Diac - рабочие и прикладные схемы

Диак представляет собой двухконтактное устройство, имеющее комбинацию параллельно-инверсных полупроводниковых слоев, что позволяет запускать устройство в обоих направлениях независимо от полярности питания.

Характеристики Diac

Характеристики типичного диака можно увидеть на следующем рисунке, который отчетливо показывает наличие напряжения переключения на обоих его выводах.

Поскольку диаконтакт можно переключать в обоих направлениях или в двух направлениях, эта функция эффективно используется во многих схемах переключения переменного тока.

На следующем рисунке ниже показано, как слои расположены внутри, а также показан графический символ диака. Может быть интересно отметить, что оба вывода диака назначены анодами (анод 1 или электрод 1 и анод 2 или электрод 2), и для этого устройства нет катода.

Когда подключенное питание через диак положительно на аноде 1 относительно анода 2, соответствующие слои функционируют как p1n2p2 и n3.

Когда подключенный источник питания положительный на аноде 2 относительно анода 1, функциональные слои имеют вид p2n2p1 и n1.

Уровень напряжения Diac Firing

Напряжение пробоя или напряжение зажигания диака, как показано на первой диаграмме выше, кажется довольно однородным на обоих выводах. Однако в реальном устройстве это значение может варьироваться от 28 до 42 В.

Значение сгорания может быть достигнуто путем решения следующих членов уравнения, доступных из таблицы данных.

VBR1 = VBR2 ± 0,1VBR2

Текущие спецификации (IBR1 и IBR2) для двух терминалов также выглядят совершенно идентичными. Для диака, представленного на схеме

Два текущих уровня (IBR1 и IBR2) диака также очень близки по величине. В приведенном выше примере характеристик они примерно
200 мкА или 0,2 мА.

Схемы приложений Diac

Следующее объяснение показывает нам, как диак работает в цепи переменного тока. Мы попытаемся понять это на примере простой схемы датчика приближения, работающей от 110 В переменного тока.

Схема датчика приближения

Схема датчика приближения, использующая диак, показана на следующей схеме.

Здесь мы видим, что тиристор включен последовательно с нагрузкой и программируемым однопереходным транзистором (PUT), который напрямую соединен с измерительным зондом.

Когда человеческое тело приближается к датчику, увеличивается емкость между датчиком и землей.

Согласно характеристикам кремниевого программируемого UJT, он срабатывает, когда напряжение VA на его анодном выводе превышает его напряжение затвора как минимум на 0,7 В. Это вызывает короткое замыкание на анодном катоде устройства.

В зависимости от настройки предустановки 1M диак следует циклу входящего переменного тока и срабатывает при заданном уровне напряжения.

Из-за того, что диак продолжается, анодному напряжению VA UJT никогда не разрешается увеличивать потенциал затвора VG, который всегда поддерживается почти таким же высоким, как входной переменный ток. И в этой ситуации программируемый UJT остается выключенным.

Однако, когда человеческое тело приближается к датчику, оно существенно снижает потенциал затвора VG UJT, позволяя анодному потенциалу VA UJT UJT подняться выше, чем VG. Это мгновенно вызывает срабатывание UJT.

Когда это происходит, UJT создает короткое замыкание на своих выводах анод / катод, обеспечивая необходимый ток затвора для SCR. SCR срабатывает и включает присоединенную нагрузку, указывая на присутствие человека рядом с датчиком.

Автоматический ночник

Простой автоматический мачтовый свет Схема с использованием LDR, симистора и Diac показана на рисунке выше. Работа этой схемы довольно проста, а критическую работу по переключению выполняет diac DB-3. Когда наступает вечер, свет на LDR начинает падать, что вызывает постепенное повышение напряжения на переходе R1, DB-3 из-за увеличения сопротивления LDR.

Когда это напряжение повышается до точки отключения диак, диак срабатывает и приводит в действие затвор симистора, который, в свою очередь, включает подключенную лампу.

