Diac - Circuits de treball i aplicació

El diac és un dispositiu de dos terminals que té una combinació de capes de semiconductors inverses en paral·lel, que permet activar el dispositiu a través de les dues direccions independentment de la polaritat de subministrament.

Característiques del Diac

Les característiques d'un diac típic es poden veure a la següent figura, que revela clarament la presència d'un voltatge de ruptura a través de tots dos terminals.

Atès que un diac es pot canviar en ambdues direccions o bidireccionalment, la funció s’utilitza eficaçment en molts circuits de commutació de corrent altern.

La següent figura següent il·lustra com es disposen les capes internament i també mostra el símbol gràfic del diac. Pot ser interessant notar que els dos terminals del diac s’assignen com a ànodes (ànode 1 o elèctrode 1 i ànode 2 o elèctrode 2), i no hi ha càtode per a aquest dispositiu.

Quan el subministrament connectat a través del diac és positiu a l’ànode 1 respecte de l’ànode 2, les capes rellevants funcionen com a p1n2p2 i n3.

Quan el subministrament connectat és positiu a l’ànode 2 respecte a l’ànode 1, les capes funcionals són com p2n2p1 i n1.

Nivell de tensió de tret Diac

La tensió de ruptura o la tensió de cocció del diac, tal com s’indica al primer diagrama anterior, sembla ser força uniforme entre els dos terminals. Tanmateix, en un dispositiu real això pot variar entre 28 V i 42 V.

El valor de disparació es podria assolir resolent els següents termes de l'equació tal com es disposa al full de dades.

VBR1 = VBR2 ± 0,1 VBR2

Les especificacions actuals (IBR1 i IBR2) entre els dos terminals també semblen ser bastant idèntiques. Per al diac que es representa al diagrama

Els dos nivells actuals (IBR1 i IBR2) per a un diac també tenen una magnitud molt propera. A les característiques de l'exemple anterior, semblen estar al voltant
200 uA o 0,2 mA.

Circuits d’aplicacions Diac

La següent explicació ens mostra com funciona un diac en un circuit de corrent altern. Intentarem entendre-ho a partir d’un senzill circuit de sensor de proximitat de 110 V CA.

Circuit de detecció de proximitat

El circuit del detector de proximitat mitjançant un diac es pot veure al següent esquema.

Aquí podem veure que s'incorpora un SCR en sèrie amb la càrrega i el transistor programable d'unijunction (PUT) que s'uneix directament amb la sonda de detecció.

Quan un cos humà s’acosta a la sonda de detecció, provoca un augment de la capacitat a través de la sonda i del sòl.

Segons les característiques d’un UJT programable de silici, es dispararà quan el voltatge VA del terminal de l’ànode excedeixi el voltatge de la porta almenys 0,7 V. Això provoca un curtcircuit a través del càtode de l’ànode del dispositiu.

Depenent de la configuració del paràmetre predeterminat 1M, el diac segueix el cicle d'entrada de CA i dispara a un nivell de voltatge especificat.

A causa d'això, el diac continua disparant-se, la tensió d'ànode VA de l'UJT no es permet mai augmentar el seu potencial de porta VG, que sempre es manté gairebé tan alt com el corrent altern d'entrada. I aquesta situació manté l’API programable desactivat.

No obstant això, quan un cos humà s’acosta a la sonda de detecció, redueix substancialment el potencial de porta VG de l’UJT, cosa que permet que el potencial d’ànode VA de l’UJT de l’UJT pugui ser superior a VG. Això fa que l’UJT s’activi instantàniament.

Quan això passa, els UJTs creen un curt a través dels seus terminals ànode / càtode, proporcionant el corrent de porta necessari per al SCR. El SCR dispara i activa la càrrega adjunta, indicant la presència d’una proximitat humana a prop de la sonda del sensor.

Llum de nit automàtica

Un senzill llum de màstil automàtica El circuit que utilitza un LDR, un triac i un Diac es pot veure al dibuix anterior. El funcionament d’aquest circuit és bastant senzill i el diac DB-3 gestiona la tasca de commutació crítica. Quan s’acaba el vespre, la llum del LDR comença a caure, cosa que provoca que la tensió a la unió de R1, DB-3 pugi gradualment, a causa de la resistència creixent del LDR.

