Diac - työ- ja sovelluspiirit

Diac on kaksinapainen laite, jossa on yhdistelmä rinnakkain käänteisiä puolijohdekerroksia, mikä sallii laitteen laukaisun molempiin suuntiin syöttöpolariteetista riippumatta.

Diac-ominaisuudet

Tyypillisen diac: n ominaisuudet voidaan nähdä seuraavasta kuvasta, joka paljastaa selvästi katkaisujännitteen läsnäolon molemmissa sen liittimissä.

Koska diac voidaan vaihtaa molempiin suuntiin tai kaksisuuntaisesti, ominaisuutta hyödynnetään tehokkaasti monissa vaihtovirtakytkentäpiireissä.

Seuraava alla oleva kuva havainnollistaa kerrosten sisäistä järjestystä ja näyttää myös diac: n graafisen symbolin. Voi olla mielenkiintoista huomata, että diakan molemmat liittimet on osoitettu anodeiksi (anodi 1 tai elektrodi 1 ja anodi 2 tai elektrodi 2), eikä tälle laitteelle ole katodia.

Kun kytketty syöttö diac: n poikki on positiivinen anodilla 1 suhteessa anodiin 2, merkitykselliset kerrokset toimivat p1n2p2 ja n3.

Kun liitetty syöttö on positiivinen anodilla 2 anodin 1 suhteen, toiminnalliset kerrokset ovat kuin p2n2p1 ja n1.

Diac-polttojännitetaso

Edellä olevassa ensimmäisessä kaaviossa esitetty diac: n rikkoutumisjännite tai laukaisujännite näyttää olevan melko tasainen molempien liittimien välillä. Todellisessa laitteessa tämä voi kuitenkin vaihdella välillä 28 V - 42 V.

Ampumarvo voidaan saavuttaa ratkaisemalla seuraavat yhtälön ehdot, jotka ovat käytettävissä lomakkeesta.

VBR1 = VBR2 ± 0,1 VBR2

Näiden kahden päätelaitteen nykyiset eritelmät (IBR1 ja IBR2) näyttävät myös olevan melko identtisiä. Diakuvalle, joka on esitetty kaaviossa

Diacin kaksi nykyistä tasoa (IBR1 ja IBR2) ovat myös suuruudeltaan hyvin lähellä. Yllä olevissa esimerkinominaisuuksissa nämä näyttävät olevan noin
200 uA tai 0,2 mA.

Diac-sovellusten piirit

Seuraava selitys osoittaa meille, kuinka diac toimii vaihtovirtapiirissä. Yritämme ymmärtää tämän yksinkertaisesta 110 V AC -käyttöisestä läheisyysanturipiiristä.

Läheisyysilmaisimen piiri

Diacia käyttävä läheisyysilmaisupiiri voidaan nähdä seuraavasta kaaviosta.

Täällä voimme nähdä, että SCR on yhdistetty sarjaan kuorman ja ohjelmoitavan yksitaajuustransistorin (PUT) kanssa, joka on liitetty suoraan anturiin.

Kun ihmiskeho tulee lähelle tunnistavaa anturia, se lisää kapasitanssin koettimen ja maan yli.

Piin ohjelmoitavan UJT: n ominaisuuksien mukaan se syttyy, kun sen anodiliittimen jännite VA ylittää hilajännitteen vähintään 0,7 V: lla. Tämä aiheuttaa oikosulun laitteen anodikatodissa.

1M-esiasetuksen asetuksesta riippuen diac seuraa vaihtovirran tuloa ja ampuu määrätyllä jännitetasolla.

Tästä johtuen diac: n jatkuva polttaminen, UJT: n anodijännitteen VA ei saa koskaan lisätä porttipotentiaaliaan VG, jota pidetään aina melkein yhtä korkealla kuin sisääntulovirta AC. Ja tämä tilanne pitää ohjelmoitavan UJT: n pois päältä.

