Comparaison TRIAC et SCR: fonctionnalité et cas d'utilisation dans la commutation AC

Un triac (triode pour le courant alternatif) est un commutateur semi-conducteur bidirectionnel polyvalent largement utilisé dans les applications de contrôle CA.Fonctionnellement équivalent à deux thyristors en parallèle inverse avec une porte partagée, il permet un contrôle précis de la puissance de courant alternatif à l'aide d'un seul circuit de déclenchement.Cet article fournit une analyse technique détaillée du fonctionnement TRIAC, des caractéristiques structurelles, des méthodes d'activation, des considérations d'application, des meilleures pratiques de conception de circuits, des techniques d'installation et des implémentations de contrôle de la gradation - offrant des conseils pratiques pour l'intégration TRIAC sûre et efficace à travers divers systèmes électroniques.

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Comprendre Triac

Triac provient de thyristors conventionnels.Il a la capacité de remplacer deux thyristors disposés en parallèle avec une polarité opposée.De plus, il ne nécessite qu'un seul circuit de déclenchement, se présentant comme un choix préféré pour les applications de commutation AC.

L'origine du terme "triac" implique:

Tri: se référant à la triode, dérivée des trois premières lettres.

AC: Représentant l'interrupteur semi-conducteur AC, provenant des deux premières lettres.

Ces termes fusionnent pour former "triac".

Attributs fondamentaux

Le Triac fonctionne comme la fusion d'un duo de thyristors réguliers connectés anti-parallèles, partageant la théorie opérationnelle avec des thyristors unidirectionnels standard.

Composants structurels

Le TRIAC comprend deux bornes primaires, T1 et T2, à côté d'une porte, G. Cette porte facilite le déclenchement de la conduction pour les phases positives et négatives de l'électrode principale, permettant aux caractéristiques symétriques de la volt-ampère du Triac de se manifester dans les quadrants initiaux et troisième.

Modes d'activation

En appliquant des impulsions de déclenchement positives ou négatives à la porte TRIAC, l'activation peut être obtenue, fournissant quatre méthodes distinctes pour initier la conduction.

Considérations pour la demande

Dans les scénarios pratiques, le développement d'une compréhension approfondie de ses paramètres assure des choix appropriés, avec des stratégies sur mesure utilisées pour traiter les spécifications individuelles.

Spécification de tension

Pour sélectionner le niveau d’endurance de tension: la tension étiquetée de l’appareil est déterminée par la valeur plus petite entre VDRM (tension de crête répétitive hors État) et VRRM (tension inverse de pic répétitive).Dans les calculs, la tension étiquetée devrait idéalement être deux à trois fois la tension de crête opérationnelle habituelle pour une tolérance de tension excessive acceptable.

Calcul actuel

Dans les environnements AC, les triacs sont décrits en utilisant des valeurs de courant efficaces.Compte tenu de leur tolérance de surcharge inférieure par rapport aux systèmes électromagnétiques typiques, les triacs utilisés dans les appareils ménagers doivent posséder une note de courant deux à trois fois plus élevée que le courant de travail réel.

Limites de tension

La tension de crête répétitive hors État VDRM et la tension de crête répétitive inverse VRRM que le TRIAC endure ne doit pas dépasser l'IDRM et l'IRRM définis par le dispositif.

Sélection de tension sur l'État

Pour la tension sur l'état (crête) VTM: cela signifie la chute de tension de crête transitoire du TRIAC lors d'une multiplication spécifique du courant nominal.Il est conseillé d'opter pour un TRIAC avec une VTM plus faible pour réduire la dissipation thermique.

Courant de maintien minimal

Le principe tenant le courant, IH, est impératif pour maintenir le thyristor à un état actif, avec une dépendance à la température de la jonction.À mesure que la température de la jonction augmente, IH diminue en conséquence.

Dynamique de la tension de la tension

La résistance à l'élévation de la tension, articulée en DV / DT, décrit la pente de l'incrément de tension lorsqu'elle est inactive, servant un rôle essentiel dans l'évitation du déclenchement involontaire.La violation de ce seuil pourrait entraîner une conduction par inadvertance du SCR.

