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Eletrônica Basica 2
Aula 09: DIAC - TRIAC
1 DIAC
( a ) ( b ) ( c )
2 TRIAC
Quando é necessário controlar a potência em uma carga AC, com corrente nos dois sentidos, pode ser usado o circuito visto com dois SCR’s em antiparalelo ou usar um TRIAC ( TRIode AC). O TRIAC desta forma pode ser entendido como sendo equivalente a dois SCR’s ligados em anti-paralelo. A Figura 2 mostra a equivalencia entre o TRIAC e dois SCRs em anti paralelo. Observe os nomes dos terminais, MT2( Terminal Principal 2), MT1 ( Terminal Principal 1) e Gate (porta). No SCR é Anodo (A) Catodo (K) e Gate (G).
Figura 2 - Equivalencia entre 2 SCRs e o TRIAC
O TRIAC também pode ser entendido como um DIAC no qual foi adicionado um terminal de controle permitindo disparar o dispositivo com diferentes valores de tensão. Como o TRIAC dispara com tensão positiva ou negativa não tem mais sentido em falar em anodo ( terminal +) e catodo ( terminal - ), ao invés disso os dois terminais são chamados de terminal principal 1 (MT1 ou T1) e terminal principal 2 (MT2 ou T2).
O TRIAC também pode ser entendido como sendo um DIAC com o terminal de controle (gate), permitindo desta forma controlar a tensão de disparo, pois assim como no SCR, com IG=0, para disparar o TRIAC é necessário uma tensão entre T2 (terminal principal 2) e T1(terminal principal 1) muito alta. Com IG ¹ 0 diminui o valor da tensão entre T2 e T1 que dispara o TRIAC.
2.1 Modos de disparo
O TRIAC pode ser posto em condução tanto para tensão de gate positiva ou negativa independentemente da polaridade de T1 em relação a T2, desta forma existem quatro modos de se disparar um TRIAC, os quais estão indicados na Figura 3.
Como a corrente principal (IT) tem influencia sobre a corrente de gate, o valor da corrente de gate necessária para disparar o TRIAC é diferente, dependendo do sentido relativo de ambas as correntes. Se a corrente principal está em concordância com a de gate (modos a e b), será necessário uma corrente menor, caso contrário (modos c e d) a corrente de gate deverá ser maior. Por isso mesmo os modos preferidos são os modos a e b.. A Figura 3 mostra os 4 modos de disparar o TRIAC. S2 é a chave de disparo e a chave S1 é a chave de reset. No cargo a carga é resistiva (lampada).
Como a corrente principal (IT) tem influencia sobre a corrente de gate, o valor da corrente de gate necessária para disparar o TRIAC é diferente, dependendo do sentido relativo de ambas as correntes. Se a corrente principal está em concordância com a de gate (modos a e b), será necessário uma corrente menor, caso contrário (modos c e d) a corrente de gate deverá ser maior. Por isso mesmo os modos preferidos são os modos a e b.. A Figura 3 mostra os 4 modos de disparar o TRIAC. S2 é a chave de disparo e a chave S1 é a chave de reset. No cargo a carga é resistiva (lampada).
( a ) ( b ) ( c ) ( d )
Figura 3 - Modos de disparo do TRIAC
3 Circuitos de disparo do TRIAC
São semelhantes aos do SCR, lembrando que o reset é o mesmo, basta fazer a corrente principal zero ou fazer a tensão entre MT1 e MT2 zero.
3.1 Chave estatica assincrona
O uso do TRIAC como chave assíncrona em circuitos CA leva algumas vantagens em relação à chave mecânica. Permite por exemplo controlar grandes potências a partir de potências relativamente pequenas, TRIAC não apresenta “trepidação “ (o que acontece com um rele) ao conduzir, não há aparecimento de arco voltaico (o que acontece com um relá), permitindo um grande número de operações. A grande desvantagem é a dissipação de calor, sendo necessário o uso de dissipador. Outra desvantagem é a possibilidade de aparecimento de grandes picos de corrente ao ligar o circuito a primeira vez, principalmente no caso de circuitos resistivos.
Figura 4 - TRIAC como chave estatica assincrona
A chave CH na Figura 4 pode ser uma chave comum, um reed switch, termostato, etc. O controle de gate pode vir de um transistor, termistor, sensor de luz ou de um circuito lógico.