Kuitenkin, kun ihmiskeho lähestyy havaitsevaa koetinta, se laskee UJT: n porttipotentiaalia VG olennaisesti, jolloin UJT: n UJT: n anodipotentiaali VA voi mennä korkeammalle kuin VG. Tämä saa UJT: n välittömästi laukaisemaan.

Kun näin tapahtuu, UJT: t luovat oikosulun anodi / katodiliittimien yli tarjoten tarvittavan porttivirran SCR: lle. SCR laukaisee ja kytkee päälle kiinnitetyn kuorman, mikä osoittaa ihmisen läheisyyden lähellä anturin anturia.

Automaattinen yövalo

Yksinkertainen automaattinen mastovalo LDR: ää, triacia ja Diacia käyttävä piiri voidaan nähdä yllä olevasta piirustuksesta. Tämän piirin toiminta on melko yksinkertaista, ja kriittisen kytkentätyön hoitaa diac DB-3. Illan tullessa LDR: n valo alkaa laskea, mikä aiheuttaa jännitteen R1, DB-3 risteyksessä vähitellen nousevan, johtuen LDR: n lisääntyvästä vastuksesta.

Kun tämä jännite nousee diac: n murtumispisteeseen, diac syttyy ja aktivoi triac-portin, joka puolestaan ​​kytkee kytketyn lampun päälle.

Aamun aikana LDR: n valo kasvaa vähitellen, mikä johtaa diac-potentiaalin pienenemiseen R1 / DB-3-liitospotentiaalin maadoituksen vuoksi. Ja kun valo on riittävän kirkas, LDR-vastus aiheuttaa diac-potentiaalin laskevan melkein nollaan, sammuttaen triac-portin virran ja siten myös lampun pois päältä.

Diac tässä varmistaa, että triac vaihtuu ilman suurta välkkymistä hämäräsiirtymän aikana. Ilman diakkia lamppu olisi välkkynyt useita minuutteja ennen kuin se kytkeytyy kokonaan päälle tai pois päältä. Tällöin diac: n rikkoutumista laukaisevaa ominaisuutta hyödynnetään perusteellisesti automaattisen valosuunnittelun hyväksi.

Valon himmennin

TO valon himmentimen piiri on ehkä suosituin sovellus, joka käyttää triac-diak-yhdistelmää.

Kunkin AC-tulon jakson kohdalla diac laukeaa vain, kun sen poikki oleva potentiaali saavuttaa rikkoutumisjännitteen. Aikaviive, jonka jälkeen diac laukeaa, päättää, kuinka kauan triac pysyy kytkettynä päälle vaiheen jokaisen jakson aikana. Tämä puolestaan ​​päättää lampun virran ja valaistuksen määrän.

Aikaviive diac: n polttamisessa asetetaan näytetyllä 220 k potin säätöllä ja C1-arvolla. Nämä RC-aikaviivekomponentit määrittävät triakin ON-ajan diakkipolttamalla, mikä johtaa AC-vaiheen pilkkomiseen vaiheen tietyissä osissa diakan laukaisuviiveestä riippuen.

Kun viive on pidempi, vaiheen kapeampi osa saa vaihtaa triacin ja laukaista lampun aiheuttaen pienemmän kirkkauden lampussa. Nopeammille aikaväleille triacin sallitaan kytkeytyä pitempään AC-vaiheeseen, ja siten lamppu kytketään myös pitempiin AC-vaiheen osiin aiheuttaen sen kirkkaampaa.

Amplitudin liipaisin

Diac: n perustavanlaatuisin käyttö riippumatta muista osista on automaattinen kytkentä. Vaihtovirta- tai tasavirtalähteelle diac käyttäytyy kuin suuri vastus (käytännössä avoin piiri), kunhan käytetty jännite on kriittisen VBO-arvon alapuolella.

Diac kytkeytyy päälle heti, kun tämä kriittinen VBO-jännitetaso saavutetaan tai ylitetään. Siksi tämä erityinen 2-päätelaite voitaisiin kytkeä päälle vain lisäämällä liitetyn ohjausjännitteen amplitudia, ja se voisi jatkaa johtamista, kunnes lopulta jännite laskee nollaan. Alla olevassa kuvassa on yksinkertainen amplitudiherkkä kytkinpiiri käyttämällä 1N5411-diac tai DB-3-diac.

