Diac - Sirkuit Kerja dan Aplikasi

Diac adalah perangkat dua terminal yang memiliki kombinasi lapisan semikonduktor paralel-terbalik, yang memungkinkan perangkat dipicu melalui kedua arah terlepas dari polaritas suplai.

Karakteristik Diac

Karakteristik diac tipikal dapat dilihat pada Gambar berikut, yang secara jelas menunjukkan adanya tegangan breakover di kedua terminalnya.

Karena diac dapat dialihkan ke dua arah atau dua arah, fitur ini secara efektif digunakan di banyak sirkuit pengalih AC.

Gambar berikut ini mengilustrasikan bagaimana lapisan-lapisan tersebut disusun secara internal, dan juga menunjukkan simbol grafis diac. Mungkin menarik untuk dicatat bahwa kedua terminal diac ditetapkan sebagai anoda (anoda 1 atau elektroda 1 dan anoda 2 atau elektroda 2), dan tidak ada katoda untuk perangkat ini.

Ketika suplai yang terhubung melintasi diac positif pada anoda 1 terhadap anoda 2, lapisan yang relevan berfungsi sebagai p1n2p2 dan n3.

Ketika suplai yang terhubung positif pada anoda 2 terhadap anoda 1, lapisan fungsionalnya adalah sebagai p2n2p1 dan n1.

Tingkat Tegangan Penembakan Diac

Tegangan rusaknya atau tegangan tembak diac seperti yang ditunjukkan pada diagram pertama di atas, tampaknya cukup seragam di kedua terminal. Namun, dalam perangkat sebenarnya ini dapat bervariasi dari 28 V hingga 42 V.

Nilai pembakaran dapat dicapai dengan menyelesaikan persyaratan persamaan berikut yang tersedia dari lembar data.

VBR1 = VBR2 ± 0,1VBR2

Spesifikasi saat ini (IBR1 dan IBR2) di kedua terminal juga tampaknya cukup identik. Untuk Diac yang direpresentasikan dalam diagram

Dua level saat ini (IBR1 dan IBR2) untuk diac juga sangat dekat ukurannya. Pada contoh karakteristik di atas, ini tampaknya ada
200 uA atau 0,2 mA.

Sirkuit Aplikasi Diac

Penjelasan berikut menunjukkan kepada kita bagaimana diac bekerja dalam rangkaian AC. Kami akan mencoba untuk memahami ini dari rangkaian sensor proximity yang dioperasikan 110 V AC sederhana.

Sirkuit Detektor Kedekatan

Rangkaian pendeteksi kedekatan menggunakan diac dapat disaksikan pada diagram berikut.

Di sini kita dapat melihat bahwa SCR digabungkan secara seri dengan beban dan transistor unijunction terprogram (PUT) yang bergabung dengan probe penginderaan secara langsung.

Ketika tubuh manusia mendekati probe penginderaan, menyebabkan peningkatan kapasitansi di probe dan tanah.

Sesuai dengan karakteristik silikon yang dapat diprogram UJT, ia akan menyala ketika tegangan VA pada terminal anoda melebihi tegangan gerbang setidaknya 0,7 V. Hal ini menyebabkan korsleting di katoda anoda perangkat.

Bergantung pada pengaturan preset 1M, diac mengikuti siklus input AC dan menyala pada level tegangan yang ditentukan.

Karena ini terus menembakkan diac, tegangan anoda VA dari UJT tidak pernah diizinkan untuk meningkatkan potensi gerbang VG yang selalu ditahan hampir setinggi input AC. Dan situasi ini membuat UJT terprogram tetap OFF.

Namun, ketika tubuh manusia mendekati probe penginderaan, itu menurunkan potensi gerbang VG dari UJT secara substansial, memungkinkan potensial anoda VA dari UJT dari UJT untuk pergi lebih tinggi dari VG. Ini secara instan menyebabkan UJT aktif.

Ketika ini terjadi, UJT membuat hubungan pendek di terminal anoda / katoda, menyediakan arus gerbang yang diperlukan untuk SCR. SCR menyalakan dan menghidupkan beban yang terpasang, yang menunjukkan adanya kedekatan manusia di dekat probe sensor.

Lampu Malam Otomatis

Sederhana lampu tiang otomatis rangkaian menggunakan LDR, triac dan Diac dapat dilihat pada gambar diatas. Cara kerja rangkaian ini cukup sederhana, dan tugas pengalihan kritis ditangani oleh diac DB-3. Ketika malam tiba, lampu di LDR mulai turun, yang menyebabkan tegangan di persimpangan R1, DB-3 naik secara bertahap, karena meningkatnya resistansi LDR.

Ketika tegangan ini naik ke titik break over dari diac, diac menyala dan menggerakkan gerbang triac, yang pada gilirannya menyalakan lampu yang terhubung.

Pada pagi hari, cahaya pada LDR secara bertahap meningkat, yang menyebabkan potensi diac berkurang karena grounding dari potensi persimpangan R1 / DB-3. Dan ketika cahayanya cukup terang, resistansi LDR menyebabkan potensial diac turun hampir nol, mematikan arus gerbang triac, dan karenanya lampu juga dimatikan.

Diac di sini memastikan bahwa triac diaktifkan tanpa banyak kedipan selama transisi senja. Tanpa diac, lampu akan berkedip selama beberapa menit sebelum dinyalakan atau dimatikan sepenuhnya. Dengan demikian, fitur pemicu kerusakan pada diac dimanfaatkan secara menyeluruh untuk mendukung desain lampu otomatis.

Light Dimmer

UNTUK sirkuit peredup cahaya mungkin merupakan aplikasi paling populer yang menggunakan kombinasi triac diac.

Untuk setiap siklus masukan AC, diac menyala hanya ketika potensi yang melewatinya mencapai tegangan rusaknya. Penundaan waktu setelah diac aktif menentukan berapa lama triac tetap AKTIF selama setiap siklus fase. Ini pada gilirannya menentukan jumlah arus dan iluminasi pada lampu.

Penundaan waktu dalam menembakkan diac diatur oleh penyesuaian pot 220 k yang ditunjukkan, dan nilai C1. Komponen waktu tunda RC ini menentukan waktu ON dari triac melalui penembakan diac yang menghasilkan pemotongan fasa AC pada bagian tertentu dari fasa tergantung pada penundaan penembakan diac.

Ketika penundaan lebih lama, bagian fase yang lebih sempit diizinkan untuk mengalihkan triac dan memicu lampu, menyebabkan kecerahan lampu yang lebih rendah. Untuk interval waktu yang lebih cepat, triac diizinkan untuk beralih untuk periode fase AC yang lebih lama, dan dengan demikian lampu juga diaktifkan untuk bagian fase AC yang lebih panjang sehingga menyebabkan kecerahan yang lebih tinggi.

Amplitude Triggered Switch

Penerapan diac yang paling dasar tanpa bergantung pada bagian lain, adalah melalui peralihan otomatis. Untuk suplai ac atau dc, diac berperilaku seperti resistansi tinggi (praktis rangkaian terbuka) selama tegangan yang diberikan di bawah nilai VBO kritis.

Diac akan AKTIF segera setelah level tegangan VBO kritis ini tercapai atau dilampaui. Oleh karena itu, perangkat 2-terminal khusus ini dapat dihidupkan hanya dengan meningkatkan amplitudo tegangan kontrol yang terpasang, dan dapat terus terkonduksi, hingga akhirnya tegangan diturunkan menjadi nol. Gambar di bawah ini menampilkan rangkaian sakelar peka amplitudo langsung dengan menggunakan diac 1N5411 atau diac DB-3.

Tegangan sekitar 35 volt dc atau puncak ac diterapkan yang mengaktifkan diac ke konduksi, yang karenanya arus sekitar 14 mA mulai mengalir melalui resistor keluaran, R2. Diacs tertentu mungkin dapat menyala pada tegangan di bawah 35 volt.

Dengan menggunakan arus switching 14 mA, tegangan keluaran yang dibuat melintasi resistor 1k mencapai 14 volt. Jika sumber suplai termasuk jalur konduktif di dalam sirkuit output, resistor R1 dapat diabaikan dan dihilangkan.

Saat bekerja dengan rangkaian, coba sesuaikan tegangan suplai sehingga secara bertahap meningkat dari nol sekaligus memeriksa respons output. Ketika suplai mencapai sekitar 30 volt, Anda akan melihat tegangan output kecil atau sedikit, karena arus bocor yang sangat rendah dari perangkat.

Namun, pada sekitar 35 volt, Anda akan menemukan diac tiba-tiba rusak dan tegangan output penuh dengan cepat muncul di resistor R2. Sekarang, mulailah mengurangi input suplai, dan amati bahwa tegangan output berkurang, akhirnya menjadi nol ketika tegangan input berkurang menjadi nol.

Pada nol volt, diac benar-benar 'mati', dan masuk ke situasi yang mengharuskannya dipicu lagi melalui level amplitudo 35 volt.

