kategorier: Praktisk elektronikk, Begynnerelektrikere
Antall visninger: 331096
Kommentarer til artikkelen: 18
Triacs: Fra enkel til kompleks
I 1963 dukket en stor familie av trinistorer opp som en annen "slektning" - triac. Hvordan skiller han seg fra sine "brødre" - trinistorer (tyristorer)? Husk egenskapene til disse enhetene. Deres arbeid blir ofte sammenlignet med handlingen til en vanlig dør: enheten er låst - det er ingen strøm i kretsen (døren er lukket - det er ingen passasje), enheten er åpen - en elektrisk strøm oppstår i kretsen (døren åpnes - gå inn). Men de har en felles feil. Tyristorer fører strøm bare i fremover retning - på denne måten åpnes en vanlig dør lett "fra seg selv", men uansett hvor mye du drar den mot deg - i motsatt retning, vil all innsats være ubrukelig.
Ved å øke antall halvlederlag i tyristoren fra fire til fem og utstyre det med en kontrollelektrode, fant forskere at en enhet med en slik struktur (senere kalt en triac) er i stand til å føre elektrisk strøm i både fremover og bakoverretninger.
Se på figur 1, som viser strukturen til halvlederlagene i triacen. Utad ligner de transistorkonstruksjonen p-n-r type, men skiller seg ut i at de har tre tilleggsområder med nkonduktiviteten til. Og her er det som er interessant: det viser seg at to av dem, som ligger ved katoden og anoden, utfører funksjonene til bare ett halvlederlag - det fjerde. Femte danner et område med n-ledningsevne som ligger i nærheten av kontrollelektroden.
Det er tydelig at driften av en slik enhet er basert på mer komplekse fysiske prosesser enn andre typer tyristorer. For å bedre forstå prinsippet for triac-operasjonen, vil vi bruke dens tyristor-analog. Hvorfor nøyaktig tyristor? Fakta er at separasjonen av det fjerde halvlederlaget til triac ikke er tilfeldig. På grunn av denne strukturen, i fremre retning av strømmen som strømmer gjennom enheten, utfører anoden og katoden sine hovedfunksjoner, og hvis de er reversert, ser de ut til å bytte steder - anoden blir en katode, og katoden blir tvert imot en anode, det vil si at en triac kan betraktes som to motparallelle tyristor slått på (fig. 2).
Trinistor analog triac
Se for deg at et triggersignal påføres kontrollelektroden. Når spenningen ved anoden til enheten er positiv polaritet og negativ ved katoden, vil en elektrisk strøm strømme gjennom venstre trinistor. Hvis polariteten til spenningen over kraftelektrodene reverseres, vil høyre trinistor slå på. Det femte halvlederlaget, som trafikkontrolleren i krysset, leder opplåsningssignalet, avhengig av strømmen til en av trinistorene. I mangel av et triggersignal, lukkes triacen.
I det store og hele kan handlingen sammenlignes med en roterende dør på en t-banestasjon - i hvilken retning du skyver den, vil den helt sikkert åpne. Faktisk bruker vi låsespenningen på kontrollelektroden til triac - "skyv" den, og elektronene, som passasjerer som skynder seg å gå ombord eller gå ut, vil strømme gjennom enheten i retningen diktert av polariteten til anoden og katoden.
Denne konklusjonen blir bekreftet av strømspenningskarakteristikken til enheten (fig. 3). Den består av to identiske kurver rotert 180 ° i forhold til hverandre. Formen deres tilsvarer strømspenningskarakteristikken til dynistor, og områdene i den ikke-ledende tilstanden, som den for trinistor, kan lett overvinnes hvis en triggespenning påføres kontrollelektroden (skiftende deler av kurvene vises med stiplede linjer).
På grunn av symmetrien til strømspenningskarakteristikken, ble den nye halvlederenheten kalt en symmetrisk tyristor (kort sagt - en triac). Det kalles noen ganger en triac (et begrep som kommer fra engelsk).
Triaken har arvet fra forgjengeren, tyristoren, alle de beste egenskapene. Men den viktigste fordelen med nyheten er at to halvlederenheter umiddelbart befinner seg i saken. Døm selv. For å kontrollere likestrømskretsen er det behov for en tyristor, for vekselstrømskretsen til enhetene må det være to (slått på parallelt). Og hvis vi tar i betraktning at hver av dem trenger en egen kilde for låsespenning, som dessuten må skru på enheten nøyaktig i øyeblikket når strømfasen endres, blir det klart hvor vanskelig en slik kontrollenhet vil være. For triacene betyr ikke den aktuelle strømmen. Bare en slik enhet med kilde for opplåsning av spenning er nok, og en universell kontrollenhet er klar. Den kan brukes i en likestrøm- eller vekselstrømskrets.
Det nære forholdet mellom tyristor og triac førte til at disse enhetene hadde mye til felles. Så de elektriske egenskapene til triac er preget av de samme parametrene som tyristor. De er også merket på samme måte - med bokstavene KU, et tresifret tall og bokstavindeksen på slutten av betegnelsen. Noen ganger betegnes triakker noe annerledes - av bokstavene TC, som betyr "tyristor er symmetrisk."
Den konvensjonelle grafiske betegnelsen av triacs på kretsdiagrammer er vist i figur 4.
