Diacs, triacs en thyristors

redbox.gif (41 octets)

Misschien wat minder gebruikt, maar het is zeker de moeite waard om deze elektronische componenten wat nader te bestuderen. Buiten het domein van de radio bestaan er heel wat toepassingen van deze componenten waar je interessante experimenten bij kan doen.

De thyristor

dtt1.gif (1503 octets)

De gelijkenis met een eenvoudige diode valt je zeker op. Er werd een bijkomende aansluiting toegevoegd waarmee je de werking van de diode kan aan sturen. De interne structuur is duidelijk verschillend van de gewone diode.

Met die bijkomende aansluiting kan je de diode "triggeren". In het Engels spreekt men dan ook van: SCR of "Silicon Controlled Rectifier"

Opdat er stroom tussen de kathode en anode zou vloeien, moeten we eerst de thyristor "aanzetten" of triggeren door het sturen van een puls op de "trigger"-aansluiting.

Hoe deze component in de praktijk opgebouwd is is van minder belang ( we gaan ze toch niet zelf maken !). We moeten enkel weten dat we door in te werken op die bijkomende elektrode, de thyristor kunnen schakelen ( "amorceren of desamorceren ") zoals men onder technici wel eens zegt). Het aan- of afschakelen van de thyristor gebeurt onder verschillende voorwaarden.

Het schema hieronder verduidelijkt dit aan- en afschakelen :

dtt2.gif (2354 octets)

Merk in het bovenste deel van het schema links dat de thyristor bij middel van k1 en een belasting (geel lampje) aan een bron verbonden is. We zien een gewone serie- schakeling. Bij het sluiten van k1 zal een en ander duidelijk worden. Let er op dat de thyristor in de correcte zin aangesloten is (+ kant aan de anode).

Het onderste deel laat het opzet van het trigger-schakeldeel zien. K2 staat open.

Tot zover de schakeling. Kijken we nu wat er gebeurt als een of ander schakelaar op een welbepaald ogenblik wordt gesloten.

Initieel gebeurt er niets !
Sluit K1, en nogmaals, er gebeurt NIETS, het lampje licht NIET op en de bronspanning vinden we over de thyristor terug.
Laten we K1 gesloten, maar sluiten we nu k2.

Hoera, het lampje brandt !
Maar, let op, als we de schakelaar k2 weer openen dooft het lampje NIET ! Raar toch. Door de triggeractie (de trekker ?) ging als het ware het schot af en blijft de lamp branden (in gang geschoten ?). De enige manier om het lampje te doven bestaat er in om de andere schakelaar k1 te openen, waardoor de voeding wordt onderbroken. Dit zal wel voor iedereen duidelijk zijn.

Geven we nu een technische interpretatie aan dit fenomeen :

- Het sluiten van k1 veroorzaakt geen geleiding van de thyristor. Dit is duidelijk GEEN normaal gedrag van een diode.

- Om geleiding te veroorzaken moet men een stroompuls door de triggeraansluing "G" ( "gate" ) aansluiting doen vloeien. De spanning moet wel positief ten opzichte de kathode zijn. De weerstand bepaalt de stroom en moet een bepaalde waarde hebben om de thyristor in geleiding te brengen.

- Bij ompolen van de voedingsspanning zal de thyristor NIET geleiden (duidelijk een diode dus !).

- Eens de stroom vloeit, heeft een verandering van de triggerstroom geen effect meer. We moeten de voedingsspanning onderbreken of kleiner maken dan een bepaald minima.

Let op de zone die niet duidelijk is aangegeven in de figuur boven i : de karakteristiek Iak / Vak ( ak voor anode -kathode in het Engels).

Geval van geleiding :

Geval van blokkering :

- de spanning anode-kathode is positief en groter dan een bepaalde minimale drempel ( zie hiervoor de gegevens van de constructeur );

- de stroom door g, indien groter dan een minimale waarde volgens het type thyristor "ontsteekt" (een andere uitdrukking) de thyristor;

- vanaf de ontsteking, blijft de anode-kathode stroom bestaan, maar enkel indien hij groter blijft een bepaald minima en dit volgens de constructie.

Van zodra de anode-kathodestroom Iak gedurende een bepaalde minimale tijd kleiner wordt dan een bepaalde "houdstroom", wordt de stroom onderbroken.

Dit is een interessante vaststelling, maar we hebben nu enkel het gebruik van gelijkspanning bekeken. We kunnen van hieruit wel een belangrijke uitbreiding naar wisselstroom doen. Volgen we de alternanties, dan merken we dat we bij elke alternantie, voor een bepaalde we de triggerstroom Iak kunnen beïnvloeden door de keuze van de weerstand voor de trigger,.
Wat nu met het doven ? Wel bij elke alternantie is er een doorgang nul waarbij natuurlijk de thyristor dooft.


dtt7.gif (2573 octets)

De figuren verduidelijken één en ander. De groene zone is die waarbij met de gekozen waarde van de triggerweerstand de thyristor zal ontsteken en in geleiding blijven tot de +/- "nul" doorgang. Met een beetje verbeelding zal je opmerken dat je hiermee de wisselstroom door een verbruiker kan regelen. Let wel: slechst n helft van de alternanties wordt gebruikt. Een ander type basiselement "triac" is op dit punt beter. De grootte van de triggerweerstand, samen met de grootte van de wisselspanning, bepaalt het ontstekingsmoment.

