TRIAC DIAC 电路原理.docx

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TRIACDIAC电路原理

3.4交流馬達速度之控制

圖三十五成品圖

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3.4-1實驗原理

調光、調速器是利用「相位控制」之方法改變供給負載之能量,以改變負載的亮度或轉速。

3.4-2成品概述

假如有一個電燈如圖三十六（a）所示,串聯一個開關SW,則當我們將SW閉合（ON）時燈泡就亮,將SW打開（OFF）時燈泡就熄滅,這個電路被每個家庭廣用著。

假如我們在交流電源的每一個半週,經過θ後把SW"ON",在每個正負半週相交的時刻把SW"OFF",圖三十六（b）,則當θ=90°時,燈泡所得之電壓如圖三十六（b）之底部所示,只有SW永遠ON時的一半,因此在此種情況下燈泡的亮度將比永遠通電暗。

若是令θ=135°,則由圖三十六（c）可知此時的燈泡所獲得之能量比（b）圖時更小,因此燈泡的亮度比（b）圖時還暗。

這種控制方法即稱為「相位控制」。

相位控制不但能夠作為調光、調速之用,也可以作為電烙鐵等發熱器具之調溫。

交流電變化太快,60Hz電源而言,每1秒鐘就有60個正、負半週,若用手去把電源開關SW如圖三十六（b）所示作ON和OFF之動作,以達到調光、調速之目的,則每秒鐘就得板動開關120次,這實在非人力所及,實際的電路中,都以電子開關來取代圖三十六（a）中之SW。

最常用的電子開關就是TRIAC。

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圖三十六燈泡開、關電壓圖

3.4-3組件簡介

1.電阻器

o各電阻器之阻值如下：

R1=15KΩ1W

R2=1KΩ1/2W

R3=100Ω1/2W

oR1若無法購得,可購買兩個30~33KΩ1/2W的電阻器並聯起來使用。

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2.電容器

oC1及C2可以使用塑膠薄膜電容器,規格如下：

C1=0.1μF耐壓≧50V

C2=0.1μF耐壓≧200V

3.上述電容器若以三用表R×1K檔測試,指針應會向右偏轉一點點然後迅速退回最左邊,否則為不良品。

4.可變電阻器VR

oVR採用250KΩ（B）之可變電阻器。

o以三用表R×1K檔測量VR的中間腳與任一外側腳之間的電阻值,然後慢慢轉動VR的轉軸,三用表的指針應很平滑的跟著慢慢偏動,若中途指針突然作大幅度的偏動,則表示該VR為不良品。

5.二極體

o二極體D1及D2只要是耐壓不小心200伏特的二極體都可以。

可以採用最易購得之1N4003或1N4004。

o二極體需以三用表R×1K檔加以測試。

順向時指針會大為偏轉,逆向時指針應該不動。

6.DIAC

DIAC是一種兩根引線的交流電子元件,用以產生脈波觸發SCR、TRIAC等。

圖三十七（a）（b）為常用的電路符號,圖三十七（c）為DIAC之V-I特性曲線。

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圖三十七DIAC之電路符號及特性曲線

DIAC外表看似普通二級體,但其內部本質卻似未引出基極的電晶體,因此美國G.E.公司的電路皆以上圖之電路符號表示。

DIAC的兩引線間在平時是保持開路狀態（即不導通）,當兩端的電壓達到轉態電壓VBR以上時（不論那端為正那端為負）,便馬上導通,允許大量電流通過,等到通過的電流降至低於某值時才又恢復捷止狀態。

