Circuitos Triac e Design de Circuitos
Ao contrário dos tiristores ou SCRs, os circuitos triac são capazes de comutar ambas as metades de uma forma de onda alternada, tornando-os ideais para muitas aplicações de comutação e controle CA.
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Nosso tutorial sobre projeto do circuito do tiristor inclui:
Cartilha de design de circuito tiristor | Funcionamento do circuito | Projeto de circuito de disparo | SCR Tiristor Crowbar | Circuitos TRIAC
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Existem muitos circuitos nos quais os triacs podem ser usados - geralmente eles são usados para comutação de energia relativamente baixa e aplicações de controle em situações como dimmers de luz domésticos, pequenos controles de aquecimento e similares.
Nestes tipos de circuitos o triac é um dispositivo muito útil, permitindo projetar circuitos utilizando um mínimo de componentes.
Os circuitos Triac podem ser muito simples, exigindo apenas alguns componentes e são capazes de fornecer um bom grau de controle e comutação, embora tendam a não ser usados para altos níveis de potência, onde dois tiristores discretos back-to-back fornecem melhor desempenho.
Tecnologia Triac
O triac pode ser considerado como sendo dois tiristores ou SCRs lado a lado para acomodar as duas metades de um ciclo de forma de onda CA. Sendo um único dispositivo, tem vantagens consideráveis, especialmente para produtos domésticos onde os custos são de suma importância.
O triac tem a propriedade de que, quando um gatilho é aplicado ao portão, o dispositivo liga e permanece conduzindo até que a tensão nos ânodos ou terminais principais do dispositivo caia abaixo de um determinado valor – nominalmente quando a tensão de alimentação cai para quase zero. Essa condição ocorre quando uma forma de onda alternada cruza a linha de tensão zero e, dessa forma, o triac é capaz de controlar cada meia forma de onda.
Nota sobre a tecnologia de componentes Triac:
Triacs podem ser considerados como tiristores back-to-back, mas estando contidos em um único dispositivo, sua tecnologia e operação são um pouco mais complicadas.
Leia mais sobre a tecnologia de componentes Triac
Circuito de interruptor triac simples
O triac pode funcionar como um interruptor – ele pode permitir que um pulso de disparo de um interruptor de baixa potência ligue o triac para controlar níveis de potência muito mais altos que podem ser possíveis com um simples interruptor.
Neste circuito, o resistor R1 pode ser 100R ou mais, dependendo do triac em questão.
Potência variável Triac ou circuito dimmer
Um dos circuitos triac mais populares varia a fase na entrada do triac para controlar a potência que pode ser dissipada na carga. Esta é a forma de circuito amplamente utilizada em circuitos para dimmers de luz incandescente em aplicações domésticas. Infelizmente, esse circuito simples não é adequado para LEDs, pois corta a borda de ataque da forma de onda, e os LEDs normalmente exigem que a borda de fuga seja cortada.
Este circuito opera porque a rede do capacitor e do resistor requer tempo para o capacitor carregar – a forma de onda na junção do capacitor e do resistor é efetivamente atrasada e isso atrasa a ativação do triac no circuito. Como o triac liga no meio de cada ciclo, isso significa que a potência geral no circuito é reduzida.
Observe o diac colocado no circuito próximo ao portão do triac. Isso é necessário porque as características de comutação dos triacs não são particularmente simétricas de uma metade da forma de onda para a metade seguinte, conforme detalhado abaixo. Isso resulta da estrutura do triac.
Problemas com circuitos triac
Os Triacs não são a solução completa para todos os requisitos de comutação CA. Triacs têm alguns problemas quando são usados em vários circuitos, e estes devem ser acomodados ao projetar os circuitos.
Alguns dos efeitos de obtenção a serem acomodados no projeto do circuito são mencionados abaixo:
- Efeito dV/dt: Triacs sofrem de um problema às vezes chamado de efeito de taxa ou efeito dV/dt. Se qualquer um dos terminais principais for submetido a uma mudança brusca na tensão, excedendo a classificação dV/dt nominal, pode causar avanço suficiente para o portão para ligar o triac. Esses transientes podem ocorrer como resultado de picos de comutação ou descargas elétricas que são transportadas ao longo das linhas de energia. Outra causa de transientes pode surgir ao acionar cargas indutivas como motores. Aqui, as correntes e tensões de linha podem estar fora de fase e, nessas circunstâncias, grandes tensões podem aparecer repentinamente, o que é suficiente para exceder a classificação triac dV/dt. Surge porque o triac destrava quando sua corrente de terminal principal cai para quase zero durante cada meio ciclo operacional.
- Efeito de folga: Este efeito encontrado em alguns circuitos triac ocorre quando um potenciômetro e um capacitor são usados para controlar a tensão do gate.
Verifica-se que se o potenciômetro girar para fornecer o valor mínimo, não há caminho de fuga para a descarga de capacitância do triac MT1 a MT2, impedindo o triac de ligar. A solução é introduzir um resistor de alto valor para permitir que essa capacitância descarregue. - Queima não simétrica: Devido à construção interna das provas, existem pequenas diferenças entre as seções para cobrir os diferentes meios ciclos. Isso leva ao disparo não simétrico do triac e, por sua vez, resulta em altos níveis de harmônicos sendo gerados, o que pode ser ruim para o desempenho de EMC etc. níveis muito mais altos a serem gerados, dando origem a níveis maiores de interferência. Para ajudar a superar esse problema e fornecer um sinal de disparo de porta muito mais definido para o circuito triac, um diac é normalmente colocado em série com a porta.
Um diac é capaz de melhorar o desempenho do circuito triac porque sua característica de comutação é muito mais uniforme do que a do triac. Como o diac evita que qualquer corrente de porta flua até que a tensão de disparo do diac de cerca de 35 volts seja atingida, isso torna o ponto de disparo do triac mais igual para ambas as polaridades.
Alguns anos atrás, testes que incorporavam discos dentro da embalagem foram desenvolvidos e vendidos. No entanto, por algum motivo, eles não foram um sucesso comercial e foram descontinuados. - Filtragem de harmônicos: Qualquer circuito de comutação que comuta durante o curso da forma de onda, como um triac, gerará harmônicos. Isso é ainda pior se o disparo for assimétrico. Esses harmônicos podem gerar interferências que podem afetar a absorção de outros equipamentos eletrônicos nas proximidades, especialmente se forem usadas comunicações sem fio. Embora seja melhor remover quaisquer harmônicos na fonte para EMC, mesmo quando um diac é instalado, é provável que haja a necessidade de alguma filtragem para remover os harmônicos.
Existem muitos circuitos triac que podem ser usados. Os circuitos básicos são muito simples e oferecem bom desempenho onde esse nível de funcionalidade é necessário. A função de comutação também pode ser controlada por meio de um processador, permitindo o desenvolvimento de formas muito inteligentes de circuito de comutação de greve.
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