TRIAC: LA GUIA MÁS COMPLETA QUE PUEDES ENCONTRAR.

Saludos colegas.

Esta es una guía completa que puedo ofrecerles acerca de este dispositivo llamado TRIAC, un componente de grandes prestaciones en el mundo de la electrónica de potencia e industrial.

Los TRIACS se parecen a los SCR, solo que los primeros pueden conducir corriente en cualquier dirección.

Ambos dispositivos mencionados hacen parte de la familia de los tiristores esto debido a que el término “TIRISTOR”, incluye todos aquellos dispositivos electrónicos que presentan la característica de ENCENDIDO-APAGADO.

Cabe resaltar que los TIRISTORES son dispositivos de conmutación electrónica que no pueden funcionar de forma lineal.

¿QUE ES UN TRIAC?

Un TRIAC es un dispositivo que posee TRES terminales los cuales son empleados para controlar la corriente media que fluye hacia una carga eléctrica.

¿EN QUE SE DIFERENCIA UN TRIAC DE UN SCR?

Principalmente en la conducción.

El SCR solo puede conducir en una sola dirección en corriente alterna. Esto quiere decir que solo conduce en el semiciclo positivo, para realizar esta acción el dispositivo debe activarse desde el terminal de compuerta.

El TRIAC tiene la ventaja de conducir en ambos semiciclos siempre y cuando esté activo o encendido por un circuito de activación de compuerta.

SIMBOLO DE UN TRIAC.

En la figura 1, se muestra el símbolo típico de un TRIAC. Es común apreciarlo de esa forma en planos electrónicos.

Es muy similar a dos SCR’S en contraposición aunque realmente no lo son.

Triac
Figura 1. Símbolo de un TRIAC

Los terminales descritos en la figura corresponden al terminal ánodo 2 o TERMINAL PRINCIPAL (MT2), ánodo 1 o TERMINAL PRINCIPAL (MT1) y compuerta (G).

MT2: Main Terminal 2.

MT1: Main Terminal 1.

G: Gate.

CONSTRUCCIÓN DE UN TRIAC.

El TRIAC en su estructura interna está compuesto por 4 capas que consta de seis regiones de dopado.  El terminal definido como GATE está diseñado con el fin de que tenga contacto óhmico con las regiones N y P. Esto ayuda a que el dispositivo se active con polaridades positivas y negativas.

triac
Figura 2. Construcción de un TRIAC

 

CURVA CARACTERÍSTICA DEL TRIAC.

Como se puede observar en la figura 3, el voltaje de ruptura del dispositivo se va reduciendo conforme se incrementa la corriente en el GATE o la compuerta, este mismo fenómeno ocurre en los SCR.

La conducción en el TRIAC finaliza cuando la corriente en el ánodo cae por debajo del valor definido para la corriente de detención la cual se puede definir como ” IH“. La única forma de apagar el TRIAC es bajando la corriente de detención a bajos niveles.

curva característica del TRIAC
Figura 3: Curva característica del TRIAC. Tomada del libro de FLOYD dispositivos electrónicos.

ENCAPSULADO DEL TRIAC.

Típicamente el TRIAC se puede encontrar tal y como se muestra en la figura 2.

triac fisico
Figura 4. Forma típica de encontrar un TRIAC en el mercado. Imagen tomada de: https://tostatronic.com/store/448-large_default/bttrbta.jpg

El tipo de encapsulado es el TO-220 muy similar a transistores, SCR o reguladores de tensión.

La principal característica de este modelo es su reverso metálico con un agujero en el centro en el cual debe ir un disipador de calor.

Otros tipos de encapsulados con los cuales es común encontrarse en el mercado son el SOT-223 y TO-252. 

A diferencia del anterior, estos encapsulados son de montaje superficial puesto que hay TRIACS que electrónicamente se montan con la técnica de ensamblado señalada en rojo.

La figura 3 y 4 ilustra la forma de estos TRIACS.

TRIAC SOT223
Figura 5. Encapsulado SOT223 SMD
DPACK TRIAC
Figura 6. Encapsulado DPAK o TO-252

¿COMO IDENTIFICAR LOS PINES DEL TRIAC?

Los pines de conexión del TRIAC pueden variar de acuerdo a la referencia del dispositivo, al fabricante y al tipo de encapsulado.

