- TRIAC 소개
- TRIAC의 VI 특성
- TRIAC 애플리케이션
- 마이크로 컨트롤러를 사용한 TRIAC 제어
- 속도 효과 – 스 너버 회로
- 백래시 효과
- 무선 주파수 간섭 (RFI) 및 TRIAC
- TRIAC – 제한 사항
BJT, SCR, IGBT, MOSFET 및 TRIAC과 같은 전력 전자 스위치는 DC-DC 컨버터, 모터 속도 컨트롤러, 모터 드라이버 및 주파수 컨트롤러 등과 같은 스위칭 회로와 관련하여 매우 중요한 구성 요소입니다. 각 장치에는 고유 한 속성이 있으며 따라서 그들은 자신의 특정 응용 프로그램을 가지고 있습니다. 이 튜토리얼에서 우리는 양방향 장치 인 TRIAC에 대해 배울 것 입니다. 이러한 특성으로 인해 TRIAC는 정현파 AC 공급이 관련된 경우에만 사용됩니다.
TRIAC 소개
용어 TRIAC은 의미 배출량 에 대한 송시 lternating C의 urrent. SCR (Thyristor)과 유사한 3 단자 스위칭 장치이지만 2 개의 SCR을 역 병렬 상태로 결합하여 구성하므로 양방향으로 전도가 가능합니다. TRIAC의 기호와 핀은 아래와 같습니다.
TRIAC는 양방향 장치이므로 게이트 단자가 트리거 될 때 전류가 MT1에서 MT2로 또는 MT2에서 MT1로 흐를 수 있습니다. TRIAC의 경우 게이트 단자에 적용되는이 트리거 전압은 단자 MT2에 대해 양 또는 음일 수 있습니다. 따라서 TRIAC 는 아래 나열된 4 가지 작동 모드 로 전환 됩니다.
- MT2의 포지티브 전압 및 게이트 대 포지티브 펄스 (사분면 1)
- MT2의 양 전압 및 게이트 대 음의 펄스 (사분면 2)
- MT2의 음 전압 및 게이트 대 양의 펄스 (사분면 3)
- MT2의 네거티브 전압 및 게이트 대 네거티브 펄스 (사분면 4)
TRIAC의 VI 특성
아래 그림은 각 사분면의 TRIAC 상태를 보여줍니다.
TRIAC의 켜기 및 끄기 특성은 위의 그림에도 표시된 TRIAC의 VI 특성 그래프를 보면 이해할 수 있습니다. TRIAC는 역 평행 방향으로 두 SCR의 조합 일 뿐이므로 VI 특성 그래프는 SCR의 그래프와 유사합니다. 당신은 TRIAC은 대부분 1에서 작동 볼 수있는 일 사분면과 3 번째 쿼드런트.
턴온 특성
TRIAC를 켜려면 양극 또는 음극 게이트 전압 / 펄스가 TRIAC의 게이트 핀에 공급되어야합니다. 내부에있는 두 SCR 중 하나를 트리거하면 TRIAC는 MT1 및 MT2 터미널의 극성에 따라 전도를 시작합니다. MT2가 포지티브이고 MT1이 네거티브이면 첫 번째 SCR이 수행되고 MT2 터미널이 네거티브이고 MT1이 포지티브이면 두 번째 SCR이 수행됩니다. 이렇게하면 SCR 중 하나가 항상 켜져 있으므로 TRIAC이 AC 애플리케이션에 이상적입니다.
TRIAC를 켜기 위해 게이트 핀에 적용해야하는 최소 전압을 임계 게이트 전압 (V GT) 이라고하고 게이트 핀을 통과하는 결과 전류를 임계 게이트 전류 (I GT)라고합니다. 이 전압이 게이트 핀에 적용되면 TRIAC가 순방향 바이어스되고 전도되기 시작하면 TRIAC가 꺼짐 상태에서 켜짐 상태로 변경되는 데 걸리는 시간을 켜짐 시간 (t on)이라고합니다.
SCR과 마찬가지로 TRIAC을 켜면 정류되지 않는 한 계속 켜져 있습니다. 그러나이 조건에 대한 TRIAC 통해서 부하 전류보다 커야하거나 동일한 래칭 전류 (I L) 트라이 악들. 결론적으로 TRIAC는 게이트 펄스를 제거한 후에도 부하 전류가 래칭 전류 값보다 큰 한 계속 켜져 있습니다.
