क्या है triac: स्विचिंग सर्किट और एप्लिकेशन

BJT, SCR, IGBT, MOSFET और TRIAC जैसे पावर इलेक्ट्रॉनिक स्विच बहुत महत्वपूर्ण घटक हैं जब डीसी-डीसी कन्वर्टर्स, मोटर स्पीड कंट्रोलर, मोटर ड्राइवर, और फ्रीक्वेंसी कंट्रोलर जैसे सर्किट स्विच करने की बात आती है । प्रत्येक डिवाइस की अपनी विशिष्ट संपत्ति होती है और इस प्रकार उनके अपने विशिष्ट अनुप्रयोग हैं। इस ट्यूटोरियल में हम TRIAC के बारे में जानेंगे, जो एक द्विदिश उपकरण है जिसका अर्थ है कि यह दोनों दिशाओं में संचालित हो सकता है। इस संपत्ति के कारण TRIAC विशेष रूप से उपयोग किया जाता है जहां साइनसॉइडल एसी आपूर्ति शामिल है।

TRIAC का परिचय

TRIAC शब्द का अर्थ TRI ode for A lternating C urrent है। यह SCR (Thyristor) के समान एक तीन टर्मिनल स्विचिंग डिवाइस है, लेकिन यह दो दिशाओं में आचरण कर सकता है क्योंकि यह दो एससीआर को समानांतर-समानांतर स्थिति में मिलाकर निर्माण करता है। TRIAC का प्रतीक और पिन नीचे दिखाया गया है।

चूंकि TRIAC एक द्वि-दिशात्मक उपकरण है, इसलिए वर्तमान में गेट टर्मिनल चालू होने पर MT1 से MT2 या MT2 से MT1 तक प्रवाह हो सकता है। TRIAC के लिए यह ट्रिगर वोल्टेज जिसे गेट टर्मिनल पर लागू किया जाना है या तो टर्मिनल MT2 के संबंध में सकारात्मक या नकारात्मक हो सकता है। इस प्रकार यह TRIAC को नीचे सूचीबद्ध चार ऑपरेटिंग मोड में रखता है

• एमटी 2 पर सकारात्मक वोल्टेज और गेट पर सकारात्मक पल्स (चतुर्थांश 1)
• एमटी 2 पर सकारात्मक वोल्टेज और गेट के लिए नकारात्मक पल्स (चतुर्थांश 2)
• MT2 पर नकारात्मक वोल्टेज और गेट पर सकारात्मक पल्स (चतुर्थांश 3)
• MT2 पर नकारात्मक वोल्टेज और गेट के लिए नकारात्मक पल्स (चतुर्थांश 4)

एक TRIAC के छठे लक्षण

नीचे दी गई तस्वीर प्रत्येक चतुर्थांश में TRIAC की स्थिति दर्शाती है।

TRIAC के वर्णों को चालू और बंद करने के बारे में TRIAC के VI लक्षण वर्णन ग्राफ को देखकर समझा जा सकता है, जो उपरोक्त चित्र में भी दिखाया गया है। चूंकि टीआरआईएसी केवल दो एससीआर के समानांतर समानांतर दिशा में संयोजन है, इसलिए VI विशेषताओं का ग्राफ एससीआर के समान दिखता है। जैसा कि आप देख सकते हैं TRIAC ज्यादातर 1 ^सेंट क्वाड्रेंट और 3 ^rd क्वाड्रंट में संचालित होता है ।

बारी-बारी से लक्षण

TRIAC को चालू करने के लिए एक सकारात्मक या नकारात्मक गेट वोल्टेज / पल्स को TRIAC के गेट पिन तक पहुंचाया जाना है। जब दो एससीआर में से एक को ट्रिगर किया जाता है, तो टीआरआईएसी एमटी 1 और एमटीएल टर्मिनलों की ध्रुवीयता के आधार पर आचरण करना शुरू कर देता है। यदि MT2 धनात्मक है और MT1 ऋणात्मक है पहला SCR आचरण करता है और यदि MT2 टर्मिनल ऋणात्मक है और MT1 धनात्मक है तो दूसरा SCR आचरण करता है। इस तरह या तो SCR में से एक हमेशा एसी अनुप्रयोगों के लिए TRIAC को आदर्श बनाता है।

