Diac - Circuits de travail et d'application

Le diac est un dispositif à deux bornes ayant une combinaison de couches semi-conductrices parallèles inverses, ce qui permet au dispositif d'être déclenché dans les deux directions quelle que soit la polarité d'alimentation.

Caractéristiques du diac

Les caractéristiques d'un diac typique peuvent être vues sur la figure suivante, qui révèle clairement la présence d'une tension de coupure entre ses deux bornes.

Puisqu'un diac peut être commuté dans les deux sens ou de manière bidirectionnelle, la fonctionnalité est efficacement exploitée dans de nombreux circuits de commutation CA.

La figure suivante ci-dessous illustre la manière dont les couches sont disposées en interne et montre également le symbole graphique du diac. Il peut être intéressant de noter que les deux bornes du diac sont affectées comme anodes (anode 1 ou électrode 1 et anode 2 ou électrode 2), et il n'y a pas de cathode pour ce dispositif.

Lorsque l'alimentation connectée aux bornes du diac est positive sur l'anode 1 par rapport à l'anode 2, les couches concernées fonctionnent comme p1n2p2 et n3.

Lorsque l'alimentation connectée est positive sur l'anode 2 par rapport à l'anode 1, les couches fonctionnelles sont comme p2n2p1 et n1.

Niveau de tension de déclenchement diac

La tension de claquage ou la tension d'allumage du diac, comme indiqué dans le premier schéma ci-dessus, semble être assez uniforme aux deux bornes. Cependant, dans un appareil réel, cela peut varier de 28 V à 42 V.

La valeur de tir peut être obtenue en résolvant les termes suivants de l'équation disponibles dans la fiche technique.

VBR1 = VBR2 ± 0,1 VBR2

Les spécifications actuelles (IBR1 et IBR2) sur les deux terminaux semblent également assez identiques. Pour le diac qui est représenté dans le diagramme

Les deux niveaux de courant (IBR1 et IBR2) pour un diac sont également très proches en magnitude. Dans les exemples de caractéristiques ci-dessus, ceux-ci semblent être
200 uA ou 0,2 mA.

Circuits d'applications Diac

L'explication suivante nous montre comment un diac fonctionne dans un circuit CA. Nous essaierons de comprendre cela à partir d'un simple circuit de capteur de proximité à 110 V AC.

Circuit du détecteur de proximité

Le circuit du détecteur de proximité utilisant un diac peut être vu dans le schéma suivant.

Ici, nous pouvons voir qu'un SCR est incorporé en série avec la charge et le transistor unijonction programmable (PUT) qui est directement relié à la sonde de détection.

Lorsqu'un corps humain s'approche de la sonde de détection, cela provoque une augmentation de la capacité entre la sonde et le sol.

Selon les caractéristiques d'un UJT programmable au silicium, il se déclenchera lorsque la tension VA à sa borne d'anode dépasse sa tension de grille d'au moins 0,7 V. Cela provoque un court-circuit aux bornes de la cathode anodique de l'appareil.

En fonction du réglage du préréglage 1M, le diac suit le cycle d'entrée CA et se déclenche à un niveau de tension spécifié.

En raison de cette poursuite de l'allumage du diac, la tension d'anode VA de l'UJT n'est jamais autorisée à augmenter son potentiel de grille VG qui est toujours maintenu à un niveau presque aussi élevé que l'entrée AC. Et cette situation maintient l'UJT programmable hors tension.

Cependant, lorsqu'un corps humain s'approche de la sonde de détection, il abaisse sensiblement le potentiel de grille VG de l'UJT, permettant au potentiel d'anode VA de l'UJT de l'UJT d'aller plus haut que VG. Cela provoque instantanément le feu de l'UJT.

Lorsque cela se produit, les UJT créent un court-circuit entre ses bornes anode / cathode, fournissant le courant de grille nécessaire pour le SCR. Le SCR déclenche et allume la charge attachée, indiquant la présence d'une proximité humaine près de la sonde du capteur.

Lampe de nuit automatique

Un simple éclairage de mât automatique circuit utilisant un LDR, un triac et un Diac peut être vu dans le dessin ci-dessus. Le fonctionnement de ce circuit est assez simple et le travail de commutation critique est géré par le diac DB-3. Lorsque le soir s'installe, la lumière du LDR commence à baisser, ce qui fait augmenter progressivement la tension à la jonction de R1, DB-3, en raison de la résistance croissante du LDR.

