Triák: Az egyszerűtől a komplexig

1963-ban egy nagy Trinistors család megjelent egy másik "rokon" - triac. Hogyan különbözik a "testvéreitől" - trinistoroktól (tirisztoroktól)? Ne felejtse el ezen eszközök tulajdonságait. Munkájukat gyakran összehasonlítják egy közönséges ajtó működésével: a készülék le van zárva - nincs áram az áramkörben (az ajtó zárva - nincs járat), az eszköz nyitva van - elektromos áram jelenik meg az áramkörben (az ajtó kinyílt - belép). De van egy közös hibájuk. A tirisztorok csak előremenő irányban hajtják át az áramot - ilyen módon egy közönséges ajtó könnyen kinyílik "önmagából", bármennyire is húzza maga felé - ellentétes irányban minden erőfeszítés hiábavaló.

A tirisztor félvezető rétegeinek számának négyről ötre történő növelésével és egy vezérlőelektródával való felszerelésével a tudósok megállapították, hogy egy ilyen szerkezetű eszköz (később triacnak nevezik) képes továbbadni az elektromos áramot mind előre, mind hátra.

Lásd az 1. ábrát, amely a triac félvezető rétegeinek szerkezetét ábrázolja. Külsőleg hasonlítanak a p- ésn-r típus, de abban különböznek abban, hogy három további területük van nvezetőképessége. És itt van az érdekes: kiderül, hogy közülük kettő, a katódnál és az anódnál, csak egy félvezető réteg funkcióit látja el - a negyedik. Az ötödik területet alkot n- vezetőképesség a vezérlőelektród közelében.

Nyilvánvaló, hogy egy ilyen eszköz működése sokkal összetettebb fizikai folyamatokon alapul, mint más típusú tirisztorok. A triac működésének alaposabb megértése érdekében a tirisztor analógját fogjuk használni. Miért pontosan a tirisztor? A tény az, hogy a triac negyedik félvezető rétegének elválasztása nem véletlen. Ennek a szerkezetnek köszönhetően az eszközön átáramló áram előremenő irányában az anód és a katód elvégzi fő funkcióit, és ha megfordulnak, úgy tűnik, hogy helyet cserélnek - az anód katódvá válik, és a katód éppen ellenkezőleg, anódmá válik, vagyis a triac két egymással párhuzamosnak tekinthető. a tirisztor be van kapcsolva (2. ábra).

Trinistor analóg triac

Képzelje el, hogy triggerjelet kap a vezérlőelektródra. Ha a készülék anódján a feszültség pozitív polaritású és negatív a katódnál, akkor a bal oldali trinisztoron elektromos áram folyik át. Ha a feszültség polaritása a teljesítményelektródok között megfordul, akkor a jobb oldali trinisztor bekapcsol. Az ötödik félvezető réteg, mint például egy kereszteződésnél az autók mozgását irányító forgalomirányító, triggerjelet küld, az áram fázisaitól függően, az egyik triniszternek. Indítójel hiányában a triac bezáródik.

Általában a működését összehasonlíthatjuk például egy metróállomásnál lévő forgóajtóval - melyik irányba tolja, biztosan kinyílik. Valójában a feloldó feszültséget a triac vezérlőelektródjára alkalmazzuk - „nyomjuk meg”, és az elektronok, akár a fedélzetre rohanó utasok, akár az utasok, az anód és a katód polaritása által meghatározott irányban áramolnak át a készüléken.

Ezt a következtetést megerősíti a készülék áramerősség-jellemzői (3. ábra). Két azonos görbéből áll, egymáshoz képest 180 ° -kal elforgatva. Alakjuk megegyezik a dynisztor áram-feszültség karakterisztikájával, és a nem vezetőképes állapot régiói, mint például a trinisztoré, könnyen leküzdhetők, ha a vezérlőelektródra trigger feszültséget alkalmaznak (a görbék változó szakaszai szaggatott vonallal vannak feltüntetve).

Az áram-feszültség karakterisztika szimmetriája miatt az új félvezető eszközt szimmetrikus tirisztornak (röviden - triacnak) nevezték. Ezt néha triacnak hívják (egy olyan kifejezés, amely angolul származik).

