Qué es un TRIAC: funcionamiento y sus aplicaciones

Sabemos que un dispositivo unidireccional como un SCR incluye las características de la corriente de bloqueo inverso, ya que detiene el flujo de corriente en un estado de polarización inversa; sin embargo, para varias aplicaciones, este tipo de control de corriente es necesario, especialmente en los circuitos de CA. Por lo tanto, esto se puede lograr a través de SCR, donde la conexión de dos SCR debe realizarse en antiparalelo para controlar los semiciclos de entrada tanto positivos como negativos. Pero esta disposición se puede cambiar a través de un dispositivo semiconductor especial llamado TRIAC, que se utiliza para lograr un control bidireccional. Este dispositivo controla la alimentación de CA con precisión y se usa con frecuencia para controlar la velocidad del motor, dispositivos de control de CA, circuitos de CA, atenuadores de luz, sistemas de control de presión, etc.

¿Qué es un TRIAC?

TRIAC (Triode for AC) es un dispositivo semiconductor ampliamente utilizado en aplicaciones de conmutación y control de potencia. Encuentra aplicaciones en conmutación, control de fase, diseños de chopper, control de brillo en lámparas, control de velocidad en ventiladores, motores, etc. El sistema de control de energía está diseñado para controlar el nivel de distribución de energía de CA o CC. Estos sistemas de control de energía se pueden usar para cambiar manualmente la energía a los electrodomésticos o cuando la temperatura o los niveles de luz superan un nivel preestablecido.

Esto es equivalente a dos SCR conectados en paralelo inverso con las puertas conectadas entre sí. Como resultado, funciona como un interruptor de dos vías para pasar corriente en ambas direcciones una vez que se abre la puerta. Es un dispositivo de tres terminales con terminal principal 1 (MT1), terminal principal 2 (MT2) y una puerta. Los terminales MT1 y MT2 se usan para conectar las líneas de Fase y Neutro, mientras que la puerta se usa para suministrar el pulso de disparo. La compuerta puede activarse ya sea por un voltaje positivo o por un voltaje negativo.

Cuando la terminal MT2 obtiene un voltaje positivo con respecto a la terminal MT1 y la puerta obtiene un disparo positivo, el SCR izquierdo del TRIAC se dispara y el circuito se completa. Pero si se invierte la polaridad del voltaje a través de MT2 y MT1 y se aplica un pulso negativo a la puerta, entonces conduce el SCR derecho del Triac. Cuando se elimina la corriente de la puerta, el TRIAC se apaga. Por lo tanto, se debe mantener una corriente de retención mínima en la puerta para que el TRIAC siga siendo conductor.

Construcción

los construcción del TRIAC se muestra a continuación. Comprende cuatro capas, así como seis regiones de dopaje. Su diseño de terminal de puerta se puede hacer con un contacto óhmico usando dos regiones, a saber, la región P y la región N, de modo que este dispositivo puede activarse a través de ambas polaridades. Aunque es un dispositivo bidireccional, donde la corriente y el voltaje del mismo se pueden especificar con MT1 como referencia para disminuir la confusión.

En el caso del SCR, las terminales del TRIAC se pueden denotar con MT1 y MT2 como ánodo y cátodo, y la terminal de puerta se puede representar con 'G' como el tiristor. El terminal de puerta 'G' está conectado a las dos regiones P2 y N4 por un contacto metálico y está cerca del terminal MT1.
La conexión de MT1 se puede realizar a las dos regiones de P2 y N2, mientras que MT2 se puede conectar a las regiones de P1 y N3. Por lo tanto, los dos terminales como MT1 y MT2 están conectados a las dos regiones de P&N del dispositivo. Así, el flujo de corriente entre estos dos terminales se puede decidir a través de las capas del dispositivo.

MT2 está conectado a positivo a través de la puerta abierta en comparación con MT1 para un TRIAC que está conectado en polarización directa. Por lo tanto, el TRIAC opera en modo de bloqueo directo hasta que el voltaje a través del TRIAC es bajo en relación con el sobrevoltaje de ruptura de la transmisión. De manera similar, la terminal MT2 se hace negativa cuando se conecta un TRIAC en polarización inversa con respecto a la terminal MT1 a través de la puerta abierta, entonces este dispositivo opera en modo de bloqueo inverso. Un TRIAC se puede hacer conductivo a través de un voltaje +ve o -ve en el terminal de la puerta.

