Control de potencia en CA mediante un TRIAC

Control de disparo de un Triac

Material:

1 Transformador 24v @ 1A

4 Diodos 1N4004

4 Diodos 1N4148

2 Cap. 470uF

2 Cap. 330nF

1 Cap. 150nF

3 Cap. 100nF

2 Cap. 47nF

1 LM7812

1 LM7912

5 Res. 2.2K @ 1/2w

4 Res. 4.7K @ 1/2w

2 LM741

2 BC547

1 Potenciómetro 50K @ 1/2w

1 NE555

1 4070

1 4071

1 4081

Teoría.

El TRIAC (triode AC conductor) es un semiconductor capaz de bloquear tensión y conducir corriente en ambos sentidos entre los terminales principales T1 y T2. Su estructura básica y símbolo aparecen en la fig.8. Es un componente simétrico en cuanto a conducción y estado de bloqueo se refiere, pues la característica en el cuadrante I de la curva UT2-T1 --- iT2 es igual a la del cuadrante III. Tiene unas fugas en bloqueo y una caída de tensión en conducción prácticamente iguales a las de un tiristor y el hecho de que entre en conducción, si se supera la tensión de ruptura en cualquier sentido, lo hace inmune a destrucción por sobretensión

Fundamentalmente es un Diac con una terminal de compuerta, es decir, actúa como dos SCR en paralelo. Por eso, el Triac puede controlar la corriente en cualquier dirección.

Las características del Triac en el 1er. Y 3er. Cuadrantes, son diferentes a las del Diac, la corriente de sostenimiento en cada dirección no está presente en las características del Diac.

El voltaje de rompimiento a saturación es generalmente alto, así que la forma común de encender un Triac es aplicando un disparo de polarización directa.

Si v tiene la polarización mostrada, tenemos que aplicar un disparo positivo; esto cierra el cerrojo izquierdo.

Cuando tiene la polaridad opuesta, un disparo negativo es necesario, cerrando el cerrojo de la derecha

Se puede considerar a un TRIAC como si fueran dos SCR conectados en antiparalelo, con una conexión de compuerta común, como se muestra en el ejercicio siguiente.

Dado que el TRIAC es un dispositivo bidireccional, no es posible identificar sus terminales como ánodo y cátodo. Si la terminal MT2 es positiva con respecto a la terminal MT1, se activará al aplicar una señal negativa a la compuerta, entre la compuerta y la terminal MT1.

No es necesario que estén presentes ambas polaridades en las señales de la compuerta y un TRIAC puede ser activado con una sola señal positiva o negativa de compuerta. En la práctica, la sensibilidad varía de un cuadrante a otro, el TRIAC normalmente se opera en el cuadrante I (voltaje y corriente de compuerta positivos) o en el cuadrante III (voltaje y corriente de compuerta negativos).

Desarrollo

La primera parte de éste circuito consta de una fuente simétrica regulada de ±12v, que servirá para alimentar los circuitos empleados para la sincronización y control de disparo del TRIAC, cuya función será controlar la parte de potencia en CA. Éste circuito no tiene mayor complicación que cualquier fuente de alimentación simétrica fija.
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La segunda parte consta de un recortador que utiliza la caída de tensión de dos diodos contrapuestos en paralelo para obtener una señal alterna de ±0.7v (V2) de la misma frecuencia de la señal a controlar por lo que la tomaremos directamente del transformador en la parte de baja tensión (Vca), que nos servirá como referencia y disparo en la siguiente etapa. (Nota: Idealmente un diodo polarizado de manera directa no tiene caída de tensión puesto que su resistencia debería ser cero, pero en la vida real los diodos tienen una caída de tensión de aproximadamente 0.7v, cualidad que aprovecharemos en ésta aplicación.)
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Ahora utilizaremos (V2) en dos amplificadores operacionales que utilizamos como comparadores, en el primero en la entrada no inversora y en el otro en la inversora, con esto obtendremos dos señales (V3, Vc), con las siguientes características: son alternas (±12v), son simétricas entre sí y además tienen la misma frecuencia de (Vca) (60/50Hz).
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Ahora utilizaremos (V2) en dos amplificadores operacionales que utilizamos como comparadores, en el primero en la entrada no inversora y en el otro en la inversora, con esto obtendremos dos señales (V3, Vc), con las siguientes características: son alternas (±12v), son simétricas entre sí y además tienen la misma frecuencia de (Vca) (60/50Hz).
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Posteriormente se utiliza un segundo recortador que elimina la parte negativa de las señales cuadradas (V4, Vd)(Una vez más se utiliza la caída de tensión en los diodos por lo que la señal tiene una pequeña parte negativa).
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Las señales cuadradas obtenidas se adecuan en una red RC que entrega una señal de pulsos en picos de tensión. Los pulsos de la etapa anterior se emplean en el disparo de dos transistores en configuración OR, es decir unidos por el colector, en cuya salida obtendremos una señal de disparo para un oscilador monoestable que será el que se encargue de variar el momento de disparo del controlador.

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Por último se tiene un circuito lógico con CMOS, que se encargará de disparar el TRIAC en las condiciones requeridas, que será cuando V7 (el momento de disparo) este en estado alto, y se cumpla cada medio ciclo dicho disparo, esto se logra gracias a los amplificadores de los que se obtiene Vc y Vd que son respectivamente las partes positiva y negativa (invertida para lograr la condición requerida) del ciclo de corriente alterna.

 

V7	V3	Vc	V7 V3	V7 Vc	(V7 V3)V3	(V7 Vc)Vc	((V7 V3)V3)+( (V7 Vc)Vc)
0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	1	0	1	0	1	1
0	1	0	1	0	1	0	1
0	1	1	1	1	1	1	1
1	0	0	1	1	0	0	0
1	0	1	1	0	0	0	0
1	1	0	0	1	0	0	0
1	1	1	0	0	0	0	0

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Por último el circuito de control se acopla al circuito de potencia compartiendo la tierra con la terminal T2 del Triac

El conjunto formado por D5 y D6 simula un TRIAC

 El circuito está comprobado, espero te sea de utilidad, si tienes alguna duda o sugerencia comunicanoslo y lo resolveremos a la brevedad posible.