A triac örökölte elődenek, a tirisztornak, a legjobb tulajdonságait. Az újdonság legfontosabb előnye az, hogy két félvezető eszköz azonnal megtalálható benne. Döntsd magad. A DC áramkör vezérléséhez egy tirisztorra van szükség, az eszközök váltakozó áramú áramköréhez kétnek kell lennie (párhuzamosan bekapcsolva). És ha figyelembe vesszük, hogy mindegyiknek külön-külön forrásra van szüksége a feloldó feszültséghez, amelynek ráadásul pontosan be kell kapcsolnia a készüléket az áram fázisának megváltoztatásának pillanatában, akkor világossá válik, hogy milyen nehéz lesz egy ilyen vezérlőegység. A triac számára az ilyen típusú áram nem számít. Csak egy ilyen eszköz nyitható feszültségforrással elegendő, és egy univerzális vezérlőkészülék készen áll. Használható egyenáramú vagy váltakozó áramú áramkörökben.

A tirisztor és a triac szoros kapcsolata ahhoz a tényhez vezetett, hogy ezeknek az eszközöknek nagyon sok közös vonása van. Tehát a triac elektromos tulajdonságait ugyanolyan paraméterek jellemzik, mint a tirisztor. Ugyanígy vannak megjelölve - a KU betűkkel, egy három számjegyű számmal és a jelölés végén lévő betűindexel. A triacokat néha másképp jelölik - a TC betűkkel, ami azt jelenti, hogy "a tirisztor szimmetrikus".

A triakok szokásos grafikus megnevezését az áramkörökben a 4. ábra mutatja.

A triákokkal való gyakorlati megismerés érdekében a KU208 sorozat eszközeit választjuk - p-p-p-p típusú trióda szimmetrikus tirisztorokat. Az eszközök típusait betűindexek jelölik megnevezésükben - A, B, C vagy G. Az állandó feszültség, amelyet az A mutatóval ellátott triac képes ellenállni zárt állapotban, 100 V, B - 200 V, V - 300 V és G - 400 V. Ezen eszközök fennmaradó paraméterei megegyeznek: a maximális egyenáram nyitott állapotban 5 A, az impulzus áram 10 A, a szivárgási áram zárt állapotban 5 mA, a katód és az anód közötti feszültség vezetési állapotban -2 V, a nyitófeszültség értéke a vezérlőelektródon 5 V 160 mA-nál, a ház eloszlatja A műszer hatalom közötti 10 W, a maximális üzemi frekvencia - 400 Hz.

Most térjünk át az elektromos világítóberendezésekhez. Semmi sem könnyebb kezelni egyikük munkáját. Megnyomtam például a kapcsológombot - és a helyiségben egy csillár kigyulladt, újra megnyomtam - kialudt. Időnként azonban ez az előny váratlanul hátrányossá válik, különösen akkor, ha a szobáját hangulatossá kívánja tenni, kényelmi érzetet kelteni, és ehhez annyira fontos a megfelelő megvilágítás kiválasztása. Ha a lámpák ragyogása egyenletesen megváltozik ...

Kiderül, hogy nincs semmi lehetetlen. A hagyományos kapcsoló helyett csak a lámpa fényerejét szabályozó elektronikus eszköz csatlakoztatására van szükség. A lámpák vezérlőjének, "parancsnokának" funkciói egy ilyen eszközben félvezető triacot hajtanak végre.

Felépíthet egy egyszerű vezérlőkészüléket, amely segít az asztali lámpa vagy a csillár fényének fényerejének szabályozásában, megváltoztathatja a főzőlap hőmérsékletét vagy a forrasztópáka hegyét az 5. ábrán bemutatott áramkör segítségével.

Ábra. 5. A szabályozó vázlata

A T1 transzformátor a hálózati feszültséget 220 V-ról 12-25 V-ra konvertálja. Ezt a VD1-VD4 diódablokk egyenirányítja és a VS1 triac vezérlőelektródjára táplálja. Az R1 ellenállás korlátozza a vezérlőelektróda áramát, és a vezérlőfeszültség nagyságát egy változó R2 ellenállás vezérli.