Sakelar DC Elektronik

Sakelar sederhana yang dijelaskan di bagian sebelumnya juga dapat diaktifkan melalui sedikit peningkatan tegangan suplai. Oleh karena itu, tegangan stabil mungkin 30 V dapat digunakan secara konsisten ke diac 1N5411 memastikan bahwa diac berada tepat di jalur konduksi tetapi masih dimatikan.

Namun saat potensial sekitar 5 volt ditambahkan secara seri, tegangan tembus 35 volt dengan cepat dicapai untuk mengeksekusi penembakan diac.

Melepaskan 'sinyal' 5 volt ini selanjutnya tidak berdampak pada situasi ON perangkat, dan akan terus mengalirkan suplai 30 volt hingga voltase diturunkan ke nol volt.

Gambar di atas menunjukkan rangkaian switching yang menampilkan teori switching tegangan tambahan seperti yang dijelaskan di atas. Dalam pengaturan ini, suplai 30 volt diberikan ke 1N5411 diac (D1) (di sini suplai ini ditampilkan sebagai sumber baterai untuk kenyamanan, namun 30 volt dapat diterapkan melalui sumber konstan lain yang diatur dc). Dengan level tegangan ini, diac tidak dapat menyala, dan tidak ada arus yang mengalir melalui beban eksternal yang terhubung.

Namun, ketika potentimeter disesuaikan secara bertahap, tegangan suplai perlahan meningkat dan akhirnya diac dinyalakan, yang memungkinkan arus melewati beban dan menyalakannya.

Setelah diac dinyalakan, penurunan tegangan suplai melalui potensiometer tidak berpengaruh pada diac. Namun, setelah mengurangi tegangan melalui potensiometer, sakelar reset S1 dapat digunakan untuk mematikan konduksi diac dan mengatur ulang rangkaian dalam kondisi mati semula.

Diac atau DB-3 yang ditampilkan akan dapat tetap diam pada sekitar 30 V, dan tidak akan melakukan aksi menembak sendiri. Meskipun demikian, beberapa diac mungkin memerlukan tegangan lebih rendah dari 30 V untuk menjaganya dalam kondisi non-konduksi. Dengan cara yang sama, diac tertentu mungkin memerlukan lebih tinggi dari 5 V untuk opsi ON tambahan. Nilai potensiometer R1 tidak boleh lebih dari 1 k Ohm, dan harus jenis lilitan kawat.

Konsep di atas dapat digunakan untuk mengimplementasikan aksi penguncian dalam aplikasi arus rendah melalui perangkat diac dua terminal yang sederhana daripada bergantung pada perangkat 3 terminal yang kompleks seperti SCR.

Relay Terkunci Secara Elektrik

Gambar yang ditunjukkan di atas menunjukkan rangkaian relai dc yang dirancang untuk tetap terkunci saat diberi daya melalui sinyal input. Desainnya sebagus relai mekanis yang mengunci.

Sirkuit ini menggunakan konsep yang dijelaskan di paragraf sebelumnya. Di sini juga, diac ditahan dimatikan pada 30 volt, level tegangan yang biasanya kecil untuk konduksi diac.

Namun, segera setelah potensial seri 6 V diberikan ke diac, yang terakhir mulai mendorong arus yang mengaktifkan ON dan mengunci relai (diac setelah itu tetap ON, meskipun tegangan kontrol 6 volt tidak ada lagi).

Dengan R1 dan R2 dioptimalkan dengan benar, relai akan ON secara efisien sebagai respons terhadap tegangan kontrol yang diterapkan.

Setelah ini relai akan tetap terkunci bahkan tanpa tegangan input. Namun, rangkaian dapat direset kembali ke posisi semula dengan menekan sakelar reset yang ditunjukkan.

Relai harus tipe arus rendah, mungkin dengan tahanan koil 1 k.

Rangkaian Sensor Penguncian

Banyak perangkat, misalnya alarm penyusup dan pengontrol proses, menuntut sinyal pemicu yang tetap AKTIF setelah dipicu dan MATI hanya ketika input daya disetel ulang.

Segera setelah sirkuit dimulai, ini memungkinkan Anda untuk mengoperasikan sirkuit untuk alarm, perekam, katup penutup, gadget pengaman, dan banyak lainnya. Gambar di bawah ini menunjukkan contoh desain untuk jenis aplikasi ini.

Di sini, diac HEP R2002 berfungsi seperti perangkat switching. Dalam pengaturan khusus ini, Diac tetap dalam mode siaga pada suplai 30 volt melalui B2.

Tapi, saat saklar S1 toggled, yang bisa menjadi 'sensor' pada pintu atau jendela, menyumbang 6 volt (dari B1), ke bias 30 V yang ada, menyebabkan 35 volt yang dihasilkan untuk menyalakan diac dan menghasilkan sekitar 1 Output V melintasi R2.

