Co to jest triak - jak go sprawdzić i jak działa?

Triak to element półprzewodnikowy, który często jest stosowany w obwodach prądu przemiennego. Przy użyciu triaka można zarówno załączać różne obciążenia, jak i sterować ich mocą.

Jak działa triak?

Najprościej można opisać działanie triaka jako dwóch tyrystorów połączonych antyrównolegle, czyli równolegle lecz w odwrotne strony. Dzięki temu, triaki mogą przewodzić prąd w obie strony, nie zaś jak tyrystor - tylko w jedną. W środku triaka nie znajdują się jednak dwa tyrystory, lecz odpowiednio złożona struktura krzemowa.

Triaki mają dwie elektrody zwane anodami - oznaczane jako A1 i A2 lub MT1 i MT2 - ale nie są one zamienne! Załączenie triaka jest możliwe po podaniu odpowiedniego prądu na bramkę G, która musi być wtedy spolaryzowana względem anody A1.

Załączenie triaka

Raz załączony triak pozostaje w stanie przewodzenia (prądu między A1 i A2) aż do zaniku tego prądu do zera. Konieczne jest wtedy ponowne załączenie triaka. Dlatego stosuje się je w obwodach prądu przemiennego: wyłączają się “same” podczas przejścia prądu przez zero. Zadaniem układu sterującego jest cykliczne ich załączanie.

Triakami można sterować na cztery sposoby, zależnie od polaryzacji anody A2 i bramki G względem anody A1:

1 - potencjał A2 dodatni, potencjał bramki G dodatni

2 - potencjał A2 dodatni, potencjał bramki G ujemny

3 - potencjał A2 ujemny, potencjał bramki G ujemny

4 - potencjał A2 ujemny, potencjał bramki G dodatni

Te rejony noszą nazwę kwadrantów i wzięły się charakterystyki triaka, którą typowo rysuje się na takim układzie współrzędnych:

W większości wypadków, impuls załączający bramkę G jest brany z anody A2, więc wtedy te potencjały są takie same. Praca w I i III kwadrancie jest najczęściej spotykana w układach z triakami i ich czułość (minimalny prąd bramki konieczny do zadziałania) jest wówczas najwyższa. Najtrudniejsza jest praca triaka w IV kwadrancie - jest wtedy najmniej czuły, chociaż producenci cały czas starają się to poprawić.

Do czego je stosujemy?

Triaki są chętnie stosowane nie tylko jako elektroniczne wyłączniki różnych obciążeń, ale służą również do realizacji sterowania fazowego. To sposób zasilania obciążenia “niepełnymi” fragmentami sinusoidy. Im mniejszą powierzchnię (dokładniej: całkę) ma wykres napięcia na odbiorniku w funkcji czasu, tym mniejsza moc jest dostarczana do obciążenia.

Jak sterować fazowo?

Wystarczy odpowiednio później włączyć triak. Przecież mamy pewność, że wyłączy się w momencie przejścia prądu przez zero, więc wystarczy manipulować momentem jego załączenia od poprzedniego przejścia przez zero. Im krótszy czas minie, tym większa część sinusoidy zasili odbiornik.

Sterowanie fazowe jest określane czasem jako “PWM dla prądu AC”. Ta analogia jest całkiem słuszna - tyle, że wypełnienie naszego sygnału, którym zasilamy sterowane obciążenie, jest sterowane wyłącznie przez moment startu. Wyłączenie odbywa się samoczynnie. Częstotliwość również jest zdeterminowana przez obwód zasilający nasze obciążenie.

Jak sprawdzić, czy triak jest sprawny?

Te elementy elektroniczne, jak każde inne, ulegają niekiedy awariom. Po pierwsze, należy sprawdzić taki podzespół organoleptycznie - widoczne ślady przegrzania albo zapach spalenizny klasyfikują taki triak do wymiany.

Da się multimetrem?

Sprawdzenie triaka multimetrem może dać podstawową informację o tym, czy jest sprawny. Najpierw należy wylutować go z układu, w którym pracuje, ponieważ dodatkowe elementy mogą zaburzać wynik testu. Potem trzeba znaleźć jego notę katalogową i odszukać rozkład wyprowadzeń. Kiedy już tego dokonamy, należy ustawić multimetr na omomierz lub tester diod.

W pierwszej kolejności sprawdzamy, czy jest przejście między anodami A1 i A2 i to w dwie strony. Jeżeli multimetr wskaże zwarcie - triak jest bezużyteczny. Jednak jakaś rezystancja, rzędu setek omów lub więcej, może wystąpić.

Następnie trzeba poszukać przejścia między anodą A2 i bramką G. Jeżeli jest zwarcie - element uszkodzony.

Na koniec sprawdzamy ostatnią konfigurację, czyli przejście między A1 i G. Niektóre triaki mają wbudowany tutaj rezystor, więc pomiar rezystancji na niewiele się zda. Ale jeżeli omomierz wskaże zwarcie, triak trzeba wymienić na nowy.

Inny rodzaj testu

Więcej informacji da nam sprawdzenie triaka w naturalnym dla niego środowisku. Ten element przewodzi prąd rzędu setek miliamperów lub znacznie większy, więc to, co “serwuje” mu omomierz nie wystarcza do jego zadziałania.

Przyda się zasilacz napięcia stałego rzędu 12V lub akumulator oraz żarówka o mocy kilku watów, najlepiej 5W. Chodzi o to, aby przez triak po załączeniu płynął prąd rzędu 200mA lub więcej (ale nie większy niż prąd maksymalny!) gdyż wtedy może się prawidłowo zatrzasnąć.

Zestawiamy taki obwód:

Po włączeniu zasilania, żarówka nie powinna świecić. Po chwilowym zwarciu przełącznika S1, żarówka ma się zaświecić i trwać w tym stanie nawet po rozwarciu przycisku.

Potem wyłączamy zasilanie, odwracamy jego biegunowość (plus z minusem) i włączamy ponownie. Jeżeli żarówka zaświeci się dopiero po wciśnięciu przycisku i pozostanie w tym stanie, triak można uznać za sprawny.