Triac

Triac adalah perangkat solid-state berkecepatan tinggi yang dapat mengalihkan dan mengontrol daya AC di kedua arah bentuk gelombang sinusoidal.

Sebagai perangkat solid state, thyristor dapat digunakan untuk mengontrol lampu, motor, atau pemanas, dll. Namun, salah satu masalah menggunakan thyristor untuk mengontrol sirkuit seperti itu adalah seperti dioda, “thyristor” adalah perangkat searah, artinya bahwa ia melewatkan arus dalam satu arah saja, dari Anoda ke Katoda.

Untuk rangkaian sakelar DC, karakteristik sakelar "satu arah" ini dapat diterima karena setelah dipicu, semua daya DC dikirim langsung ke beban. Tetapi dalam rangkaian sakelar AC sinusoidal, sakelar searah ini mungkin menjadi masalah karena hanya berjalan selama satu setengah siklus (seperti penyearah setengah gelombang) ketika Anoda positif terlepas dari apa pun yang dilakukan sinyal Gerbang. Kemudian untuk operasi AC hanya setengah dari daya yang dikirim ke beban oleh thyristor.

Untuk mendapatkan kontrol daya gelombang penuh, kita dapat menghubungkan satu thyristor di dalam penyearah jembatan gelombang penuh yang terpicu pada setiap setengah gelombang positif, atau untuk menghubungkan dua thyristor bersama-sama secara paralel terbalik (back-to-back) seperti yang ditunjukkan di bawah ini tetapi ini meningkatkan kompleksitas dan jumlah komponen yang digunakan dalam rangkaian switching.

Konfigurasi Thyristor

Namun ada, jenis lain dari perangkat semikonduktor yang disebut "Triode AC Switch" atau singkatnya Triac yang juga merupakan anggota dari keluarga thyristor yang digunakan sebagai perangkat switching daya solid state tetapi yang lebih penting adalah perangkat "dua arah". Dengan kata lain, Triac dapat dipicu ke dalam konduksi oleh tegangan positif dan negatif yang diterapkan pada Anoda dan dengan pulsa pemicu positif dan negatif diterapkan ke terminal Gerbang membuatnya menjadi perangkat yang dikendalikan Gerbang switching dua kuadran.

Triac berperilaku seperti dua thyristor konvensional yang dihubungkan bersama secara paralel terbalik (back-to-back) terhadap satu sama lain dan karena pengaturan ini, dua thyristor berbagi terminal Gerbang yang sama semua dalam satu paket tiga terminal.

Karena triac berjalan di kedua arah bentuk gelombang sinusoidal, konsep terminal Anoda dan terminal Katoda yang digunakan untuk mengidentifikasi terminal daya utama thyristor diganti dengan identifikasi: MT1, untuk Terminal Utama 1 dan MT2 untuk Terminal Utama 2 dengan Gerbang terminal G direferensikan sama.

Dalam sebagian besar aplikasi sakelar AC, terminal gerbang triac dikaitkan dengan terminal MT1, mirip dengan hubungan katoda gerbang dari thyristor atau hubungan basis-emitor dari transistor. Konstruksi, doping P-N dan simbol skematik yang digunakan untuk merepresentasikan Triac diberikan di bawah ini.

Simbol dan Konstruksi Triac

Kita sekarang tahu bahwa "triac" adalah 4-lapisan, PNPN dalam arah positif dan NPNP dalam arah negatif, perangkat dua arah tiga terminal yang memblokir arus dalam keadaan "OFF" yang bertindak seperti sakelar sirkuit terbuka, tetapi tidak seperti thyristor konvensional, triac dapat mengalirkan arus ke salah satu arah ketika dipicu oleh pulsa gerbang tunggal. Kemudian triac memiliki empat mode operasi pemicu yang mungkin sebagai berikut.

Ι + Mode = MT2 arus positif (+ ve), Gerbang arus positif (+ ve)

Ι - Mode = MT2 arus positif (+ ve), Gerbang arus negatif (-ve)

ΙΙΙ + Mode = MT2 arus negatif (-ve), Gerbang arus positif (+ ve)

ΙΙΙ - Mode = MT2 arus negatif (-ve), Gerbang arus negatif (-ve)

Dan keempat mode di mana triac dapat dioperasikan ini ditunjukkan dengan menggunakan kurva karakteristik I-V triac.

