Triacs - دوائر العمل والتطبيق

يمكن مقارنة التيرستورات بترحيل الإغلاق. سيتم تشغيله وإغلاقه على الفور بمجرد تشغيله ، وسيظل مغلقًا طالما ظل جهد الإمداد أعلى من صفر فولت أو لم يتم تغيير قطبية العرض.

إذا كان العرض عبارة عن تيار متردد (تيار متردد) ، فسيتم فتح التيرستورات خلال الفترات التي تتجاوز فيها دورة التيار المتردد خط الصفر ، ولكنها ستغلق وتتحول إلى وضع التشغيل بمجرد إعادة تشغيلها.

مزايا الترياك كمفاتيح ثابتة

• يمكن استبدال Triacs بشكل فعال للمفاتيح أو المرحلات الميكانيكية للتحكم في الأحمال في دوائر التيار المتردد.
• يمكن تكوين Triacs لتبديل الأحمال الثقيلة نسبيًا من خلال الحد الأدنى من تشغيل التيار.
• عند إجراء التيرستورات (إغلاق) ، فإنها لا تنتج تأثير ارتداد ، كما هو الحال في المفاتيح الميكانيكية.
• عند إيقاف تشغيل التيرستورات (في التيار المتردد معبر الصفر ) ، يقوم بذلك دون إنتاج أي عابر ، بسبب EMFs الخلفي وما إلى ذلك.
• تعمل الترياك أيضًا على التخلص من اندماج جهات الاتصال أو مشاكل الانحناء ، والأشكال الأخرى من البلى التي تُرى عادةً في المفاتيح الكهربائية الميكانيكية.
• تتميز Triacs بإطلاق مرن ، مما يسمح بتبديلها في أي نقطة معينة من دورة التيار المتردد ، من خلال إشارة موجبة منخفضة الجهد عبر البوابة والأرض المشتركة.
• يمكن أن يكون جهد التشغيل هذا من أي مصدر تيار مستمر مثل البطارية أو إشارة مصححة من مصدر التيار المتردد نفسه. في أي حال ، سوف يمر التيرستورات بفترات إيقاف التشغيل عندما يتحرك كل نصف دورة من شكل موجة AC عبر خط عبور الصفر (الحالي) ، كما هو موضح أدناه:

كيفية تشغيل التيرستورات

يتكون التيرستورات من ثلاث محطات طرفية: البوابة ، A1 ، A2 ، كما هو موضح أدناه:

لتشغيل Triac ، يجب تطبيق تيار تشغيل البوابة على دبوس البوابة (G). يؤدي هذا إلى تدفق تيار البوابة عبر البوابة والمحطة A1. يمكن أن يكون تيار البوابة موجبًا أو سالبًا فيما يتعلق بطرف A1 من التيرستورات. يمكن توصيل محطة A1 بشكل مشترك مع خط VSS السالب أو خط VDD الموجب لمصدر التحكم في البوابة.

يوضح الرسم التخطيطي التالي التخطيطي المبسط للترياك وكذلك هيكل السيليكون الداخلي.

عندما يتم تطبيق تيار إطلاق على بوابة التيرستورات ، يتم تشغيله عن طريق الثنائيات المضمنة في ثناياه عوامل المضمنة من الخلف إلى الخلف بين طرف G و A1 الطرف. يتم تثبيت هذين الثنائيين عند التقاطعات P1-N1 و P1-N2 في التيرستورات.

التيرستورات الزناد الرباعية

يتم تنفيذ تشغيل التيرستورات من خلال أربعة أرباع اعتمادًا على قطبية تيار البوابة ، كما هو موضح أدناه:

يمكن تطبيق هذه الأرباع المحفزة عمليًا اعتمادًا على العائلة وفئة التيرستورات ، كما هو موضح أدناه:

Q2 و Q3 هي الأرباع المشغلة الموصى بها للتيرستورات ، لأنها تتيح الحد الأدنى من الاستهلاك والتشغيل الموثوق.

