Diac - Arbejds- og applikationskredsløb

Diac er en to-terminal enhed med en kombination af parallel-inverse halvlederlag, som gør det muligt at udløse enheden gennem begge retninger uanset forsyningspolariteten.

Diac egenskaber

Karakteristikken for en typisk diac kan ses i den følgende figur, som tydeligt afslører tilstedeværelsen af ​​en breakover-spænding på tværs af begge dens terminaler.

Da en diac kan skiftes i begge retninger eller tovejs, udnyttes funktionen effektivt i mange vekselstrømskoblingskredsløb.

Den næste figur nedenfor illustrerer, hvordan lagene er arrangeret internt, og viser også det grafiske symbol for diac. Det kan være interessant at bemærke, at begge terminaler på diac er tildelt som anoder (anode 1 eller elektrode 1 og en anode 2 eller elektrode 2), og der er ingen katode til denne enhed.

Når den tilsluttede forsyning over diac er positiv på anode 1 i forhold til anode 2, fungerer de relevante lag som p1n2p2 og n3.

Når den tilsluttede forsyning er positiv på anode 2 i forhold til anode 1, er de funktionelle lag som p2n2p1 og n1.

Diac fyringsspændingsniveau

Nedbrydningsspændingen eller affyringsspændingen for diac som angivet i det første diagram ovenfor synes at være ret ensartet over begge terminaler. I en faktisk enhed kan dette dog variere alt fra 28 V til 42 V.

Tændværdien kunne opnås ved at løse følgende vilkår i ligningen som tilgængelig fra databladet.

VBR1 = VBR2 ± 0,1VBR2

De nuværende specifikationer (IBR1 og IBR2) på tværs af de to terminaler ser også ud til at være helt identiske. For diacen, der er repræsenteret i diagrammet

De to nuværende niveauer (IBR1 og IBR2) for en diac er også meget tæt på størrelse. I eksemplerne ovenfor ser disse ud til at være omkring
200 uA eller 0,2 mA.

Diac applikationskredsløb

Følgende forklaring viser os, hvordan en diac fungerer i et AC-kredsløb. Vi vil forsøge at forstå dette ud fra et simpelt 110 V AC-betjent nærhedssensorkredsløb.

Nærhedsdetektor kredsløb

Nærhedssensorkredsløbet ved hjælp af en diac kan ses i følgende diagram.

Her kan vi se, at en SCR er inkorporeret i serie med belastningen og den programmerbare unijunction transistor (PUT), som er forbundet med sensoren direkte.

Når en menneskelig krop kommer tæt på sensorproben, forårsager en stigning i kapacitansen over proben og jorden.

I henhold til karakteristikaene for en siliciumprogrammerbar UJT, vil den affyre, når spændingen VA ved dens anodeterminal overstiger sin gate-spænding med mindst 0,7 V. Dette forårsager en kortslutning over anodekatoden på enheden.

Afhængigt af indstillingen af ​​1M-forudindstillingen følger diac indgangs-vekselstrømscyklussen og affyrer på et specificeret spændingsniveau.

På grund af dette fortsætter affyringen af ​​diacen, tillades UJT's anodespænding aldrig at øge dets portpotentiale VG, som altid holdes næsten lige så højt som input AC. Og denne situation holder den programmerbare UJT slået fra.

Men når en menneskelig krop nærmer sig sensorproben, sænker den portpotentialet VG for UJT væsentligt, hvilket tillader anodepotentialet VA for UJT for UJT at gå højere end VG. Dette får UJT straks til at skyde.

Når dette sker, skaber UJT'erne en kortslutning på tværs af dens anode / katodeterminaler, hvilket giver den nødvendige portstrøm til SCR. SCR fyrer og tænder for den pålagte belastning, hvilket indikerer tilstedeværelsen af ​​en menneskelig nærhed nær sensorproben.

Automatisk natlampe

En simpel automatisk mast lys kredsløb ved hjælp af en LDR, triac og en Diac kan ses i ovenstående tegning. Arbejdet med dette kredsløb er ret simpelt, og det kritiske skiftejob håndteres af diac DB-3. Når aftenen begynder, begynder lyset på LDR at falde, hvilket får spændingen i krydset mellem R1, DB-3 til gradvist at stige på grund af LDR's stigende modstand.

