoorbeeld 10 mA is bij 25 ° C, kan dit toenemen tot 15 mA bij 0 ° C.
Om ervoor te zorgen dat de weerstand zelfs bij 0 ° C voldoende IGT kan leveren, moet deze worden berekend voor de maximaal beschikbare VDD van de bron.
Een aanbevolen waarde is ongeveer 160 tot 180 ohm 1/4 watt voor een 5V poort VGT. Hogere waarden werken ook als uw omgevingstemperatuur vrij constant is.
Triggeren via externe DC of bestaande AC : Zoals weergegeven in de volgende afbeelding, kan een triac worden geschakeld via een externe DC-bron, zoals een batterij of zonnepaneel, of een AC / DC-adapter. Als alternatief kan het ook worden geactiveerd vanuit de bestaande AC-voeding zelf.
Hier heeft de schakelaar S1 een verwaarloosbare spanning, aangezien de triac door een weerstand wordt geschakeld, waardoor er minimale stroom door de S1 gaat, waardoor deze van elke vorm van slijtage wordt bespaard.
Een Triac schakelen via een Reed Relay : Voor het schakelen van een triac door een bewegend object, kan een magnetische triggering worden ingebouwd. Een reed-schakelaar en een magneet kan voor worden gebruikt dergelijke toepassingen , zoals hieronder weergegeven:
Bij deze toepassing wordt de magneet aan het bewegende object bevestigd. Telkens wanneer het bewegende systeem voorbij het reedrelais komt, triggert het de triac in geleiding via de bevestigde magneet.
Reedrelais kan ook worden gebruikt wanneer een elektrische isolatie vereist is tussen de triggerbron en de triac, zoals hieronder weergegeven.
Hier wordt de koperen spoel van geschikte afmeting rond het reedrelais gewikkeld en zijn de spoelklemmen via een schakelaar verbonden met een gelijkstroompotentiaal. Elke keer dat de schakelaar wordt ingedrukt, veroorzaakt een geïsoleerde triggering voor de triac.
Doordat reedschakelrelais zijn ontworpen om miljoenen AAN / UIT-bewerkingen te weerstaan, wordt dit schakelsysteem op de lange termijn uiterst efficiënt en betrouwbaar.
Een ander voorbeeld van geïsoleerde triggering van triac is hieronder te zien, hier wordt een externe AC-bron gebruikt voor het schakelen van een triac via een scheidingstransformator.
Nog een andere vorm van geïsoleerde triggering van triacs wordt hieronder getoond met behulp van fotocelkoppelingen. Bij deze methode worden een LED en een fotocel of fotodiode integraal in één pakket gemonteerd. Deze optische koppelingen zijn gemakkelijk verkrijgbaar in de markt.
Een ongebruikelijke omschakeling van de triac in de vorm van een uit / half vermogen / vol vermogen circuit wordt weergegeven in het onderstaande diagram. Om 50% minder vermogen te implementeren wordt de diode in serie geschakeld met de triac-poort. Deze methode dwingt de Triac om alleen in te schakelen voor de afwisselende positieve wisselstroominvoer-halve cycli.
Het circuit kan effectief worden toegepast voor het regelen van verwarmingsbelastingen of andere weerstandsbelastingen met thermische inertie. Dit werkt mogelijk niet voor lichtregeling, aangezien de half positieve AC-cycli-frequentie ook zal resulteren in een vervelende flikkering op de lichten, deze triggering wordt niet aanbevolen voor inductieve belastingen zoals motoren of transformatoren.
Stel Reset Latching Triac Circuit in
Het volgende concept laat zien hoe een triac kan worden gebruikt voor het maken van een ingestelde reset-latch met een paar druktoetsen.
Door op de instelknop te drukken, worden de triac en de belasting vergrendeld, terwijl op de resetknop wordt gedrukt.
Triac Delay Timer Circuits
Een triac kan worden ingesteld als een vertragingstimercircuit om een belasting AAN of UIT te schakelen na een vooraf bepaalde vertraging.
Het eerste voorbeeld hieronder toont een op triac gebaseerd vertragings-UIT-timercircuit. Aanvankelijk wordt de triac ingeschakeld wanneer deze wordt ingeschakeld.
Ondertussen begint de 100uF met opladen, en zodra de drempel is bereikt, vuurt de UJT 2N2646 en schakelt de SCR C106 in.
De SCR kortsluit de poort naar aarde en schakelt de triac UIT. De vertraging wordt bepaald door de 1M-instelling en de seriecondensatorwaarde.
Het volgende circuit vertegenwoordigt een triac-timercircuit met vertraging AAN. Als de triac van stroom wordt voorzien, reageert deze niet onmiddellijk. De diac blijft UIT geschakeld terwijl de condensator van 100uF oplaadt tot aan zijn ontstekingsdrempel.
Zodra dit gebeurt, wordt het diac fires en triggers de triac AAN. De vertragingstijd is afhankelijk van de waarden van 1M en de 100uF.
Het volgende circuit is een andere versie van een op triac gebaseerde timer. Wanneer ingeschakeld, wordt de UJT geschakeld via de 100uF-condensator. De UJT houdt de SCR-schakelaar UIT, waardoor de triac de poortstroom ontneemt, en dus blijft de triac ook UIT.
Na enige tijd, afhankelijk van de aanpassing van de 1M-preset, is de condensator volledig opgeladen en wordt de UJT uitgeschakeld. De SCR wordt nu ingeschakeld, waardoor de triac wordt geactiveerd en ook de belasting.
Triac Lamp Flasher Circuit
Dit triac knipperlichtcircuit kan worden gebruikt om een standaard gloeilamp te laten flitsen met een frequentie die kan worden ingesteld tussen 2 en ongeveer 10 Hz. Het circuit werkt door de netspanning gelijk te richten door een 1N4004-diode samen met een variabel RC-netwerk. Op het moment dat de elektrolytische condensator oplaadt tot de doorslagspanning van de diac, wordt hij gedwongen te ontladen via de diac, die op zijn beurt de triac afvuurt, wat resulteert in het knipperen van de aangesloten lamp.
Na een vertraging zoals ingesteld door de 100 k-regeling, wordt de condensator opnieuw opgeladen om een herhaling van de knipperende cyclus te veroorzaken. De 1 k-regeling stelt de triac-activeringsstroom in.
Gevolgtrekking
Triac is een van de meest veelzijdige componenten van de elektronische familie. Triacs kunnen worden gebruikt voor het implementeren van een verscheidenheid aan nuttige circuitconcepten. In het bovenstaande bericht hebben we geleerd over een paar eenvoudige triac-circuittoepassingen, maar er zijn talloze manieren waarop een triac kan worden geconfigureerd en toegepast om een gewenst circuit te maken.
Op deze website heb ik al veel op triac gebaseerde circuits gepost waar je naar kunt verwijzen voor verder leren, hier is de link ernaar:
Een paar: Tunneldiode - werk- en toepassingscircuit Volgende: LDR-circuits en werkingsprincipe