Comparaison de TRIAC et SCR

Le SCR, abrégé du redresseur contrôlé par le silicium, prospère dans des scénarios nécessitant une régulation efficace et une conversion de l'énergie électrique.Les variantes de SCR incluent les types unidirectionnels, bidirectionnels, d'arrêt et de contrôle légère.Sa taille compacte et sa nature légère se prêtent à des applications telles que des redresseurs contrôlés, des régulateurs de tension, des onduleurs et des commutateurs sans contact.

Caractéristiques du SCR et du triac unidirectionnels

- SCR unidirectionnel: Cet appareil dispose de trois bornes - cathode (k), anode (a) et gate (g).Il fonctionne en passant de OFF à ON avec un signal de contrôle externe mais reste allumé jusqu'à ce que la charge soit supprimée ou que la tension soit diminuée.

- Triac: équivalent à deux thyristors unidirectionnels dans la configuration parallèle inverse, il a une configuration à trois terminaux similaire - une anode de silicium attachée à la cathode de l'autre, et vice versa, définissant T1 et T2, avec la porte (g) comme lien commun.Les triacs peuvent alterner entre les états ON et OFF dans deux directions.

Composition technique

- SCR unidirectionnel: Structurellement se compose de quatre couches et de trois terminaux formés à travers trois jonctions PN.Il contrôle la conduction directe de manière unique via le courant d'électrode de commande, distinct des diodes et des transistors.

- Structure TRIAC: utilise une configuration symétrique de semi-conducteurs à cinq couches NNPPN, en évitant la nomenclature traditionnelle de l'anode et de la cathode en raison de la symétrie des principales électrodes, étiquetant les positions plus étroites de l'électrode de commande comme T1 et autres que T2.

Limitations et utilisation

Les triacs sont confrontés à des défis avec la gestion de la tension du taux de hausse, car la récidive des transporteurs à l'état désactivé peut traîner.Des stratégies de protection sont conseillées.Malgré ces inconvénients, TRIAC trouve des objectifs dans les circuits de contrôle AC, couvrant des domaines comme la température et la régulation de la lumière, la commutation CA à l'épreuve des explosions, les circuits de commande du moteur et les circuits de commutation.

Procédure d'installation pour TRIAC

Pour les scénarios où TRIAC fonctionne avec une charge minimale ou avec des courants qui coulent pendant de brefs moments (moins d'une seconde), le fonctionnement en plein air est acceptable.Cependant, dans diverses situations, il doit être monté sur un dissipateur thermique pour gérer efficacement la température.L'application de la graisse de silicone conductrice thermique entre le thyristor et le dissipateur thermique aide à améliorer la dissipation thermique.

Les méthodes de sécurisation du Triac sur le dissipateur thermique incluent principalement:

- Rester le serrage: une approche préférée en raison de son avantage dans la minimisation de la résistance thermique, il applique une pression sur l'encasement en plastique de l'appareil.Cette méthode convient à la fois pour les packages non isolés (SOT82, SOT78) et isolés (SOT186 F-Pack et le dernier SOT186A X-Pack).N'oubliez pas que SOT78 correspond à TO220AB.

- Boulotage: conçu pour le composant SOT78, cette méthode consiste à utiliser les pièces d'installation M3, qui incorporent des joints rectangulaires positionnés entre la tête de boulon et la pièce de connexion.Il est conseillé à la prudence d'éviter d'exercer une pression sur le corps en plastique de l'appareil.

- Empêcher les tournevis d'impact sur le boîtier en plastique pendant l'installation.

- Assurez-vous que la surface du dissipateur thermique en contact avec la pièce joint est lisse.La déviation ne doit pas dépasser 0,02 mm à 10 mm.

- Maintenir le couple d'installation (avec joint) entre 0,55 nm et 0,8 nm.

- Abandonnez d'utiliser des vis auto-tape, car ils peuvent provoquer une déformation autour des trous de montage, compromettant le contact thermique.

- Riveting: Bien qu'il soit une option, il est moins fréquemment recommandé dans tous les projets.

Cette procédure nécessite une attention particulière à la séquence: commencer par fixer mécaniquement l'appareil, suivi par la soudure des fils.Cette commande peut atténuer les stress indus sur les pistes, contribuant à une connexion plus stable et durable.

Considérations pour une utilisation efficace

Pour activer efficacement le TRIAC, le courant de la porte doit dépasser de manière cohérente IGT jusqu'à ce que le courant de charge atteigne l'IL.Cela devrait être pris en compte, en particulier dans les conditions de température les plus basses.