由於DIAC是雙方向皆能導通的半導體元件,最適用於交流電路,因此被廣泛地應用在與TRIAC組合的電路中。

oDIAC可採用V413、MPT-28、ST-2之任何一種編號。

o透明的外殼上應該清晰的印上V413或ST-2、MPT-28等字體（編號）。

外殼上沒有印上編號的DIAC最好別買。

o因DIAC需要28伏特以上才可能導通,所以使用三用電表Ω檔測試,指針不會動，但這並不表示DIAC的內部真的發生斷路的故障。

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7.TRIAC

TRIAC猶如兩個SCR反向並聯而成。

無論是無段調光、調速或調溫電路,在廉價的前提下,TRIAC是最受注目的其電路符號如圖三十八：

圖三十八TRIAC之電路符號

TRIAC在交流正負兩週半內均可使其導通,因此沒有特定的陽極,而將三隻腳分別稱為第一陽極（MT1）、第二陽極（MT2）及閘極（G）。

TRIAC與SCR不同的是閘極信號不論是正或負都可使TRIAC受到觸發。

當MT2為正,MT1為負時閘極信號不論是較MT1為正或負,均可使截止的TRIAC被觸發而令MT2-MT1間導通。

同時,在MT1為負時,閘極信號不論是較MT1為正或負,也都可以使截止的TRIAC被觸發而令MT2-MT1間導通。

TRIAC之特性有如兩個SCR”頭與腳,腳與頭”並聯在一起,所以在某些場所也將兩個SCR組合而應用於交流電路中,但不及用TRIAC來的乾淨俐落。

假若將閘極上的觸發信號給予適當的相位控制,則可控制TRIAC之導通角,進而控制負載電壓大小,而達到調光、調速等目的。

TRIAC之外型如圖三十九

圖三十九TRIAC之外型

在市面較易購得之TRIAC列於下表

表二TRIAC之常見規格

TRIAC只要是耐壓不小於200伏特,電流不小於2A者均可。

可使用SC141B或TIC226B、TIC226D之中的任何一種。

判斷TRIAC良否之方法如下所述：

o三用表撥至R×1檔

o將黑測識棒接MT2,紅測識棒接MT1,電阻值應為無限大。

若指針產生偏轉,即為不良品。

o拿一條導線將MT2與G接觸後,電阻值應降至20Ω左右,將該導線移走後指針應該保持在原位（20Ω左右）而不退回無限大。

o以三用表的兩測識棒測量G與MT1間之電阻,大約為20~50Ω左右。

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8.插座或燈座

因為要兼作調速及調光之用,則需購買一個插座以方便插上電風扇及電燈。

9.電源線

o使用電源線較為簡便。

o一定要使用三用表測試,確定為良好品。

3.4-4實驗步驟與過程

相位控制電路之基本電路如圖四十（a）所示,由DIAC及TRIAC等零件組合而成。

TRIAC是一種能雙向導電的元件,特別適用於交流電路。

TRIAC在閘極G未受觸發前,MT1與MT2間是成開路狀態（"OFF"）,因此電燈未獲得能量而不亮。

每半週電容器C1經電燈泡（負載）、R2、VR而充電,當C1之電壓達到DIAC之轉態電壓時（大約28~35V）DIAC即倒通,此時C1經DIAC，TRIAC的G，TRIAC的MT1之回路放電,而使TRIAC的G、MT1間通過一個觸發電流Ig,TRIAC受觸發後即導通而呈短路狀態（等於是把圖四十（a）的SW閉合起來之作用）圖四十（b）中之斜線部份即加於燈泡而使之發亮。

等電壓降至零時,（嚴格的講,應該是等電流降至一個極低值時）,TRIAC即自動截止而恢復開路狀態（等於是把圖四十中的SW"OFF"）,直至下一Ig加至閘極,始再度導電。

TRIAC於每半週末了的零點都會自動截止。

圖四十相位控制電路之基本電路

可變電阻VR可控制C1充電之快慢,間接的控制了每半週的觸發角θ,亦等於控制了燈泡的亮度。

當VR的電阻值大時,C1達到DIAC的轉態電壓之時間加長,θ增大,加於燈泡的斜線部份減少,燈泡所發出之亮度就較弱。

若VR之值加到非常大,以致在每個半週C1之電壓均無法達到DIAC之轉態電壓而觸發TRIAC,θ減少,加於燈泡之斜線部份增大,因此燈泡就較亮。

R2在理論上根本可以不用,然在實際裝置中卻非有不可（一般均大於1KΩ）,蓋當VR轉至電阻值極（但不為零）時,電容器C1充電所造成之瞬間電流甚大,可變電阻器VR有受損之虞,故宜接之。

由於TRIAC在不導電時,線路幾乎不耗電,因此相位控制是一種非常優良的調光、調速方式。

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3.4-5注意事項與維修保養

10.燈光明亮如常，但不能減弱或調整:

k.TRIAC的接線錯誤。

需更正。

l.TRIAC的MT1與MT2間絕緣不良,發生接腳互相碰觸之毛病。

13.亮度可控制,但不能消滅至全熄:

n.原因：

所購DIAC之轉態電壓較低。

o.處方：

將C1電容器加大或把VR改用電阻值較大者。

16.亮度極低時有閃爍現象

q.TRIAC之特性不良。

r.處方：

更換TRIAC。

19.旋轉可變電阻器時，大部份時間不亮,一旦亮亦不能調整:

t.MT1與MT2反接。

請更正。

u.TRIAC之特性不良。

換新。

22.

TRIAC的包裝大多如圖四十一所示,固定片係兼作散熱用,故與MT2相通,因此通電實驗時，需避免觸摸TRIAC之固定片，以免觸電。

圖四十一TRIAC

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23.進行實驗時，可能會發現燈光能很平滑的由全亮慢慢的調至全熄,但卻不能由全熄逐漸調至全亮。

全暗旋轉可變電阻提高亮度時，燈光會突然增至某亮度，然後才可以順利控制亮度之現象，即稱之為"磁滯現象"。

24.拔掉電源插頭，然後將D1、D2、R1裝上。

25.再度通電試驗。

此時會發覺磁滯現象以不復存在,調光效果相當好。

第（7）步驟所裝上的那些零件為消除磁滯現象而設。

26.本只做電扇之調速器,則把R3、C3裝上,若只做為調光器,則R3、C3省略不裝。

27.假如本製作只要做為電扇之調速器之用，而不想做為調光器,則第（7）第（8）步驟可省略。

3.4-6應用實例:

本製作能夠自由調整室內之燈光亮度,以配合各種需求，雖然組成的零件不多，但因電路精簡，因此調光效果並不甚理想。

本製作亦可作為電扇之無段調速,以獲得強風至超微風之無段控制。