Lorsque cette tension monte jusqu'au point de rupture du diac, le diac se déclenche et actionne la porte triac, qui à son tour allume la lampe connectée.

Au cours de la matinée, la lumière sur le LDR augmente progressivement, ce qui entraîne une diminution du potentiel à travers le diac en raison de la mise à la terre du potentiel de jonction R1 / DB-3. Et lorsque la lumière est suffisamment brillante, la résistance LDR fait chuter le potentiel diac à presque zéro, coupant le courant de grille triac, et par conséquent la lampe est également éteinte.

Le diac garantit ici que le triac est commuté sans trop de scintillement pendant la transition crépusculaire. Sans le diac, la lampe aurait scintillé pendant plusieurs minutes avant d'être complètement allumée ou éteinte. Ainsi, la fonction de déclenchement de panne du diac est pleinement exploitée en faveur de la conception d'éclairage automatique.

Gradateur de lumière

À circuit de gradateur de lumière est peut-être l'application la plus populaire utilisant une combinaison triac diac.

Pour chaque cycle de l'entrée CA, le diac se déclenche uniquement lorsque le potentiel à travers lui atteint sa tension de claquage. La temporisation après laquelle le diac se déclenche décide pendant combien de temps le triac reste allumé pendant chaque cycle de la phase. Cela décide à son tour de la quantité de courant et d'éclairage sur la lampe.

Le délai de mise à feu du diac est défini par le réglage du potentiomètre de 220 k illustré et la valeur C1. Ces composants de temporisation RC déterminent le temps de marche du triac à travers la mise à feu diac, ce qui entraîne un découpage de la phase alternative sur des sections spécifiques de la phase en fonction du retard de déclenchement du diac.

Lorsque le délai est plus long, une partie plus étroite de la phase est autorisée à commuter le triac et à déclencher la lampe, ce qui réduit la luminosité de la lampe. Pour des intervalles de temps plus rapides, le triac est autorisé à commuter pendant des périodes plus longues de la phase CA, et ainsi la lampe est également commutée pour des sections plus longues de la phase CA, ce qui provoque une luminosité plus élevée.

Commutateur déclenché par amplitude

L'application la plus basique du diac, sans dépendre d'aucune autre partie, est la commutation automatique. Pour une alimentation en courant alternatif ou continu, le diac se comporte comme une résistance élevée (pratiquement un circuit ouvert) tant que la tension appliquée est inférieure à la valeur VBO critique.

Le diac s'allume dès que ce niveau de tension VBO critique est atteint ou dépassé. Par conséquent, ce dispositif spécifique à 2 bornes pourrait être activé simplement en augmentant l'amplitude de la tension de commande attachée, et il pourrait continuer à conduire jusqu'à ce que finalement la tension soit réduite à zéro. La figure ci-dessous montre un circuit de commutation sensible à l'amplitude simple en utilisant un diac 1N5411 ou un diac DB-3.

Une tension d'environ 35 volts en courant continu ou en courant alternatif de pointe est appliquée, ce qui met le diac en conduction, grâce à quoi un courant d'environ 14 mA commence à circuler à travers la résistance de sortie, R2. Des diacs spécifiques peuvent éventuellement s'allumer à des tensions inférieures à 35 volts.

En utilisant un courant de commutation de 14 mA, la tension de sortie créée à travers la résistance de 1k atteint 14 volts. Dans le cas où la source d'alimentation comprend un chemin conducteur intérieur dans le circuit de sortie, la résistance R1 pourrait être ignorée et éliminée.

Tout en travaillant avec le circuit, essayez d'ajuster la tension d'alimentation de sorte qu'elle augmente progressivement à partir de zéro tout en vérifiant simultanément la réponse de sortie. Lorsque l'alimentation atteint environ 30 volts, vous verrez une petite ou légère tension de sortie, en raison du courant de fuite extrêmement faible de l'appareil.

Cependant, à environ 35 volts, vous constaterez que le diac tombe soudainement en panne et qu'une tension de sortie complète apparaît rapidement à travers la résistance R2. Maintenant, commencez à réduire l'entrée d'alimentation et observez que la tension de sortie diminue en conséquence, pour finalement arriver à zéro lorsque la tension d'entrée est réduite à zéro.

À zéro volt, le diac est complètement «coupé» et entre dans une situation qui nécessite qu'il soit déclenché à nouveau par le niveau d'amplitude de 35 volts.

