Rådgiver
Teksten forneden er maskineoversat fra den tyske originaltekst.
Triacs: elektronisk komponent som en hjælper under skifteoperationer
Enhver, der nogensinde har brugt en lysdæmper til at regulere lysstyrken på en glødelampe, har ubevidst aktiveret en triac. Vi ønsker at forklare mere detaljeret, hvad en triac er, og hvordan det fungerer med vores guide.
Hvad er en triac?
Hvor anvendes triacs?
Hvordan konstrueres en triac?
Hvordan fungerer en triac?
Hvordan adskiller triacs sig?
Hvad skal man overveje, når man udskifter en triac?
Hvad er en triac?
En triac er en af de aktive komponenter. Ligesom en tyristor er det en elektronisk komponent, der kan bruges til at tænde og slukke en glødelampe eller til at kontrollere den.
Da skifteprocessen finder sted uden mekanisk bevægelige kontakter, er disse elektroniske afbrydere ikke udsat for slid.
I modsætning til en tyristor, der kun tillader strømmen at strømme i en retning, kan en triac skifte strøm igennem i begge retninger. Triacs er derfor perfekt egnede til drift med vekselstrømspænding.
Navnet Triac stammer fra det engelske udtryk "Triode Alternating Current Switch". Udtrykket tovejs tyristortriode eller symistor bruges også på tysk.
Hvor anvendes triacs?
Triacs bruges primært til skifteoperationer eller til strømstyring i vekselstrømsspændingsområdet.
Anvendelsesområderne inkluderer glødelampedæmpere, lysorganer eller hastighedskontrol af elektriske motorer i køkkenmaskiner eller el-værktøjer.
Da triacer ikke er i stand til at håndtere meget store strømme, bruges individuelle tyristorer stadig i kraftelektronik.
Hvordan konstrueres en triac?
For bedre at forstå strukturen kan en triac betragtes som to anti-parallelle tyristorer. En anode (A) og en katode (K) af de to thyristorer er kombineret.
De resulterende hovedelektroder er betegnet med H1 og H2 eller i henhold til det engelske navn Main Terminal (MT1 og MT2). Alternativt anvendes udtrykkene anode 1 og anode 2 også.
Som hovedregel er hovedelektroden H2 (MT2) forbundet til triacens hus. Som et resultat skal en isoleret enhed udføres, så samleoverfladen ikke er levende.
Kontrolindgange fra de to tyristorer (porte) er også forbundet til hinanden.
For at være i stand til at vise den interne krystalstruktur tydeligt er en katodestyret thyristor eller p-gate-tyristor (1) og en anodestyret thyristor eller n-gate-tyristor (2) forbundet parallelt i henhold til skitse A.
Skitse B viser krystalstrukturen af de to halvledere.
Hvis du lægger begge halvlederkrystaller sammen i en blok, ser det ud som skitse C.
For at være i stand til at kontrollere begge tyristorer med en fælles port, er der indsat yderligere N-dopede zoner i halvlederkrystallen (se skitse D). Disse områder, der fungerer som tændings- eller hjælpetyristorsektioner (3), er ansvarlige for, at triacs kræver en højere drevstrøm for omskiftning (tænding) end tyristorer.
Hovedelektroden H1 (MT1) har direkte halvlederkontakt med porten og fungerer således som et referencepotentiale for porten.
Porten kan drives med en positiv eller negativ puls.
Afhængig af triac-typen er en puls på et par volt tilstrækkelig til styringen, i hvilket tilfælde strømmer en portstrøm på et par mA.
Antændelsens følsomhed afhænger dog af polariteten ved H1 og H2 (se skitsetændingstype I+/ Jeg-og III+/ III-) og portpulsens polaritet (se skitsantænding type I+/ III+og jeg-/ III-) afhængig.
Triacs har den største antændelsesfølsomhed med kontroltype I+og III-. De to andre antændelsestyper kræver en portstrøm, der undertiden er betydeligt højere.
Hvordan fungerer en triac?
Princippet eller funktionen af en triac kan illustreres meget let ved hjælp af en dæmper.
Hvis den komplette sinusbølge af netspændingen (UB) på lampen (1), lyser den med fuld lysstyrke.
For at reducere den maksimale lysstyrke skal en del af sinusbølgen afskæres.
Dette er præcis, hvad en triac (2) gør. Til dette formål er det forbundet i serie (serie) med forbrugeren (illuminator).
Triacen har en høj modstand uden kontrol. Dette betyder: Den elektroniske switch er åben, og spændingen på lampen er 0 volt. Lampen er ikke tændt.