For en praktisk bekjentskap med triacs, vil vi velge enheter i KU208-serien - triodesymmetriske tyristorer av typen p-p-p-p. Typene enheter er angitt med bokstavindeksene i betegnelsen A, B, C eller G. Den konstante spenningen som triacen med indeksen A tåler når den er lukket, er 100 V, B - 200 V, V - 300 V og G - 400 V. De gjenværende parametrene til disse enhetene er identiske: den maksimale likestrøm i åpen tilstand er 5 A, pulsstrømmen er 10 A, lekkasjestrømmen i lukket tilstand er 5 mA, spenningen mellom katoden og anoden i ledende tilstand er -2 V, verdien av låsespenningen ved kontrollelektroden 5 V ved 160 mA, spredt av huset Instrumentet innkoblingen 10 W, den maksimale driftsfrekvens - 400 Hz.
Og la oss nå henvende oss til elektriske lysenheter. Det er ikke noe lettere å styre arbeidet til noen av dem. Jeg trykket for eksempel på bryteren - og i rommet tente en lysekrone, trykket igjen - ut. Noen ganger blir imidlertid denne fordelen uventet til en ulempe, spesielt hvis du vil gjøre rommet ditt koselig, skape en følelse av komfort, og for dette er det så viktig å velge riktig belysning. Hvis glødene på lampene endret seg jevnt ...
Det viser seg at det ikke er noe umulig. I stedet for en konvensjonell bryter er det bare nødvendig å koble til en elektronisk enhet som styrer lampens lysstyrke. Funksjonene til kontrolleren, "kommandør" av lampene, i en slik enhet utfører en halvleder triac.
Du kan bygge en enkel kontrollenhet som hjelper deg med å kontrollere lysstyrken på glødet til en bordlampe eller en lysekrone, endre temperaturen på en kokeplate eller en spiss av et loddejern ved hjelp av kretsen vist i figur 5.
Fig. 5. Skjematisk diagram over regulatoren
Transformator T1 konverterer nettspenningen 220 V til 12 - 25 V. Den blir utbedret av diodeblokken VD1-VD4 og matet til kontrollelektroden til triac VS1. Motstanden R1 begrenser strømmen til kontrollelektroden, og størrelsen på kontrollspenningen styres av en variabel motstand R2.
Fig. 6. Tidsdiagrammer for spenning: a - i nettverket; b - på kontrollelektroden til triac, c - på lasten.
For å gjøre det enklere å forstå driften av enheten, konstruerer vi tre tidsskjemaer for spenninger: strømnettet, ved kontrollelektroden til triacen og ved belastningen (fig. 6). Etter at enheten er koblet til nettverket, tilføres en vekselspenning på 220 V til inngangen (fig. 6a). Samtidig påføres en negativ sinusformet spenning til kontrollelektroden til triac VS1 (fig. 66). I det øyeblikket når verdien overstiger koblingsspenningen, vil enheten åpne og strømmen strømme gjennom belastningen.Etter at verdien på kontrollspenningen blir lavere enn terskelen, forblir triacen åpen på grunn av det faktum at belastningsstrømmen overstiger enhetens holdestrøm. I øyeblikket når spenningen ved inngangen til regulatoren endrer sin polaritet, lukkes triacen. Prosessen blir deretter gjentatt. Dermed vil spenningen ved lasten ha en sagtannform (fig. 6c)
Jo større amplitude for kontrollspenningen er, jo tidligere vil triacen slå seg på, og desto lenger er strømpulsen i belastningen. Motsatt, jo mindre amplituden til styresignalet er, jo kortere blir varigheten av denne pulsen. I ytterste venstre stilling av motorvariabelen motstand R2 i henhold til diagrammet, vil belastningen absorbere de fullstendige "delene" av kraft. Hvis R2-regulatoren dreies i motsatt retning, er styresignalets amplitude lavere enn terskelverdien, triacen vil forbli i lukket tilstand og strømmen vil ikke strømme gjennom belastningen.
Det er lett å gjette på at enheten vår regulerer kraften som forbrukes av lasten, og dermed endres lampens lysstyrke eller temperaturen på varmeelementet.
Du kan bruke følgende elementer på enheten din. Triac KU208 med bokstaven B eller G. Diode-blokk KTs405 eller KTs407 med hvilken som helst bokstavindeks, fire er også egnet halvlederdiode serie D226, D237. Permanent motstand - MLT-0,25, variabel - SPO-2 eller annen kraft ikke mindre enn 1 W. ХР1 - standard nettverksplugg, XS1 - stikkontakt. T1-transformatoren er designet for en sekundær viklingsspenning på 12-25 V.
Hvis det ikke er noen passende transformator, må du lage den selv. Kjernen er laget av Ш16 plater, den innstilte tykkelsen er 20 mm, viklingen I inneholder 3300 omdreininger av PEL-1 0,1 ledning, og viklingen II inneholder 300 omdreininger med PEL-1 0,3.
Vippebryter - enhver nettverksikring, må være designet for maksimal belastningsstrøm.
Regulatoren er satt sammen i en plastkasse. En toppbryter, en variabel motstand, en sikringsholder og en sokkel er montert på topppanelet. En transformator, en diodeblokk og en triac er installert i bunnen av saken. Triacen må være utstyrt med en varmeavledende radiator med en tykkelse på 1 - 2 mm og et område på minst 14 cm2. Bor et hull for strømledningen i en av sideveggene på kabinettet.
Enheten trenger ikke å justeres, og med riktig installasjon og vedlikeholdbare deler begynner den å fungere umiddelbart etter at den er koblet til nettverket.
GJENNOM BRUK AV REGULATOREN, IKKE GLEM OM SIKKERHETSINSTRUKSJONER. DU KAN ÅPNE BOLIGET bare ved å koble fra apparatet fra nettverket!
V. Yantsev.
Se også på elektrohomepro.com
: