Cấu tạo và Nguyên lý làm việc của Triac Công nghệ 12

Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ tìm hiểu về một số điều cơ bản của TRIAC. Trong quá trình đó, chúng ta sẽ hiểu được cấu tạo, ký hiệu, cách làm việc, đặc điểm, ứng dụng của TRIAC. Hãy xem với Hocwiki nhé !

Giới thiệu Triac

Như chúng ta biết rằng SCR như một thiết bị một chiều và có đặc tính chặn ngược, ngăn dòng điện trong điều kiện phân cực ngược. Nhưng đối với nhiều ứng dụng, điều khiển hai chiều của dòng điện là bắt buộc, đặc biệt là trong các mạch xoay chiều. Để đạt được điều này với SCR, hai SCR phải được kết nối chống song song để điều khiển cả nửa chu kỳ dương và âm của đầu vào.

Tuy nhiên, cấu trúc này có thể được thay thế bằng thiết bị bán dẫn đặc biệt được gọi là TRIAC để thực hiện điều khiển hai chiều. TRIAC là thiết bị chuyển mạch hai chiều có thể điều khiển nguồn AC một cách hiệu quả và chính xác. Chúng thường được sử dụng trong bộ điều khiển tốc độ động cơ, mạch điện xoay chiều, hệ thống điều khiển áp suất, bộ điều chỉnh độ sáng đèn và các thiết bị điều khiển điện xoay chiều khác.

Kiến thức cơ bản về TRIAC

Triac là một thành viên quan trọng của họ thiết bị thyristor. Nó là một thiết bị hai chiều có thể cho dòng điện đi qua trong điều kiện phân cực thuận và ngược và do đó nó là thiết bị điều khiển xoay chiều. Triac tương đương với hai SCR nối tiếp nhau được kết nối với một cực cổng như trong hình.

TRIAC là tên viết tắt của công tắc AC TRIode. TRI có nghĩa là thiết bị bao gồm ba cực và AC có nghĩa là nó điều khiển nguồn AC hoặc nó có thể dẫn theo cả hai chiều của dòng điện xoay chiều.

Triac có ba cực là Cổng chính 1 (MT1), Cổng chính 2 (MT2) và Cổng (G) như trong hình. Nếu MT1 được phân cực thuận so với MT2, thì dòng điện chạy từ MT1 sang MT2. Tương tự như vậy, nếu MT2 được phân cực thuận đối với MT1, thì dòng điện chạy từ MT2 sang MT1.

Hai điều kiện trên đạt được bất cứ khi nào cổng được kích hoạt với một xung cổng thích hợp. Tương tự như SCR, triac cũng được quay bằng cách đưa các xung dòng điện thích hợp vào cực cổng. Khi nó được BẬT, nó sẽ mất quyền kiểm soát cổng đối với sự dẫn truyền của nó. Vì vậy, traic có thể được TẮT bằng cách giảm dòng điện đến 0 qua các cực chính.

Cấu tạo của TRIAC

Triac là một linh kiện bán dẫn năm lớp, ba cực. Các cực được đánh dấu là MT1, MT2 là cực dương và cực âm trong trường hợp SCR. Và cổng được biểu diễn là G tương tự như thyristor. cực cổng được kết nối với cả hai vùng N4 và P2 bằng một tiếp điểm kim loại và nó ở gần cực MT1.

cực MT1 được kết nối với cả hai vùng N2 và P2, trong khi MT2 được kết nối với cả hai vùng N3 và P1. Do đó, các cực MT1 và MT2 kết nối với cả hai vùng P và N của thiết bị và do đó phân cực của điện áp đặt vào giữa hai cực này quyết định dòng điện chạy qua các lớp của thiết bị.

Với việc mở cổng, MT2 được thực hiện dương đối với MT1 cho một đặc điểm phân biệt thuận. Do đó traic hoạt động ở chế độ chặn thuận cho đến khi điện áp trên triac nhỏ hơn điện áp ngắt thuận. Tương tự đối với triac phân cực ngược, MT2 được tạo âm đối với MT1 với cổng mở.

Cho đến khi điện áp trên triac nhỏ hơn điện áp ngắt ngược, thiết bị hoạt động ở chế độ chặn ngược. Một traic có thể được làm cho dẫn điện bằng điện áp dương hoặc âm ở cực cổng.