TRIAC को चालू करने के लिए गेट वोल्टेज को गेट पिन पर लागू करने के लिए न्यूनतम वोल्टेज को थ्रेसहोल्ड गेट वोल्टेज (V _GT) कहा जाता है और गेट पिन के माध्यम से परिणामी धारा को थ्रेसहोल्ड गेट वर्तमान (I _GT) कहा जाता है । एक बार जब यह वोल्टेज लागू हो जाता है तो गेट पिन पिन TRIAC पक्षपाती हो जाता है और आचरण करना शुरू कर देता है, TRIAC को राज्य से राज्य में बदलने के लिए लिया गया समय टर्न-ऑन टाइम (t _on) कहा जाता है ।

SCR की तरह ही TRIAC को एक बार चालू करने पर इसे चालू नहीं किया जाएगा। लेकिन इस शर्त के लिए TRIAC के माध्यम से लोड करंट TRKAC के लैचिंग करंट (I _L) से अधिक या बराबर होना चाहिए । इसलिए निष्कर्ष निकालने के लिए TRIAC चालू रहेगा, तब तक गेट पल्स को हटाता रहेगा जब तक कि लोड करंट लेचिंग करंट के मान से अधिक हो।

वर्तमान लेचिंग के समान, वर्तमान का एक और महत्वपूर्ण मूल्य है जिसे वर्तमान होल्डिंग कहा जाता है। TRIAC को आगे चालन मोड में रखने के लिए करंट का न्यूनतम मूल्य होल्डिंग करंट (I _H) कहलाता है । एक TRIAC पास होने के बाद ही निरंतर चालन मोड में प्रवेश करेगा, हालांकि ऊपर दिए गए ग्राफ़ में दिखाए गए अनुसार करंट और लैचिंग करंट। साथ ही किसी भी TRIAC के लेटिंग करंट का मान हमेशा होल्डिंग करंट के मान से अधिक होगा।

बारी-बारी विशेषताएँ

TRIAC या किसी अन्य बिजली उपकरण को बंद करने की प्रक्रिया को कम्यूटेशन कहा जाता है, और कार्य को करने के लिए इसके साथ जुड़े सर्किट को कम्यूटेशनल सर्किट कहा जाता है। TRIAC को बंद करने के लिए उपयोग की जाने वाली सबसे आम विधि लोड करंट को कम करके होती है, हालांकि TRIAC वर्तमान (I _H) के मान से नीचे पहुंचने तक । इस प्रकार के कम्यूटेशन को डीसी सर्किट में मजबूर कम्यूटेशन कहा जाता है। हम इस बारे में अधिक जानेंगे कि कैसे TRIAC चालू होता है और एप्लिकेशन सर्किट के माध्यम से इसे बंद कर दिया जाता है।

TRIAC अनुप्रयोग

TRIAC का उपयोग आमतौर पर उन जगहों पर किया जाता है जहां AC पावर को उदाहरण के लिए नियंत्रित किया जाना है, इसका उपयोग छत के पंखे, AC बल्ब डिमर सर्किट आदि के स्पीड रेगुलेटर में किया जाता है। आइए हम एक साधारण TRIAC स्विचिंग सर्किट में देखें कि यह कैसे व्यावहारिक रूप से काम करता है।

यहां हमने एक पुश बटन के माध्यम से एसी लोड को चालू और बंद करने के लिए TRIAC का उपयोग किया है । मुख्य शक्ति स्रोत को फिर TRIAC के माध्यम से एक छोटे बल्ब में वायर्ड किया जाता है जैसा कि ऊपर दिखाया गया है। जब स्विच बंद हो जाता है तो चरण वोल्टेज को प्रतिरोधक R1 के माध्यम से TRIAC के गेट पिन पर लागू किया जाता है। यदि यह गेट वोल्टेज गेट थ्रेशोल्ड वोल्टेज से ऊपर है तो गेट पिन के माध्यम से एक करंट प्रवाहित होता है, जो गेट थ्रेशोल्ड करंट से अधिक होगा।