В течение утра свет на LDR постепенно увеличивается, что приводит к уменьшению потенциала на диактерии из-за заземления потенциала перехода R1 / DB-3. И когда свет достаточно яркий, сопротивление LDR заставляет диак-потенциал упасть почти до нуля, отключая ток затвора симистора, и, следовательно, лампа также выключается.

Диак гарантирует, что симистор переключается без особого мерцания во время перехода в сумеречный свет. Без диака лампа мигала бы в течение многих минут, прежде чем полностью включиться или выключиться. Таким образом, функция срабатывания аварийного срабатывания диака полностью используется в пользу конструкции автоматического освещения.

Диммер

К схема диммера это, пожалуй, самое популярное приложение, использующее комбинацию симистора и диака.

Для каждого цикла входа переменного тока диак срабатывает только тогда, когда потенциал на нем достигает своего напряжения пробоя. Время задержки, по истечении которого срабатывает диак, определяет, сколько времени симистор остается включенным в течение каждого цикла фазы. Это, в свою очередь, определяет количество тока и освещенность лампы.

Задержка включения диака устанавливается показанной регулировкой потенциометра 220 кОм и значением C1. Эти компоненты временной задержки RC определяют время включения симистора через срабатывание диака, что приводит к прерыванию фазы переменного тока по определенным участкам фазы в зависимости от задержки срабатывания диакритического сигнала.

Когда задержка больше, более узкая часть фазы позволяет переключать симистор и запускать лампу, вызывая более низкую яркость лампы. Для более коротких интервалов времени симистор может переключаться на более длительные периоды фазы переменного тока, и, таким образом, лампа также переключается на более длинные отрезки фазы переменного тока, вызывая более высокую яркость на ней.

Переключатель, запускаемый по амплитуде

Самым основным применением диака, вне зависимости от какой-либо другой части, является автоматическое переключение. Для источника переменного или постоянного тока диак ведет себя как высокое сопротивление (практически разомкнутая цепь) до тех пор, пока приложенное напряжение ниже критического значения VBO.

Диак включается, как только достигается или превышается этот критический уровень напряжения VBO. Следовательно, это конкретное 2-контактное устройство можно было включить, просто увеличив амплитуду приложенного управляющего напряжения, и оно могло бы продолжать проводить, пока в конечном итоге напряжение не снизилось до нуля. На рисунке ниже показана простая схема переключателя, чувствительного к амплитуде, с использованием диака 1N5411 или диака DB-3.

Применяется напряжение около 35 вольт постоянного или пикового переменного тока, которое включает диаконтакт в режим проводимости, в результате чего через выходной резистор R2 начинает течь ток около 14 мА. Определенные диаки могут включаться при напряжении ниже 35 вольт.

Используя ток переключения 14 мА, выходное напряжение, создаваемое на резисторе 1 кОм, достигает 14 вольт. Если источник питания включает внутренний токопроводящий путь в выходной цепи, резистор R1 можно игнорировать и исключить.

Во время работы со схемой попробуйте отрегулировать напряжение питания так, чтобы оно постепенно увеличивалось от нуля, одновременно проверяя выходную характеристику. Когда напряжение питания достигает примерно 30 вольт, вы увидите небольшое или небольшое выходное напряжение из-за чрезвычайно низкого тока утечки из устройства.

Однако при напряжении примерно 35 В вы обнаружите, что диак внезапно выйдет из строя, и полное выходное напряжение быстро появится на резисторе R2. Теперь начните уменьшать входное напряжение и наблюдайте, что выходное напряжение соответственно уменьшается, наконец достигая нуля, когда входное напряжение уменьшается до нуля.

При нулевом напряжении диак полностью «отключается» и попадает в ситуацию, которая требует повторного срабатывания триггера через уровень амплитуды 35 В.

Электронный переключатель постоянного тока

Простой переключатель, описанный в предыдущем разделе, можно также активировать путем небольшого увеличения напряжения питания. Следовательно, стабильное напряжение может составлять 30 В и может использоваться последовательно для диака 1N5411, гарантируя, что диак находится на уровне проводимости, но все еще выключен.