Nuyên lý hoạt động của TRIAC

Có thể kết nối nhiều tổ hợp điện áp âm và dương khác nhau với các đầu triac vì nó là thiết bị hai chiều. Bốn tổ hợp thế điện cực có thể có làm cho triac hoạt động ở bốn góc phần tư hoạt động hoặc chế độ khác nhau được đưa ra như.

  1. MT2 dương đối với MT1 với cực cổng dương đối với MT1.
  2. MT2 là dương đối với MT1 với cực cổng phân cực đối với MT1.
  3. MT2 là âm đối với MT1 với cực cổng âm đối với MT1.
  4. MT2 là âm đối với MT1 với cực cổng là dương đối với MT1.

Nói chung, dòng chốt cao hơn ở góc phần tư thứ hai hoặc chế độ trong khi dòng điện kích hoạt cổng cao hơn ở chế độ thứ tư so với các chế độ khác cho bất kỳ triac nào.

Hầu hết các ứng dụng, mạch dòng kích hoạt âm được sử dụng có nghĩa là góc phần tư 2 và 3 được sử dụng để kích hoạt đáng tin cậy trong điều khiển hai chiều và cũng như khi độ nhạy của cổng là quan trọng. Độ nhạy cổng cao nhất với chế độ 1 và 4 thường được sử dụng.

Chế độ 1: MT2 là dương, dòng cổng dương

Khi cực cổng được tạo dương đối với MT1, dòng điện cổng chạy qua điểm giao nhau P2 và N2. Khi dòng điện này chạy qua, lớp P2 tràn ngập các điện tử và hơn nữa các điện tử này bị khuếch tán đến cạnh của tiếp giáp J2 (hoặc tiếp giáp P2-N1).

Các điện tử này được thu bởi lớp N1 sẽ tạo ra một điện tích không gian trên lớp N1. Do đó, nhiều lỗ trống hơn từ vùng P1 được khuếch tán vào vùng N1 để trung hòa các điện tích âm trong không gian. Các lỗ trống này đến chỗ tiếp giáp J2 và tạo ra điện tích dương trong vùng P2, làm cho nhiều điện tử hơn từ N2 bơm vào P2.

Điều này dẫn đến sự tái sinh dương và cuối cùng dòng điện chính chạy từ MT2 sang MT1 qua các vùng P1- N1 – P2 – N2.

Chế độ 2: MT2 là dương, cổng âm hiện tại

Khi MT2 là dương và cực cổng là âm đối với MT1, dòng điện cổng chạy qua điểm giao nhau P2-N4. Cổng chuyển tiếp dòng điện này làm lệch điểm nối P2-N4 cho cấu trúc P1N1P2N4 phụ trợ. Điều này dẫn đến triac ban đầu dẫn qua các lớp P1N1P2N4.

Điều này càng làm tăng tiềm năng giữa P2N2 đối với tiềm năng của MT2. Điều này làm cho dòng điện được thiết lập từ trái sang phải trong lớp P2 làm lệch phía trước tiếp giáp P2N2. Và do đó cấu trúc chính P1N1P2N2 bắt đầu hoạt động.

Cấu trúc phụ trợ được tiến hành ban đầu P1N1P2N4 được coi là SCR thí điểm trong khi cấu trúc được tiến hành sau đó P1N1P2N2 được coi là SCR chính. Do đó dòng điện cực dương của SCR thí điểm đóng vai trò như dòng điện cổng tới SCR chính. Độ nhạy đối với dòng điện cổng thấp hơn trong chế độ này và do đó cần nhiều dòng điện hơn để biến triac.

Chế độ 3: MT2 là âm, cổng dương hiện tại

Trong chế độ này, MT2 được tạo âm đối với MT1 và thiết bị được BẬT bằng cách đặt điện áp dương giữa cổng và cực MT1. Quá trình BẬT được bắt đầu bởi N2 hoạt động như một điều khiển cổng từ xa và cấu trúc dẫn để BẬT triac là P2N1P1N3.

Cổng bên ngoài chuyển tiếp hiện tại làm lệch đường giao nhau P2-N2. Lớp N2 bơm các electron vào lớp P2, sau đó được thu lại bằng tiếp giáp P2N1. Kết quả này làm tăng dòng điện chạy qua ngã ba P2N1.

Các lỗ được tiêm từ lớp P2 khuếch tán qua vùng N1. Điều này tạo ra một điện tích dương trong vùng P. Do đó, nhiều electron từ N3 được khuếch tán vào P1 để trung hòa các điện tích dương trong không gian.