Q4 لا ينصح بإطلاق رباعي لأنه يستدعي تيار بوابة أعلى.

معلمات التشغيل الهامة ل Triacs

نحن نعلم أنه يمكن استخدام التيرستورات لتبديل حمل التيار المتردد عالي الطاقة عبر محطات A1 ​​/ A2 الخاصة به من خلال مصدر تشغيل صغير نسبيًا للتيار المستمر في محطة البوابة الخاصة به.

أثناء تصميم دائرة تحكم التيرستورات ، تصبح معلمات تشغيل البوابة حاسمة. المعلمات المشغلة هي: بوابة التيرستورات التي تطلق IGT الحالي ، جهد إطلاق البوابة VGT ، وبوابة الإغلاق الحالية IL.

• يُطلق على الحد الأدنى لتيار البوابة المطلوب لتشغيل التيرستورات اسم البوابة التي تطلق IGT الحالي. يجب تطبيق هذا عبر البوابة والمحطة A1 في Triac وهو أمر شائع في إمداد زناد البوابة.
• يجب أن يكون تيار البوابة أعلى من القيمة المصنفة لأدنى درجة حرارة تشغيل محددة. هذا يضمن التشغيل الأمثل للتيرستورات تحت جميع الظروف. من الناحية المثالية ، يجب أن تكون قيمة IGT أعلى مرتين من القيمة المقدرة في ورقة البيانات.
• يشار إلى جهد الزناد المطبق عبر البوابة وطرف A1 من التيرستورات باسم VGT. يتم تطبيقه من خلال المقاوم الذي سيناقش قريبًا.
• تيار البوابة الذي يغلق التيرستورات بشكل فعال هو تيار الإغلاق ويعطى كـ LT. يمكن أن يحدث الإغلاق عندما يصل تيار الحمل إلى قيمة LT ، وبعد ذلك فقط يمكن الإغلاق حتى أثناء إزالة تيار البوابة.
• يتم تحديد المعلمات المذكورة أعلاه عند درجة حرارة محيطة تبلغ 25 درجة مئوية ، وقد تظهر تغيرات مع اختلاف درجة الحرارة هذه.

يمكن إجراء تشغيل التيرستورات غير المعزول في وضعين أساسيين ، الطريقة الأولى موضحة أدناه:

هنا ، يتم تطبيق جهد موجب يساوي VDD عبر البوابة ومحطة A1 من التيرستورات. في هذا التكوين يمكننا أن نرى أن A1 متصل أيضًا بـ Vss أو الخط السالب لمصدر إمداد البوابة. هذا مهم وإلا فلن يستجيب التيرستورات أبدًا.

الطريقة الثانية هي تطبيق جهد سلبي على بوابة التيرستورات كما هو موضح أدناه:

هذه الطريقة مماثلة للطريقة السابقة باستثناء القطبية. نظرًا لأنه يتم تشغيل البوابة بجهد سالب ، يتم الآن ربط A1 بشكل مشترك مع خط VDD بدلاً من Vss لجهد مصدر البوابة. مرة أخرى ، إذا لم يتم ذلك ، فسوف يفشل التيرستورات في الاستجابة.

حساب مقاومة البوابة

يضبط مقاوم البوابة IGT أو تيار البوابة على التيرستورات من أجل التشغيل الضروري. يزداد هذا التيار مع انخفاض درجة الحرارة عن درجة حرارة التوصيل المحددة 25 درجة مئوية.

على سبيل المثال ، إذا كان IGT المحدد هو 10 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية ، فقد يزيد هذا حتى 15 مللي أمبير عند 0 درجة مئوية.

للتأكد من أن المقاوم قادر على توفير IGT كافٍ حتى عند 0 درجة مئوية ، يجب حسابه للحد الأقصى المتاح من VDD من المصدر.

