Симметричный тринистор (TRIAC, триак)

SCR тиристоры являются однонаправленными (односторонними) относительно тока устройствами, что делает их полезными для управления только постоянным током. Если объединить два SCR тиристора параллельно друг другу, но в противоположных направлениях, как были объединены два динистора (диода Шокли), чтобы сформировать симметричный динистор (DIAC), мы получим новое устройство, известное как симметричный тринистор, TRIAC (триак) (рисунок ниже).

Поскольку отдельные SCR тиристоры более гибки для использования в современных системах управления, они чаще встречаются в схемах, таких как драйверы двигателей; симметричные тринисторы (TRIAC) обычно встречаются в простых, маломощных приложениях, таких как бытовые диммерные коммутаторы. На рисунке ниже показана простая схема регулировки яркости лампы вместе с фазосдвигающей резисторно-конденсаторной цепью, необходимой для срабатывания после пика.

Симметричные тринисторы (TRIAC) известны тем, что они отпираются несимметрично. Это означает, что они обычно не срабатывают при одном и том же уровне напряжения управляющего электрода как для одной полярности, так и для другой. Вообще говоря, это нежелательно, так как несимметричное срабатывание приводит к формированию формы сигнала тока с множеством гармонических частот. Формы сигналов, симметричные выше и ниже их средних осевых линий, состоят только из гармоник с нечетными номерами. С другой стороны, несимметричные формы сигналов содержат четные гармоники (которые могут сопровождаться или нет гармониками с нечетными номерами).

В интересах уменьшения общего содержания гармоник в системах питания, чем меньше и менее разнообразны гармоники, тем лучше, – еще одна причина, почему для сложных, высокомощных схемах управления предпочитают отдельные SCR тиристоры, а не симметричные тринисторы (TRIAC). Одним из способов получения симметричной формы сигнала тока через TRIAC является использование устройства, внешнего по отношению к симметричному тринистору, для выбора момента выдачи переключающего импульса. Симметричный динистор, помещенный последовательно с управляющим электродом, прекрасно справляется с этой задачей (рисунок ниже).

Напряжения переключения симметричного динистора (DIAC) имеют тенденцию быть гораздо более симметричными (для одной полярности такое же, как для другой), чем пороги напряжения переключения симметричного тринистора (TRIAC). Поскольку симметричный динистор (DIAC) предотвращает любой ток управляющего электрода до тех пор, пока переключающее напряжение не достигнет определенного, повторяемого уровня в любом направлении, точка отпирания симметричного тринистора (TRIAC) в одном полупериоде и в следующем имеет тенденцию быть более постоянной, а форма сигнала – более симметричной выше и ниже относительно его осевой линии.

Практически все характеристики и параметры SCR тиристоров одинаково применимы и симметричным тринисторам (TRIAC), за исключением того, что TRIAC, конечно, является двунаправленным (может проводить ток в обоих направлениях). Об этом устройстве больше нечего рассказывать, кроме важной оговорки относительно обозначений его выводов.

Из эквивалентной схемы, показанной ранее, можно подумать, что основные выводы 1 и 2 являются взаимозаменяемыми. Это не так! Хотя полезно представлять, что симметричный тринистор TRIAC состоит из двух тринисторов (SCR тиристоров), соединенных вместе, он фактически построен из одного куска полупроводникового материала, легированного и разделенного на слои соответствующим образом. Фактические рабочие характеристики могут несколько отличаться от характеристик эквивалентной модели.

Это становится наиболее очевидным, противопоставляя две простые схемы, из которых одна работает, а другая – нет. Следующие две схемы представляют собой варианты схемы диммера лампы, показанной ранее, в которой для упрощения удалены фазосдвигающий конденсатор и симметричный динистор (DIAC). Хотя в результирующей схеме отсутствует возможность тонкой настройки управления ее более сложной версии (с конденсатором и DIAC), она работает (рисунок ниже).

Предположим, мы должны были поменять местами два основных вывода симметричного тринистора (TRIAC). Согласно эквивалентной принципиальной схеме, показанной в этой статье ранее, обмен местами не должен иметь никакого значения. Эта схема должна работать (рисунок ниже).

Однако если эта схема будет собрана, выяснится, что она не работает! На нагрузку не будет подаваться питание, симметричный тринистор TRIAC не будет отпираться вообще, независимо от того, насколько низкое или высокое значение сопротивления установлено на резисторе управления. Ключом к успешному запуску симметричного тринистора TRIAC является то, что управляющий электрод получает свой переключающий ток со стороны основного вывода 2 (основной вывод на противоположной стороне условного обозначения TRIAC от вывода управляющего электрода) в схеме. Идентификация выводов ОВ₁ и ОВ₂ должна выполняться по модели детали через техническое описание или справочник.

Резюме

• Симметричный тринистор TRIAC действует так же, как два SCR тиристора, подключенных друг к другу в противоположных направлениях для двунаправленной работы (с переменным током).
• Управление на симметричном тринисторе TRIAC чаще встречается в простых схемах с малой мощностью, а не в сложных схемах высокой мощности. В больших схемах управления питанием, как правило, предпочитают несколько SCR тиристоров.
• При использовании для управления питанием нагрузки переменным током симметричные тринисторы TRIAC часто сопровождаются симметричными динисторами DIAC, подключенными последовательно с их управляющими электродами. Симметричный динистор DIAC помогает симметричному тринистору TRIAC отпираться более симметрично (более одинаково в обеих полярностях).
• Основные выводы 1 и 2 у симметричного тринистора TRIAC не являются взаимозаменяемыми.
• Для успешного запуска симметричного тринистора TRIAC ток управляющего электрода должен поступать со стороны основного вывода 2 (ОВ₂) в схеме!

Теги