ترایاک چیست؟ 

ترایاک یکی از قطعات نیمه هادی پرکاربرد در صنعت الکترونیک است که از 3 پایه تشکیل شده است. در این مقاله می خواهیم در مورد تریود برای جریان متناوب (TRIAC)، از جمله ساختار، مشخصات مدار، کاربردها، و روش های تست ترایاک صحبت کنیم.

ترایاک یا TRIAC مخفف عبارت Triode for Alternating Current است. تریود به معنای یک دستگاه سه ترمینال است؛ در حالی که AC به این معنی است که برای تغییر جریان متناوب استفاده می شود. این یک کلید با سه ترمینال دو جهته است که در هر دو جهت هدایت می شود. این قطعه از ترکیب دو SCR به صورت غیر موازی با گیت های آنها به هم وصل شده است. برای خرید ترایاک و اطلاع از قیمت آن به فروشگاه اینترنتی دیجی قطعه مراجعه کنید.

ترایاک را می توان با جریان گیت مثبت یا منفی برای هدایت در هر دو جهت راه انداخت. در حالی که وقتی جریان اصلی به کمتر از حد مجاز می‌رسد، خاموش می‌شود.

نماد TRIAC

نماد ترایاک نشان دهنده دو تریستور است که به صورت غیر موازی و دارای یک گیت مشترک هستند. ساختار معادل دو تریستور آن نیز برای درک بهتر در تصویر زیر ارائه شده است.

درست مانند تریستور، سه ترمینال دارد اما نام آنها به جز گیت متفاوت است. به این دلیل است که هر ترمینال با اتصال آند و کاتد SCR به یکدیگر ساخته می شود. بنابراین، هر دو ترمینال یا آند یا ترمینال اصلی MT نامیده می شوند.

ساختار ترایاک

دو SCR به صورت موازی معکوس با ترمینال گیت به طور معمول متصل می شوند. پایانه های گیت به هر دو ناحیه N و P متصل می شوند که به این دلیل سیگنال گیت ممکن است بدون توجه به قطبیت سیگنال اعمال شود. در اینجا، آند و کاتد نداریم زیرا برای هر دو قطبی کار می کند، به این معنی که دستگاه دو طرفه است. از سه ترمینال به نام های ترمینال اصلی 1 (1MT)، ترمینال اصلی 2 و ترمینال گیت G تشکیل شده است.

شکل بالا ساختار تریاک را نشان می دهد. دو ترمینال اصلی به نام های (1MT) و (2MT) وجود دارد و ترمینال باقی مانده ترمینال گیت است.

عملکرد TRAIC

نحوه کار و عملکرد TRAIC شبیه به عملکرد تریستور است. هنگامی که ولتاژ اعمال می شود، هدایت نمی شود مگر اینکه ولتاژ از ولتاژ شکست VBO تجاوز نکند یا یک پالس گیت اعمال شود. همانطور که می دانیم TRAIC می تواند برای هر دو قطب ولتاژ اعمال شده هدایت شود و می تواند توسط هر دو قطب ولتاژ دروازه برای هر دو جهت تحریک شود. بنابراین، TRAIC می تواند در 4 حالت کار کند. ولتاژهای زیر با توجه به ترمینال 2MT مانند ولتاژ 1MT نسبت به 2MT و ولتاژ گیت نسبت به 2MT گرفته شده است.

• حالت 1: MT1=  +ve, Gate= +ve

در این حالت، ولتاژ اعمال شده در MT1 نسبت به MT2 مثبت است. با اعمال یک پالس گیت مثبت، TRIAC به هدایت رو به جلو راه اندازی می شود و جریان از MT1 به MT2 جریان می یابد.

• حالت 2: MT2= +ve, Gate=-ve

در این حالت، ولتاژ اعمال شده یکسان است، یعنی MT1 نسبت به MT2 مثبت است؛ اما پالس دروازه منفی است. از آنجایی که گیت به ناحیه N TRIAC متصل است، آن را به سمت جلو هدایت می کند در حالی که جهت جریان ثابت می ماند.

• حالت 3: MT1=  -ve, Gate=  +ve

در این حالت، قطب های ولتاژ اعمال شده تعویض می شوند، یعنی MT1 نسبت به MT2 منفی است. اما پالس دروازه مثبت است. پالس گیت TRAIC را به سمت هدایت معکوس از MT2 به MT1 راه اندازی می کند.

• حالت 4: MT1=  -ve, Gate=  -ve

در این حالت هم ولتاژ اعمال شده و هم ولتاژ گیت منفی هستند. پالس گیت منفی TRAIC را به سمت هدایت معکوس تحریک می کند.

حالت 1 و حالت 2 عملیاتی را در ربع 1 نشان می دهد که در آن جریان و ولتاژ مثبت هستند در حالی که حالت 3 و حالت 4 عملکرد ترایاک در ربع 3 را نشان می دهند که در آن ولتاژ و جریان هر دو منفی هستند.

در حالی که پالس گیت می تواند TRAIC را در هر جهت فعال کند، بهتر است از یک پالس گیت مثبت برای عملکرد در ربع اول و از پالس گیت منفی برای عملکرد در ربع سوم به دلیل افزایش حساسیت آنها استفاده شود. حالت 2 و 3 برای راه اندازی ترایاک به جریان گیت بیشتری نسبت به حالت 1 و 4 نیاز دارد.

