DIAC (Diode Alternative Current)

El diac es un diodo disparador bidireccional que es designado específicamente para disparar un SCR o un Triac. Básicamente el diac comienza a conducir cuando llega al voltaje de ruptura. En ese punto el Diac va hacia una conducción avalancha también cuando a ese punto el dispositivo exhibe una resistencia característica negativa y el voltaje cae en el diac instantaneamente. Es un tipo de tiristor que puede conducir en los dos sentidos. Es un dispositivo de dos terminales que funciona básicamente como dos diodos Shockley que conducen en sentidos opuestos y funciona como este tanto en polarización directa como en inversa.

Característica I-V del Diac

La curva de funcionamiento, que esta graficada en el grafico siguiente, refleja claramente el comportamiento del diac, que funciona como un diodo Shockley tanto en polarización directa como en inversa.

Cualquiera que sea la polarización del dispositivo, para que cese la conducción hay que hacer disminuir la corriente por debajo de la corriente de mantenimiento IH. Las partes izquierda y derecha de la curva, a pesar de tener una forma análoga, no tienen por qué ser simétricas.

Características Eléctricas (T=25°)

Aunque la mayoría de los diacs tienen un voltaje de conmutación simétricas, los diacs asimétricos están disponibles.

Los Diacs más comunes tienen una potencia de disipación de un valor de ½ a 1 Watt

Las características principales son:

• Voltaje de ruptura

• Simetría de Voltaje

• Voltaje

• Corriente de ruptura

• Potencia de disipación

Aplicaciones

Los Diacs son muy utilizados para realizar variadores de potencia muy simples. Permiten obtener, con condensadores de poco volumen (por ejemplo: 0,1 uF y 35 V) corrientes de disparo de valor elevado.

Tambien sirve para controlar Fases De Onda Completa, como muestra el Circuito siguiente:

Circuito de Control de Fase de Onda Completa Usando Diac de Voltaje Menor, acompañando a un Triac.

TRIAC (Triode Alternative Current)

El triac es un dispositivo semiconductor de tres terminales que se usa para controlar el flujo de corriente promedio a una carga, con la particularidad de que conduce en ambos sentidos y puede ser bloqueado por inversión de la tensión o al disminuir la corriente por debajo del valor de mantenimiento. El triac puede ser disparado independientemente de la polarización de puerta, es decir, mediante una corriente de puerta positiva o negativa.

Cuando el triac conduce, hay una trayectoria de flujo de corriente de muy baja resistencia de una terminal a la otra, dependiendo la dirección de flujo de la polaridad del voltaje externo aplicado. Cuando el voltaje es mas positivo en MT2, la corriente fluye de MT2 a MT1 en caso contrario fluye de MT1 a MT2. En ambos casos el triac se comporta como un interruptor cerrado. Cuando el triac deja de conducir no puede fluir corriente entre las terminales principales sin importar la polaridad del voltaje externo aplicado por tanto actúa como un interruptor abierto.

Debe tenerse en cuenta que si se aplica una variación de tensión importante al triac (dv/dt) aún sin conducción previa, el triac puede entrar en conducción directa

Construcción básica y símbolo del TRIAC.

La estructura contiene seis capas como se muestra en la figura de arriba, aunque funciona siempre como un tiristor de cuatro capas. En sentido MT2-MT1 conduce a través de P1N1P2N2 y en sentido MT1-MT2 a través de P2N1P1N4. La capa N3 facilita el disparo con intensidad de puerta negativa. La complicación de su estructura lo hace mas delicado que un tiristor en cuanto a di/dt y dv/dt y capacidad para soportar sobre intensidades. Se fabrican para intensidades de algunos amperios hasta unos 200 A eficaces y desde 400 a 1000 V de tensión de pico repetitivo. Los triac son fabricados para funcionar a frecuencias bajas, los fabricados para trabajar a frecuencias medias son denominados alternistores En la FIG. 2 se muestra el símbolo esquemático e identificación de las terminales de un triac, la nomenclatura Ánodo 2 (A2) y Ánodo 1 (A1) pueden ser reemplazados por Terminal Principal 2 (MT2) y Terminal Principal 1 (MT1) respectivamente.

El Triac actúa como dos rectificadores controlados de silicio (SCR) en paralelo, este dispositivo es equivalente a dos latchs

En la curva característica se indica que para diferentes disparos, es decir, para distintas corrientes aplicadas en gate, el valor de VBO es distinto. En la parte de polarización positiva, la curva de más a la izquierda es la que presenta un valor de VBO más bajo, y es la que mayor corriente de gate precisa en el disparo. Para que este dispositivo deje de conducir, como en el resto de los casos, hay que hacer bajar la corriente por debajo del valor IH.

Característica V-I del triac

Al igual que el SCR, se emplean para controlar la potencia suministrada a una carga. El triac puede dispararse de tal modo que la potencia en alterna sea suministrada a la carga durante un tiempo determinado de cada ciclo. La diferencia con el SCR es que se puede disparar tanto en la parte positiva que en la negativa del ciclo, de tal manera que la corriente en la carga puede circular en los dos sentidos.