래칭 전류와 유사하게 유지 전류라는 또 다른 중요한 전류 값이 있습니다. TRIAC를 순방향 전도 모드로 유지하기위한 전류의 최소값을 유지 전류 (I H)라고합니다. TRIAC는 위의 그래프와 같이 유지 전류와 래칭 전류를 통과 한 후에 만 연속 전도 모드로 들어갑니다. 또한 TRIAC의 래칭 전류 값은 항상 유지 전류 값보다 큽니다.
턴 오프 특성
TRIAC 또는 기타 전원 장치를 끄는 프로세스를 정류 라고 하며 작업을 수행하기 위해 연결된 회로를 정류 회로라고합니다. TRIAC를 끄는 데 사용되는 가장 일반적인 방법은 유지 전류 값 (I H) 아래에 도달 할 때까지 TRIAC를 통한 부하 전류를 줄이는 것 입니다. 이러한 유형의 정류를 DC 회로에서 강제 정류라고합니다. 애플리케이션 회로를 통해 TRIAC의 전원을 켜고 끄는 방법에 대해 자세히 알아 봅니다.
TRIAC 애플리케이션
TRIAC는 AC 전원을 제어해야하는 장소에서 매우 일반적으로 사용됩니다. 예를 들어 천장 팬의 속도 조절기, AC 전구 조광기 회로 등에 사용됩니다. 실제 작동 방식을 이해하기 위해 간단한 TRIAC 스위칭 회로를 살펴 보겠습니다.
여기 에서는 TRIAC를 사용하여 푸시 버튼을 통해 AC 부하를 켜고 끕니다. 주 전원은 위 그림과 같이 TRIAC를 통해 작은 전구에 연결됩니다. 스위치가 닫히면 위상 전압이 저항 R1을 통해 TRIAC의 게이트 핀에 적용됩니다. 이 게이트 전압이 게이트 임계 전압보다 높으면 게이트 핀을 통해 전류가 흐르고 이는 게이트 임계 전류보다 커집니다.
이 상태에서 TRIAC는 순방향 바이어스에 들어가고 부하 전류가 전구를 통해 흐릅니다. 부하가 충분한 전류를 소비하면 TRIAC는 래칭 상태로 들어갑니다. 그러나 이것이 AC 전원이므로 전압은 매 반주기마다 0에 도달하므로 전류도 순간적으로 0에 도달합니다. 따라서이 회로에서는 래칭이 불가능하며 스위치가 열리 자마자 TRIAC가 꺼지고 여기에 정류 회로가 필요하지 않습니다. 이러한 유형의 TRIAC 정류 를 자연 정류 라고 합니다. 이제 BT136 TRIAC를 사용하여 브레드 보드에이 회로를 구축 하고 작동 방식을 확인하겠습니다.
AC 전원 공급 장치로 작업하는 동안에는 높은주의가 필요합니다. 안전을 위해 작동 전압이 강압됩니다. 230V 50Hz (인도)의 표준 AC 전원은 변압기를 사용하여 12V 50Hz로 강압됩니다. 작은 전구가 부하로 연결됩니다. 실험 설정이 완료되면 아래와 같이 보입니다.
버튼을 누르면 게이트 핀이 게이트 전압을 수신하므로 TRIAC이 켜집니다. 버튼을 누르고있는 동안 전구가 켜집니다. 버튼에서 손을 떼면 TRIAC은 래치 상태가되지만 입력 전압이 AC이기 때문에 TRIAC이 유지 전류 아래로 내려 가고 TRIAC가 꺼지더라도 비디오 에서 완전한 작동을 확인할 수 있습니다. 이 튜토리얼의 끝에 제공 됩니다.
마이크로 컨트롤러를 사용한 TRIAC 제어
TRIAC가 조광기 또는 위상 제어 애플리케이션으로 사용되는 경우 게이트 핀에 공급되는 게이트 펄스는 마이크로 컨트롤러를 사용하여 제어해야합니다. 이 경우 게이트 핀도 옵토 커플러를 사용하여 절연됩니다. 동일한 회로도는 아래와 같습니다.
