kategória: Praktická elektronika, Začiatočníci elektrikári
Počet zobrazení: 331096
Komentáre k článku: 18
Triaky: od jednoduchých po komplexné
V roku 1963 sa ďalšia „príbuzná“ objavila veľká rodina Trinistorov - triak, Ako sa líši od svojich „bratov“ - trinistorov (tyristorov)? Pamätajte na vlastnosti týchto zariadení. Ich práca sa často porovnáva s činnosťou bežných dverí: zariadenie je zamknuté - v obvode nie je žiadny prúd (dvere sú zatvorené - neexistuje žiadny priechod), zariadenie je otvorené - v obvode sa objaví elektrický prúd (dvere sú otvorené - vstup). Majú však spoločnú chybu. Tyristory prechádzajú prúdom iba vpred - týmto spôsobom sa obyčajné dvere ľahko otvárajú „od seba“, ale bez ohľadu na to, koľko ich k sebe pritiahnete - v opačnom smere bude všetko úsilie zbytočné.
Vedci zistili, že zvýšením počtu polovodičových vrstiev tyristora zo štyroch na päť a vybavením riadiacou elektródou je zariadenie s takou štruktúrou (neskôr nazývané triak) schopné prechádzať elektrickým prúdom v smere dopredu aj dozadu.
Pozrite sa na obrázok 1, zobrazujúci štruktúru polovodičových vrstiev triaka. Navonok sa podobajú tranzistorovej štruktúre p-n-r typu, ale líšia sa tým, že majú ďalšie tri oblasti nvodivosť. A čo je zaujímavé: ukázalo sa, že dvaja z nich, umiestnení na katóde a anóde, vykonávajú funkcie iba jednej polovodičovej vrstvy - štvrtej. Piate tvorí oblasť s n- vodivosť ležiaca v blízkosti regulačnej elektródy.
Je zrejmé, že prevádzka takého zariadenia je založená na zložitejších fyzikálnych procesoch ako na iných typoch tyristorov. Aby sme lepšie pochopili princíp triakovej operácie, použijeme jej tyristorový analóg. Prečo presne tyristor? Faktom je, že oddelenie štvrtej polovodičovej vrstvy triaka nie je náhodné. Vďaka tejto štruktúre anóda a katóda v smere prúdu, ktorý tečie cez zariadenie, plnia svoje hlavné funkcie, a ak sú obrátené, zdá sa, že si vymieňajú miesta - anóda sa stáva katódou a katóda sa naopak stáva anódou, t. zapnutý tyristor (obr. 2).
Trinistorový analóg triak
Predstavte si, že na riadiacu elektródu je aplikovaný spúšťací signál. Keď je napätie na anóde zariadenia kladná polarita a záporné na katóde, ľavý trinistor pretečie elektrický prúd. Ak je polarita napätia na výkonových elektródach obrátená, zapne sa pravý trinistor. Piata polovodičová vrstva, podobne ako riadiaca jednotka riadenia pohybu vozidiel na križovatke, vyšle spúšťací signál, v závislosti od fázy prúdu, jednému z trinistorov. Pri absencii spúšťacieho signálu je triak uzavretý.
Vo všeobecnosti sa dá jeho činnosť porovnávať napríklad s otočnými dverami v stanici metra - v akom smere ich stlačíte, určite sa otvoria. Na riadiacu elektródu triaka skutočne privedieme odblokovacie napätie - „zatlačíme“ a elektróny, podobne ako cestujúci, ktorí sa ponáhľajú na palubu alebo vystúpia, prúdia zariadením v smere určenom polaritou anódy a katódy.
Tento záver je potvrdený charakteristikou prúdu a napätia zariadenia (obr. 3). Pozostáva z dvoch rovnakých kriviek, ktoré sa navzájom otáčajú o 180 °. Ich tvar zodpovedá charakteristike prúdu a napätia dynistora a oblasti nevodivého stavu, ako je tomu u trinistora, je možné ľahko prekonať, ak sa na riadiacu elektródu privedie spúšťacie napätie (meniace sa časti kriviek sú znázornené prerušovanou čiarou).