Noin 35 voltin tasavirta tai huippu-AC-jännite syötetään, joka kytkee diac: n johtokykyyn, minkä vuoksi noin 14 mA: n virta alkaa virrata lähtövastuksen R2 kautta. Tietyt diadit voivat kytkeytyä päälle alle 35 voltin jännitteillä.

Käyttämällä 14 mA: n kytkentävirtaa 1 k-vastuksen yli syntyvä lähtöjännite saavuttaa 14 voltin. Jos syöttölähde sisältää johtavan sisäisen polun lähtöpiirin sisällä, vastus R1 voidaan jättää huomiotta ja eliminoida.

Yritä työskennellessäsi piirin kanssa syöttöjännitettä säätää siten, että se nousee asteittain nollasta samalla kun tarkistat lähtövastetta. Kun syöttö saavuttaa noin 30 volttia, näet pienen tai pienen lähtöjännitteen, johtuen laitteen erittäin matalasta vuotovirrasta.

Noin 35 voltin jännitteellä huomaat, että diac yhtäkkiä hajoaa ja täysi lähtöjännite näkyy nopeasti vastuksen R2 poikki. Aloita nyt syöttötulon pienentäminen ja huomaa, että lähtöjännite pienenee vastaavasti ja lopulta nollaan, kun tulojännite lasketaan nollaan.

Nollavoltilla diac on täysin 'suljettu' ja menee tilanteeseen, joka vaatii sen laukaisemisen uudelleen 35 voltin amplituditason kautta.

Elektroninen DC-kytkin

Edellisessä osassa kuvattu yksinkertainen kytkin voidaan myös aktivoida pienellä syöttöjännitteen nousulla. Siksi vakaa jännite, joka voi olla 30 V, voidaan käyttää johdonmukaisesti 1N5411-diaktiin varmistaen, että diac on juuri johtokohdassa, mutta silti kytketty pois päältä.

Kuitenkin tällä hetkellä, kun noin 5 voltin potentiaali lisätään sarjaan, saavutetaan nopeasti 35 voltin hajoamisjännite diac: n polttamisen suorittamiseksi.

Tämän 5 voltin 'signaalin' poistamisella ei ole myöhemmin vaikutusta laitteen kytkettyyn ON-tilaan, ja se jatkaa 30 voltin syöttöä, kunnes jännite lasketaan nollavoltiin.

Yllä oleva kuva havainnollistaa kytkentäpiirin, joka sisältää jännitteen inkrementaalisen kytkennän teorian, kuten edellä on selitetty. Tässä kokoonpanossa 30 voltin jännitesyöttö annetaan 1N5411-diac: lle (D1) (tässä tämä syöttö näkyy paristolähteenä mukavuuden vuoksi, kuitenkin 30 volttia voitaisiin käyttää minkä tahansa muun vakiosäädetyn lähde-dc: n kautta). Tällä jännitetasolla diac ei pysty kytkeytymään päälle, eikä virtaa kulje liitetyn ulkoisen kuorman kautta.

Kuitenkin, kun potentimetriä säädetään vähitellen, syöttöjännite kasvaa hitaasti ja lopuksi diac kytketään PÄÄLLE, mikä mahdollistaa virran kulkemisen kuorman läpi ja kytkemisen päälle.

Kun diac on kytketty päälle, syöttöjännitteen pienentämisellä potentiometrillä ei ole vaikutusta diaktiin. Kuitenkin, kun jännitettä on pienennetty potentiometrillä, palautuskytkintä S1 voidaan käyttää kytkemään pois päältä diac-johto ja palauttamaan piiri alkuperäisessä sammutetussa tilassa.