Kurva Karakteristik Triac I-V

Dalam Kuadran Ι, triac biasanya dipicu menjadi konduksi oleh arus gerbang positif, diberi label di atas sebagai mode Ι +. Tapi itu juga bisa dipicu oleh arus gerbang negatif, mode Ι–. Demikian pula, di Kuadran <ΙΙΙ, memicu dengan arus gerbang negatif, –ΙG juga umum, mode ΙΙΙ– bersama dengan mode ΙΙΙ +. Mode Ι– dan ΙΙΙ +, bagaimanapun, adalah konfigurasi yang kurang sensitif yang membutuhkan arus gerbang yang lebih besar untuk menyebabkan pemicuan daripada mode pemicuan triac yang lebih umum dari Ι + dan ΙΙΙ–.

Juga, seperti penyearah terkontrol silikon (SCR), triac juga membutuhkan IH arus penahan minimum untuk mempertahankan konduksi pada bentuk gelombang yang melintas titik. Kemudian meskipun dua thyristor digabungkan menjadi satu perangkat triac tunggal, mereka masih menunjukkan karakteristik kelistrikan individu seperti tegangan rusak yang berbeda, menahan arus dan tingkat tegangan pemicu persis sama seperti yang kita harapkan dari satu perangkat SCR.

Aplikasi Triac

Triac adalah perangkat semikonduktor yang paling umum digunakan untuk switching dan kontrol daya sistem AC karena triac dapat diaktifkan "ON" oleh pulsa Gerbang positif atau negatif, terlepas dari polaritas suplai AC pada saat itu. Ini membuat triac ideal untuk mengontrol lampu atau beban motor AC dengan rangkaian sakelar triac yang sangat mendasar yang diberikan di bawah ini.

Rangkaian Sakelar Triac

Rangkaian di atas menunjukkan rangkaian sakelar triac daya yang dipicu DC sederhana. Dengan sakelar SW1 terbuka, tidak ada arus yang mengalir ke Gerbang triac dan karena itu lampu "OFF". Ketika SW1 ditutup, arus Gerbang diterapkan ke triac dari suplai baterai VG melalui resistor R dan triac didorong ke konduksi penuh bertindak seperti sakelar tertutup dan daya penuh ditarik oleh lampu dari suplai sinusoidal.

Karena baterai menyuplai arus Gerbang positif ke triac setiap kali sakelar SW1 ditutup, triac oleh karena itu terus diberi gerbang dalam mode Ι + dan ΙΙΙ + terlepas dari polaritas terminal MT2.

Tentu saja, masalah dengan rangkaian sakelar triac sederhana ini adalah kita akan memerlukan suplai Gerbang positif atau negatif tambahan untuk memicu triac ke konduksi. Tetapi kita juga dapat memicu triac menggunakan tegangan suplai AC aktual itu sendiri sebagai tegangan pemicu gerbang. Simak rangkaian di bawah ini.

Sirkuit Sakelar Triac

Rangkaian ini menunjukkan triac yang digunakan sebagai sakelar daya AC statis sederhana yang menyediakan fungsi "ON" - "OFF" yang serupa dalam pengoperasiannya dengan rangkaian DC sebelumnya. Ketika sakelar SW1 terbuka, triac bertindak sebagai sakelar terbuka dan lampu melewati arus nol. Ketika SW1 ditutup triac di-gated "ON" melalui resistor pembatas arus R dan self-latch segera setelah dimulainya setiap setengah siklus, sehingga mengalihkan daya penuh ke beban lampu.

Karena suplai adalah AC sinusoidal, triac secara otomatis membuka kunci pada akhir setiap setengah siklus AC sebagai tegangan suplai sesaat dan dengan demikian arus beban sebentar turun ke nol tetapi mengunci kembali menggunakan setengah thyristor yang berlawanan pada setengah siklus berikutnya sebagai selama sakelar tetap tertutup. Jenis kontrol sakelar ini umumnya disebut kontrol gelombang penuh karena fakta bahwa kedua bagian gelombang sinus sedang dikendalikan.

Karena triac secara efektif adalah dua SCR yang terhubung secara back-to-back, kita dapat mengambil rangkaian sakelar triac ini lebih jauh dengan memodifikasi bagaimana gerbang dipicu seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Modifikasi Rangkaian Sakelar Triac

Seperti di atas, jika sakelar SW1 terbuka pada posisi A, tidak ada arus gerbang dan lampunya "OFF". Jika sakelar dipindahkan ke posisi B, arus gerbang mengalir pada setiap setengah siklus sama seperti sebelumnya dan daya penuh ditarik oleh lampu saat triac beroperasi dalam mode Ι + dan ΙΙΙ–.