Quan aquesta tensió augmenta fins al punt de trencament del diac, el diac es dispara i acciona la porta del triac, que al seu torn encén el llum connectat.

Durant el matí, la llum del LDR augmenta gradualment, cosa que fa que disminueixi el potencial a través del diac a causa de la connexió a terra del potencial d’unió R1 / DB-3. I quan la llum és prou brillant, la resistència LDR fa que el potencial diac caigui a gairebé zero, apagant el corrent de la porta triac i, per tant, la làmpada també està apagada.

El diac aquí garanteix que el triac es commuta sense parpellejar durant la transició crepuscular. Sense el diac, la llum hauria parpellejat durant molts minuts abans d’encendre-la o apagar-la completament. Per tant, la característica de desencadenament de la ruptura del diac és aprofitada a fons en favor del disseny de llum automàtica.

Atenuador de llum

A circuit de llum més feble és potser l'aplicació més popular que utilitza una combinació triac diac.

Per a cada cicle de l’entrada de corrent altern, el diac només s’activa quan el potencial a través d’ella aconsegueix el seu voltatge de ruptura. El retard de temps després del qual es dispara el diac decideix quant de temps roman activat el triac durant cada cicle de la fase. Al seu torn, aquesta decideix la quantitat de corrent i il·luminació de la làmpada.

El retard de temps per disparar el diac es defineix mitjançant l'ajust de pot de 220 k que es mostra i el valor C1. Aquests components de retard de temps RC determinen el temps d'encesa del triac a través de la cocció del diac, el que resulta en picar la fase de CA en seccions específiques de la fase en funció del retard de cocció del diac.

Quan el retard és més llarg, es permet una porció més estreta de la fase per canviar el triac i activar la llum, provocant una menor brillantor a la llum. Per a intervals de temps més ràpids, es permet que el triac canviï durant períodes més llargs de la fase de corrent altern i, per tant, la làmpada també es commuta per seccions més llargues de la fase de corrent altern, provocant una brillantor més alta.

Commutador activat d'amplitud

L’aplicació més bàsica del diac sense dependre de cap altra part és mitjançant el canvi automàtic. Per a un subministrament de corrent altern o corrent continu, el diac es comporta com una alta resistència (pràcticament un circuit obert) sempre que la tensió aplicada sigui inferior al valor crític de VBO.

El diac s’encén tan bon punt s’aconsegueix o es supera aquest nivell crític de voltatge VBO. Per tant, aquest dispositiu específic de 2 terminals es podria engegar només augmentant l'amplitud de la tensió de control connectada i es podria continuar conduint, fins que finalment la tensió es redueixi a zero. La figura següent mostra un circuit senzill de commutador sensible a l'amplitud mitjançant un diac 1N5411 o un diac DB-3.

S’aplica una tensió d’uns 35 volts dc o pic ac que engega el diac a la conducció, a causa del qual comença a fluir un corrent d’uns 14 mA per la resistència de sortida, R2. Els diàmetres específics poden activar-se a tensions inferiors a 35 volts.

Utilitzant un corrent de commutació de 14 mA, la tensió de sortida creada a través de la resistència de 1 k arriba a 14 volts. En cas que la font d'alimentació inclogui un camí conductor interior dins del circuit de sortida, la resistència R1 es podria ignorar i eliminar.

Mentre treballeu amb el circuit, proveu d’ajustar la tensió d’alimentació perquè augmenti gradualment de zero mentre comproveu simultàniament la resposta de sortida. Quan el subministrament arriba a uns 30 volts, veureu una mica o poca tensió de sortida, a causa del corrent de fuita extremadament baix del dispositiu.

No obstant això, a aproximadament 35 volts, trobareu que el diac es trenca de sobte i apareix ràpidament una tensió de sortida completa a la resistència R2. Ara, comenceu a reduir l’entrada d’alimentació i observeu que la tensió de sortida es redueix corresponentment, arribant finalment a zero quan la tensió d’entrada es redueix a zero.

A zero volts, el diac està completament 'apagat' i passa a una situació que requereix que es torni a activar a través del nivell d'amplitud de 35 volts.

Commutador de CC electrònic

El senzill commutador detallat a la secció anterior també es podria activar mitjançant un petit augment de la tensió d'alimentació. Per tant, es podria emprar una tensió estable de 30 V de manera constant al diac 1N5411 assegurant que el diac es troba just al punt de conducció, però que encara està apagat.

Tanmateix, en el moment que s’afegeix un potencial d’aproximadament 5 volts en sèrie, s’aconsegueix ràpidament un voltatge de ruptura de 35 volts per executar el tret del diac.

L'eliminació d'aquest 'senyal' de 5 volts posteriorment no té cap impacte en la situació d'engegada del dispositiu i continua mantenint la conducció de l'alimentació de 30 volts fins que la tensió es redueix a zero volts.

La figura superior mostra un circuit de commutació que presenta la teoria de la commutació de tensió incremental tal com s'ha explicat anteriorment. Dins d’aquesta configuració, es proporciona un subministrament de 30 volts al diac 1N5411 (D1) (aquí aquest subministrament es mostra com a font de bateria per comoditat, tot i que els 30 volts es podrien aplicar a través de qualsevol altra font regulada constant dc). Amb aquest nivell de tensió, el diac és incapaç d’encendre’s i no passa corrent a través de la càrrega externa connectada.

No obstant això, quan el potenciòmetre s’ajusta gradualment, la tensió d’alimentació augmenta lentament i, finalment, el diac s’encén, cosa que permet que el corrent passi a través de la càrrega i l’encengui.

Un cop el diac s’encén, disminuir la tensió d’alimentació a través del potenciòmetre no té cap efecte sobre el diac. No obstant això, després de reduir la tensió a través del potenciòmetre, el commutador de restabliment S1 es podria utilitzar per desactivar la conducció diac i restablir el circuit en la condició original apagada.

El diac o DB-3 mostrat podran romandre inactius al voltant de 30 V i no passaran per una acció de disparació automàtica. Dit això, alguns diacs poden requerir tensions inferiors a 30 V per mantenir-los en condicions no propícies. De la mateixa manera, els diàmetres específics poden requerir més de 5 V per a l'opció d'encès incremental. El valor del potenciòmetre R1 no ha de ser superior a 1 k Ohms, i ha de ser de tipus bobinat.

El concepte anterior es pot utilitzar per implementar accions de bloqueig en aplicacions de baixa intensitat mitjançant un dispositiu diac senzill de dos terminals en lloc de dependre de dispositius complexos de 3 terminals com els SCR.

Relé tancat elèctricament

La figura que es mostra més amunt indica el circuit d’un relé de corrent continu dissenyat per romandre bloquejat en el moment en què s’alimenta mitjançant un senyal d’entrada. El disseny és tan bo com el bloqueig del relé mecànic.

Aquest circuit fa ús del concepte explicat al paràgraf anterior. Aquí també, el diac es manté apagat a 30 volts, un nivell de voltatge que normalment és petit per a una conducció de diac.

Tanmateix, tan bon punt es dóna un potencial de sèrie de 6 V al diac, aquest comença a empènyer el corrent que s’encén i bloqueja el relé (el diac després queda encès, tot i que la tensió de control de 6 volts ja no existeix).

Amb R1 i R2 optimitzats correctament, el relé s’encendrà de manera eficient en resposta a una tensió de control aplicada.

Després d'això, el relé es mantindrà bloquejat fins i tot sense la tensió d'entrada. No obstant això, es pot restablir el circuit a la seva posició anterior prement el commutador de restabliment indicat.

El relé ha de ser de tipus baix corrent, pot ser amb una resistència de la bobina d'1 k.

Circuit del sensor de bloqueig

Molts dispositius, com per exemple les alarmes d’intrusos i els controladors de processos, requereixen un senyal d’activació que es manté engegat un cop activat i que s’apaga només quan es reinicia l’entrada d’alimentació.

Tan bon punt s’inicia el circuit, us permet operar circuits per a alarmes, gravadores, vàlvules d’aturada, aparells de seguretat i molts altres. La figura següent mostra un exemple de disseny per a aquest tipus d'aplicacions.

Aquí, un diac HEP R2002 funciona com un dispositiu de commutació. En aquesta configuració particular, el diac es manté en el mode d'espera a 30 volts d'alimentació a través de B2.

Però, el commutador moment S1 es commuta, que podria ser un 'sensor' en una porta o finestra, contribueix a 6 volts (de B1) al biaix de 30 V existent, provocant que els 35 volts resultants disparin el diac i generin al voltant d'1 V sortida a través de R2.

Interruptor de sobrecàrrega de CC

La figura anterior mostra un circuit que desactivarà instantàniament una càrrega quan la tensió d'alimentació de CC superi un nivell fix. La unitat es manté apagada fins que es baixa el voltatge i es restableix el circuit.

En aquesta configuració particular, el diac (D1) normalment està apagat i el corrent del transistor no és prou elevat per activar el relé (RY1).

Quan l’entrada de subministrament supera un nivell especificat tal com estableix el potenciòmetre R1, el diac es dispara i el corrent continu de la sortida de diac arriba a la base del transistor.

Ara el transistor s’encén a través del potenciòmetre R2 i activa el relé.

Ara el relé desconnecta la càrrega del subministrament d’entrada, evitant així danys al sistema a causa d’una sobrecàrrega. Després, el diac continuarà encès mantenint el relé engegat fins que es restableixi el circuit, obrint el S1 momentàniament.

Per tal d’ajustar el circuit al principi, afineu els potenciòmetres R1 i R2 per assegurar-vos que el relé només fa clic a ON una vegada que la tensió d’entrada assoleix realment el llindar de disparació de diac desitjat.

Després, el relé s'ha de mantenir activat fins que la tensió es redueixi al seu nivell normal i l'interruptor de reinici s'obri momentàniament.

Si el circuit funciona correctament, l’entrada de tensió del diac ha de ser d’uns 35 volts (els diàfics específics es poden activar amb una tensió menor, tot i que sovint es corregeix ajustant el potenciòmetre R2), així com la tensió de corrent continu a la base del transistor. ha de tenir aproximadament 0,57 volts (al voltant de 12,5 mA). El relé té una resistència de bobina d'1 k.

Interruptor automàtic de sobrecàrrega

El diagrama del circuit anterior mostra el circuit d’un interruptor automàtic de sobrecàrrega de corrent altern. Aquesta idea funciona de la mateixa manera que es va explicar a la configuració de CC a la {part anterior. El circuit de corrent altern difereix de la versió de corrent continu a causa de la presència dels condensadors C1 i C2 i del rectificador de díodes D2.

Commutador de desencadenament controlat de fase

Com s'ha dit abans, l'ús principal del diac és subministrar una tensió d'activació a algun dispositiu, com ara un triac, per controlar l'equip desitjat. El circuit diac de la següent implementació és un procés de control de fase que pot trobar moltes aplicacions diferents de control triac , en què pot ser necessària una sortida d'impuls de fase variable.

La figura superior mostra el circuit de disparador típic de diac. Aquesta configuració regula fonamentalment l’angle de cocció del diac, i això s’aconsegueix manipulant la xarxa de control de fase construïda al voltant de les parts R1 R2 i C1.

Els valors de la resistència i la capacitat proporcionats aquí són només com a valors de referència. Per a una freqüència específica (generalment la freqüència de la xarxa de corrent altern), R2 es modifica per tal que la tensió de trencament del diac s’assoleixi en un instant que correspongui al punt preferit del mig cicle de corrent altern en què es requereix que el diac s’encengui i proporcionar el pols de sortida.

El diac següent pot continuar repetint aquesta activitat al llarg de cada semicicle de +/- AC. Finalment, la fase no es decideix només amb R1 R2 i C1, sinó també mitjançant la impedància de la font de corrent altern i la impedància del circuit que activa el diac configurat.

Per a la majoria d'aplicacions, aquest projecte de circuit diac probablement serà beneficiós per analitzar la fase de la resistència i la capacitat del diac, per conèixer l'eficiència del circuit.

La següent taula següent, per exemple, il·lustra els angles de fase que poden correspondre a diferents configuracions de la resistència d'acord amb la capacitat de 0,25 µF de la figura anterior.

La informació es mostra pensada per a 60 Hz. Recordeu que, tal com s’indica a la taula a mesura que disminueix la resistència, el pols del disparador continua apareixent en posicions anteriors del cicle de tensió d’alimentació, cosa que fa que el diac s’encengui abans del cicle i es mantingui engegat molt més temps. Atès que el circuit RC inclou resistència en sèrie i capacitat de derivació, la fase és, naturalment, endarrerida, cosa que significa que el pols d'activació arriba després del cicle de tensió d'alimentació dins del cicle de temps.