Il est sage de se souvenir de la pratique de la déconnexion de l'interrupteur Triac pour assurer des performances optimales.

Recommandations de conception de circuits

La conception d'un circuit triac invite une exploration dans les nuances du comportement du circuit.Il est avantageux de contourner le quadrant 3+ (WT2-, +) chaque fois que faisable.

Pour aborder l'absorption de l'encombrement, il peut être utile de minimiser la longueur des fils de connexion de la porte.Une connexion directe de la ligne de retour à MT1 (ou cathode) améliore l'efficacité.Un fil double en spirale ou un fil blindé est recommandé pour les connexions durs durs.

Une résistance de 1kΩ ou moins doit être introduite entre la porte et MT1.Incorporer une résistance en série entre le condensateur de dérivation haute fréquence et la porte améliore les performances du circuit.Alternativement, envisagez d'utiliser la Triac à faible sensibilité de la série H.

Stratégies d'atténuation pour les problèmes électriques potentiels

Si les conditions DVD / DT ou DVCOM / DT sont problématiques, l'introduction d'un circuit tampon RC entre MT1 et MT2 fournit une solution réfléchie.Des préoccupations élevées de DICOM / DT peuvent être atténuées avec une inductance de quelques MH en série avec la charge.Hi-COM Triac est une autre option efficace.

Dans les scénarios où le VDRM du Triac est dépassé en raison des changements soudains de l'alimentation, envisagez de mettre en œuvre l'une de ces interventions:

- Connectez une inductance insaturée à quelques µH en série avec la charge pour limiter DIT / DT.

- Associez le mouvement avec l'alimentation et améliorez-la avec un circuit de filtre du côté de l'alimentation.

Sélectionnez un circuit de déclenchement de porte adepte pour éviter habilement les conditions de travail de 3 quadrants et potentiellement améliorer l'endurance DIT / DT du Triac.

Techniques de gestion des charges

S'il y a un risque de dépasser le DIT / DT du TRIAC, considérez la connexion en série d'une inductance sans fer avec plusieurs µH ou une thermistance de coefficient de température négative avec la charge.Une approche différente consiste à utiliser la tension nulle pour gérer les charges résistives.

Conduits d'installation appropriés

Des précautions doivent être exercées pendant la fixation des Triac pour chauffer les dissipateurs pour éviter un stress excessif.Terminez la fixation de l'appareil avant de souder les fils, en n'assurant aucune pression des mandrins de rivet sur la feuille d'interface.

Pratiques de réglementation thermique

La promotion de la fiabilité à long terme consiste à maintenir RTHJ-A à un niveau qui maintient TJ sous TJMax, correspondant aux conditions de température ambiante maximales.

Utilisations de Triac

Les triacs trouvent des applications dans divers secteurs, notamment les industries, les transports et l'électronique des ménages.Leurs fonctions principales englobent le réglage de la tension AC, le contrôle des vitesses du moteur, le jeu en tant que commutateurs et la gestion de systèmes tels que l'éclairage de rue automatique.Ils font partie intégrante des tâches telles que la régulation des températures, les lampes à graisses et le contrôle de l'éclairage de la scène.

De plus, les triacs sont intégrés dans le relais à l'état solide (SSR) et les circuits de contacteur à l'état solide.La figure ci-dessous montre un circuit d'interrupteur de proximité utilisant un thyristor bidirectionnel, où R représente la résistance limitant le courant de la porte et JAG représente l'interrupteur à anche.

Dans un scénario typique, JAG reste ouvert et le Triac est inactif.Il prend l'approche d'un petit aimant pour que JAG s'engage, activant le Triac pour alimenter la charge.Le tuyau à roseau transporte un courant minimal pour quelques microsecondes, contribuant à la durée de vie prolongée de l'interrupteur.

Actuellement, les applications SCR ont gagné une traction considérable, couvrant les domaines du contrôle automatique, des systèmes électromécaniques, des dispositifs électriques industriels et des appareils domestiques.

Un circuit de relais à l'état solide (AC-SSR) de déclencheur zéro (AC-SSR) comprend plusieurs composants: le circuit d'entrée, un photocoupleur, un circuit de déclenchement de transfert zéro, un circuit de commutation triac et un circuit de protection (réseau d'absorption RC).Le TRIAC est activé lorsque le signal d'entrée VI (généralement un niveau élevé) est reçu et coïncide avec le point zéro dans la tension d'alimentation de charge CA, alimentant ainsi la charge.