Однако в тот момент, когда последовательно добавляется потенциал приблизительно 5 вольт, быстро достигается напряжение пробоя в 35 вольт, чтобы запустить диак.

Удаление этого 5-вольтового «сигнала» впоследствии не влияет на состояние включения устройства, и оно продолжает проводить подачу 30-вольтного сигнала до тех пор, пока напряжение не упадет до нуля.

На рисунке выше показана схема переключения, основанная на теории инкрементного переключения напряжения, как описано выше. В рамках этой схемы на 1N5411 diac (D1) подается напряжение 30 В (здесь для удобства этот источник питания показан как аккумулятор, тем не менее, 30 В может подаваться через любой другой регулируемый источник постоянного тока). При таком уровне напряжения диак не может включиться, и ток не проходит через подключенную внешнюю нагрузку.

Однако, когда потенциометр постепенно регулируется, напряжение питания медленно увеличивается и, наконец, включается диак, что позволяет току проходить через нагрузку и включать ее.

После того, как диак включен, уменьшение напряжения питания с помощью потенциометра не влияет на диак. Однако после снижения напряжения с помощью потенциометра переключатель S1 сброса можно использовать для выключения диэлектрической проводимости и сброса схемы в исходное выключенное состояние.

Показанный диак или DB-3 сможет оставаться в режиме ожидания при напряжении около 30 В и не будет самовоспламеняться. Тем не менее, некоторым диам может потребоваться более низкое напряжение, чем 30 В, чтобы поддерживать их в непроводящем состоянии. Точно так же для определенных диадимов может потребоваться более 5 В для опции инкрементального включения. Значение потенциометра R1 не должно превышать 1 кОм, и он должен быть проволочным.

Вышеупомянутая концепция может использоваться для реализации защелкивающего действия в слаботочных приложениях через простое двухконтактное устройство с диаконтролем вместо зависимости от сложных трех оконечных устройств, таких как SCR.

Реле с электрической фиксацией

На приведенном выше рисунке показана схема реле постоянного тока, которое сконструировано так, чтобы оставаться в фиксированном состоянии в момент подачи питания через входной сигнал. Конструкция не уступает механическому реле с фиксацией.

В этой схеме используется концепция, описанная в предыдущем абзаце. Здесь также диак остается выключенным при 30 вольт, уровне напряжения, который обычно невелик для диак-проводимости.

Однако, как только на диак поступает последовательный потенциал 6 В, последний начинает проталкивать ток, который включает и фиксирует реле (после этого диак остается включенным, даже если управляющее напряжение 6 вольт больше не существует).

Если R1 и R2 оптимизированы правильно, реле будет эффективно включаться в ответ на приложенное управляющее напряжение.

После этого реле останется заблокированным даже без входного напряжения. Однако схему можно вернуть в прежнее положение, нажав указанный переключатель сброса.

Реле должно быть слаботочного типа, может быть с сопротивлением катушки 1 кОм.

Цепь датчика блокировки

Многие устройства, например системы охранной сигнализации и контроллеры процессов, требуют сигнала запуска, который остается включенным после срабатывания и выключается только при сбросе входного питания.

Как только цепь запускается, она позволяет вам управлять схемами для сигнализации, регистраторов, запорных клапанов, устройств безопасности и многого другого. На рисунке ниже показан пример дизайна для этого типа приложения.

Здесь диак HEP R2002 работает как коммутационное устройство. В этой конкретной настройке диак остается в режиме ожидания при подаче 30 вольт через B2.

Но моментный переключатель S1 переключается, который может быть «датчиком» на двери или окне, вносит вклад в 6 вольт (от B1) к существующему смещению 30 В, заставляя результирующие 35 вольт запускать диак и генерировать около 1 Выход V через R2.