Se recomienda poner especial atención a este detalle y consultar el datasheet o la hoja de datos del fabricante para evitar un error al momento de conectarlo y ocasionar algún daño al dispositivo.

BTA16
Figura 7. Pinout TRIAC BTA 16. Imagen tomada de: https://uelectronics.com/producto/triac-bta16-800b/
bta16 SMD
Figura 8. Pinout del TRIAC BTA16 SMD TO-252

¿ COMO FUNCIONA UN TRIAC?

Recordemos que para poner en funcionamiento un TRIAC, se debe enviar un pulso de activación a través del terminal GATE del dispositivo.

Pulso de control al TRIAC
Figura 9. Pulso de control al TRIAC

Si el TRIAC está APAGADO, no hay circulación de corriente entre las terminales MT2 y MT1 sin importar la polaridad del voltaje que se le aplique externamente.

Para este caso, el TRIAC se comportará como un circuito abierto.

triac apagado
Figura 10. Triac apagado.

Si el TRIAC está ENCENDIDO, habrá una condición de circulación de corriente de una terminal a la otra, esto depende de la polaridad del voltaje aplicado externamente.

En el momento en que el voltaje en MT2 se hace más positivo, entonces la corriente circulará de MT2 a MT1.

En el momento en que el voltaje en MT1 se hace más positivo, entonces la corriente circulará de MT1 a MT2.

Para estas condiciones de operación el TRIAC se comportará como un INTERRUPTOR CERRADO.

Triac encendido
Figura 11. Triac Encendido.

COMO ELEGIR UN TRIAC.

Uno de los aspectos a tener en cuenta para elegir un TRIAC es que este sea lo más original posible ya que la falsificación de semiconductores está a la orden del día.

Este aspecto se debe tener en cuenta si su diseño va a ser de forma profesional; si va a implementar aplicaciones de prototipado, puede utilizar un semiconductor genérico o en este caso un TRIAC que sea genérico y económico.

Es importante evaluar las condiciones de temperatura y humedad en las cuales funcionará el TRIAC y lo recomendable es que cuando adquiera cualquier dispositivo “De cualquier familia o referencia” lo pruebe con un circuito externo, en un protoboard. Para el caso de los TRIACS un perfecto probador puede ser un “DIMMER” con puntas de prueba aisladas.

Fundamentalmente para seleccionar un TRIAC debes de tener en cuenta la cantidad de corriente que consumirá la carga cuando el dispositivo esté en operación, el voltaje al cual funciona el TRIAC y el tipo de carga que se le adaptará al TRIAC bien sea: Capacitiva, inductiva o resistiva.

Los cálculos de potencia ayudan mucho para la necesidad para la cual se requiere utilizar. La potencia en circuitos inductivos, resistivos y capacitivos se reforzará en otro post pero este parámetro se debe calcular y para el caso del TRIAC, debe ser en corriente alterna.

Los sitios confiables para adquirir dispositivos son

https://mouser.com/

https://www.digikey.com/

Estos sitios son los más confiables para comprar componentes electrónicos en especial TRIACS.

 

DATASHEET DE TRIACS.

Estos son algunos de los TRIACS más usados, puedes descargar sus datasheets seleccionando la referencia que deseas consultar.

VENTAJAS DE USAR UN TRIAC.

Puede conducir 360º completos por ciclo, algo que el SCR no puede realizar.

No tienen rebote de contacto.

No se forman arcos eléctricos si los contactos quedan parcialmente abiertos.

Son más rápidos que los conmutadores mecánicos.

El control de corriente en estos dispositivos es más preciso.

ÁNGULO DE DISPARO DE UN TRIAC.

En el TRIAC, las formas de onda son muy similares a las de un SCR con la diferencia de que en el semiciclo negativo el SCR no se dispara y el TRIAC si.

ÁNGULO DE CONDUCCIÓN DE 30º

Para 30º de cada semiciclo el TRIAC está apagado y se comporta como un circuito abierto. En este instante el voltaje de red cae entre las terminales MT2 y MT1 del dispositivo sin voltaje aplicado a la carga y por ende no hay flujo de corriente a través del TRIAC o la carga conectada.

Una vez transcurridos 30º el TRIAC se dispara o enciende y se comporta como un interruptor cerrado.