Het gebruik :

De thyristor is een basiselement dat een gecontroleerde gelijkrichter mogelijk maakt. Als radioamateur zal je wel belangstelling hebben voor de beveiliging tegen overspanning van de voeding. Je wil je centen immers wel voor wat anders gebruiken dan voor herstellingskosten !

Op industriële vlak zijn er toepassingen zat te bedenken. Je kan een groot vermogen regelen door in te werken op een laag-vermogen regelweerstand . Bij goede regeling komt er wel wat meer bij kijken dan wat tot nu gezien, maar we hebben nu alvast een goede basis om één en ander beter te begrijpen.

Een praktische toepassing bij een radioamateur :

Ongetwijfeld heb je in je station een netvoeding in gebruik. Die zet de 230V wisselspanning om naar 13,8 V gelijkspanning voor je apparatuur. 13,8 V DC is de maximum-spanning die de meeste apparatuur kan hebben, maar wie garandeert dat dit in alle omstandigheden zo is ? Er kan in die voeding immers wat mis gaan waardoor de uitgangsspanning toch ontoelaatbaar hoog wordt. Beveiligen dus. Kijk hoe dit kan...

dtt8.gif (2311 octets)210.gif (16507 octets)

Onze voeding verzorgt de spanning voor onze (dure) tranceiver. De zekering zal bij een defect wel springen. Dit kn, maar het is lang niet voor 100% betrouwbaar. Een zekering zal bij een te hoge stroom doorbranden maar dit vraagt relatief veel tijd ( je zou verbaast zijn hoelang dit duurt). Snelle zekeringen bestaan, maar ze zijn duur en of ze snel genoeg zijn voor de gevoelige schakelingen in de transceiver is maar de vraag. Maar met wat elementaire elektronica ziet de zaak er snel heel wat "veiliger" uit.

Ook als om een of andere reden de nominale voedingsspanning een beetje te groot zou worden, is het niet zeker dat hierdoor de zekering zou doorbranden. Als ze dat toch doet, zal het te lang duren en gaat onze tranceiver door de te hoge voedingsspanning toch naar de bliksem. Dank zij een eenvoudige schakeling met een zenerdiode kan dit vermeden worden. Immers, door de spanningsstijging zal de aangelegde spanning aan de zener zo groot worden dat de minimale triggerstroom overschreden wordt. De thyristor ontsteekt, waardoor de zekering onmiddellijk doorbrandt, met als bijkomend effect dat de voeding voor de tranceiver wegvalt.

De DIAC :

DIode for Alternative Current

dtt4.gif (1256 octets)

Het symbool laat al één en ander vermoeden: het gaat hier om twee dioden, kop aan kop geschakeld. Dit zijn natuurlijk geen normale diodes: ze gedragen zich ongeveer als zenerdioden.

De DIAC werd speciaal ontwikkeld om TRIACs en thyristoren te ontsteken.
Bekijken we de karakteristieken:

dtt5.gif (22019 octets)

Werking :

Veronderstel dat de DIAC ( of "dubbele diode" ) bij langzaam stijgen van de spanning, op een zeer kleine stroom na, niet geleidt. Vanaf een zeer karakteristieke waarde ontstaat er een in de hand gehouden doorslag en valt de spanning over de DIAC naar een kleine waarde. Je herinnert je toch nog de werking van de zenerdiode ? Met andere woorden de DIAC is in geleiding. Opmerking: ergens moet het verschil in spanning opgenomen worden: dat gebeurt in de serieweerstand.

Doven van de DIAC gebeurt als de stroom doorheen de diac onder een minimum-houdstroom komt.

De DIAC wordt voor het aansturen van thyristors en triacs gebruikt in de aansturingskring van de triggerschakeling. Een zeer snel, maar vooral prompt ontsteken is hierdoor mogelijk.

De TRIAC

TRIode for Alternative Current

dtt6.gif (1467 octets)

MT (1 et 2)) als acroniem voor Main Terminal

Opgelet, dit is GEEN DIAC maar een dubbele thyristor. De TRIAC laat controle van de ontsteking op BEIDE alternanties van de wisselstroom toe maar bij middel van n enkele elektrode.

Het valt buiten dit bestek van deze cursus, maar er bestaan nog andere modes om een TRIAC te ontsteken. Deze zijn afhankelijk van de spanning MT1 et MT2. Tot zover de TRIAC die overigens niet zoveel door radioamateurs gebruikt wordt.

Terug naar RCL Home page.
Bewerking : ON4AWN, Herman Van Meerbeeck