Control básico de potencia con un Triac

Es otro dispositivo de tres terminales, su diferencia principal con el SCR es que puede conducir en ambos sentidos por lo que es especial para aplicaciones con ambas polaridades de los voltajes alternos.

Siendo VT el voltaje entre MT2 y MT1 y VG el voltaje de G a MT1 se pueden dar cuatro combinaciones que se llaman los cuadrantes de disparo del Triac, que se indica en la gráfica a la derecha abajo todas las referencias de triacs se disparan en los cuadrantes I y III, algunas referencias se disparan también en los cuadrantes II y IV pero requieren de corrientes de compuerta mayores.

Igual que en el SCR el Triac pasa a conducción cuando la corriente de compuerta se hace mayor que la corriente mínima y un Triac conmutan a corte cuando la corriente del dispositivo se hace mayor que la corriente de sostenimiento.

Las características principales de un Triac son las mismas de un SCR: ITmax, VDmax, IGTmin, VGTmax, Ihold min, VFON, dv/dt max.

Aplicaciones

Dimmer - Control de Velocidad de Motor 

Muchos de estos circuitos reguladores de potencia (como por ejemplo en un taladro o ventilador) tienen un punto de encendido y apagado que no coincide, común en los Triac. Para corregir este defecto se ha incluido en el circuito las resistencias R1, R2 y C1.

El conjunto R3 y C3 se utiliza para filtrar picos transitorios de alto voltaje que pudieran aparecer.

El conjunto de elementos P (potenciómetro) y C2 son los necesarios mínimos para que el triac sea disparado.

El triac controla el paso de la corriente alterna a la carga conmutando entre los estados de conducción (pasa corriente) y corte (no pasa corriente) durante los semiciclos negativos y positivos de la señal.

El triac se disparará cuando el voltaje entre el capacitor y el potenciómetro (conectado a la compuerta del Triac) sea el adecuado.

Hay que aclarar que el condensador en un circuito de corriente alterna (como este) tiene su voltaje atrasado con respecto a la señal original, y cambiando el valor del potenciómetro, varío la razón de carga del condensador, el atraso que tiene y por ende el desfase con la señal alterna original.

Esto causa que se pueda tener control sobre la cantidad de corriente que pasa a la carga y por ende la potencia que se le aplica.

Optotriac

Su funcionamiento se basa en el empleo de un haz de radiación luminosa para pasar señales de un circuito a otro sin conexión eléctrica.
Fundamentalmente este dispositivo está formado por una fuente emisora de luz, y un fotosensor de silicio, que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso. Se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensión a la red.

Los optoacopladores son capaces de convertir una señal eléctrica en una señal luminosa modulada y volver a convertirla en una señal eléctrica. La gran ventaja de un optoacoplador reside en el aislamiento eléctrico que puede establecerse entre los circuitos de entrada y salida.

En el caso del fotodiodo, o del fototriac, estos se activarán cuando la intensidad de la luz del led infrarrojo llegue a cierto nivel. Pero en el caso de el transistor, la señal se puede transmitir tal como es a la entrada en el diodo, debido a que la luz del diodo actúa sobre la base de fototransistor, esto hace que la corriente que deja pasar el fototransistor, varíe de acuerdo a la cantidad de luz que recibe por parte del led.

El tiempo de conmutación de un optoacoplador disminuye con el aumento de corriente, en tanto que para muchos dispositivos ocurre exactamente lo contrario.

Símbolo del optotriac

Aplicaciones

Este circuito permite manejar cargas que funcionen con 220V de la red eléctrica y que consuman no mas de 1500W. Las posibilidades son: Lámparas, cafeteras, veladores, electrodomésticos, accesorios, etc. Televisores y equipos de sonido también pueden ser conectados. Entonces, al darle alimentación el equipo quedará a la espera de ser encendido.

La señal digital proveniente del puerto es limitada en corriente y aplicada al cátodo del LED interno del optoacoplador. El ánodo de ese diodo es cableado a MASA digital (pin 25 del puerto paralelo). El brillo producido por el LED acciona el Triac del optotriac, que, a su vez, acciona el triac de potencia. La red RC conectada en paralelo con el triac de potencia limita la velocidad de evolución de la tensión ante cargas inductivas.

Comparación entre los distintos dispositivos

El S.C.R., a diferencia del Triac, es unidireccional, es decir solo conduce para un solo lado. El Triac conduce para ambos lados, al igual que el Diac.

Ambos dispositivos, el Triac y el S.C.R., poseen un solo Gate o compuerta.

El SCR y el Diac se emplean para controlar la potencia suministrada a una carga. El triac puede dispararse de tal modo que la potencia en alterna sea suministrada a la carga durante un tiempo determinado de cada ciclo. La diferencia con el SCR es que se puede disparar tanto en la parte positiva que en la negativa del ciclo, de tal manera que la corriente en la carga puede circular en los dos sentidos.

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Trabajo Practico de Montajes II