Ábra. 6. A feszültség időzítési diagramjai: a - a hálózatban; b - a triac vezérlőelektródján, c - a terhelésen.

A készülék működésének megértése érdekében három feszültségdiagramot készítünk: a hálózatról, a triac vezérlőelektródáján és a terhelésen (6. ábra). Miután az eszközt csatlakoztatták a hálózathoz, 220 V váltakozó feszültséget táplálnak bemenetére (6a. Ábra). Ugyanakkor negatív szinuszos feszültséget vezetnek a VS1 triac vezérlőelektródjára (66. ábra). Abban a pillanatban, amikor értéke meghaladja a kapcsolási feszültséget, a készülék kinyílik, és a hálózati áram átáramlik a terhelésen.Miután a vezérlőfeszültség értéke alacsonyabb lesz a küszöbnél, a triac nyitva marad, mivel a terhelési áram meghaladja az eszköz tartási áramát. Abban a pillanatban, amikor a szabályozó bemeneti feszültsége megváltoztatja polaritását, a triac bezáródik. A folyamatot ezután megismételjük. Így a terhelés feszültsége fűrészfog alakú lesz (6c ábra)

Minél nagyobb a vezérlőfeszültség amplitúdója, minél előbb bekapcsol a triac, és ezért minél hosszabb az aktuális impulzus a terhelésben. Ezzel szemben, minél kisebb a vezérlőjel amplitúdója, annál rövidebb az impulzus időtartama. Az R2 motor motor ellenállásának szélső bal oldali helyzeténél az ábra szerint a terhelés elnyeli a teljes "részeket". Ha az R2 szabályozót ellentétes irányba fordítják, akkor a vezérlőjel amplitúdója alacsonyabb, mint a küszöbérték, a triac zárt állapotban marad, és a terhelésen nem folyik áram.

Könnyű kitalálni, hogy készülékünk szabályozza-e a rakomány által fogyasztott energiát, ezáltal megváltoztatva lámpa fényereje vagy a fűtőelem hőmérséklete.

A következő elemeket alkalmazhatja készülékére. A Triac KU208 B vagy G. betűvel. A KTs405 vagy KTs407 diódás blokk bármilyen betűindextel, négy szintén megfelelő félvezető dióda sorozat D226, D237. Állandó ellenállás - MLT-0,25, változó - SPO-2 vagy bármilyen más teljesítmény, legalább 1 W. ХР1 - szabványos hálózati csatlakozó, XS1 - aljzat. A T1 transzformátort 12-25 V másodlagos tekercsfeszültségre tervezték.

Ha nincs megfelelő transzformátor, készítse el saját maga. A mag Ш16 lemezből készül, a beállított vastagság 20 mm, az I. tekercs 3300 fordulatot tartalmaz PEL-1 0,1 huzalt és a II tekercs 300 fordulatot tartalmaz PEL-1 0,3-at.

Váltókapcsoló - minden hálózati biztosítékot úgy kell megtervezni, hogy a maximális terhelési áram legyen.

A szabályozót műanyag tokban szereljük össze. Váltókapcsoló, változó ellenállás, biztosítéktartó és aljzat van felszerelve a felső panelen. A ház alján transzformátor, dióda blokk és triacia van felszerelve. A triacot fel kell szerelni 1 - 2 mm vastagságú és legalább 14 cm2-es hőszóró radiátorral. Fúrjon be egy lyukat a tápkábel számára az alváz egyik oldalfalain.

Az eszközt nem kell beállítani, és a megfelelő telepítéssel és szervizelhető alkatrészekkel azonnal működni kezd, miután csatlakozik a hálózathoz.

A SZABÁLYOZÓ HASZNÁLATA NE felejtse el a BIZTONSÁGI ÓVINTÉZKEDÉSET. CSAK A KÉSZÜLÉKET KIVÁLASZTHAThatja, HOGY A HÁLÓZATBÓL KAPCSOLÓDJA KI A KÉSZÜLÉKET!

V. Yantsev.