Do đó, các điện tử này đến điểm tiếp giáp J2 và tạo ra điện tích không gian âm trong Vùng N1, điều này dẫn đến việc đưa nhiều lỗ hơn từ P2 vào vùng N1. Quá trình tái tạo này tiếp tục cho đến khi cấu trúc P2N1P1N3 BẬT triac và dẫn dòng điện bên ngoài.

Khi triac được BẬT bởi cổng từ xa N2, thiết bị ít nhạy cảm hơn với dòng cổng dương ở chế độ này.

Chế độ 4: MT2 là âm, cổng âm hiện tại

Trong chế độ này, N4 hoạt động như một cổng từ xa và đưa các điện tử vào vùng P2. Cổng bên ngoài chuyển tiếp hiện tại làm lệch đường giao nhau P2N4. Các electron từ vùng N4 được thu thập bởi tiếp giáp P2N1 làm tăng dòng điện qua tiếp giáp P1N1.

Do đó, cấu trúc P2N1P1N3 BẬT bằng hành động phục hồi. Dòng điện triac nhạy hơn ở chế độ này so với dòng điện cổng dương ở chế độ 3.

Từ cuộc thảo luận ở trên, kết luận rằng chế độ 2 và 3 là cấu hình kém nhạy hơn, cần nhiều dòng điện hơn để kích hoạt triac, trong khi chế độ kích hoạt phổ biến hơn của triac là 1 và 4 có độ nhạy lớn hơn. Trong thực tế, chế độ hoạt động nhạy hơn được chọn sao cho cực tính của cổng phải phù hợp với cực của cực MT2.

Đặc tuyến VI của TRIAC

Chức năng triac giống như hai thyristor được kết nối chống song song và do đó đặc tính VI của triac trong góc phần tư thứ 1 và thứ 3 sẽ tương tự như đặc tính VI của thyristor. Khi cực MT2 dương đối với cực MT1, triac được cho là đang ở chế độ chặn chuyển tiếp.

Một dòng điện rò rỉ nhỏ chạy qua thiết bị với điều kiện điện áp trên thiết bị thấp hơn điện áp ngắt. Khi đạt đến điện áp đánh thủng của thiết bị, triac sẽ BẬT như hình dưới đây.

Tuy nhiên, cũng có thể BẬT triac bên dưới VBO bằng cách đặt xung cổng sao cho dòng điện qua thiết bị phải nhiều hơn dòng chốt của triac.

Tương tự, khi cực MT2 được tạo âm đối với MT1, traic đang ở chế độ chặn ngược. Một dòng điện rò rỉ nhỏ chạy qua thiết bị cho đến khi nó được kích hoạt bằng điện áp ngắt hoặc phương pháp kích hoạt cổng. Do đó, xung dương hoặc âm tới cổng sẽ kích hoạt triac theo cả hai hướng.

Điện áp cung cấp mà tại đó triac bắt đầu dẫn phụ thuộc vào dòng điện cổng. Nếu dòng điện của cổng lớn hơn, thì điện áp cung cấp sẽ nhỏ hơn mà tại đó triac được BẬT. Kích hoạt chế độ -1 đã thảo luận ở trên được sử dụng ở góc phần tư đầu tiên trong khi kích hoạt chế độ-3 được sử dụng ở góc phần tư thứ 3.

Do cấu trúc bên trong của triac, các giá trị thực tế của dòng điện chốt, dòng điện kích hoạt cổng và dòng điện giữ có thể hơi khác nhau ở các chế độ hoạt động khác nhau. Do đó, xếp hạng của traic thấp hơn đáng kể so với thyristor.

Ưu Điểm

Triac có thể được kích hoạt bởi cả điện áp cực âm và dương được áp dụng tại cổng.

  • Nó có thể hoạt động và chuyển đổi cả hai nửa chu kỳ của dạng sóng AC .
  • So với cấu hình thyristor chống song song yêu cầu hai tản nhiệt có kích thước nhỏ hơn một chút, triac cần một tản nhiệt duy nhất có kích thước lớn hơn một chút. Do đó, triac tiết kiệm cả không gian và chi phí trong các ứng dụng nguồn AC.
  • Trong các ứng dụng DC, SCR được yêu cầu kết nối với một diode song song để bảo vệ chống lại điện áp ngược. Nhưng triac có thể hoạt động mà không cần diode, có thể xảy ra sự cố an toàn theo một trong hai hướng.