القيمة الموصى بها هي حوالي 160 إلى 180 أوم 1/4 واط لبوابة 5V VGT. ستعمل القيم الأعلى أيضًا إذا كانت درجة الحرارة المحيطة ثابتة نوعًا ما.

التشغيل من خلال تيار مباشر خارجي أو تيار متردد موجود : كما هو مبين في الشكل التالي ، يمكن تبديل التيرستورات إما من خلال مصدر خارجي للتيار المستمر مثل البطارية أو الألواح الشمسية أو محول التيار المتردد / التيار المستمر. بدلاً من ذلك ، يمكن أيضًا تشغيله من مصدر التيار المتردد الحالي نفسه.

هنا ، فإن المفتاح S1 لديه ضغط ضئيل عليه لأنه يحول التيرستورات من خلال المقاوم مما يتسبب في مرور الحد الأدنى من التيار عبر S1 ، وبالتالي توفيره من أي نوع من البلى.

تبديل التيرستورات من خلال مرحل ريد : لتبديل التيرستورات بجسم متحرك ، يمكن دمج مشغل قائم على المغناطيسية. مفتاح القصب ويمكن استخدام المغناطيس ل مثل هذه التطبيقات ، كما هو مبين أدناه:

في هذا التطبيق ، يتم توصيل المغناطيس بالجسم المتحرك. عندما يتجاوز النظام المتحرك مرحل القصب ، فإنه يقوم بتشغيل التيرستورات في التوصيل من خلال المغناطيس المتصل به.

يمكن أيضًا استخدام مرحل ريد عند الحاجة إلى عزل كهربائي بين مصدر التشغيل والتيرستورات ، كما هو موضح أدناه.

هنا ، يتم لف الملف النحاسي ذي البعد المناسب حول مرحل القصب ، ويتم توصيل أطراف الملف بإمكانية التيار المستمر عبر مفتاح. في كل مرة يتم فيها الضغط على المفتاح يتسبب في تشغيل معزول للتيرستورات.

نظرًا لحقيقة أن مرحلات تبديل الريشة مصممة لتحمل ملايين عمليات التشغيل / الإيقاف ، فإن نظام التبديل هذا يصبح فعالًا وموثوقًا للغاية على المدى الطويل.

يمكن رؤية مثال آخر على تشغيل التيرستورات المعزول أدناه ، حيث يتم استخدام مصدر تيار متردد خارجي لتحويل التيرستورات من خلال محول عزل.

يظهر شكل آخر من أشكال التيرستورات المعزولة أدناه باستخدام قارنات خلية ضوئية. في هذه الطريقة ، يتم تركيب مصباح LED وخلية ضوئية أو صمام ثنائي ضوئي بشكل متكامل داخل حزمة واحدة. تتوفر قارنات التوصيل الضوئية هذه في السوق بسهولة.

يظهر في الرسم البياني أدناه تبديل غير عادي للتيرستورات في شكل دائرة كهربائية مغلقة / نصف طاقة / طاقة كاملة. لتنفيذ طاقة أقل بنسبة 50٪ ، يتم تبديل الصمام الثنائي بالتسلسل مع بوابة التيرستورات. تفرض هذه الطريقة على الترياك التبديل في وضع التشغيل فقط من أجل نصف دورات إدخال التيار المتردد الإيجابية البديلة.

يمكن تطبيق الدائرة بشكل فعال للتحكم في أحمال السخان ، أو الأحمال المقاومة الأخرى ذات القصور الذاتي الحراري. قد لا يعمل هذا للتحكم في الإضاءة ، نظرًا لأن التردد نصف الموجب لدورات التيار المتردد سيؤدي إلى وميض مزعج على الأضواء بالمثل ، لا ينصح بهذا التحفيز للأحمال الاستقرائية مثل المحركات أو المحولات.