Pemutus Sirkuit Overload DC

Gambar di atas menunjukkan rangkaian yang akan langsung mematikan beban ketika tegangan suplai dc melampaui level tetap. Unit kemudian tetap dimatikan sampai tegangan diturunkan dan rangkaian disetel ulang.

Dalam pengaturan khusus ini, diac (D1) biasanya dimatikan, dan arus transistor tidak cukup tinggi untuk memicu relai (RY1).

Ketika input suplai melampaui level yang ditentukan seperti yang diatur oleh potensiometer R1, diac menyala, dan DC dari output diac mencapai basis transistor.

Transistor sekarang AKTIF melalui potensiometer R2 dan mengaktifkan relai.

Relai sekarang memutuskan beban dari suplai input, mencegah kerusakan pada sistem karena kelebihan beban. Diac setelah itu terus dinyalakan dengan menjaga relai ON sampai rangkaian reset switch, dengan membuka S1, sebentar.

Untuk menyesuaikan rangkaian di awal, setel potensiometer R1 dan R2 untuk memastikan bahwa relai hanya mengklik ON setelah tegangan input benar-benar mencapai ambang pengapian diac yang diinginkan.

Relai setelah itu harus tetap aktif sampai tegangan berkurang kembali ke level normalnya dan sakelar reset dibuka sebentar.

Jika rangkaian berfungsi dengan baik, input tegangan diac 'firing' harus sekitar 35 volt (diac tertentu dapat diaktifkan dengan tegangan yang lebih kecil, meskipun hal ini sering diperbaiki dengan menyesuaikan potensiometer R2), serta tegangan dc pada basis transistor harus kira-kira 0,57 volt (sekitar 12,5 mA). Relai adalah resistansi koil 1k.

Pemutus Sirkuit Overload Ac

Diagram rangkaian di atas menunjukkan rangkaian pemutus arus beban berlebih ac. Ide ini bekerja dengan cara yang sama seperti pengaturan dc yang dijelaskan di {bagian sebelumnya. Rangkaian ac berbeda dari versi dc karena adanya kapasitor C1 dan C2 dan penyearah dioda D2.

Sakelar Pemicu Terkendali Fase

Seperti yang dinyatakan sebelumnya, penggunaan utama diac adalah untuk mendapatkan tegangan aktivasi ke beberapa perangkat seperti triac untuk mengontrol peralatan yang diinginkan. Rangkaian Diac pada implementasi berikut merupakan proses kontrol fase yang dapat menemukan banyak aplikasi selain kontrol triac , di mana output pulsa fase variabel mungkin diperlukan.

Gambar di atas menampilkan rangkaian pemicu diac yang khas. Pengaturan ini secara fundamental mengatur sudut tembak diac, dan ini dicapai dengan memanipulasi jaringan kontrol fase yang dibangun di sekitar bagian R1 R2 dan C1.

Nilai resistansi dan kapasitansi yang diberikan di sini hanya sebagai nilai referensi. Untuk frekuensi tertentu (umumnya frekuensi saluran listrik AC), R2 di-tweak agar tegangan break-over diac dicapai seketika yang sesuai dengan titik yang disukai dalam setengah siklus ac di mana diac diperlukan untuk menyalakan dan berikan pulsa keluaran.

Diac yang mengikuti ini mungkin terus mengulangi aktivitas ini selama setiap setengah siklus +/- AC. Akhirnya, fasa ditentukan tidak hanya oleh R1 R2 dan C1, tetapi juga melalui impedansi sumber ac dan impedansi rangkaian yang diaktifkan oleh diac.

Untuk sebagian besar aplikasi, proyek rangkaian diac ini kemungkinan besar akan bermanfaat untuk menganalisis fase resistansi dan kapasitansi diac, untuk mengetahui efisiensi rangkaian.

Tabel di bawah ini, misalnya, mengilustrasikan sudut fase yang mungkin sesuai dengan pengaturan resistansi yang berbeda sesuai dengan kapasitansi 0,25 µF pada gambar di atas.

Informasi yang ditampilkan ditujukan untuk 60 Hz. Ingat, seperti yang ditunjukkan pada tabel saat resistansi berkurang, pulsa pemicu terus muncul di posisi awal dalam siklus tegangan suplai, yang menyebabkan diac 'menyala' lebih awal dalam siklus dan tetap AKTIF lebih lama. Karena rangkaian RC mencakup resistansi seri dan kapasitansi shunt, fasa secara alami tertinggal yang menandakan bahwa pulsa pemicu muncul setelah siklus tegangan suplai dalam siklus waktu.