Esitetty diac tai DB-3 pystyy pysymään joutokäynnillä noin 30 V: n jännitteellä, eikä se käy itsestään. Jotkut diaksit saattavat kuitenkin tarvita alle 30 V: n jännitteitä pitääkseen ne johtamattomassa tilassa. Samalla tavalla tietyt diaksit saattavat tarvita yli 5 V: n lisäyksikön PÄÄLLE -vaihtoehdoksi. Potentiometrin R1 arvo ei saisi olla yli 1 k Ohmia, ja sen tulisi olla lankavetoinen.

Edellä olevaa konseptia voidaan käyttää salpaustoiminnon toteuttamiseen matalavirtaisissa sovelluksissa yksinkertaisen kahden päätelaitteen diak -laitteen avulla monimutkaisten 3 päätelaitteen, kuten SCR: n, sijasta.

Sähköisesti lukittu rele

Yllä oleva kuva osoittaa DC-releen virtapiirin, joka on suunniteltu pysymään lukittuna sillä hetkellä, kun se syötetään tulosignaalin kautta. Rakenne on yhtä hyvä kuin mekaanisen releen lukitus.

Tässä piirissä käytetään edellisessä kappaleessa selitettyä käsitettä. Tällöin diac pidetään kytkettynä pois päältä 30 voltilla, jännitetasolla, joka on tyypillisesti pieni diamin johtamiseen.

Heti kun 6 V -sarjan potentiaali annetaan diac: lle, jälkimmäinen alkaa työntää virtaa, joka kytkeytyy päälle ja lukitsee releen (diac sen jälkeen pysyy päällä, vaikka 6 voltin ohjausjännitettä ei enää olisikaan).

Kun R1 ja R2 on optimoitu oikein, rele kytkeytyy päälle tehokkaasti vastauksena käytettyyn ohjausjännitteeseen.

Tämän jälkeen rele pysyy lukittuna myös ilman tulojännitettä. Piiri voidaan kuitenkin palauttaa takaisin edelliseen asentoonsa painamalla ilmoitettua palautuskytkintä.

Releen on oltava matalan virran tyyppi, sen kelavastus voi olla 1 k.

Lukitusanturipiiri

Monet laitteet, esimerkiksi tunkeilijoiden hälytykset ja prosessinohjaimet, vaativat laukaisusignaalin, joka pysyy kytkettynä päälle kerran laukaistuna ja sammuu vasta, kun virransyöttö nollataan.

Heti kun piiri on aloitettu, sen avulla voit käyttää hälytysten, tallentimien, sulkuventtiilien, turvalaitteiden ja monien muiden piirejä. Alla olevassa kuvassa on esimerkkityyppi tämän tyyppiselle sovellukselle.

Tässä HEP R2002 -diakku toimii kuin kytkinlaite. Tässä erityisessä asennuksessa diac pysyy valmiustilassa 30 voltin syöttöllä B2: n kautta.

Mutta sillä hetkellä, kun kytkin S1 on kytketty, se voi olla oven tai ikkunan 'anturi', joka vaikuttaa 6 volttiin (B1: stä) nykyiseen 30 V: n esijännitteeseen, aiheuttaen tuloksena olevan 35 voltin tulipalon diattia ja synnyttäen noin 1 voltin V-lähtö R2: n poikki.

DC-ylikuormitussuojakytkin

Yllä oleva kuva osoittaa piirin, joka kytkee kuorman välittömästi pois päältä, kun tasavirtajännite ylittää kiinteän tason. Tämän jälkeen laite pysyy sammutettuna, kunnes jännite laskee ja piiri nollataan.

Tässä erityisessä asennuksessa diac (D1) kytketään normaalisti pois päältä eikä transistorin virta ole riittävän suuri releen (RY1) laukaisemiseksi.

Kun syöttötulo ylittää potentiometrin R1 asettaman määrätyn tason, diac syttyy ja diac-ulostulon DC saavuttaa transistorin tukiaseman.

Transistori kytkeytyy nyt päälle potentiometrin R2 kautta ja aktivoi releen.