Funcionamiento del TRIAC

Cuando el voltaje aplicado a través del TRIAC es equivalente al voltaje de ruptura, el TRIAC entra en el estado de conducción. Sin embargo, el método preferido para disparar un TRIAC es ofrecer una señal de puerta positiva o una señal de puerta negativa.

Si el flujo de corriente en el terminal de la puerta es alto, se necesita menos voltaje para encender el TRIAC y tiene la capacidad de encenderse a través de ambas polaridades a la señal de la puerta. La operación del TRIAC se puede realizar en cuatro tipos de modos de la siguiente manera.

• El terminal MT2 es +ve con respecto al terminal MT1 a través de una polaridad de puerta positiva con respecto al terminal MT1.
• El terminal MT2 es +ve al terminal MT1 a través de la polaridad de puerta negativa a MT1.
• El terminal MT2 es negativo con respecto al terminal MT1 a través de una polaridad de puerta negativa con respecto al terminal MT1.
• El terminal MT2 es negativo con respecto al terminal MT1 a través de una polaridad de puerta positiva con respecto al terminal MT1.

Modo-1

En este modo, una vez que la terminal MT2 es +ve con respecto a la terminal MT1, entonces el flujo de corriente será en la dirección de P1-N1-P2-N2. A lo largo de este proceso, la unión entre capas como P1-N1 y P2-N2 se conecta con polarización directa, mientras que la unión entre N1-P2 se conecta con polarización inversa. Una vez que se envía la señal +ve al terminal de puerta, la unión entre P2-N2 se conecta en polarización directa y se produce una ruptura.

Modo-2

Una vez que el terminal MT2 es +ve y la señal de la puerta es -ve, entonces el flujo de corriente será similar al primer modo de P1-N1-P2-N2, pero aquí la unión entre P2-N2 se puede conectar en polarización directa. y los portadores actuales se agregan en la capa P2.

Modo-3

Una vez que el terminal MT2 es +ve y la señal -ve puede suministrarse al terminal de la puerta, entonces el flujo de corriente estará en la dirección de P2-N1-P2-N2. A lo largo de este proceso, la unión entre las dos capas como P2-N1 y P1-N4 se conecta con polarización directa, mientras que la unión entre las capas N1-P1 se conecta con polarización inversa. Entonces este TRIAC operará en la región de polarización negativa.

Modo-4

Una vez que el terminal MT2 es -ve y el terminal de puerta se activa con una señal positiva, la unión entre P2-N2 se conecta en polarización de transmisión y se agregan los portadores actuales, por lo que se enciende el TRIAC. Por lo general, el TRIAC no funciona en este modo debido a la desventaja de que no debe usarse para circuitos de alta di/dt.

La sensibilidad del disparo TRIAC usando los modos 2 y 3 es alta. La señal de puerta negativa se puede utilizar en caso de capacidad de habilitación menor. La activación del modo 1 es sensible en comparación con otros modos como el 2 y el 3, pero utiliza una señal de puerta +ve para la activación. Los modos más utilizados son el 2 y el 3.

Funcionamiento del TRIAC

Se muestra un circuito de aplicación simple del TRIAC. Generalmente, el TRIAC tiene tres terminales M1, M2 y una puerta. Un TRIAC, la carga de la lámpara y el voltaje de suministro están conectados en serie. Cuando el suministro se enciende en ciclo positivo, la corriente fluye a través de la lámpara, las resistencias y el DIAC (siempre que se suministren pulsos de activación al pin 1 del optoacoplador, lo que hace que los pines 4 y 6 comiencen a conducir) y llega al suministro de energía, solo entonces la lámpara brilla para este medio ciclo directamente a través de las terminales M2 y M1 del TRIAC.