Commutateur CC électronique

Le simple interrupteur détaillé dans la section précédente pourrait également être activé par une légère augmentation de la tension d'alimentation. Par conséquent, une tension stable de 30 V peut être utilisée de manière cohérente avec le diac 1N5411 en s'assurant que le diac est juste au bord de la conduction mais toujours éteint.

Cependant dès qu'un potentiel d'environ 5 volts est ajouté en série, la tension de claquage de 35 volts est rapidement atteinte pour exécuter la mise à feu du diac.

La suppression de ce «signal» de 5 volts n'a par la suite aucun impact sur la situation de mise sous tension du dispositif, et il continue de conduire l'alimentation de 30 volts jusqu'à ce que la tension soit abaissée à zéro volt.

La figure ci-dessus montre un circuit de commutation présentant la théorie de la commutation de tension incrémentielle comme expliqué ci-dessus. Dans cette configuration, une alimentation de 30 volts est fournie au diac 1N5411 (D1) (ici, cette alimentation est représentée comme une source de batterie pour plus de commodité, néanmoins les 30 volts pourraient être appliqués via n'importe quelle autre source régulée constante). Avec ce niveau de tension, le diac ne peut pas s'allumer et aucun courant ne passe via la charge externe connectée.

Cependant, lorsque le potentiomètre est progressivement ajusté, la tension d'alimentation augmente lentement et finalement le diac est allumé, ce qui permet au courant de traverser la charge et de l'allumer.

Une fois le diac allumé, la diminution de la tension d'alimentation via le potentiomètre n'a aucun effet sur le diac. Cependant, après avoir réduit la tension à travers le potentiomètre, le commutateur de réinitialisation SI pourrait être utilisé pour désactiver la conduction diac et réinitialiser le circuit dans la condition d'arrêt d'origine.

Le diac ou DB-3 montré pourra rester inactif à environ 30 V, et ne passera pas par une action d'auto-déclenchement. Cela dit, certains diacs peuvent nécessiter des tensions inférieures à 30 V pour les maintenir dans un état non conducteur. De la même manière, des diacs spécifiques peuvent nécessiter plus de 5 V pour l'option d'activation incrémentale. La valeur du potentiomètre R1 ne doit pas être supérieure à 1 k Ohms, et doit être de type bobiné.

Le concept ci-dessus peut être utilisé pour mettre en œuvre une action de verrouillage dans des applications à faible courant via un simple dispositif diac à deux bornes au lieu de dépendre de dispositifs terminaux complexes à 3 comme les SCR.

Relais à verrouillage électrique

La figure ci-dessus indique le circuit d'un relais à courant continu qui est conçu pour rester verrouillé au moment où il est alimenté par un signal d'entrée. La conception est aussi bonne qu'un relais mécanique à verrouillage.

Ce circuit utilise le concept expliqué dans le paragraphe précédent. Ici aussi, le diac est maintenu éteint à 30 volts, un niveau de tension généralement faible pour une conduction diac.

Cependant, dès qu'un potentiel série de 6 V est donné au diac, ce dernier commence à pousser le courant qui se met en marche et verrouille le relais (le diac reste ensuite allumé, même si la tension de commande de 6 volts n'existe plus).

Avec R1 et R2 optimisés correctement, le relais s'allumera efficacement en réponse à une tension de commande appliquée.

Après cela, le relais restera verrouillé même sans la tension d'entrée. Cependant, le circuit peut être réinitialisé à sa position précédente en appuyant sur le commutateur de réinitialisation indiqué.

Le relais doit être de type courant faible, peut-être avec une résistance de bobine de 1 k.

Circuit de capteur de verrouillage

De nombreux appareils, par exemple les alarmes anti-intrusion et les contrôleurs de processus, exigent un signal de déclenchement qui reste allumé une fois déclenché et s'éteint uniquement lorsque l'entrée d'alimentation est réinitialisée.

Dès que le circuit est lancé, il vous permet de faire fonctionner les circuits des alarmes, des enregistreurs, des vannes d'arrêt, des gadgets de sécurité et bien d'autres. La figure ci-dessous présente un exemple de conception pour ce type d'application.

Ici, un diac HEP R2002 fonctionne comme un appareil de commutation. Dans cette configuration particulière, le diac reste en mode veille à une alimentation de 30 volts via B2.

Mais, le commutateur de moment S1 est basculé, qui pourrait être un `` capteur '' sur une porte ou une fenêtre, contribue à 6 volts (à partir de B1), à la polarisation de 30 V existante, ce qui fait que les 35 volts résultants déclenchent le diac et génèrent environ 1 Sortie V sur R2.

Disjoncteur de surcharge CC

La figure ci-dessus montre un circuit qui éteindra instantanément une charge lorsque la tension d'alimentation CC dépasse un niveau fixe. L'unité reste alors éteinte jusqu'à ce que la tension soit abaissée et que le circuit soit réinitialisé.

Dans cette configuration particulière, le diac (D1) est normalement éteint et le courant du transistor n'est pas assez élevé pour déclencher le relais (RY1).

Lorsque l'entrée d'alimentation dépasse un niveau spécifié tel que défini par le potentiomètre R1, le diac se déclenche et le courant continu de la sortie diac atteint la base du transistor.

Le transistor passe maintenant à ON via le potentiomètre R2 et active le relais.

Le relais déconnecte maintenant la charge de l'alimentation d'entrée, évitant ainsi tout dommage au système dû à une surcharge. Le diac continue ensuite à être allumé en maintenant le relais allumé jusqu'à ce que le circuit soit réinitialisé, en ouvrant le S1, momentanément.

Afin d'ajuster le circuit au début, ajustez les potentiomètres R1 et R2 pour vous assurer que le relais clique simplement sur ON une fois que la tension d'entrée atteint réellement le seuil de déclenchement diac souhaité.

Le relais doit ensuite rester activé jusqu'à ce que la tension revienne à son niveau normal et que l'interrupteur de réinitialisation soit momentanément ouvert.

Si le circuit fonctionne correctement, l'entrée de tension de `` déclenchement '' du diac doit être d'environ 35 volts (des diac spécifiques pourraient s'activer avec une tension plus petite, bien que cela soit souvent corrigé en ajustant le potentiomètre R2), ainsi que la tension continue à la base du transistor doit être d'environ 0,57 volt (à environ 12,5 mA). Le relais est une résistance de bobine de 1k.

Disjoncteur de surcharge CA

Le schéma de circuit ci-dessus montre le circuit d'un disjoncteur de surcharge CA. Cette idée fonctionne de la même manière que la configuration dc expliquée dans la {partie précédente. Le circuit alternatif diffère de la version continue en raison de la présence des condensateurs C1 et C2 et du redresseur à diodes D2.

Commutateur de déclenchement à phase contrôlée

Comme indiqué précédemment, l'utilisation principale du diac est de fournir une tension d'activation à un dispositif tel qu'un triac pour commander un équipement souhaité. Le circuit diac dans la mise en œuvre suivante est un processus de contrôle de phase qui peut trouver de nombreuses applications autres que contrôle triac , dans lequel une sortie d'impulsion de phase variable peut être nécessaire.

La figure ci-dessus montre un circuit de déclenchement diac typique. Ce montage régule fondamentalement l'angle d'allumage du diac, et ceci est réalisé en manipulant le réseau de contrôle de phase construit autour des parties R1, R2 et C1.

Les valeurs de résistance et de capacité fournies ici ne sont que des valeurs de référence. Pour une fréquence spécifique (généralement la fréquence de la ligne secteur CA), R2 est ajusté afin que la tension de coupure diac soit atteinte à un instant qui correspond au point préféré dans le demi-cycle CA où le diac doit s'allumer et fournir l'impulsion de sortie.

Le diac qui suit peut continuer à répéter cette activité tout au long de chaque demi-cycle +/- AC. Finalement, la phase est décidée non seulement par R1 R2 et C1, mais également par l'impédance de la source alternative et l'impédance du circuit que le diac mis en place active.

Pour la majorité des applications, ce projet de circuit diac sera probablement bénéfique pour analyser la phase de la résistance diac et de la capacité, pour connaître l'efficacité du circuit.

Le tableau suivant ci-dessous, par exemple, illustre les angles de phase qui peuvent correspondre à différents réglages de la résistance conformément à la capacité de 0,25 uF sur la figure ci-dessus.

Les informations affichées sont destinées à 60 Hz. Rappelez-vous, comme indiqué dans le tableau lorsque la résistance diminue, l'impulsion de déclenchement continue d'apparaître dans des positions antérieures dans le cycle de tension d'alimentation, ce qui fait que le diac `` s'allume '' plus tôt dans le cycle et reste allumé beaucoup plus longtemps. Étant donné que le circuit RC comprend une résistance série et une capacité de shunt, la phase est, naturellement, en retard, ce qui signifie que l'impulsion de déclenchement vient après le cycle de tension d'alimentation dans le cycle de temps.