V dôsledku symetrie charakteristiky prúdu a napätia sa nové polovodičové zariadenie nazývalo symetrický tyristor (skrátka - triak). Niekedy sa nazýva triak (termín pochádzajúci z angličtiny).
Triak zdedil od svojho predchodcu tyristora všetky svoje najlepšie vlastnosti. Najdôležitejšou výhodou tejto novinky je však to, že v jej prípade sú okamžite umiestnené dve polovodičové zariadenia. Posúďte sami. Na riadenie obvodu jednosmerného prúdu je potrebný jeden tyristor, pre obvod striedavého prúdu zariadení musia byť dva (paralelne zapnuté). A ak vezmeme do úvahy, že každý z nich potrebuje samostatný zdroj uvoľňovacieho napätia, ktorý musí navyše zapnúť zariadenie presne v okamihu zmeny fázy prúdu, je zrejmé, aká náročná bude takáto riadiaca jednotka. Pre triak nezáleží na druhu prúdu. Stačí iba jedno takéto zariadenie so zdrojom uvoľňovacieho napätia a je pripravené univerzálne ovládacie zariadenie. Môže byť použitý v jednosmernom alebo striedavom napájacom obvode.
Úzka väzba medzi tyristorom a triakom viedla k tomu, že tieto zariadenia mali veľa spoločného. Elektrické vlastnosti triaka sú teda charakterizované rovnakými parametrami ako tyristor. Rovnakým spôsobom sú označené aj písmenami KU, trojmiestnym číslom a indexom písmen na konci označenia. Niekedy sú triaky označené trochu inak - písmenami TC, čo znamená „tyristor je symetrický“.
Bežné grafické označenie triakov na schémach obvodu je znázornené na obrázku 4.
Pre praktické zoznámenie sa s triakmi si vyberieme prístroje série KU208 - triode symetrické tyristory typu p-p-p-p. Typy zariadení sú označené písmenami indexov v ich označení - A, B, C alebo G. Konštantné napätie, ktoré triak s indexom A vydrží, keď je zatvorené, je 100 V, B - 200 V, V - 300 V a G - 400 V. Zostávajúce parametre týchto zariadení sú identické: maximálny jednosmerný prúd v otvorenom stave je 5 A, pulzný prúd je 10 A, zvodový prúd v zatvorenom stave je 5 mA, napätie medzi katódou a anódou v vodivom stave je -2 V, hodnota uvoľňovacieho napätia na regulačnej elektróde 5 V pri 160 mA, rozptýlené v puzdre Prístroj poháňané 10 W, maximálnu prevádzkovú frekvencie - 400 Hz.
A teraz sa pozrime na elektrické osvetľovacie zariadenia. Nie je nič jednoduchšie riadiť prácu niektorého z nich. Napríklad, stlačil som vypínač - a v miestnosti sa rozsvietil luster, znova stlačil - zhasol. Niekedy sa však táto výhoda neočakávane zmení na nevýhodu, najmä ak si chcete spríjemniť izbu, vytvoriť pocit pohodlia, a preto je dôležité zvoliť správne osvetlenie. Teraz, ak sa žiara žiaroviek plynulo zmenila ...
Ukazuje sa, že nie je nič nemožné. Namiesto konvenčného spínača je potrebné pripojiť elektronické zariadenie, ktoré riadi jas lampy. Funkcie ovládača "veliteľa" lámp v takomto zariadení vykonávajú polovodičový triak.
Môžete zostaviť jednoduché ovládacie zariadenie, ktoré vám pomôže regulovať jas žiara stolnej lampy alebo lustru, meniť teplotu horúcej platne alebo špičky spájkovačky pomocou obvodu znázorneného na obrázku 5.