Namun saat ini ketika sakelar terhubung ke posisi C, dioda akan mencegah pemicuan gerbang saat MT2 negatif karena dioda bias balik. Dengan demikian triac hanya bekerja pada setengah siklus positif yang beroperasi dalam mode I + saja dan lampu akan menyala dengan daya setengah. Kemudian tergantung pada posisi sakelar, bebannya Off, pada Half Power atau Fully ON.

Kontrol Fase Triac

Jenis umum lain dari rangkaian sakelar triac menggunakan kontrol fasa untuk memvariasikan jumlah tegangan, dan oleh karena itu daya diterapkan ke beban, dalam hal ini motor, untuk bagian positif dan negatif dari bentuk gelombang input. Jenis kontrol kecepatan motor AC ini memberikan kontrol variabel dan linier penuh karena tegangan dapat disesuaikan dari nol hingga tegangan yang diterapkan penuh seperti yang ditunjukkan.

Kontrol Fase Triac

Rangkaian pemicu fase dasar ini menggunakan triac secara seri dengan motor melintasi suplai sinusoidal AC. Resistor variabel, VR1 digunakan untuk mengontrol jumlah pergeseran fasa pada gerbang triac yang pada gilirannya mengontrol jumlah tegangan yang diterapkan ke motor dengan menyalakannya pada waktu yang berbeda selama siklus AC.

Tegangan pemicu triac berasal dari kombinasi VR1 - C1 melalui Diac (Diac adalah perangkat semikonduktor dua arah yang membantu memberikan pulsa arus pemicu yang tajam untuk mengaktifkan triac sepenuhnya).

Pada awal setiap siklus, C1 mengisi melalui resistor variabel, VR1. Ini berlanjut sampai tegangan melintasi C1 cukup untuk memicu diac ke konduksi yang pada gilirannya memungkinkan kapasitor, C1 untuk melepaskan ke gerbang triac mengubahnya menjadi "ON".

Setelah triac dipicu ke konduksi dan jenuh, triac secara efektif memotong sirkuit kontrol fase pemicu gerbang yang terhubung secara paralel di atasnya dan triac mengambil kendali untuk sisa setengah siklus.

Seperti yang telah kita lihat di atas, triac mati secara otomatis pada akhir setengah siklus dan proses pemicu VR1 - C1 dimulai lagi pada setengah siklus berikutnya.

Namun, karena triac membutuhkan jumlah arus gerbang yang berbeda dalam setiap mode operasi switching, misalnya Ι + dan ΙΙΙ–, triac oleh karena itu berarti asimetris yang mungkin tidak memicu pada titik yang sama persis untuk setiap setengah siklus positif dan negatif.

Rangkaian kontrol kecepatan triac sederhana ini cocok tidak hanya untuk kontrol kecepatan motor AC tetapi juga untuk peredup lampu dan kontrol pemanas listrik dan pada kenyataannya sangat mirip dengan peredup lampu triac yang digunakan di banyak rumah. Namun, dimmer triac komersial tidak boleh digunakan sebagai pengontrol kecepatan motor karena umumnya dimmer lampu triac dimaksudkan untuk digunakan dengan beban resistif saja seperti lampu pijar.

Kemudian kita bisa mengakhiri artikel Triac ini dengan merangkum poin-poin utamanya sebagai berikut:

• Sebuah "Triac" adalah perangkat thyristor 4-lapisan, 3-terminal lain yang mirip dengan SCR.
• Triac dapat dipicu ke konduksi di kedua arah.
• Ada empat mode pemicu yang mungkin untuk Triac, 2 di antaranya lebih disukai.

Kontrol daya listrik AC menggunakan Triac sangat efektif jika digunakan dengan benar untuk mengontrol beban jenis resistif seperti lampu pijar, pemanas, atau motor universal kecil yang biasa ditemukan pada perkakas listrik portabel dan peralatan kecil.

Namun harap diingat bahwa perangkat ini dapat digunakan dan dipasang langsung ke sumber listrik AC sehingga pengujian rangkaian harus dilakukan ketika perangkat kontrol daya diputus dari catu daya utama. Harap ingat keamanan dulu !.