Exploration de la fonctionnalité de gradation triac

Comprendre les mécanismes de gradation triac

Dans le paysage du contrôle de l'éclairage d'aujourd'hui, les talons de triac détiennent une position de premier plan, trouvant une adoption généralisée pour leurs capacités d'économie non énergétique.Ils jouent un rôle crucial dans l'ajustement de l'intensité de l'éclairage dans divers contextes.

Considérez le circuit illustré sur la figure, qui montre une configuration de gradateur Triac traditionnel.En intégrant la résistance R et le condensateur C dans un réseau RC, la source d'alimentation facture progressivement le condensateur.Le gradateur Triac initie un fonctionnement une fois que la tension du condensateur atteint le point de déclenchement du diac, généralement autour de 32 volts.Le réglage de la résistance du potentiomètre permet un réglage fin du délai de démarrage, influençant le «angle d'activation» du gradateur.Par conséquent, ce réglage a un impact sur la puissance moyenne délivrée à la charge, fournissant un contrôle nuancé sur les niveaux d'éclairage.

Défis dans la performance de la gradation triacale

Pour que les Triac Dimmers fonctionnent de manière transparente, il y a des conditions qui doivent être remplies pour maintenir leur conduction au fil du temps: le courant de déclenchement (IG), le courant de verrouillage (IL) et le courant de maintien (IH).

Le courant de déclenchement IG allume le processus de conduction du TRIAC, en initiant son fonctionnement avec précision.

Le courant de verrouillage IL signifie le courant minimum essentiel à la conduction persistante pendant la phase d'amplification du segment NPNP.

En fonctionnement régulier, une fois le TRIAC actif, s'il y a une légère réduction du courant, il peut perturber la conduction.Ainsi, la maintenance du courant sert de seuil nécessaire pour assurer le fonctionnement continu.

Questions fréquemment posées [FAQ]

1. Quelles sont les fonctions d'un triac?

Les triacs servent de composants vitaux dans les systèmes électroniques, fabriqués avec précision pour contrôler la puissance AC sans effort.Leur capacité à gérer des tensions et des courants substantiels sur les deux moitiés d'une forme d'onde AC rend les circuits triacés extrêmement utiles dans divers contextes qui nécessitent des capacités de commutation de puissance.

2. Pouvez-vous décrire Triac et ses caractéristiques?

Un TRIAC englobe un interrupteur AC à trois terminaux, unique par rapport à d'autres redresseurs contrôlés par le silicium, compte tenu de sa capacité à mener dans les deux sens.Que le signal de porte est positif ou négatif, le TRIC maintient la conduction.Par conséquent, il trouve une utilisation considérable dans les systèmes AC fonctionnant comme un commutateur, incarnant l'adaptabilité dans des applications variées.

3. Comment peut-on identifier les terminaux triacles?

La santé d'un triac peut être discernée à l'aide d'un multimètre, un outil indispensable pour de telles tâches.En réglant le multimètre sur une échelle de résistance élevée, comme 100K, et en connectant son plomb positif à la borne MT1 et au négatif à la borne MT2, vous pouvez déterminer efficacement l'état du TRIAC - l'ordre de la connexion est flexible.

4. Un triac est-il analogue à un transistor?

Un Triac s'apparente à un petit dispositif de semi-conducteur et partage certaines similitudes avec une diode ou un transistor.Construits à partir de matériaux semi-conducteurs en couches, y compris des matériaux de type N abondants dans les électrons libres et les matériaux de type P caractérisés par de nombreux «trous» pour l'adhésion électronique, les triacs capturent l'essence de la conception électronique complexe.

5. Qu'est-ce qui définit le débit triac?

Le module de sortie TRIAC (TM) est équipé d'un seul contact normalement ouvert sur mesure pour 24 charges VAC à 0,5 A. Sa conception est particulièrement adaptée pour changer efficacement 24 charges de circuit de commande VAC réparties dans les systèmes HVAC standard, ainsi que 24 actionneurs à deux positions ou à virgule flottante.Ces modules sont commodément vendus en groupes de 10, visant à répondre aux divers besoins de divers systèmes.