Når denne spænding stiger til diacens brydepunkt, affyrer diacen og aktiverer triac-porten, som igen tænder den tilsluttede lampe.

Om morgenen øges lyset på LDR gradvist, hvilket medfører, at potentialet over diacen aftager på grund af jording af R1 / DB-3-krydspotentialet. Og når lyset er tilstrækkeligt skarpt, får LDR-modstanden diac-potentialet til at falde til næsten nul, hvilket slukker for triac-portstrømmen, og derfor er lampen også slukket.

Diac her sikrer, at triacen skiftes uden meget flimring under tusmørkeovergangen. Uden diac ville lampen have flimret i mange minutter, før den blev tændt eller slukket helt. Således udnyttes diacs udløsningsfunktion grundigt til fordel for det automatiske lysdesign.

Lys dæmper

TIL lys dæmper kredsløb er måske den mest populære applikation ved hjælp af en triac diac-kombination.

For hver cyklus af vekselstrømsindgangen affyrer diacen kun, når potentialet over den når sin nedbrydningsspænding. Tidsforsinkelsen, efter hvilken diac-affyringen bestemmer, hvor lang tid triacen forbliver tændt under hver cyklus i fasen. Dette bestemmer igen strømmen og belysningen på lampen.

Tidsforsinkelsen i affyringen af ​​diac indstilles af den viste 220 k pottejustering og C1-værdien. Disse RC tidsforsinkelseskomponenter bestemmer ON-tiden for triacen gennem diac-affyringen, hvilket resulterer i hakning af AC-fasen over bestemte sektioner af fasen afhængigt af diacens affyringsforsinkelse.

Når forsinkelsen er længere, tillades en smallere del af fasen at skifte triac og udløse lampen, hvilket medfører lavere lysstyrke på lampen. For hurtigere tidsintervaller får triac lov til at skifte i længere perioder af vekselstrømsfasen, og dermed skiftes lampen også til længere sektioner af vekselstrømsfasen, hvilket medfører højere lysstyrke på den.

Amplitude udløst switch

Den mest basale anvendelse af diacen uden at være afhængig af andre dele er gennem automatisk skift. For en veksel- eller jævnstrømforsyning opfører diac sig som en høj modstand (praktisk talt et åbent kredsløb), så længe den anvendte spænding er under den kritiske VBO-værdi.

Diac'en tændes, så snart dette kritiske VBO-spændingsniveau er nået eller overgået. Derfor kunne denne specifikke 2-terminal enhed tændes bare ved at øge amplituden af ​​den tilsluttede kontrolspænding, og den kunne fortsætte med at lede, indtil spændingen til sidst er faldet til nul. Figuren nedenfor viser et ligetil amplitude-følsomt switch kredsløb ved hjælp af en 1N5411 diac eller en DB-3 diac.

En spænding på omkring 35 volt jævnstrøm eller peak ac tilføres, som tænder diacen til ledning, hvorfor en strøm på ca. 14 mA begynder at strømme gennem udgangsmodstanden R2. Specifikke diacs kan muligvis tænde ved spændinger under 35 volt.

Ved hjælp af 14 mA skiftestrøm bliver udgangsspændingen, der oprettes over 1k-modstanden, til 14 volt. Hvis forsyningskilden inkluderer en indre ledende sti inden i udgangskredsløbet, kunne modstand R1 ignoreres og elimineres.

Mens du arbejder med kredsløbet, skal du prøve at justere forsyningsspændingen, så den gradvist øges fra nul, mens du samtidig kontrollerer udgangssvaret. Når forsyningen når omkring 30 volt, vil du se en lille eller let udgangsspænding på grund af den ekstremt lave lækstrøm fra enheden.

På cirka 35 volt finder du imidlertid, at diac pludselig bryder sammen, og en fuld udgangsspænding viser sig hurtigt over modstand R2. Begynd nu at reducere forsyningsindgangen, og observer, at udgangsspændingen tilsvarende reduceres, og endelig når nul, når indgangsspændingen reduceres til nul.

Ved nul volt er diac'en helt 'lukket' og går i en situation, der kræver, at den udløses igen gennem amplitterniveauet på 35 volt.

Elektronisk DC-switch

Den enkle kontakt, der er beskrevet i det foregående afsnit, kunne ligeledes aktiveres gennem en lille stigning i forsyningsspændingen. Derfor kan en stabil spænding på 30 V være anvendt konsekvent til 1N5411 diacen, hvilket sikrer, at diacen er lige ved ledning, men stadig slukket.