इस हालत में TRIAC आगे के पूर्वाग्रह में प्रवेश करता है और भार प्रवाह हालांकि बल्ब से बह जाएगा। यदि लोड पर्याप्त मात्रा में हो जाता है तो TRIAC लैचिंग अवस्था में प्रवेश कर जाता है। लेकिन चूंकि यह एक एसी पॉवर स्रोत है, इसलिए वोल्टेज हर आधे चक्र के लिए शून्य तक पहुंच जाएगा और इस तरह से करंट भी शून्य पर पहुंच जाएगा। इसलिए इस सर्किट में लैचिंग संभव नहीं है और स्विच को खोलते ही TRIAC बंद हो जाएगा और यहां पर कोई कम्यूटेशन सर्किट की आवश्यकता नहीं है। TRIAC के इस प्रकार के कम्यूटेशन को प्राकृतिक कम्यूटेशन कहा जाता है । अब हम BT136 TRIAC का उपयोग करके ब्रेडबोर्ड पर इस सर्किट का निर्माण करते हैं और जांचते हैं कि यह कैसे काम करता है।

एसी बिजली की आपूर्ति के साथ काम करते समय उच्च सावधानी की आवश्यकता होती है ऑपरेटिंग वोल्टेज सुरक्षा के उद्देश्य से नीचे ले जाया जाता है 230V 50 हर्ट्ज (भारत में) की मानक एसी शक्ति को ट्रांसफार्मर का उपयोग करके 12 वी 50 हर्ट्ज तक ले जाया जाता है। एक छोटा बल्ब लोड के रूप में जुड़ा हुआ है। पूरा होने पर प्रायोगिक सेट-अप नीचे इस तरह दिखता है।

जब बटन दबाया जाता है तो गेट पिन गेट वोल्टेज प्राप्त करता है और इस प्रकार TRIAC चालू होता है। जब तक बटन दबाया जाता है तब तक बल्ब चमकता रहेगा। एक बार बटन जारी हो जाने के बाद, टीआरआईएसी लचर स्थिति में हो जाएगा, लेकिन चूंकि इनपुट वोल्टेज एसी चालू है, हालांकि टीआरआईएसी होल्डिंग करंट से नीचे जाएगा और इस तरह टीआरआईएसी बंद हो जाएगा, पूरा काम भी वीडियो में पाया जा सकता है इस ट्यूटोरियल के अंत में दिया गया है।

माइक्रोकंट्रोलर्स का उपयोग करके TRIAC नियंत्रण

जब TRIACs को हल्के डिमर्स के रूप में या चरण नियंत्रण अनुप्रयोग के लिए उपयोग किया जाता है, तो गेट पिन को आपूर्ति की जाने वाली गेट पल्स को एक माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करके नियंत्रित किया जाना है। उस मामले में गेट पिन को ऑप्टो-कपलर का उपयोग करके भी अलग किया जाएगा। उसी के लिए सर्किट आरेख नीचे दिखाया गया है।

5V / 3.3V सिग्नल का उपयोग करके TRIAC को नियंत्रित करने के लिए हम MOC3021 की तरह एक ऑप्टो-युग्मक का उपयोग करेंगे जिसके अंदर TRIAC है। इस TRIAC को लाइट इमटिंग डायोड के माध्यम से 5V / 3.3V द्वारा ट्रिगर किया जा सकता है। आम तौर पर एक PWM सिग्नल MOC3021 के 1 ^सेंट पिन पर लागू किया जाएगा और PWM सिग्नल की आवृत्ति और कर्तव्य चक्र वांछित आउटपुट प्राप्त करने के लिए विविध होगा। इस प्रकार के सर्किट का उपयोग आमतौर पर लैंप चमक नियंत्रण या मोटर गति नियंत्रण के लिए किया जाता है।

दर प्रभाव - स्नबर सर्किट

सभी TRIACs दर प्रभाव नामक एक समस्या से ग्रस्त हैं। यही कारण है कि जब एमटी 1 टर्मिनल को स्विचिंग शोर या संक्रमण के कारण वोल्टेज में तेज वृद्धि के अधीन किया जाता है या टीआरआईएसी मिस-स्विचिंग सिग्नल के रूप में इसे बाधित करता है और स्वचालित रूप से चालू होता है। इसका कारण टर्मिनलों MT1 और MT2 के बीच मौजूद आंतरिक समाई है।