Nhược điểm

  • Chúng có sẵn với xếp hạng thấp hơn so với thyristor.
  • Cần phải xem xét cẩn thận khi lựa chọn mạch kích hoạt cổng vì triac có thể được kích hoạt trong cả điều kiện phân cực thuận và nghịch.
  • Chúng có xếp hạng dv / dt thấp so với thyristor.
  • Chúng có tần số chuyển mạch rất nhỏ.
  • Triacs kém tin cậy hơn so với thyristor.

Các ứng dụng

Do điều khiển hai chiều của AC, triac được sử dụng làm bộ điều khiển nguồn AC, bộ điều khiển quạt, bộ điều khiển lò sưởi, thiết bị kích hoạt cho SCR, công tắc tĩnh ba vị trí, bộ điều chỉnh độ sáng, v.v. Triac làm công tắc và các ứng dụng điều khiển pha được thảo luận dưới đây.

Triac làm công tắc điện cao

Vì triac sử dụng điện áp cổng và dòng điện thấp để điều khiển điện áp và dòng tải cao, nó thường được sử dụng làm thiết bị chuyển mạch trong nhiều hoạt động chuyển mạch. Hình dưới đây cho thấy việc sử dụng triac làm công tắc BẬT / TẮT AC để điều khiển đèn công suất cao.

Khi công tắc S ở vị trí 1, triac ở chế độ chặn thuận và do đó đèn vẫn ở trạng thái TẮT. Nếu công tắc được ném vào vị trí 2, một dòng điện cổng nhỏ chạy qua cực cổng và do đó triac được BẬT. Điều này làm cho đèn chuyển sang BẬT để cung cấp đầu ra đầy đủ.

Điều khiển pha bằng Triac

Giống như SCR, một phương pháp điều khiển pha thay đổi công suất trung bình cho tải cũng có thể thực hiện được với triac. Bằng cách kiểm soát góc kích hoạt trong mỗi nửa chu kỳ của AC đầu vào, công suất cung cấp cho tải được kiểm soát. Độ trễ mà sự kích hoạt bị trễ được gọi là góc trễ và góc mà triac dẫn điện được gọi là góc dẫn.

Hình dưới đây cho thấy việc sử dụng triac cho phương pháp điều khiển pha để tạo ra công suất biến đổi cho tải. Điốt D1 và D2 ​​truyền dòng điện tới cực cổng theo các nửa chu kỳ dương và âm tương ứng.

Ngay sau khi nguồn AC đầu vào được cấp cho mạch, triac ở trạng thái chặn (thuận hoặc nghịch) với điều kiện điện áp đặt vào nhỏ hơn VBO hoặc dòng cổng nhỏ hơn dòng cổng tối thiểu. Trong nửa chu kỳ dương của đầu vào, diode D1 được phân cực thuận và do đó dòng điện cổng dương được áp dụng cho cổng.

Do đó, cổng được kích hoạt do đó triac đi vào trạng thái dẫn. Trong nửa chu kỳ âm của đầu vào, diode D2 được phân cực thuận, do đó dòng điện cổng chạy qua nó do đó triac được BẬT.

Tương tự như vậy, nguồn AC cung cấp cho tải được điều khiển theo cả hai hướng bằng cách áp dụng tín hiệu cổng thích hợp. Góc dẫn của triac được điều khiển bằng cách thay đổi điện trở R2 trong đoạn mạch trên.

Triac Vs SCR

  • Triac là thiết bị hai chiều, trong khi SCR là thiết bị một chiều.
  • Các cực triac là MT2, MT1 và cổng trong khi SCR có cực dương, cực âm và cực cổng.
  • Đối với cả dòng cổng âm và dương, traic dẫn điện nhưng chỉ có hướng trên dòng cổng BẬT SCR.
  • Có thể thực hiện bốn chế độ hoạt động khác nhau với triac, trong khi với SCR một chế độ hoạt động có thể thực hiện được.
  • Triac có sẵn với xếp hạng thấp hơn so với SCR.
  • Đặc tính Triac nằm ở góc phần tư thứ nhất và thứ ba trong khi đặc tính SCR nằm ở góc phần tư thứ nhất.
  • Độ tin cậy thấp hơn so với SCR.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button