Автоматический выключатель постоянного тока

На рисунке выше показана схема, которая мгновенно отключает нагрузку, когда напряжение питания постоянного тока превышает фиксированный уровень. Затем блок остается выключенным, пока напряжение не будет снижено и цепь не будет сброшена.

В этой конкретной настройке диак (D1) обычно выключен, и ток транзистора недостаточно высок для срабатывания реле (RY1).

Когда вход питания выходит за пределы заданного уровня, установленного потенциометром R1, диак срабатывает, и постоянный ток с выхода диака достигает базы транзистора.

Теперь транзистор включается через потенциометр R2 и активирует реле.

Теперь реле отключает нагрузку от входного питания, предотвращая любое повреждение системы из-за перегрузки. Диак после этого продолжает включаться, удерживая реле включенным до тех пор, пока цепь не будет сброшена переключателем, путем мгновенного размыкания S1.

Чтобы отрегулировать схему вначале, выполните точную настройку потенциометров R1 и R2, чтобы реле просто щелкнуло, как только входное напряжение действительно достигнет желаемого порога срабатывания диакритического сигнала.

После этого реле должно оставаться активированным до тех пор, пока напряжение не вернется к нормальному уровню и переключатель сброса не откроется на мгновение.

Если схема работает правильно, входное напряжение «зажигания» диака должно составлять около 35 вольт (определенные диаки могут активироваться с меньшим напряжением, хотя это часто корректируется регулировкой потенциометра R2), а также постоянное напряжение на базе транзистора. должно быть примерно 0,57 вольт (примерно при 12,5 мА). Реле имеет сопротивление катушки 1 кОм.

Автоматический выключатель перегрузки переменного тока

На приведенной выше принципиальной схеме показана схема автоматического выключателя перегрузки переменного тока. Эта идея работает так же, как и установка постоянного тока, описанная в предыдущей части {. Схема переменного тока отличается от версии постоянного тока наличием конденсаторов С1 и С2 и диодного выпрямителя D2.

Пусковой переключатель с фазовым управлением

Как указывалось ранее, основное использование диака - это источник напряжения активации для некоторого устройства, такого как симистор, для управления желаемым оборудованием. Схема diac в следующей реализации представляет собой процесс управления фазой, который может найти множество приложений, кроме симисторный контроль , в котором может потребоваться импульсный выход с переменной фазой.

На рисунке выше показана типичная схема триггера диакритического контроля. Эта установка в основном регулирует угол включения диакритического сигнала, и это достигается путем манипулирования схемой фазового управления, построенной вокруг частей R1, R2 и C1.

Приведенные здесь значения сопротивления и емкости являются только справочными. Для определенной частоты (как правило, частоты сети переменного тока) R2 настраивается таким образом, чтобы напряжение отключения диакритического контура достигалось в момент, который соответствует предпочтительной точке в полупериоде переменного тока, когда диак требуется для включения и обеспечить выходной импульс.

Следующий за этим диак может повторять это действие в течение каждого полупериода +/- AC. В конце концов, фаза определяется не только резисторами R1, R2 и C1, но и импедансом источника переменного тока и импедансом цепи, которую активирует диак.

Для большинства приложений этот проект диэлектрической схемы, вероятно, будет полезен для анализа фазы диэлектрического сопротивления и емкости, чтобы узнать эффективность схемы.

В следующей ниже таблице, например, показаны фазовые углы, которые могут соответствовать различным настройкам сопротивления в соответствии с емкостью 0,25 мкФ на рисунке выше.

Информация показана для 60 Гц. Помните, как указано в таблице, когда сопротивление уменьшается, импульс запуска продолжает появляться в более ранних положениях в цикле напряжения питания, что приводит к тому, что диак «срабатывает» раньше в цикле и остается включенным намного дольше. Поскольку RC-цепь включает в себя последовательное сопротивление и шунтирующую емкость, фаза, естественно, запаздывает, что означает, что запускающий импульс приходит после цикла напряжения питания во временном цикле.