इस समस्या को दूर करने का सबसे आसान तरीका एक स्नबर सर्किट का उपयोग करना है। उपरोक्त सर्किट में, रेसिस्टर R2 (50R) और कैपेसिटर C1 (10nF) मिलकर एक RC नेटवर्क बनाते हैं जो एक स्नबर सर्किट के रूप में कार्य करता है। MT1 को दिया गया कोई भी पीक वोल्टेज इस RC नेटवर्क द्वारा देखा जाएगा।

बैकलैश प्रभाव

TRIAC का उपयोग करते समय डिजाइनरों द्वारा सामना की जाने वाली एक और आम समस्या बैकलैश प्रभाव है। यह समस्या तब होती है जब TRIAC के गेट वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए एक पोटेंशियोमीटर का उपयोग किया जाता है। जब पॉट न्यूनतम मूल्य में बदल जाता है, तो गेट पिन पर कोई वोल्टेज लागू नहीं किया जाएगा और इस तरह लोड को बंद कर दिया जाएगा। लेकिन जब पॉट को अधिकतम मूल्य में बदल दिया जाता है तो पिंस MT1 और MT2 के बीच कैपेसिटेंस प्रभाव के कारण TRIAC स्विच नहीं करेगा, इस कैपेसिटर को डिस्चार्ज करने के लिए एक रास्ता खोजना चाहिए, यह TRIAC ओ को चालू नहीं होने देगा। इस प्रभाव को बैकलैश प्रभाव कहा जाता है। इस समस्या को केवल संधारित्र के निर्वहन के लिए एक मार्ग प्रदान करने के लिए स्विचिंग सर्किट के साथ श्रृंखला में एक रोकनेवाला को पेश करके ठीक किया जा सकता है।

रेडियो फ्रीक्वेंसी इंटरफेरेंस (RFI) और TRIACs

TRIAC स्विचिंग सर्किट रेडियो फ्रीक्वेंसी इंटरफेरेंस (EFI) के लिए अधिक प्रवण होते हैं क्योंकि जब लोड चालू होता है, तो वर्तमान में 0A से अधिकतम मूल्य तक बढ़ जाता है, जो अचानक से बिजली के दालों के फटने का कारण बनता है जो रेडियो फ्रीक्वेंसी इंटरफ़ेस का कारण बनता है। लोड करंट जितना बड़ा होगा उतना ही हस्तक्षेप होगा। एलसी सप्रेसर की तरह सप्रैसर सर्किट का उपयोग करने से यह समस्या दूर हो जाएगी।

TRIAC - सीमाएँ

जब दोनों दिशाओं में एसी तरंगों को स्विच करने की आवश्यकता होती है, तो स्पष्ट रूप से TRIAC पहली पसंद होगी क्योंकि यह एकमात्र द्वि-दिशात्मक इलेक्ट्रॉनिक स्विच है। यह बैक टू बैक फैशन से जुड़े दो एससीआर की तरह ही काम करता है और समान गुणों को भी साझा करता है। हालांकि TRIAC का उपयोग करते हुए सर्किट डिजाइन करते समय निम्नलिखित सीमाओं पर विचार किया जाना चाहिए

• टीआरआईएसी के अंदर दो एससीआर संरचनाएं हैं, एक सकारात्मक आधा के दौरान और दूसरा नकारात्मक आधे के दौरान आयोजित करता है। लेकिन, वे आउटपुट के सकारात्मक और नकारात्मक आधे चक्र में अंतर पैदा करने के लिए सममित रूप से ट्रिगर नहीं करते हैं
• इसके अलावा, चूंकि स्विचिंग सममित नहीं है, इसलिए यह उच्च स्तर के हार्मोनिक्स की ओर जाता है जो सर्किट में शोर को प्रेरित करेगा।
• यह हारमोंस समस्या इलेक्ट्रो मैग्नेटिक इंटरफेरेंस (EMI) को भी जन्म देगी।
• आगमनात्मक भारों का उपयोग करते समय, स्रोत की ओर बहने वाले प्रवाह में भारी जोखिम होता है, इसलिए यह सुनिश्चित किया जाना चाहिए कि TRIAC पूरी तरह से बंद हो गया है और वैकल्पिक मार्ग को वैकल्पिक मार्ग से सुरक्षित रूप से छुट्टी दे दी गई है