Hlavní charakteristiky triaků
Všechna polovodičová zařízení jsou založena na přechodech, a pokud je třícestným zařízením tyristor, pak jsou již dvě tříbodová zařízení zapojená paralelně ve společném pouzdře triak, tedy symetrický tyristor. V anglicky psané literatuře se nazývá «TRIAC» - AC triode.
Tak či onak má triak tři výstupy, z nichž dva jsou silové a třetí je ovládací nebo hradlo (anglicky GATE). Triak zároveň nemá specifickou anodu a katodu, protože každá z výkonových elektrod v různých časech může fungovat jako anoda i katoda.
Kvůli těmto vlastnostem jsou triaky velmi široce používány v obvodech střídavého proudu. Triaky jsou navíc levné, mají dlouhou životnost a nezpůsobují jiskry ve srovnání s mechanickými spínacími relé, a to zajišťuje jejich trvalou poptávku.
Podívejme se na hlavní charakteristiky, tedy hlavní technické parametry triaků, a vysvětlíme si, co která z nich znamená. Budeme uvažovat příklad docela běžného triaku BT139-800, který se často používá v různých typech regulátorů.Takže hlavní charakteristiky triaku:
-
Maximální napětí;
-
Maximální opakované impulsní napětí ve vypnutém stavu;
-
Maximální, periodicky zprůměrovaný proud v otevřeném stavu;
-
Maximální krátkodobý pulzní proud v otevřeném stavu;
-
Maximální pokles napětí na triaku v otevřeném stavu;
-
Minimální stejnosměrný řídicí proud potřebný k zapnutí triaku;
-
Ovládací napětí brány odpovídající minimálnímu stejnosměrnému proudu brány;
-
Kritická rychlost nárůstu napětí v uzavřeném stavu;
-
Kritická rychlost nárůstu proudu naprázdno;
-
Doba zapnutí;
-
Rozsah provozních teplot;
-
Rám.
Maximální napětí
Pro náš příklad je to 800 voltů. To je napětí, které po přivedení na napájecí elektrody triaku teoreticky nezpůsobí poškození. V praxi se jedná o maximální přípustné provozní napětí pro obvod připojený tímto triakem za provozních teplotních podmínek, které spadají do povoleného teplotního rozsahu.
Ani krátkodobé překročení této hodnoty nezaručuje další provoz polovodičového zařízení. Následující parametr toto ustanovení objasní.
Maximální opakované špičkové napětí ve vypnutém stavu
Tento parametr je vždy uveden v dokumentaci a znamená pouze hodnotu kritického napětí, které je pro tento triak limitní.
Toto je napětí, které nelze ve špičce překročit. I když je triak zavřený a neotevřený, instalovaný v obvodu s konstantním střídavým napětím, triak se nerozbije, pokud amplituda použitého napětí v našem příkladu nepřekročí 800 voltů.
Je-li na uzavřený triak alespoň po část periody střídavého napětí přivedeno napětí, alespoň o něco vyšší, není výrobcem garantován jeho další výkon. Tato položka opět odkazuje na podmínky přípustného teplotního rozsahu.
Maximum, průměr období, aktuální stav
Takzvaný maximální střední kvadratický proud (RMS — root mean square) proud, pro sinusový proud je to jeho průměrná hodnota za podmínek přijatelné provozní teploty triaku. Pro náš příklad je to maximálně 16 A při teplotách triaku do 100 ° C. Špičkový proud může být vyšší, jak ukazuje další parametr.
Maximální krátkodobý impulsní proud v otevřeném stavu
Toto je špičkový proud, který je specifikován v dokumentaci triaku, nutně s maximální povolenou dobou trvání proudu této hodnoty v milisekundách. Pro náš příklad je to 155 ampérů po dobu maximálně 20 ms, což prakticky znamená, že trvání tak velkého proudu by mělo být ještě kratší.