En dicho instante el TRIAC empieza a conducir corriente entre sus terminales principales y de la carga. De esta forma envía corriente durante lo que resta de la media onda.

La parte de la media onda en la cual el TRIAC se activa o se enciende se llama ángulo de conducción, para el caso de la figura 12 es de 150º.

La figura 12 nos indica que durante el ángulo de conducción el voltaje de línea se aplica a la carga cuando el voltaje es cero en las terminales principales del TRIAC.

 

 

conduccion a 30º
Figura 12. Conducción a 30º de un TRIAC.

 

ÁNGULO DE CONDUCCIÓN DE 60º

Dado que la corriente fluye durante una menor parte del ciclo total para este caso, la corriente promedio será mayor respecto a la condición anterior con un ángulo de conducción de 30º. En esta parte la potencia transferida será menor desde la fuente de AC hacia la carga.

Figura 13 Angulo de conducción a 60º
Figura 13. Angulo de conducción a 60º

 

DIMMER CON DIAC Y TRIAC.

Existen diversos circuitos de disparo para controlar el ángulo de conducción de los TRIACS y uno de los más destacados es el control de activación de GATE con un circuito RC.

Para este circuito, el condensador se carga por medio de las resistencias R1 y R2 durante la etapa del ángulo de retardo de cada semiciclo.

Durante el semiciclo positivo el terminal MT2 es más positivo con respecto a MT1 y el capacitor empieza a cargarse internamente en su placa superior.

Cuando se acumula voltaje en el capacitor “C” hasta un valor muy grande para suministrar una suficiente corriente de compuerta “IGT” a través de R3 para disparar el TRIAC, este entra en conducción.

El ritmo de carga del capacitor “C” depende de la resistencia R2.

Si el valor de la resistencia mencionada anteriormente “R2” fuera muy grande, lo que ocurre es que la velocidad de carga se hace lenta por lo cual se produce un retardo de disparo bastante largo y una corriente promedio muy pequeña.

Ahora bien; si el valor de R2 es pequeño, la velocidad de carga es rápida y el retardo de disparo sería bastante corto y una corriente promedio alta.

Para este tipo de circuitos se puede ajustar por medio de un potenciómetro el retardo del disparo y agregando otro condensador se puede permitir ampliamente el ajuste del retardo de disparo.

TRIAC con un solo condensador
Figura 14. Triac con un condensador
triac un solo condensador
Figura 15. Forma de onda de un TRIAC con un solo condensador.
triac con dos condensadores
Figura 16. TRIAC con dos condensadores.

La señal de salida se puede mejorar con un dispositivo de rompimiento de compuerta que en este caso es un DIAC, de igual forma existen otros dispositivos para realizar esta acción.

Entre las ventajas ofrecidas de utilizar un DIAC son el uso de un pulso de compuerta en vez de una malla RC cuya señal que va por el GATE es senoidal.

A los DIACS se les conoce también como diodo de disparo bidireccional o diodo de disparo simétrico.

La operación del circuito de la figura 17 es similar al de la figura 16 exceptuando que el voltaje del capacitor debe acumularse hasta que alcance el voltaje de ruptura del DIAC con el fin de suministrar corriente a la compuerta del TRIAC

En este caso el voltaje de ruptura está normalmente por el orden de los 32V y -32V y este valor es considerado conveniente para el uso de circuitos de alimentación de 120 VAC.

Figura 17. Circuito con DIAC y TRIAC
Figura 17. Circuito con DIAC y TRIAC
Formas de onda obtenidas TRIAC DIAC
Figura 18. Formas de onda obtenidas en un circuito de disparo con TRIAC y DIAC

¿PARA QUE SIRVE UN TRIAC?

Las aplicaciones más comunes de los TRIACS son como circuitos atenuadores de luz, controles de velocidad para motores eléctricos de corriente alterna, controles de temperatura para dispositivos calefactores, cautines, relés de estado sólido incluso para controlar el encendido de cargas por medio de microcontroladores teniendo en cuenta las protecciones necesarias.

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Un comentario en «TRIAC: LA GUIA MÁS COMPLETA QUE PUEDES ENCONTRAR.»

  • el mayo 9, 2021 a las 11:10 am
    Enlace permanente

    los felicito amigos por estas valiosas informaciones
    De gran ayuda para comprender mejor el funcionamiento de lossemiconducrorws

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