تعيين إعادة تعيين حلبة التيرستورات

يوضح المفهوم التالي كيف يمكن استخدام التيرستورات لعمل مزلاج إعادة تعيين باستخدام زوجين من الأزرار.

يؤدي الضغط على زر الضبط إلى تثبيت التيرستورات والتحميل ، بينما يؤدي الضغط على زر إعادة الضبط إلى تحريك المزلاج.

دوائر توقيت تأخير التيرستورات

يمكن إعداد التيرستورات كدائرة مؤقت تأخير لتبديل الحمل أو إيقاف تشغيله بعد تأخير محدد مسبقًا.

يُظهر المثال الأول أدناه دائرة مؤقت إيقاف التشغيل القائمة على التيرستورات. في البداية عند تشغيله ، سيتم تشغيل التيرستورات.

في غضون ذلك ، يبدأ 100 فائق التوهج في الشحن ، وبمجرد الوصول إلى العتبة ، تبدأ حرائق UJT 2N2646 بتشغيل SCR C106.

يعمل SCR على تحويل البوابة إلى الأرض وإيقاف تشغيل التيرستورات. يتم تحديد التأخير من خلال إعداد 1M وقيمة مكثف السلسلة.

تمثل الدائرة التالية دائرة مؤقت تشغيل التيرستورات. عند تشغيله ، لا يستجيب التيرستورات على الفور. يظل diac مغلقًا بينما يتقاضى مكثف 100 فائق التوهج حد إطلاق النار.

بمجرد أن يحدث هذا حرائق ومحفزات دياك التيرستورات ON. يعتمد وقت التأخير على قيم 1M و 100 فائق التوهج.

الدائرة التالية هي نسخة أخرى من عداد التيرستورات. عند التبديل إلى وضع التشغيل ، يتم تشغيل UJT عبر مكثف 100 فائق التوهج. يحافظ UJT على مفتاح SCR في وضع الإيقاف ، مما يحرم التيرستورات من تيار البوابة ، وبالتالي يظل التيرستورات أيضًا مغلقًا.

بعد وقت ما اعتمادًا على ضبط الإعداد المسبق 1M ، يتم شحن المكثف بالكامل مع إيقاف تشغيل UJT. يتم تشغيل SCR الآن ، مما يؤدي إلى تشغيل التيرستورات ، وكذلك الحمل.

حلبة مصباح التيرستورات المتعري

يمكن استخدام دارة التيرستورات المتوهجة هذه في وميض مصباح متوهج قياسي بتردد يمكن ضبطه بين 2 و 10 هرتز تقريبًا. تعمل الدائرة عن طريق تصحيح جهد التيار الكهربائي بواسطة الصمام الثنائي 1N4004 جنبًا إلى جنب مع شبكة RC المتغيرة. في اللحظة التي يشحن فيها المكثف الإلكتروليتي حتى جهد الانهيار للدياك ، أجبرت على التفريغ من خلال التشكيل ، والذي بدوره يطلق التيرستورات ، مما يؤدي إلى وميض المصباح المتصل.

بعد التأخير الذي حدده عنصر التحكم 100 ك ، يعاد شحن المكثف مرة أخرى لإحداث تكرار لدورة الوميض. يضبط عنصر التحكم 1 k تيار تشغيل التيرستورات.

خاتمة

Triac هو أحد أكثر المكونات تنوعًا في الأسرة الإلكترونية. يمكن استخدام Triacs لتنفيذ مجموعة متنوعة من مفاهيم الدوائر المفيدة. في المنشور أعلاه ، تعلمنا عن بعض تطبيقات دوائر التيرستورات البسيطة ، ولكن هناك طرقًا لا حصر لها يمكن تكوينها وتطبيقها لصنع الدائرة المرغوبة.

لقد قمت بالفعل بنشر العديد من الدوائر القائمة على التيرست في هذا الموقع والتي يمكنك الرجوع إليها لمزيد من التعلم ، ها هو الرابط لها: