Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hoạt Động Của Triac

BR100-03: đóng gói DO-35; Hãng sản xuất Philips/NXP

DB3, DB3TG, DB4, D30, ER900: đóng gói DO-35; Hãng sản xuất ST DB3A, DB3B: đóng gói DO-35; Hãng sản xuất Taitron

SMDB3: SOT-23 gói; Hãng sản xuất ST

NTE6407, NTE6408: đóng gói DO-35; Hãng sản xuất NTE NTE6411, NTE6412: đóng gói DO-35; Hãng sản xuất NTE TMMDB3, TMMDB3TG: đóng gói Minimelf; Hãng sản xuất ST

Hình 6.16 : Hình ảnh của Diac DB3

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 264 trang tài liệu này.

6.5. TRIAC

6.5.1 Giới thiệu

Tên TRIAC xuất phát từ các từ “TRIode for Alternating Current”. TRIAC được phát hiện vào thời điểm SCR được phát hiện do đó hai yếu tố đó có cùng một lịch sử. Triac thực sự bao gồm hai SCR khác nhau được kết nối song song theo hướng ngược lại. Tên chính thức của TRIAC là thyristor triode hai chiều. Bản thân tên chỉ ra rằng một TRIAC có thể cho phép dòng điện chạy trong phạm vi nó dẫn theo bất kỳ hướng nào. Điều này làm cho TRIAC phù hợp hơn SCR khi cần điều khiển điện áp AC.

6.5.2 Cấu tạo và Ký hiệu điện tử của TRIAC:

TRIAC được cấu tạo bởi năm lớp bán dẫn, tạo nên cấu trúc P - N-P - N, nó là một thiết bị có 3 đầu cuối với một thiết bị đầu cuối chính 1 (MT1), thiết bị đầu cuối chính 2 (MT2) và một cổng G. Các đầu cuối MT1 và MT2 được sử dụng để kết nối các dây P (Phase) và dây trung tính N (Neutral) trong khi cực cổng G (Gate) được sử dụng để nhận xung kích hoạt (trigger). Cổng có thể được kích hoạt bằng điện áp dương hoặc điện áp âm. Khi thiết bị đầu cuối MT2 nhận được điện áp dương đối với thiết bị đầu cuối MT1 và Cổng được kích hoạt dương, thì SCR còn lại của bộ kích hoạt TRIAC và mạch hoàn thành. Nhưng nếu cực của điện áp tại các thiết bị đầu cuối MT2 và MT1 được đảo ngược và một xung âm được áp dụng cho Cổng, thì đúng SCR của Triac tiến hành. Khi dòng điện cổng G được loại bỏ, TRIAC sẽ tắt. Vì vậy, một dòng điện giữ tối thiểu Ih (minimum holding current) phải được duy trì tại cổng G để TRIAC giữ trạng thái hoạt động.

Hình 6.17: cấu trúc, hình dáng và ký hiệu của Triac

+ Chân G (Gate) là chân cổng dùng kích mở cho Triac

+ Chân T1 (A1, B1, MT1..) là chân Anod 1.

+ Chân T2 (A2, B2, MT2..) là chân Anod 2.

Ngoài thực tế triac được đóng vỏ rất nhiều hình dạng khác nhau nhưng phổ biến là kiểu đóng vỏ : TO-220AB, RD91, TOP3, D2AK, TOP3...

6.5.3 Mạch tương đương của một TRIAC và hoạt động

TRIAC tương đương với hai SCR được kết nối song song nghịch với các cổng được nối với nhau. Kết quả là, TRIAC hoạt động như một công tắc hai chiều để truyền dòng điện theo cả hai hướng khi cổng được kích hoạt.

Hình 6.18: mạch tương đương của Triac

Lý thuyết vận hành cho một TRIAC dựa trên lý thuyết hoạt động của một triode SCR. Sự khác biệt giữa hai linh kiện đó là:

- TRIAC không có phân cực thuận hoặc ngược vì TRIAC không có chân Anode hoặc chân Cathode để phân cực thuận hoặc ngược cho phép dòng điện chạy trong thiết bị.

- Khi có một xung được áp cho cổng G của TRIAC, nó sẽ trở nên dẫn điện và cho phép dòng điện chạy từ cực này sang cực kia bất kể phân cực là gì.

- TRIAC có thể trở thành dẫn điện với cả hai xung dương hoặc xung âm. Như đã đề cập ở phần trước đó, nó không có cực và do đó sự phân cực trên cổng là không liên quan. Nó chỉ cần lớn hơn ngưỡng điện áp ngưỡng của cổng (the gate threshold voltage) để bật TRIAC.

- TRIAC đưa về thành trạng thái không dẫn điện chỉ khi chênh lệch điện áp giữa đầu cực là zero volt (0V). Vì nó đã được biết đến từ lý thuyết vận hành cho SCR, SCR sẽ đi vào trạng thái không dẫn điện khi chênh lệch điện áp giữa cực dương và cực âm của SCR bằng hoặc nhỏ hơn 0 volt. TRIACs tắt (không dẫn điện) chỉ khi điện áp giữa hai đầu T1,T2 là zero volt

6.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của TRIAC

Không giống như SCR, TRIACS yêu cầu tối ưu hóa thích hợp cho hoạt động đúng đắn của nó. Triacs có nhược điểm vốn có như hiệu ứng Rate, hiệu ứng Backlash. Vì vậy, thiết kế mạch dựa trên Triac cần được lưu ý thích hợp.

Hiệu ứng Rate

Có một điện dung bên trong tồn tại giữa các đầu cuối MT1 và MT2 của Triac. Nếu thiết bị đầu cuối MT1 được cung cấp với điện áp tăng mạnh, thì nó sẽ dẫn đến việc ngắt điện áp cổng. Điều này kích hoạt Triac một cách không cần thiết. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng Rate. Hiệu ứng Rate thường xảy ra do Transients trong nguồn điện chính và cũng do dòng inrush cao khi tải cảm ứng nặng bật lên. Điều này có thể được giảm xuống bằng cách kết nối mạng R-C giữa các đầu cuối MT1 và MT2.

Hình 6.19: Mạch ứng dụng Triac hạn chế hiệu ứng Rate

Hai linh kiện R1 và C1 trong mạch nhằm ngăn chặn các xung điện áp.

Hiệu ứng Backlash

Mạch điều khiển đèn hoặc điều khiển tốc độ bằng cách sử dụng một biến trở để điều khiển dòng điện. Khi xoay biến trở tăng điện trở lên tối đa thì độ sáng của đèn giảm xuống mức tối thiểu. Khi quay trở lại, đèn không bao giờ bật cho đến khi điện trở của biến trở xuống mức tối thiểu. Lý do cho việc này là việc xả tụ điện trong Triac. Mạch dimmer đèn sử dụng Diac để kích hoạt xung đến cổng. Vì vậy, khi tụ điện bên trong Triac xả qua Diac, hiệu ứng Lash sẽ xảy ra. Điều này có thể được sửa chữa bằng cách sử dụng một Resistor nối tiếp với Diac hoặc bằng cách thêm một tụ điện giữa Gate và thiết bị đầu cuối MT1 của Triac.

Hình 6.20: Mạch điều khiển đèn dùng tụ hạn chế hiệu ứng lash

Tụ C2 dùng hạn chế các xung nẩy của nguồn điện áp

6.5.5 Kích hoạt và kiểm tra TRIAC (Triggering & Testing )

Kích hoạt cho Triac

Thông thường TRIAC có thể có 4 chế độ kích hoạt:

1.Một điện áp dương tại MT2 và một xung dương tại cổng

2.Điện áp dương tại MT2 và xung âm tại cổng

3.Điện áp âm tại MT2 và xung dương tại cổng

4.Điện áp âm tại MT2 và xung âm tại cổng

Kiểm tra Triac bằng VOM

Chuẩn bị: Đồng hồ VOM kim để ở thang đo điện trở X1 để có dòng phát ra là lớn nhất. Lưu ý que đen nối cực dương và que đỏ nối cực âm của nguồn Step 1 : Đặt que đen vào chân T1 (có khi gọi là A1, B1, MT1) và que đỏ vào T2 (A2,B2, MT2) khi đó xảy ra 2 trường hợp:

Nếu kim VOM dịch lên

 kết luận Triac hỏng (do bị đánh thủng) Nếu kim VOM không lên

 Chưa kết luận được, nên ta tiếp tục thực hiện

Vẫn giữ nguyên que đo và kích điện áp cho chân G từ que đen (có thể chập que đo hoặc dùng dây nối) khi đó kim VOM dịch chuyển sau đó không kích cho chân G nữa mà kim đồng hồ VOM vẫn giữ nguyên => Triac còn tốt. Nếu bỏ kích chân G ra mà kim VOM trở về lại vị trí vô cùng => Triac hỏng.

Step 2 : Đổi vị trí hai que đo và làm lại như step 1. Kết quả nhận định tương tự như trên

6.5.6 Ứng dụng:

TRIAC là thiết bị bán dẫn được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điều khiển công suất và chuyển mạch. Nó tìm thấy các ứng dụng trong chuyển mạch, điều khiển pha, thiết kế chopper, kiểm soát độ sáng trong đèn, điều khiển tốc độ trong quạt, động cơ, và trong các mạch điều khiển máy vi tính hiện đại của nhiều thiết bị gia dụng nhỏ và lớn. Chúng có thể được sử dụng cả trong các mạch AC và DC nhưng thiết kế ban đầu là thay thế việc sử dụng hai SCR trong mạch AC. vv. Hệ thống điều khiển công suất được thiết kế để điều khiển mức phân phối của AC hoặc DC. Các hệ thống điều khiển

công suất như vậy có thể được sử dụng để chuyển nguồn sang các thiết bị thủ công hoặc khi nhiệt độ hoặc mức ánh sáng vượt quá mức đặt trước.

Tuy nhiên, TRIACS có thể không bật (turn on) đáng tin cậy với các tải không điện trở (non-resistive loads), vì do sự lệch pha, dòng điện giữ có thể không đạt được tại thời điểm kích hoạt. Do đó, một xung kích được gửi đến cổng cho đến khi tải được bật. Bởi vì thực tế rằng dòng điện cổng không cần phải duy trì trong suốt toàn bộ góc dẫn, dòng điện có thể được giới hạn đáng kể và đây là một lợi ích khi khả năng lái xe là hẹp.

Hình 6. 21Mạch điều khiển độ sáng của đèn (AC Light Dimmer)

Hình 6.22: Sơ đồ linh kiện mạch điều khiển độ sáng đèn