Men i det øjeblik et potentiale på ca. 5 volt tilføjes i serie, opnås nedbrydningsspændingen på 35 volt hurtigt for at udføre affyringen af ​​diacen.

Fjernelse af dette 5 volt 'signal' har efterfølgende ingen indflydelse på apparatets tændte situation, og det fortsætter med at lede ledningen på 30 volt, indtil spændingen sænkes til nul volt.

Figuren ovenfor viser et koblingskredsløb med teorien om inkrementel spændingskobling som forklaret ovenfor. Inden for denne opsætning gives der en 30 volt forsyning til 1N5411 diac (D1) (her er denne forsyning vist som en batterikilde for nemheds skyld, alligevel kunne de 30 volt tilføres gennem en hvilken som helst anden konstant reguleret kilde dc). Med dette spændingsniveau kan diac ikke tænde, og der kører ingen strøm via den tilsluttede eksterne belastning.

Men når potentimeteret gradvist justeres, stiger forsyningsspændingen langsomt, og til sidst tændes diac'en, hvilket gør det muligt for strømmen at passere gennem belastningen og tænde den.

Når diac er tændt, har reduktion af forsyningsspændingen gennem potentiometeret ingen effekt på diac. Efter at have reduceret spændingen gennem potentiometeret, kunne reset-kontakten S1 imidlertid bruges til at slukke for diac-ledningen og nulstille kredsløbet i den oprindelige slukkede tilstand.

Den viste diac eller DB-3 vil være i stand til at være inaktiv ved omkring 30 V og vil ikke gennemgå en selvafskydende handling. Når det er sagt, kan nogle diacs kræve lavere spændinger end 30 V for at holde dem i ikke-ledende tilstand. På samme måde kan specifikke diacs kræve højere end 5 V for den inkrementelle tændingsmulighed. Værdien af ​​potentiometeret R1 bør ikke være mere end 1 k ohm og bør være trådviklet.

Ovenstående koncept kan bruges til at implementere låsefunktioner i applikationer med lav strøm gennem en simpel to terminal diac-enhed i stedet for afhængig af komplekse 3 terminalenheder som SCR'er.

Elektrisk fastgjort relæ

Figuren vist ovenfor viser kredsløbet for et jævnstrømsrelæ, som er designet til at forblive låst i det øjeblik det får strøm via et indgangssignal. Designet er lige så godt som at låse mekanisk relæ.

Dette kredsløb gør brug af begrebet forklaret i det foregående afsnit. Også her holdes diac'en slukket ved 30 volt, et spændingsniveau, der typisk er lille til en diac-ledning.

Men så snart der fås et 6 V-seriepotentiale til diacen, begynder sidstnævnte at skubbe strøm, der tænder og låser relæet (diac derefter forbliver tændt, selvom 6 volt kontrolspændingen ikke længere eksisterer).

Med R1 og R2 optimeret korrekt, vil relæet tænde effektivt som reaktion på en anvendt kontrolspænding.

Herefter forbliver relæet låst selv uden indgangsspændingen. Kredsløbet kan dog nulstilles tilbage til sin tidligere position ved at trykke på den angivne reset-kontakt.

Relæet skal være af lav strømtype, kan have en spolemodstand på 1 k.

Låsende sensorkredsløb

Mange enheder, for eksempel indbrudsalarmer og proceskontroller, kræver et udløsende signal, der forbliver tændt, når det først er udløst, og kun slukker, når strømindgangen nulstilles.

Så snart kredsløbet er startet, giver det dig mulighed for at betjene kredsløb til alarmer, optagere, afspærringsventiler, sikkerhedsudstyr og mange andre. Figuren nedenfor viser et eksempel på design til denne type applikationer.

Her fungerer en HEP ​​R2002 diac som en switch-enhed. I denne særlige opsætning forbliver diacen i standby-tilstand ved 30 volt forsyning gennem B2.

Men i det øjeblik, kontakten S1 skiftes, kan det være en 'sensor' på en dør eller et vindue, der bidrager med 6 volt (fra B1) til den eksisterende 30 V-forspænding, hvilket får de resulterende 35 volt til at affyre diac og generere omkring 1 V-output på tværs af R2.