Rele katkaisee nyt kuorman syöttöjännitteestä estäen järjestelmän ylikuormituksesta johtuvia vaurioita. Sen jälkeen diac on edelleen päällä, pitäen rele päällä, kunnes piiri nollataan avaamalla S1 hetkellisesti.

Piirin säätämiseksi alussa hienosäädä potentiometrit R1 ja R2 varmistaaksesi, että rele napsahtaa vain PÄÄLLE, kun tulojännite todella saavuttaa halutun diac-polttokynnyksen.

Tämän jälkeen releen on pysyttävä aktivoituna, kunnes jännite laskee takaisin normaalille tasolleen ja nollauskytkin avautuu hetkeksi.

Jos piiri toimii kunnolla, diac: n 'ampuvan' jännitteen tulon on oltava noin 35 volttia (tietyt diaksit voivat aktivoitua pienemmällä jännitteellä, vaikka tätä korjataan usein säätämällä potentiometri R2: ta), samoin kuin DC-jännite transistorin kannassa on oltava noin 0,57 volttia (noin 12,5 mA). Rele on 1k kelavastus.

AC-ylikuormitussuojakytkin

Yllä oleva piirikaavio osoittaa vaihtovirran ylikuormitussuojakytkimen piirin. Tämä idea toimii samalla tavalla kuin edellisessä {osassa selitetty dc. Vaihtovirtapiiri eroaa DC-versiosta kondensaattoreiden C1 ja C2 sekä diodien tasasuuntaajan D2 läsnäolon vuoksi.

Vaiheohjattu liipaisukytkin

Kuten edellä todettiin, diac: n ensisijainen käyttö on aktivoimisjännitteen lähde joillekin laitteille, kuten triacille halutun laitteen ohjaamiseksi. Seuraavan toteutuksen diak-piiri on vaiheenohjausprosessi, joka löytää monia muita sovelluksia kuin triac-ohjaus , jossa vaihtelevan vaiheen pulssiulostulo voi olla tarpeen.

Yllä olevassa kuvassa on tyypillinen diac-liipaisupiiri. Tämä kokoonpano säätelee periaatteessa diacin laukaisukulmaa, ja tämä saavutetaan manipuloimalla osien R1 R2 ja C1 ympärille rakennettu vaiheenohjausverkko.

Tässä annetut resistanssin ja kapasitanssin arvot ovat vain viitearvoja. Tiettyä taajuutta (yleensä vaihtovirtajohdon taajuutta) varten R2 säätyy, jotta diac-ylijännite saavutettaisiin hetkessä, joka vastaa AC-puolisyklin edullista kohtaa, jossa diac on kytkettävä päälle ja antaa lähtöpulssin.

Tämän jälkeen oleva diac saattaa toistaa tämän toiminnan koko +/- AC -puoliskosyklin ajan. Lopulta vaiheen eivät ratkaise vain R1 R2 ja C1, vaan myös vaihtovirtalähteen impedanssi ja piirin impedanssi, jonka diac perustaa.

Suurimmalle osalle sovelluksista tämä diac-piiriprojekti on todennäköisesti hyödyllistä analysoida diac-vastuksen ja kapasitanssin vaihe, jotta voidaan tietää piirin tehokkuus.

Esimerkiksi seuraava taulukko havainnollistaa vaihekulmia, jotka saattavat vastata resistanssin eri asetuksia yllä olevan kuvan 0,25 uF kapasitanssin mukaisesti.

Tiedot näytetään 60 Hz: n taajuudelle. Muista, että kuten taulukossa on osoitettu, että vastus pienenee, liipaisupulssi ilmestyy jatkuvasti syöttöjännitesyklin aikaisemmissa paikoissa, mikä saa diac: n `` palamaan '' aikaisemmin syklin aikana ja pysyy kytkettynä päälle niin kauan. Koska RC-piiri sisältää sarjavastuksen ja shuntin kapasitanssin, vaihe on luonnollisesti viivästynyt, mikä tarkoittaa, että liipaisupulssi tulee syöttöjännitesyklin jälkeen aikasyklissä.