Hvis på tidspunktet t1triac skifter gennem en kort drevpuls. Det skifter fra høj modstand til lav modstand tilstand. Teknisk set er processen også kendt som antændelse. Den elektroniske afbryder er lukket, og spændingen ved lampen (UL) springer pludselig til den aktuelle værdi af forsyningsspændingen. Dette tænder lampen og får den til at lyse op.
Den fyrede triac forbliver ledende, selvom drivpulsen ved porten er slukket igen. Kun når vekselstrømspændingen på tidspunktet t2den krydser linjen 0 og falder derfor under triacens holdestrøm. Eksperter siger, at triacen vil blive slettet. Lampen tændes ikke længere.
Triacen forbliver låst, indtil tidspunktet t3den næste kontrolpuls er til stede ved porten, og den antændes igen. Da triacen er ledende i begge retninger, strømmer strøm gennem lampen, selv under den negative halvbølge.
På tidspunktet t4holdestrømmen er underskudt, og triac blokerer igen, indtil den stopper på tidspunktet t5antændes igen.
Da tændingspunktet t1Hvis lampen er meget tidligt, modtager lampen en meget stor del af lysnettet. Kun en lille del afskæres i begyndelsen af hver halvbølge. Som et resultat er lampen stadig meget lys.
Hvis tændingstimingen finder sted senere eller forskydes længere mod "højre", vil den resterende del af sinusbølgen (UL).
Lampen får mindre energi og lyser derfor mørkere.
Ved en netfrekvens på 50 Hz tændes og slukkes lampen i princippet 100 gange i sekundet (50 gange for den positive halvbølge og 50 gange for den negative halvbølge).
Det menneskelige øje kan ikke længere opfatte denne hurtige skiftesekvens som individuelle skifteprocesser. Derudover er der også en kort "efterglødeffekt", når der slukkes med glødelamper.
Dette fører til indtryk af en ensartet ændring i lysstyrke ved dæmpning.
I tilfælde af en justerbar dæmper ændres derfor kun det tidspunkt, hvor tændingspulsen skifter gennem triacen. For at gøre dette skal portpulsen altid udsendes på det korrekte punkt på sinusbølgen.
Til dette formål har styringen altid brug for en strømhenvisning til sinusbølgens aktuelle position.
I det ovenfor beskrevne kredsløbsdiagram blev dette forhold vist med en blå linje.
Bemærk:
Da fasen i eksemplet ovenfor er låst i begyndelsen af halvbølgen og derefter tændt, er denne kontrol en forkantdimmer. Denne type dæmper er perfekt til ohmiske belastninger såsom pærer eller højspændingshalogenlamper, men også til induktive belastninger som konventionelle halogentransformatorer.
Kapacitive belastninger, såsom elektroniske halogentransformatorer, kræver på den anden side en bagkantdimmer. Med dette kredsløbskoncept stiger spændingen hos forbrugeren synkront med netspændingen og slukkes derefter efter et defineret tidspunkt. Imidlertid bruges ingen triacs, men omskiftelige tyristorer eller strøm MOSFET'er eller IGBT'er som elektroniske kontakter.
Hvordan adskiller triacs sig?
Selv hvis Triacs grundlæggende funktion altid er den samme, kan de individuelle kopier afvige betydeligt.
Konstruktion
Et af de vigtigste kendetegn er designet. Afhængig af hvor meget strøm eller strøm en triac skal modstå, er husets form med integreret køleoverflade og design af forbindelserne optimeret under fremstillingen. Jo højere gennemstrømning, jo større er triac.
Specifikationer
Men selv med det samme design kan forskellene stadig være ret store. Forskellene vedrører dog primært de tekniske data. Især oplysningerne om den maksimale Spænding eller til maks. tilladt strøm kan variere betydeligt. I tvivlstilfælde er et kig på databladet vigtigt.
Hvad skal man overveje, når man udskifter en triac?
Hvis en defekt triac skal udskiftes i en enhed, skal der altid bruges en udskiftningstype med samme navn. Dette er den eneste måde at sikre, at den udskiftede triac passer perfekt til den eksisterende elektronik eller kredsløb. Der skal udvises omhu, når den originale del udskiftes med en kopi med omtrent de samme tekniske data. Fordi forskellige halvlederegenskaber kan føre til betydelige funktionsfejl.
Vigtig:
Da Triacs bruges i netkredsløbet, skal du være bekendt med de gældende sikkerhedsforskrifter, når du fejlsøger eller udskifter. Forkert arbejde eller fejlfinding, når det lever, er en akut fare for livet. Af denne grund bør du bedre kontakte en specialist, hvis du ikke er bekendt med de nødvendige procedurer.