En el medio ciclo negativo, se repite lo mismo. Así, la lámpara brilla en ambos ciclos de forma controlada en función de los pulsos de disparo en el optoaislador, como se muestra en el siguiente gráfico. Si se le da a un motor en lugar de a una lámpara, se controla la potencia, lo que da como resultado el control de la velocidad.

Activación de un TRIAC

Por lo general, son posibles 4 modos de activación en TRIAC:

1. Un voltaje positivo en MT2 y un pulso positivo en la puerta
2. Un voltaje positivo en MT2 y un pulso negativo en la puerta
3. Un voltaje negativo en MT2 y un pulso positivo en la puerta
4. Un voltaje negativo en MT2 y un pulso negativo en la puerta

Diferentes tipos de paquetes TRIAC

Para mayor comodidad de uso y diferentes aplicaciones, los TRIAC están diseñados en diferentes paquetes, como tipo pin/estándar, tipo cápsula/disco y tipo espárrago.

Pin o tipo estándar

Este tipo de TRIAC parece un pequeño circuito integrado a través de tres terminales como MT1, MT2 y Gate, y un disipador de calor en el pináculo. Estos TRIACS se utilizan principalmente en electrodomésticos. Los paquetes de tipo TRIAC estándar comunes incluyen TMA36S-L, TMA54S-L, TMA124S-L, TMA84S-L, TMA126S-L, TMA106S-L, TMA206S-L, etc.

Tipo de cápsula/disco

De lo contrario, los TRIAC tipo cápsula tendrán forma de disco a través de cables extendidos a los terminales. Estos tipos de TRIAC tienen una alta capacidad de corriente y están diseñados a través de un sello cerámico.

Las aplicaciones de tipo cápsula o disco incluyen control rápido de motores y conmutación de CA. Los estuches tipo cápsula comunes son KS200A, KS100A, KS500A, KS300A, KS600A, KS1000A y también KS800A.

tipo de espárrago

El TRIAC tipo espárrago se usa principalmente en aplicaciones de alta potencia porque incluye una parte inferior atornillada para funcionar como terminales principales e incluye dos terminales en su parte superior que son la otra terminal principal y la terminal de puerta.

Se utilizan principalmente en aplicaciones de control de fase, como circuitos de iluminación, convertidores, RPS, control de temperatura y velocidad de circuitos, etc. -48, RSD7 y A-65.

Los factores que afectan

A diferencia de los SCR, los TRIACS requieren una optimización adecuada para un funcionamiento adecuado. Los triacs tienen desventajas inherentes como el efecto Rate, el efecto Backlash, etc. Por lo tanto, el diseño de circuitos basados ​​en Triac requiere un cuidado adecuado.

El efecto de flujo afecta seriamente el funcionamiento del TRIAC

Existe una capacitancia interna entre los terminales MT1 y MT2 del Triac. Si el terminal MT1 se alimenta con un voltaje que aumenta bruscamente, esto hace que se rompa el voltaje de la puerta. Esto activa el Triac innecesariamente. Este fenómeno se denomina efecto de tasa. El efecto Rate generalmente ocurre debido a transitorios en la red eléctrica y también debido a la alta corriente de irrupción cuando se encienden cargas inductivas pesadas. Esto se puede reducir conectando una red RC entre los terminales MT1 y MT2.

La reacción es severa en los circuitos de atenuación de lámparas:

El efecto de contragolpe es la histéresis de control grave que se desarrolla en los circuitos de control de lámparas o de control de velocidad que utilizan un potenciómetro para controlar la corriente de puerta. Cuando la resistencia del potenciómetro aumenta al máximo, el brillo de la lámpara disminuye al mínimo. Cuando se da la vuelta a la olla, la lámpara nunca se enciende hasta que la resistencia de la olla se reduce al mínimo.

El motivo es la descarga del condensador en el Triac. Los circuitos de atenuación de lámparas usan un Diac para dar un pulso de disparo a la puerta. Entonces, cuando el capacitor dentro del Triac se descarga a través del Diac, se desarrolla el efecto Backlash. Esto se puede corregir usando una resistencia en serie con el Diac o agregando un capacitor entre la puerta y el terminal MT1 del Triac.