5V / 3.3V 신호를 사용하여 TRIAC를 제어하려면 내부에 TRIAC이있는 MOC3021과 같은 옵토 커플러를 사용 합니다. 이 TRIAC는 발광 다이오드를 통해 5V / 3.3V로 트리거 될 수 있습니다. 일반적으로 PWM 신호는 MOC3021의 첫 번째 핀에 적용되며 PWM 신호 의 주파수와 듀티 사이클은 원하는 출력을 얻기 위해 변경됩니다. 이 유형의 회로는 일반적으로 램프 밝기 제어 또는 모터 속도 제어에 사용됩니다.
속도 효과 – 스 너버 회로
모든 TRIAC는 Rate Effect라는 문제로 어려움을 겪습니다. 즉, MT1 단자가 스위칭 노이즈 또는 과도 전류 또는 서지로 인해 전압이 급격히 증가 할 때 TRIAC는이를 스위칭 신호로 중단하고 자동으로 켜집니다. 이는 MT1과 MT2 단자 사이에 존재하는 내부 커패시턴스 때문입니다.
이 문제를 극복하는 가장 쉬운 방법은 Snubber 회로를 사용하는 것입니다. 위의 회로에서 저항 R2 (50R)와 커패시터 C1 (10nF)은 함께 스 너버 회로 역할을하는 RC 네트워크를 형성합니다. MT1에 공급되는 피크 전압은이 RC 네트워크에서 관찰됩니다.
백래시 효과
TRIAC을 사용하는 동안 디자이너가 직면하게 될 또 다른 일반적인 문제는 백래시 효과입니다. 이 문제는 TRIAC의 게이트 전압을 제어하기 위해 전위차계를 사용할 때 발생합니다. POT가 최소값으로 바뀌면 게이트 핀에 전압이 가해지지 않아 부하가 꺼집니다. 그러나 POT가 최대 값으로 바뀌면 핀 MT1과 MT2 사이의 커패시턴스 효과로 인해 TRIAC이 켜지지 않을 것입니다.이 커패시터는 방전 경로를 찾아야합니다. 그렇지 않으면 TRIAC가 켜지지 않습니다. 이 효과를 백래시 효과라고합니다. 이 문제는 커패시터가 방전 할 수있는 경로를 제공하기 위해 스위칭 회로와 직렬로 저항을 도입하여 간단히 해결할 수 있습니다.
무선 주파수 간섭 (RFI) 및 TRIAC
TRIAC 스위칭 회로는 부하가 켜지면 전류가 갑자기 0A에서 최대 값으로 상승하여 무선 주파수 인터페이스를 유발하는 전기 펄스 버스트를 생성하기 때문에 무선 주파수 간섭 (EFI)에 더 취약합니다. 부하 전류가 클수록 간섭이 심해집니다. LC 서프 레서와 같은 서프 레서 회로를 사용하면이 문제를 해결할 수 있습니다.
TRIAC – 제한 사항
양방향으로 AC 파형을 전환해야하는 경우 TRIAC는 유일한 양방향 전력 전자 스위치이기 때문에 첫 번째 선택이 될 것입니다. 연속적으로 연결된 두 개의 SCR처럼 작동하며 동일한 속성을 공유합니다. TRIAC을 사용하여 회로를 설계하는 동안 다음 제한 사항을 고려해야합니다.
- TRIAC에는 내부에 두 개의 SCR 구조가 있는데, 하나는 양의 절반 동안 전도하고 다른 하나는 음의 절반 동안 전도합니다. 그러나 출력의 양수 및 음수 반주기에 차이를 일으키는 대칭 적으로 트리거되지 않습니다.
- 또한 스위칭이 대칭 적이 지 않기 때문에 높은 수준의 고조파가 발생하여 회로에 노이즈가 발생합니다.
- 이 고조파 문제는 EMI (Electro Magnetic Interference)로 이어집니다.
- 유도 성 부하를 사용하는 동안 소스로 유입되는 돌입 전류의 큰 위험이 있으므로 TRIAC이 완전히 꺼지고 유도 성 부하가 대체 경로를 통해 안전하게 방전되도록해야합니다.