مدار کنترل TRIAC

بیایید به مدار کنترل تریاک که در تصویر زیر نشان داده شده است، نگاهی بیندازیم:

در طول نیمه مثبت و نیمه منفی چرخه ورودی، برق متناوب برای بارگیری با سوئیچ کردن بین روشن و خاموش کنترل می شود. بایاس نیمه رو به جلو مثبت D1 و بایاس معکوس D2 و دروازه با توجه به A1 مثبت است. با این حال، در طول نیم چرخه منفی، D2now بایاس رو به جلو می شود اما D1 بایاس معکوس می شود و دروازه با توجه به ترمینال A2 مثبت است. مقاومت R2 به کار رفته در مدار نقطه شروع رسانش را کنترل می کند.

مشخصات ترایاک

ترایاک ها دارای مشخصات زیادی هستند که بسیار شبیه به تریستورها هستند، اگرچه بدیهی است که آنها برای عملکرد ترایاک در هر دو نیمه یک چرخه در نظر گرفته شده اند و نیاز به تفسیر دارند. با این حال، از آنجایی که عملکرد آنها بسیار شبیه است، انواع مشخصات اولیه نیز مشابه هستند. پارامترهایی مانند جریان تریگر گیت، ولتاژ حالت خاموش پیک مکرر و مواردی از این دست، همگی هنگام طراحی مدار ترایاک مورد نیاز هستند، تا اطمینان حاصل شود که حاشیه کافی برای عملکرد مطمئن مدار وجود دارد.

کاربردهای TRIAC

• در کنترل AC استفاده می شود.
• در کنترل رعد و برق مورد استفاده قرار می گیرد.
• در موتورهای الکتریکی کاربرد دارد.
• به طور کلی، TRIAC برای کاربردهای توان کم و ولتاژ پایین استفاده می شود.
• برای کنترل شدت نور بعنوان مثال لامپ ها و دیمرهایی که در مصارف خانگی مورد استفاده قرار میگیرند
• کنترل فن ها و موتور های کوچک

از ترایاک ها میتوان برای کنترل فاز و تغییر ولتاژ AC  استفاده کرد که به موتورها این قابلیت را میدهد که سرعتشان را با توجه به ولتاژ متغیر تنظیم کنند و همچنین در لامپ ها با تغییر ولتاژ شدت نور را میتوان تنظیم یا کم و زیاد کرد

نتایج موثری هنگام کنترل برق متناوب با کمک ترایاک به دست می آید. از آنجایی که ترایاک مستقیماً به منابع AC متصل می شود، نیاز به اطمینان از ایمنی مناسب در حین آزمایش مدار وجود دارد.

روش تست ترایاک

ترایاک ها باید تحت شرایط عملیاتی با استفاده از اسیلوسکوپ آزمایش شوند. ممکن است از یک مولتی متر دیجیتال (DMM) برای انجام یک آزمایش خشن با خارج از مدار TRIAC استفاده شود. شکل زیر را ببینید.

برای تست یک TRIAC با استفاده از یک DMM، روش زیر اعمال می شود:

• DMM را روی مقیاس Ω تنظیم کنید.
• سیم منفی را به ترمینال اصلی 1 وصل کنید.
• سیم مثبت را به ترمینال اصلی 2 وصل کنید. DMM باید بی نهایت را بخواند.
• با استفاده از سیم جامپر، گیت را به ترمینال اصلی 2 متصل کنید. DMM باید تقریباً 0 Ω بخواند. زمانی که لید برداشته می شود، قرائت صفر باید باقی بماند.
• لید های DMM را معکوس کنید تا لید مثبت روی ترمینال اصلی 1 و لید منفی روی ترمینال اصلی 2 باشد. DMM باید بی نهایت را بخواند.
• با استفاده از سیم جامپر، دروازه TRIAC را به ترمینال اصلی 2 متصل کنید. DMM باید تقریباً 0 Ω بخواند. مقدار صفر باید پس از حذف لید باقی بماند.

مزایای استفاده از ترایاک

از جمله مزایایی که ترایاک دارد، می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ترایاک می تواند هر دو نیمه شکل موج AC را هدایت و تنظیم کند.
• جمع و جور است و به یک هیت سینک کوچکتر در مقابل استفاده از دو SCR نیاز دارد.
• برای محافظت فقط به یک فیوز نیاز دارد.
• از پالس گیت مثبت و منفی می توان برای راه اندازی TRAIC استفاده کرد.
• برای حفاظت معکوس مانند SCR به دیود موازی نیاز ندارد.

معایب استفاده از ترایاک

• سوئیچینگ آن برای هر دو نیمه AC نا متقارن است.
• سوئیچینگ نامتقارن باعث ایجاد هارمونیک در سیستم می شود و مشکلات متعددی را ایجاد می کند.
• قدرت آن در مقایسه با SCR کمتر است.
• نسبت به SCR به میزان کمتری قابل اعتماد است.
• سرعت سوئیچینگ کمتری دارد.
• در حین شروع به احتیاط نیاز دارد زیرا می تواند در هر جهت فعال شود.
• امتیاز dv/dt آن کمتر از SCR است.

تا به اینجا، تا حدودی با مشخصات، ساختار، کاربرد ها، عملکرد، تفاوت‌های آن با SCR، مزایا و معایب مربوط به ترایاک ها آشنا شدید. در صورتی که هر گونه سوال در رابطه با این قطعه کاربردی داشتید، حتماً در بخش نظرات از ما بپرسید؛ کارشناسان ما به سرعت به آن‌ها پاسخ می دهند.