Efecto de RFI en TRIAC

La interferencia de radiofrecuencia afecta seriamente el funcionamiento de los Triacs. Cuando el Triac enciende la carga, la corriente de carga aumenta bruscamente de cero a un valor alto según el voltaje de suministro y la resistencia de la carga. Esto da como resultado la generación de pulsos RFI. La fuerza de la RFI es proporcional al cable que conecta la carga al Triac. Un supresor LC-RFI corregirá esta falla.

Características VI

los VI característica del TRIAC se discute a continuación. Estas características están relacionadas con el SCR, pero son adecuadas para las tensiones positivas y negativas del TRIAC. Su funcionamiento se puede revisar en cuatro cuadrantes que se analizan a continuación.

En el primer cuadrante, el voltaje en la terminal MT2 es positivo con respecto a la terminal MT1, así como el voltaje en la terminal de puerta también es positivo con respecto a la primera terminal.

En el segundo cuadrante, el voltaje en la segunda terminal como MT2 es positivo en MT1 y el voltaje en la terminal de puerta es negativo en la terminal 1 como MT1.

En el tercer cuadrante, el voltaje en el terminal 1 como MT1 es positivo en el terminal 2 como MT2 y el voltaje en el terminal de puerta es negativo.

En el cuarto cuadrante, el voltaje en el terminal 2 como MT2 es negativo con respecto al terminal 1 MT1 y el voltaje en el terminal de puerta es positivo.

¿Qué es la atenuación TRIAC?

En muchos sistemas de iluminación, los reguladores TRIAC juegan un papel fundamental. Los atenuadores se utilizan principalmente para fijar el nivel de iluminación para que se pueda conservar la energía. Una vez que el atenuador está conectado a través de una fuente de luz LED, este ahorro de energía puede ser bastante considerable.

Los controladores de atenuación más comunes son los atenuadores de corte de fase, comúnmente conocidos como atenuadores TRIAC. Hacer lámparas LED con atenuación TRIAC era bastante complicado en el pasado, pero ahora los controladores LED que usan atenuación TRIAC son bastante simples.

La atenuación TRIAC funciona principalmente como un interruptor de alta velocidad, que se utiliza para administrar la cantidad de energía eléctrica que fluye a través de la bombilla. El gatillo ordena con qué fin el dispositivo comienza a generar electricidad, esencialmente cortando la señal de voltaje, interrumpiendo el voltaje de la fuente de alimentación a plena carga.

Una vez que se usa un atenuador TRIAC a través de una luz LED y es esencial obtener un controlador LED con atenuación TRIAC para garantizar que el dispositivo sea un dispositivo semiconductor TRIAC. Estos atenuadores están diseñados principalmente para cargas resistivas, por lo que es importante hacerlo correctamente. Si se puede proporcionar el controlador LED de atenuación TRIAC falso, las luces no actuarán como se espera, lo que acortará la vida útil de los LED.

TRIAC es unidireccional o bidireccional?

El TRIAC es un dispositivo unidireccional porque puede cambiar ambas mitades de una señal de CA. Es posible analizar el funcionamiento del TRIAC colocando los tiristores espalda con espalda. El símbolo del tiristor identifica el modo de operación del TRIAC. Desde el exterior, parece que los tiristores están conectados espalda con espalda.

El TRIAC es un dispositivo perfecto para aplicaciones de conmutación de CA porque puede regular el flujo de corriente a través de las dos bisecciones de una serie de CA. Un tiristor simplemente los controla por encima de la mitad de una serie. Durante la mitad restante, no se produce conducción y, por lo tanto, solo se puede utilizar la mitad de la señal.

TRIAC BT136

TRIAC BT136 es una familia de TRIACs, tiene una tasa de corriente de 6AMPs. Ya hemos visto una aplicación de TRIAC usando BT136 arriba.

Características de BT136

• Activación directa desde controladores de baja potencia y circuitos integrados lógicos
• Alta capacidad de voltaje de bloqueo
• Corriente de retención baja para cargas de corriente baja y EMI de conmutación más baja
• Planar pasivado para robustez y confiabilidad de voltaje
• Puerta sensible
• Activación en los cuatro cuadrantes

Aplicaciones de BT136:

• De utilidad universal en el control de motores
• Conmutación de propósito general

TRIAC BT139

El TRIAC BT139 también forma parte de la familia TRIAC, tiene una tasa de corriente de 9 amperios. La principal diferencia entre BT139 y BT136 es la tasa de corriente y los TRIACS BT139 se utilizan para aplicaciones de alta potencia.