DC-overbelastningsafbryder

Figuren ovenfor viser et kredsløb, der øjeblikkeligt slukker for en belastning, når jævnstrømsforsyningsspændingen overgår et fast niveau. Enheden forbliver derefter slukket, indtil spændingen sænkes, og kredsløbet nulstilles.

I denne særlige opsætning er diac (D1) normalt slukket, og transistorstrømmen er ikke høj nok til at udløse relæet (RY1).

Når forsyningsindgangen går ud over et specificeret niveau som indstillet af potentiometeret R1, affyrer diacen, og jævnstrømmen fra diac-udgangen når transistorbasen.

Transistoren tænder nu gennem potentiometer R2 og aktiverer relæet.

Relæet afbryder nu belastningen fra inputforsyningen og forhindrer skader på systemet på grund af overbelastning. Diac'en fortsætter derefter med at blive tændt og holder relæet tændt, indtil kredsløbet nulstilles, ved at åbne S1 et øjeblik.

For at justere kredsløbet i starten finjusteres potentiometre R1 og R2 for at sikre, at relæet bare klikker TIL, når indgangsspændingen faktisk når den ønskede diac-fyringstærskel.

Relæet skal derefter aktiveres, indtil spændingen reduceres tilbage til sit normale niveau, og reset-kontakten åbnes et øjeblik.

Hvis kredsløbet fungerer ordentligt, skal diac 'affyrings'-spændingsindgangen være omkring 35 volt (specifikke diacs kan aktiveres med en mindre spænding, selvom dette ofte korrigeres ved at justere potentiometer R2) samt jævnspændingen ved transistorbasen skal være ca. 0,57 volt (ved ca. 12,5 mA). Relæet er 1k spolemodstand.

Ac overbelastningsafbryder

Ovenstående kredsløbsdiagram viser kredsløbet for en AC-overbelastningsafbryder. Denne idé fungerer på samme måde som DC-opsætningen forklaret i den tidligere {del. Vekselstrømskredsløbet adskiller sig fra jævnstrømsversionen på grund af tilstedeværelsen af ​​kondensatorerne C1 og C2 og dioderetterretter D2.

Fasestyret udløserkontakt

Som tidligere nævnt er den primære anvendelse af diac at kilde en aktiveringsspænding til en eller anden enhed, såsom en triac til styring af et ønsket udstyr. Diac-kredsløbet i den følgende implementering er en fasestyringsproces, som kan finde mange andre applikationer end triac kontrol , hvor en pulsudgang med variabel fase kan være nødvendig.

Figuren ovenfor viser et typisk diac-trigger kredsløb. Denne opsætning regulerer grundlæggende diacens affyringsvinkel, og dette opnås ved at manipulere fasestyringsnetværket bygget omkring delene R1 R2 og C1.

Værdierne for modstanden og kapacitansen, der er angivet her, er kun som referenceværdier. For en bestemt frekvens (generelt vekselstrømsledningsfrekvensen) justeres R2 for at diac-overspændingen opnås på et øjeblik, der svarer til det foretrukne punkt i vekselstrømshalvcyklen, hvor diac'en er påkrævet for at tænde og give outputpuls.

Diacen efter dette kan fortsætte med at gentage denne aktivitet gennem hver +/- AC halvcyklus. Til sidst bestemmes fasen ikke kun af R1 R2 og C1, men også gennem vekselstrømskildens impedans og impedansen af ​​det kredsløb, som diac-opsætningen aktiverer.

For de fleste applikationer vil dette diac-kredsløbsprojekt sandsynligvis være gavnligt at analysere fasen af ​​diac-modstanden og kapacitansen for at kende kredsløbets effektivitet.

Den følgende tabel nedenfor illustrerer for eksempel fasevinklerne, der kan svare til forskellige indstillinger af modstanden i overensstemmelse med 0,25 µF kapacitansen i figuren ovenfor.

Oplysningerne vises beregnet til 60 Hz. Husk, som angivet i tabellen, når modstanden mindskes, vises triggerpulsen ved at blive vist i tidligere positioner i forsyningsspændingscyklussen, hvilket får diac til at 'affyre' tidligere i cyklussen og forbliver tændt meget længere. Da RC-kredsløbet inkluderer seriemodstand og shuntkapacitans, er fasen naturligvis forsinket, hvilket betyder, at triggerpulsen kommer efter forsyningsspændingscyklussen inden for tidscyklussen.