3.2 Chave estatica sincrona
O TRIAC operando no modo assíncrono tem como principal inconveniente o fato da possibilidade de serem gerados surtos de corrente muito elevados no instante que o TRIAC é chaveado, principalmente se no instante que o TRIAC for gatilhado a tensão da rede estiver passando por um pico e a carga for resistiva. No modo síncrono o TRIAC somente será levado à condução quando a tensão da rede estiver passando próximo do zero, daí os circuitos que efetuam este tipo de controle serem chamados de Zero Voltage Switching (ZVS). Na Figura 5 o circuito ZVS comanda o disparo do TRIAC somente quando a tensão de entrada estiver passando próximo de zero, não deixando o TRIAC disparar se a tensão de entrada for muito alta.
Figura 5 - Chave sincrona
3.3 Controle de potencia - Dimmer
A luminosidade de uma lâmpada ou o controle de temperatura de um aquecedor, pode ser controlada através da variação da potência elétrica que lhe é entregue, e isso pode ser feiro alterando-se o angulo de disparo durante cada semi ciclo. A Figura 5 mostra um circuito simples que controla a potência de uma lâmpada.
Figura 6 - Circuito de controle de potencia - Dimmer
Na Figura 6, o capacitor C1 é carregado (no semiciclo positivo ou semiciclo negativo) através do potenciômetro de controle Rv e a resistência R1, C2 se carrega depois gerando um atraso. Após um tempo (angulo de disparo) a tensão no DIAC dispara quando a tensão no capacitor C2 atingir a tensão de disparo (breakover, UBO). O capacitor C2 se descarrega através do DIAC e no gate do TRIAC disparando-o para um determinado angulo de disparo (modo de disparo 1 na figura 2). O procedimento é o mesmo no semi ciclo negativo (modo de disparo 2). A Figura 7 mostra o grafico da tensão na lampada para um determinado angulo de disparo qF. Quanto menor qF maior a potencia eletrica entregue para a carga, se o angulo de disparo for proximo de 180 graus a carga recebe 0 de potencia, se por exemplo a carga for uma lampada e possivel controlar a sua luminosidade .
Figura 7 - Forma de onda da tensão na carga para um determinado angulo de disparo
A mudança brusca de corrente de zero para um determinado valor produz radio freqüência (RF) que causa interferências em aparelhos de radio colocados na mesma rede. O indutor Lf e o capacitor Cf, na Figura 8, funcionam como um filtro passa baixas que reduz essa interferência a um nível aceitável
Figura 8 - Circuito de controle de potencia com filtro de RF (Lf e Cf)
.
3.4 Luz crepuscular
No circuito da Figura 9 a luz acende automaticamente quando escurece e apaga quando amanhece. Quando o LDR é iluminado, a sua resistência diminui desta forma impedindo que o capacitor se carregue desta forma a tensão de disparo do DIAC não é atingida, a lâmpada permanece apagada.
Na ausência de luz, a resistência do LDR aumenta permitido que a tensão no capacitor possa atingir a tensão de disparo do DIAC desta forma disparando o TRIAC. Se o LDR for iluminado novamente a lâmpada apagará. Esse circuito tem uma vantagem em relação aos circuitos com CI: não precisa de alimentação em CC.
Figura 9 - Luz crepuscular
4 Experiencia: Modos de disparo do TRIAC
4.1 Abra o arquivo ExpEN2_16 Modo de disparo do TRIAC e identifique os circuitos da Figura 10. Inicie a simulação e verifique o funcionamento de cada um dos 4 modos de disparo do TRIAC e para isso use as chaves A,B,C e D para disparar e as chaves 1,2,3 e 4 para resetar.
Figura 10 - Modos de disparo do TRIAC - Circuitos para Experiencia
Arquivo Multisim Live - Modo A
Arquivo Multisim Live - Modo B
Arquivo Multisim Live - Modo C
Arquivo Multisim Live - Modo D
Arquivo Multisim Live - Modo D
4.2 Escreva as suas conclusões
5 Experiencia: DIAC como oscilador de relaxação
5.1 Abra o arquivo ExpEN2_17_DIAC como oscilador de relaxação e identifique o circuito da Figura 10. Inicie a simulação e anote as formas de onda no capacitor e resistencia RL medindo o periodo.
T=____________
Figura 11 - Oscilador de relaxação com DIAC para experiencia
5.2 Escreva as suas conclusões.