Mějte na paměti, že za žádných okolností by ještě neměl být překročen RMS proud. To je způsobeno maximálním výkonem rozptýleným triakovým pouzdrem a maximální povolenou teplotou matrice nižší než 125 °C.
Maximální úbytek napětí na triaku v otevřeném stavu
Tento parametr udává maximální napětí (pro náš příklad je to 1,6 voltu), které se vytvoří mezi silovými elektrodami triaku v otevřeném stavu při proudu specifikovaném v dokumentaci v jeho pracovním obvodu (pro náš příklad při proudu 20 ampérů). Obecně platí, že čím větší je proud, tím větší je pokles napětí na triaku.
Tato charakteristika je nezbytná pro tepelné výpočty, protože nepřímo informuje projektanta o maximální potenciální hodnotě výkonu rozptýleného triakovým pouzdrem, což je důležité při výběru chladiče. Umožňuje také odhadnout ekvivalentní odpor triaku za určitých teplotních podmínek.
Minimální proud stejnosměrného měniče potřebný k zapnutí triaku
Minimální proud řídicí elektrody triaku, měřený v miliampérech, závisí na polaritě zařazení triaku v aktuálním okamžiku a také na polaritě řídicího napětí.
Pro náš příklad se tento proud pohybuje od 5 do 22 mA v závislosti na polaritě napětí v obvodu řízeném triakem. Při vývoji schématu řízení triaku je lepší přiblížit se řídicímu proudu maximální hodnotě, pro náš příklad je to 35 nebo 70 mA (v závislosti na polaritě).
Řídicí napětí hradla odpovídající minimálnímu stejnosměrnému proudu hradla
Pro nastavení minimálního proudu v obvodu řídící elektrody triaku je nutné přivést na tuto elektrodu určité napětí. Závisí na napětí aktuálně přiloženém v napájecím obvodu triaku a také na teplotě triaku.
Takže například pro náš příklad s napětím 12 voltů v napájecím obvodu, aby bylo zajištěno, že řídicí proud je nastaven na 100 mA, musí být použito minimálně 1,5 voltu. A při teplotě krystalu 100 ° C, s napětím v pracovním obvodu 400 voltů, bude napětí potřebné pro řídicí obvod 0,4 voltu.
Kritická rychlost nárůstu napětí v uzavřeném stavu
Tento parametr se měří ve voltech za mikrosekundu.Pro náš příklad je kritická rychlost nárůstu napětí na napájecích elektrodách 250 voltů za mikrosekundu. Pokud je tato rychlost překročena, může se triak falešně nevhodně otevřít i bez přivedení ovládacího napětí na jeho řídící elektrodu.
Aby k tomu nedocházelo, je nutné zajistit takové provozní podmínky, aby se anodové (katodové) napětí měnilo pomaleji, a také vyloučit jakékoli poruchy, jejichž dynamika přesahuje tento parametr (případný impulsní šum atd. .n.) .
Kritická rychlost nárůstu proudu naprázdno
Měřeno v ampérech za mikrosekundu. Pokud je tato rychlost překročena, triak se zlomí.Pro náš příklad je maximální rychlost nárůstu při zapnutí 50 ampérů za mikrosekundu.
Čas zapnutí
Pro náš příklad je tato doba 2 mikrosekundy. To je doba, která uplyne od okamžiku, kdy proud hradla dosáhne 10 % své špičkové hodnoty, do okamžiku, kdy napětí mezi anodou a katodou triaku klesne na 10 % své počáteční hodnoty.
Rozsah provozních teplot
Typicky je tento rozsah od -40 °C do + 125 °C. Pro tento teplotní rozsah poskytuje dokumentace dynamické charakteristiky triaku.
Rám
V našem příkladu je případ to220ab, je vhodný v tom, že umožňuje připojení triaku k malému chladiči. Pro tepelné výpočty je v dokumentaci triaku uvedena tabulka závislosti ztrátového výkonu na průměrném proudu triaku.