Las características del BT139 incluyen los elementos siguiendo.

• Activación directa desde controladores de baja potencia y lógica ICS
• Alta capacidad de voltaje de bloqueo
• Planar pasivado para robustez y confiabilidad de voltaje
• Puerta sensible
• Activación en los cuatro cuadrantes

Las aplicaciones del BT139 incluyen las siguientes.

• Control del motor
• Iluminación industrial y doméstica
• Calefacción y conmutación estática

¿Cuál es la diferencia entre tiristor y TRIAC?

La diferencia entre SCR y TRIAC incluye lo siguiente.

RCS	TRIAC
Un tiristor también se llama SCR o rectificador controlado por silicio.	Quiere decir triodo para corriente alterna
Es un dispositivo unidireccional.	Es un dispositivo bidireccional.
SCR o tiristor incluye cuatro terminales	Incluye tres terminales.
es confiable	es menos confiable
El tiristor utiliza disipadores de calor de punta.	Solo necesita un disipador de calor.
La calificación del tiristor es grande	La clasificación TRIAC es pequeña
SCR se puede activar a través de UJT	Puede ser activado por un DIAC
Se utiliza un tiristor para controlar la fuente de alimentación de CC.	Controla tanto la corriente alterna como la corriente continua.
En el tiristor, solo es posible un modo de operación	Incluye cuatro modos de funcionamiento diferentes
Un tiristor opera en un solo cuadrante VI características	Simplemente opera en dos cuadrantes VI característicos
Un tiristor se puede encender simplemente con un voltaje de puerta positivo.	Se puede activar si el voltaje de puerta positivo o el voltaje de puerta negativo
Tiene capacidades de alta corriente.	Tiene capacidades de baja corriente.

Ventajas

los ventajas de TRIAC Incluya lo siguiente.

• Utiliza un disipador térmico de tamaño ligeramente mayor o ligeramente mayor, mientras que para SCR se deben utilizar dos disipadores térmicos de tamaño pequeño.
• Puede ser posible una falla segura en cualquier dirección, pero la protección SCR debe ser proporcionada por un diodo en paralelo.
• En las aplicaciones de CC, el SCR debe conectarse a través de un diodo paralelo para proteger contra el voltaje inverso, mientras que el TRIAC puede funcionar sin usar un diodo porque se puede lograr una ruptura segura en cualquier dirección.
• Una vez que el voltaje se reduce a cero, el TRIAC se apagará.
• Puede ser activado por polaridades positivas o negativas de las señales de puerta.
• Se puede proteger con un solo fusible.

Desventajas

los desventajas del TRIAC Incluya lo siguiente.

• En comparación con SCR, estos no son confiables
• En comparación con SCR, la fiabilidad es baja.
• Se activará en cualquier dirección, por lo que se debe tener cuidado al energizar el circuito.
• El retardo de conmutación es alto
• La calificación de dv/dt es extremadamente más baja que SCR
• El TRIAC tendrá menos potencia que los rectificadores controlados por silicio.
• No es aplicable en aplicaciones DC

Aplicaciones de TRIAC

Los TRIAC se utilizan en muchas aplicaciones, como atenuadores de luz, controles de velocidad para ventiladores eléctricos y otros motores eléctricos, y en los circuitos de control informático modernos de muchos electrodomésticos grandes y pequeños. Se pueden usar tanto en circuitos de CA como de CC, pero el diseño original fue para reemplazar el uso de dos SCR en los circuitos de CA. Hay dos familias de TRIAC, que se utilizan principalmente para fines de aplicación, son BT136, BT139.

Así, se trata de una visión general del TRIAC conocido como triodo para corriente alterna, construcción, funcionamiento, envolventes, diferencias con SCR, ventajas, desventajas y aplicaciones. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la función de SCR?

créditos fotográficos