Obr. 5. Schematická schéma regulátora
Transformátor T1 prevádza sieťové napätie 220 V na 12 - 25 V. Je usmerňované diódovým blokom VD1-VD4 a privádzané do regulačnej elektródy triaka VS1. Odpor R1 obmedzuje prúd regulačnej elektródy a veľkosť riadiaceho napätia je riadená premenlivým odporom R2.
Obr. 6. Časové diagramy napätia: a - v sieti; b - na regulačnej elektróde triaku, c - na záťaži.
Aby sme uľahčili pochopenie činnosti zariadenia, zostavujeme tri časové diagramy napätia: sieť, na regulačnej elektróde triaka a pri zaťažení (obr. 6). Po pripojení zariadenia k sieti sa na jeho vstup privádza striedavé napätie 220 V (obr. 6a). Súčasne sa na kontrolnú elektródu triaka VS1 privádza záporné sínusové napätie (obr. 66). V okamihu, keď jeho hodnota prekročí spínacie napätie, zariadenie sa otvorí a záťaž prúdi cez sieťový prúd.Po poklese hodnoty riadiaceho napätia pod prahovú hodnotu zostane triak otvorený v dôsledku skutočnosti, že záťažový prúd prekračuje prídržný prúd zariadenia. V okamihu, keď napätie na vstupe regulátora zmení svoju polaritu, triak sa uzavrie. Postup sa potom opakuje. Napätie pri zaťažení bude mať tvar pílového listu (obr. 6c).
Čím väčšia je amplitúda riadiaceho napätia, tým skôr sa triak zapne, a preto čím dlhšie bude aktuálny impulz v záťaži. Naopak, čím je menšia amplitúda riadiaceho signálu, tým je doba trvania tohto impulzu kratšia. V krajnej ľavej polohe variabilného rezistora R2 motora podľa diagramu zaťaženie pohltí celú časť energie. Ak sa regulátor R2 otočí opačným smerom, amplitúda riadiaceho signálu je nižšia ako prahová hodnota, triak zostane v uzavretom stave a prúd nebude pretekať záťažou.
Je ľahké uhádnuť, že naše zariadenie reguluje energiu spotrebovanú záťažou, čím sa mení jas lampy alebo teplota vykurovacieho telesa.
Na zariadenie môžete použiť nasledujúce prvky. Triac KU208 s písmenom B alebo G. Diódový blok KTs405 alebo KTs407 s ľubovoľným písmenovým indexom, sú tiež vhodné štyri polovodičová dióda série D226, D237. Trvalý rezistor - MLT-0,25, variabilný - SPO-2 alebo iný výkon najmenej 1 W. ХР1 - štandardný sieťový konektor, zásuvka XS1. Transformátor T1 je navrhnutý pre napätie sekundárneho vinutia 12-25 V.
Ak nie je vhodný transformátor, urobte ho sami. Jadro je vyrobené z ~ 16 platní, hrúbka sady je 20 mm, vinutie I obsahuje 3300 závitov drôtu PEL-1 0,1 a vinutie II obsahuje 300 závitov PEL-1 0,3.
Prepínač - každá sieťová poistka musí byť skonštruovaná na maximálny zaťažovací prúd.
Regulátor je zostavený v plastovom puzdre. Na hornom paneli je namontovaný prepínač, variabilný odpor, držiak poistiek a zásuvka. Transformátor, diódový blok a triak sú nainštalované v spodnej časti skrinky. Triak musí byť vybavený žiaričom rozptyľujúcim teplo s hrúbkou 1 - 2 mm a plochou najmenej 14 cm2. Vyvŕtajte otvor pre napájací kábel v jednej z bočných stien podvozku.
Zariadenie nie je potrebné nastavovať a so správnou inštaláciou a opraviteľnými časťami začne pracovať okamžite po pripojení k sieti.
POUŽITÍM REGULÁTORA NEZABUDNITE O BEZPEČNOSTNÝCH OPATRENIACH. BÝVANIE MÔŽETE OTVORIŤ IBA ODPORÚČANÍM ZARIADENIA Z SIETE!
V. Yantsev.
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: