Diac - Munka és alkalmazási áramkörök

A diac kétterminális eszköz, amely párhuzamosan inverz félvezető rétegek kombinációjával rendelkezik, amely lehetővé teszi az eszköz mindkét irányban történő kiváltását a tápellátás polaritásától függetlenül.

Diac jellemzői

A tipikus diac jellemzői a következő ábrán láthatók, amely egyértelműen feltárja a megszakító feszültség jelenlétét mindkét kapcsán.

Mivel a diac mindkét irányban vagy kétirányban kapcsolható, ezt a funkciót számos váltakozó áramkör kapcsolata hatékonyan kihasználja.

Az alábbi ábra szemlélteti a rétegek belső elrendezését, és bemutatja a diac grafikus szimbólumát is. Érdekes lehet, hogy a diac mindkét kivezetése anódként van jelölve (1. anód vagy 1. elektróda és 2. anód vagy 2. elektróda), és ehhez az eszközhöz nincs katód.

Amikor a diacon keresztüli csatlakoztatott táp pozitív az 1-es anódon a 2-es anódhoz képest, a megfelelő rétegek p1n2p2 és n3-ként működnek.

Ha a csatlakoztatott táp pozitív a 2-es anódon az 1-es anódhoz képest, akkor a funkcionális rétegek p2n2p1 és n1.

Diac égetési feszültségszint

Úgy tűnik, hogy a diac megszakítási feszültsége vagy égési feszültsége, amint azt a fenti első ábra mutatja, meglehetősen egyenletes mindkét terminálon. Ugyanakkor egy tényleges eszközben ez 28 V és 42 V között változhat.

Az égetési érték az egyenlet következő feltételeinek megoldásával érhető el, amint az az adatlapon megtalálható.

VBR1 = VBR2 ± 0,1 VBR2

A jelenlegi két specifikáció (IBR1 és IBR2) szintén meglehetősen azonosnak tűnik. A diagramon ábrázolt diac-hoz

A diac két jelenlegi szintje (IBR1 és IBR2) szintén nagyon közel áll a nagyságához. A fenti példa jellemzők szerint ezek kb
200 uA vagy 0,2 mA.

Diac alkalmazások áramkörei

A következő magyarázat bemutatja, hogyan működik a diac az AC áramkörben. Megpróbáljuk ezt megérteni egy egyszerű 110 V AC-os működtetésű közelségérzékelő áramkörből.

Közelségérzékelő áramkör

A diac-t használó közelségérzékelő áramkört a következő ábra szemlélteti.

Itt láthatjuk, hogy egy SCR sorba van építve a terheléssel és a programozható unijunction tranzisztorral (PUT), amelyet közvetlenül összekapcsolnak az érzékelő szondával.

Amikor egy emberi test az érzékelő szonda közelébe kerül, megnő a kapacitás a szondán és a talajon.

A szilíciummal programozható UJT jellemzői szerint akkor fog lángolni, amikor az anódsorkapcsán a VA feszültség legalább 0,7 V-tal meghaladja a kapu feszültségét. Ez rövidzárlatot okoz a készülék anódkatódján.

Az 1M preset beállításától függően a diac követi a bemeneti váltakozó áramú ciklust, és meghatározott feszültségszint mellett tüzel.

Emiatt a diac folyamatos égetése miatt az UJT VA anódfeszültsége soha nem növelheti a kapu VG potenciálját, amelyet mindig csaknem olyan magasan tartanak, mint az AC bemenet. És ez a helyzet kikapcsolja a programozható UJT-t.

Amikor azonban egy emberi test megközelíti az érzékelő szondát, az lényegesen lecsökkenti az UJT kapu potenciálját, lehetővé téve az UJT UJT anódpotenciáljának VA magasabb szintjét, mint a VG. Ez azonnal az UJT tüzet okoz.

Amikor ez megtörténik, az UJT-k rövidzárlatot hoznak létre anód / katód termináljain, biztosítva az SCR számára szükséges kapuáramot. Az SCR tüzet indít és bekapcsolja a csatlakoztatott terhelést, jelezve az emberi közelség jelenlétét az érzékelő szonda közelében.

Automatikus éjszakai lámpa

Egy egyszerű automatikus árbocfény áramkör LDR, triac és Diac segítségével látható a fenti rajzon. Ennek az áramkörnek a működése meglehetősen egyszerű, és a kritikus kapcsolási feladatot a DB-3 diac kezeli. Este beálltával az LDR fénye elkezd esni, ami az R1, DB-3 kereszteződésében a feszültség fokozatos emelkedését eredményezi az LDR növekvő ellenállása miatt.

Amikor ez a feszültség a diac áttörési pontjáig emelkedik, a diac megindul és működteti a triac kaput, amely viszont bekapcsolja a csatlakoztatott lámpát.

Reggel folyamán az LDR fénye fokozatosan növekszik, aminek következtében az R1 / DB-3 elágazási potenciál földelése miatt csökken a diacon áteső potenciál. És amikor a fény kellően világos, az LDR-ellenállás miatt a diac-potenciál majdnem nullára csökken, kikapcsolva a triac kapu áramát, és ezért a lámpát is kikapcsolják.

A diac itt biztosítja, hogy a triac átkapcsolódjon anélkül, hogy sok villogna az alkonyati átmenet alatt. Diac nélkül a lámpa sok percig villogott, mielőtt teljesen BE vagy KI kapcsolta volna. Így a diac megszakadását kiváltó tulajdonságát alaposan kihasználják az automatikus fénykialakítás javára.

Fénytompító

NAK NEK fénytompító áramkör talán a legnépszerűbb alkalmazás, amely triac diac kombinációt használ.

A váltakozó áramú bemenet minden ciklusánál a diac csak akkor gyullad ki, amikor a benne lévő potenciál eléri a megszakítási feszültségét. Az a késleltetés, amely után a diac tüzel, eldönti, hogy a triac mennyi ideig marad bekapcsolva a fázis minden ciklusa alatt. Ez viszont meghatározza a lámpa áramának és megvilágításának mértékét.

A diac égetésének késleltetését a bemutatott 220 k pot beállítás és a C1 érték állítja be. Ez az RC késleltetési komponens határozza meg a triac bekapcsolási idejét a diac égetésen keresztül, ami az AC fázis felaprítását eredményezi a fázis egyes szakaszain a diac égetési késleltetésétől függően.

Ha a késés hosszabb, akkor a fázis szűkebb része megengedi a triac átkapcsolását és a lámpa kiváltását, ami alacsonyabb fényerőt eredményez a lámpán. Gyorsabb időintervallumok esetén a triac hosszabb ideig váltakozhat az AC fázis alatt, és így a lámpa az AC fázis hosszabb szakaszaihoz is kapcsolódik, ami nagyobb fényerőt eredményez rajta.

Amplitúdó kiváltott kapcsoló

A diac legalapvetőbb alkalmazása, anélkül, hogy más alkatrésztől függene, az automatikus kapcsolás. AC vagy DC tápellátás esetén a diac nagy ellenállásként (gyakorlatilag nyitott áramkörként) viselkedik, amíg az alkalmazott feszültség a kritikus VBO érték alatt van.

A diac bekapcsol, amint ez a kritikus VBO feszültségszint elérve vagy meghaladja. Ezért ezt a sajátos 2-terminális eszközt csak a csatlakoztatott vezérlőfeszültség amplitúdójának növelésével lehet bekapcsolni, és folytathatja a vezetést, míg végül a feszültség nullára csökken. Az alábbi ábra egy egyszerű amplitúdó-érzékeny kapcsoló áramkört mutat be 1N5411 vagy DB-3 diac.

Körülbelül 35 volt DC vagy feszültség váltakozik, amely bekapcsolja a diac-t vezetéssé, aminek következtében 14 mA körüli áram kezd áramlani az R2 kimeneti ellenálláson. A speciális diakok bekapcsolódhatnak 35 volt alatti feszültség mellett.

14 mA kapcsolási áram használatával az 1k ellenálláson létrehozott kimeneti feszültség 14 voltra válik. Abban az esetben, ha a tápforrás egy belső vezető utat tartalmaz a kimeneti áramkörön belül, az R1 ellenállást figyelmen kívül lehet hagyni és ki lehet küszöbölni.

Az áramkörrel való munkavégzés közben próbálja meg úgy beállítani a tápfeszültséget, hogy az fokozatosan emelkedjen a nulláról, miközben ellenőrizze a kimeneti választ. Amikor a tápellátás eléri a 30 V körüli feszültséget, kicsi vagy kicsi kimeneti feszültséget fog látni a készülék rendkívül alacsony szivárgási áramának köszönhetően.

Nagyjából 35 volt feszültségnél azonban a diac hirtelen felbomlik, és a teljes kimeneti feszültség gyorsan megjelenik az R2 ellenálláson. Most kezdje el csökkenteni a táp bemenetét, és vegye figyelembe, hogy a kimeneti feszültség ennek megfelelően csökken, és végül nullára kerül, amikor a bemeneti feszültség nullára csökken.

Nulla voltnál a diac teljesen „kikapcsol”, és olyan helyzetbe kerül, amely megköveteli, hogy a 35 voltos amplitúdószinten keresztül újra be kell indítani.

Elektronikus egyenáramú kapcsoló

Az előző szakaszban részletezett egyszerű kapcsoló a tápfeszültség kis növekedésével is aktiválható. Ezért az 30N stabil feszültség 30 V lehet következetesen alkalmazható az 1N5411 diac-ra, biztosítva, hogy a diac csak a vezetés szélén van, de mégis kikapcsolt állapotban van.

Abban a pillanatban azonban, amikor hozzávetőlegesen 5 voltos potenciál kerül sorba, a 35 voltos megszakítási feszültség gyorsan elérhető a diac égetésének végrehajtása érdekében.

Ennek az 5 voltos „jelnek” a későbbi eltávolítása nincs hatással a készülék bekapcsolt állapotára, és továbbra is a 30 voltos tápellátást vezeti, amíg a feszültséget nulla voltra nem csökkentik.

A fenti ábra egy kapcsolási áramkört mutat be, amely bemutatja az inkrementális feszültség-kapcsolás elméletét, a fentiek szerint. Ezen a beállításon belül egy 30 voltos tápfeszültséget kap az 1N5411 diac (D1) (itt ez a tápegység akkumulátorforrásként jelenik meg a kényelem érdekében, ennek ellenére a 30 voltot bármely más, állandóan szabályozott egyenáramú áramforráson keresztül lehet alkalmazni). Ennél a feszültségnél a diac nem tud bekapcsolni, és a csatlakoztatott külső terhelésen keresztül nem fut áram.

A potentiméter fokozatos beállításakor azonban a tápfeszültség lassan növekszik, végül a diac bekapcsol, ami lehetővé teszi az áram áthaladását a terhelésen és bekapcsolását.

Miután a diac be van kapcsolva, a potenciométeren keresztüli tápfeszültség csökkentése nincs hatással a diac-ra. A feszültség potenciométeren keresztüli csökkentése után azonban az S1 nullázó kapcsolóval ki lehet kapcsolni a diakvezetést és vissza lehet állítani az áramkört az eredeti kikapcsolt állapotban.

A bemutatott diac vagy DB-3 képes 30 V körüli értéken tétlen állapotban maradni, és nem fog önállóan lőni. Mindazonáltal egyes diakok 30 V-nál alacsonyabb feszültséget igényelhetnek, hogy nem vezetőképes állapotban maradjanak. Ugyanígy az egyes diakok 5 V-nál nagyobb értéket is igényelhetnek az inkrementális kapcsoló BE opciójához. Az R1 potenciométer értéke nem lehet több, mint 1 k Ohm, és huzaltekercseltnek kell lennie.

A fenti koncepció felhasználható reteszelő műveletek végrehajtására alacsony áramú alkalmazásokban egy egyszerű két terminálos diac eszközön keresztül, ahelyett, hogy összetett 3 végberendezéstől, például SCR-től függene.

Elektromos reteszelt relé

A fenti ábra egy egyenáramú relé áramkörét mutatja, amelyet úgy terveztek, hogy reteszelt maradjon abban a pillanatban, amikor a bemeneti jelen keresztül táplálják. A kialakítás olyan jó, mint a mechanikus relé reteszelése.

Ez az áramkör az előző bekezdésben kifejtett fogalmat használja. Itt is a diac-ot 30 voltos kapcsolaton tartják, ez a feszültségszint általában kicsi a diac-vezetéshez.

Amint azonban egy 6 V-os potenciál megadódik a diac-nak, az utóbbi elkezd áramot tolni, amely bekapcsol és reteszeli a relét (a diac utána bekapcsolva marad, annak ellenére, hogy a 6 voltos vezérlőfeszültség már nem létezik).

Az R1 és R2 megfelelő optimalizálása esetén a relé hatékonyan bekapcsol, reagálva az alkalmazott vezérlőfeszültségre.

Ezután a relé reteszelve marad a bemeneti feszültség nélkül is. Az áramkört azonban a jelzett reset kapcsoló megnyomásával vissza lehet állítani korábbi helyzetébe.

A relének alacsony áramerősségűnek kell lennie, 1 k tekercsellenállással lehet.

Reteszelő érzékelő áramkör

Számos eszköz, például a behatoló riasztások és a folyamatvezérlők megkövetelik az indító jelet, amely bekapcsolva marad és egyszer csak bekapcsol, ha az áramellátás visszaáll.

Amint az áramkör beindul, lehetővé teszi a riasztások, a felvevők, az elzáró szelepek, a biztonsági modulok és még sok más áramköreinek kezelését. Az alábbi ábra egy példát mutat be az ilyen típusú alkalmazásokhoz.

Itt egy HEP R2002 diac úgy működik, mint egy kapcsoló. Ebben a konkrét beállításban a diac készenléti üzemmódban marad, 30 voltos tápellátással a B2-n keresztül.

De abban a pillanatban, amikor az S1 kapcsoló be van kapcsolva, amely egy ajtó vagy ablak „érzékelője” lehet, 6 V-os feszültséggel jár (B1-től) a meglévő 30 V-os torzításhoz, aminek következtében a keletkező 35 volt meggyújtja a diacumot és kb. V kimenet az R2-n keresztül.

DC túlterhelésű megszakító

A fenti ábra egy olyan áramkört mutat be, amely azonnal kikapcsolja a terhelést, amikor az egyenáramú tápfeszültség meghaladja a rögzített szintet. Ezután az egység kikapcsolva marad, amíg a feszültség nem csökken és az áramkör visszaáll.

Ebben a konkrét beállításban a diac (D1) rendesen kikapcsolt állapotban van, és a tranzisztor áram nem elég magas a relé (RY1) beindításához.

Amikor a tápbemenet meghaladja az R1 potenciométer által beállított meghatározott szintet, a diac kigyullad, és a diakimenet DC-je eléri a tranzisztor bázisát.

A tranzisztor most bekapcsol az R2 potenciométeren keresztül, és aktiválja a relét.

A relé most leválasztja a terhelést a bemenetről, megakadályozva a rendszer túlterhelés miatti károsodását. Az ezt követő diakapcsoló továbbra is BE van kapcsolva, miközben a relé be van kapcsolva, amíg az áramkört vissza nem kapcsolja, az S1 pillanatnyi kinyitásával.

Az áramkör kezdeti beállításához finomhangolja az R1 és R2 potenciométereket annak biztosítására, hogy a relé csak bekapcsoljon, ha a bemeneti feszültség valóban eléri a kívánt diac égetési küszöböt.

Az ezt követő relének addig kell működnie, amíg a feszültség vissza nem tér a normális szintjére, és a visszaállító kapcsoló pillanatra kinyílik.

Ha az áramkör megfelelően működik, akkor a diac „tüzelő” feszültség bemenetének 35 volt körül kell lennie (az adott diakok kisebb feszültséggel aktiválódhatnak, bár ezt gyakran korrigálják az R2 potenciométer beállításával), valamint a tranzisztor bázisán lévő egyenfeszültségnek nagyjából 0,57 voltnak kell lennie (12,5 mA körül). A relé 1k tekercsellenállás.

AC túlterhelésű megszakító

A fenti kapcsolási rajz egy váltakozó áramú túlterhelésű megszakító áramkörét mutatja. Ez az ötlet ugyanúgy működik, mint az előző részben bemutatott DC. Az AC áramkör a C1 és C2 kondenzátorok és a D2 diódaegyenirányító jelenléte miatt különbözik az egyenáramú változattól.

Fázisvezérelt kapcsoló

Mint korábban említettük, a diac elsődleges célja az, hogy aktiválási feszültséget hozzon létre valamilyen eszközhöz, például egy triachoz a kívánt berendezés vezérléséhez. A következő megvalósításban a diac áramkör egy fázisvezérlési folyamat, amely számos alkalmazáson kívül megtalálható triac kontroll , amelyben változó fázisú impulzus kimenetre lehet szükség.

A fenti ábra a tipikus diac kiváltó áramkört mutatja. Ez a beállítás alapvetően szabályozza a diac tüzelési szögét, és ezt az R1 R2 és C1 alkatrészek köré épített fázisvezérlő hálózat manipulálásával érik el.

Az itt megadott ellenállás és kapacitás értékek csak referenciaértékek. Egy adott frekvencia (általában a váltóáramú hálózati frekvencia) esetében az R2 átalakításra kerül annak érdekében, hogy a diac áttörési feszültséget olyan pillanatban érjük el, amely megfelel a váltakozó áramú félciklus előnyös pontjának, ahol a diac be- és kikapcsolásához szükséges. adja meg a kimeneti impulzust.

Az ezt követő diac folyamatosan ismételheti ezt a tevékenységet minden +/- AC fél ciklus alatt. Végül a fázist nemcsak R1 R2 és C1 határozza meg, hanem a váltóáramú forrás impedanciája és az áramkör impedanciája is, amelyet a diac aktivál.

Az alkalmazások többségében ez a diac áramköri projekt valószínűleg hasznos lesz a diac ellenállás és a kapacitás fázisának elemzéséhez, az áramkör hatékonyságának megismeréséhez.

Az alábbi táblázat például azokat a fázisszögeket mutatja be, amelyek megfelelhetnek az ellenállás különböző beállításainak, a fenti ábra 0,25 uF kapacitásának megfelelően.

Az információk 60 Hz-re vannak feltüntetve. Ne feledje, hogy amint a táblázatban látható, hogy csökken az ellenállás, a kiváltó impulzus folyamatosan megjelenik a tápfeszültség ciklus korábbi pozícióiban, ami a diac ciklus elején „tüzet” okoz, és sokkal hosszabb ideig bekapcsolva marad. Mivel az RC áramkör soros ellenállást és söntkapacitást tartalmaz, a fázis természetesen lemaradt, ami azt jelzi, hogy a kiváltó impulzus a tápfeszültség ciklusa után jön az időcikluson belül.