Электроника:Полупроводники/Тиристоры/TRIAC (симметричный тринистор, триак)

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 656.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


TRIAC (симметричный тринистор, триак)[1]

SCR – это однонаправленные (односторонние) устройства тока, что делает их полезными только для управления постоянным током. Если два тиристора соединить параллельно и разнонаправленно, так же как соединяли два диода Шокли, чтобы сформировать DIAC, у нас получится новое устройство, известное как TRIAC (от англ. triode for AC) известное также под названиями триак, симметричный тринистор и симметричный триодный симистор:

Рис. 1. Эквивалент TRIAC из SCR и условное обозначение TRIAC на схемах.
Рис. 1. Эквивалент TRIAC из SCR и условное обозначение TRIAC на схемах.

Поскольку отдельные тиристоры более гибкие для использования в современных системах управления, они чаще встречаются в таких схемах, как моторные приводы; триаки обычно используются в простых приложениях с низким энергопотреблением, например, в бытовых диммерных переключателях. На рисунке 2 ниже показана простая схема регулятора яркости лампы вместе с цепью фазосдвигающего резистора и конденсатора, необходимой для срабатывания после пика.

Рис. 2. Фазовый контроль мощности с помощью TRIAC.
Рис. 2. Фазовый контроль мощности с помощью TRIAC.

TRIAC печально известны тем, что не отпираются симметрично. Это означает, что они обычно не срабатывают при точно таком же уровне напряжения затвора для одной полярности, что и для другой. Вообще говоря, это не есть хорошо, поскольку асимметричное срабатывание приводит к форме волны тока с большим разнообразием гармонических частот. Волновые формы сигналов, симметричные выше и ниже их средних осевых линий, состоят только из гармоник с нечётными номерами. С другой стороны, асимметричные сигналы содержат гармоники с чётными номерами (которые также могут сопровождаться или не сопровождаться гармониками с нечётными номерами).

В интересах снижения общего содержания гармоник в энергосистемах, чем меньше и менее разнообразны гармоники, тем лучше – это ещё одна причина, по которой отдельные тиристоры предпочитают триак для сложных мощных схем управления. Один из способов сделать форму сигнала тока TRIAC более симметричной – использовать устройство, внешнее по отношению к TRIAC, для синхронизации пускового импульса. DIAC, размещённый последовательно с затвором, справляется с этой задачей:

Рис. 3. DIAC улучшает симметрию управления.
Рис. 3. DIAC улучшает симметрию управления.

Напряжения переключения DIAC склонны быть гораздо более симметричными (одинаковые для одной полярности и для другой), чем пороговые значения напряжения срабатывания TRIAC. Поскольку DIAC предотвращает любой ток затвора до тех пор, пока напряжение запуска не достигнет определённого повторяемого уровня в любом направлении, точка срабатывания TRIAC от одного полупериода к следующему склонна быть более согласованной, а волна более симметричной сверху и снизу по своей осевой линии.

Практически все характеристики и рейтинги SCR одинаково применимы к TRIAC, за исключением того, что TRIAC, конечно, двунаправленные (могут обрабатывать ток в обоих направлениях). Больше нечего сказать об этом устройстве, за исключением важной оговорки, касающейся обозначений клемм.

Судя по эквивалентной схеме, показанной ранее, может сложиться мнение, что главные клеммы 1 и 2 взаимозаменяемы. Это не так! Хотя полезно представить TRIAC как состоящий из двух SCR, соединённых вместе, на самом деле он построен из единого куска полупроводникового материала, должным образом легированного и многослойного. Фактические рабочие характеристики могут незначительно отличаться от аналогичной модели.

Это становится наиболее очевидным при сравнении двух простых схемотехнических решений, одна из которых работает, а другая - нет. Следующие две схемы представляют собой разновидность схемы регулятора яркости лампы, показанной ранее, фазосдвигающий конденсатор и DIAC удалены для простоты. Хотя полученной схеме не хватает возможности точного управления более сложной версией (с конденсатором и DIAC), она работает:

Рис. 4. Эта схема с затвором и главным выводом 2 действительно работает.
Рис. 4. Эта схема с затвором и главным выводом 2 действительно работает.

Давайте поменяем местами два главных вывода TRIAC. Согласно эквивалентной схеме, показанной ранее в этом разделе, замена не должна иметь никакого значения. Схема должна работать:

Рис. 5. Когда затвор переключён на главный вывод 1, эта схема не работает.
Рис. 5. Когда затвор переключён на главный вывод 1, эта схема не работает.

Однако, если эта схема будет построена, обнаружится, что она не работает! Нагрузка не получит питания, симистор вообще не сработает, независимо от того, насколько низкое или высокое значение сопротивления установлено на управляющем резисторе. Ключ к успешному запуску TRIAC – убедиться, что затвор получает ток срабатывания со стороны главного вывода 2 схемы (основной вывод на противоположной стороне символа TRIAC от вывода затвора). Идентификация терминалов ГВ1 и ГВ2 должна производиться по артикулу TRIAC со ссылкой на техпаспорт или иную техническую документацию.

Итог

  • TRIAC действует так же, как два SCR, подключённых «спиной к спине» для двунаправленной работы (AC).
  • Элементы управления TRIAC чаще встречаются в простых схемах с низким энергопотреблением, чем в сложных схемах большой мощности. В схемах управления большой мощностью, как правило, предпочтение отдаётся нескольким тиристорам.
  • При использовании для управления подачей переменного тока на нагрузку симисторы часто сопровождаются дискретными входами, подключёнными последовательно к их клеммам затвора. DIAC помогает TRIAC отпираться более симметрично (более последовательно от одной полярности к другой).
  • Главные выводы 1 и 2 на TRIAC не взаимозаменяемы.
  • Чтобы успешно запустить TRIAC, ток затвора должен поступать со стороны главного вывода 2 (ГВ2) схемы!

См.также

Внешние ссылки