Diac - Circuitos de trabajo y aplicación

El diac es un dispositivo de dos terminales que tiene una combinación de capas semiconductoras inversas en paralelo, lo que permite que el dispositivo se active en ambas direcciones independientemente de la polaridad de suministro.

Características de Diac

Las características de un diac típico se pueden ver en la siguiente figura, que revela claramente la presencia de un voltaje de ruptura en ambos terminales.

Dado que un diac puede conmutarse en ambas direcciones o bidireccionalmente, la característica se aprovecha de forma eficaz en muchos circuitos de conmutación de CA.

La siguiente figura a continuación ilustra cómo se organizan las capas internamente y también muestra el símbolo gráfico del diac. Puede ser interesante observar que ambos terminales del diac están asignados como ánodos (ánodo 1 o electrodo 1 y un ánodo 2 o electrodo 2), y no hay cátodo para este dispositivo.

Cuando el suministro conectado a través del diac es positivo en el ánodo 1 con respecto al ánodo 2, las capas relevantes funcionan como p1n2p2 y n3.

Cuando el suministro conectado es positivo en el ánodo 2 con respecto al ánodo 1, las capas funcionales son como p2n2p1 y n1.

Nivel de voltaje de encendido de Diac

El voltaje de ruptura o el voltaje de disparo de diac, como se indica en el primer diagrama anterior, parece ser bastante uniforme en ambos terminales. Sin embargo, en un dispositivo real, esto podría variar entre 28 V y 42 V.

El valor de disparo se puede lograr resolviendo los siguientes términos de la ecuación disponibles en la hoja de datos.

VBR1 = VBR2 ± 0,1 VBR2

Las especificaciones actuales (IBR1 e IBR2) en los dos terminales también parecen ser bastante idénticas. Para el diac que se representa en el diagrama

Los dos niveles de corriente (IBR1 e IBR2) para un diac también tienen una magnitud muy cercana. En las características de ejemplo anteriores, parecen estar alrededor
200 uA o 0,2 mA.

Circuitos de aplicaciones Diac

La siguiente explicación nos muestra cómo funciona un diac en un circuito de CA. Intentaremos entender esto a partir de un circuito sensor de proximidad operado por 110 V CA simple.

Circuito detector de proximidad

El circuito del detector de proximidad que utiliza un diac se puede observar en el siguiente diagrama.

Aquí podemos ver que un SCR está incorporado en serie con la carga y el transistor unijunción programable (PUT) que se une directamente con la sonda sensora.

Cuando un cuerpo humano se acerca a la sonda sensora, aumenta la capacitancia entre la sonda y el suelo.

Según las características de un UJT programable de silicio, se disparará cuando el voltaje VA en su terminal de ánodo exceda su voltaje de puerta en al menos 0,7 V. Esto provoca un cortocircuito en el cátodo del ánodo del dispositivo.

Dependiendo de la configuración del preajuste de 1M, el diac sigue el ciclo de CA de entrada y dispara a un nivel de voltaje especificado.

Debido a este disparo continuo del diac, nunca se permite que el voltaje de ánodo VA del UJT aumente su potencial de puerta VG, que siempre se mantiene casi tan alto como la entrada de CA. Y esta situación mantiene la UJT programable apagada.

Sin embargo, cuando un cuerpo humano se acerca a la sonda de detección, reduce sustancialmente el potencial de puerta VG del UJT, lo que permite que el potencial del ánodo VA del UJT del UJT sea más alto que VG. Esto hace que el UJT se dispare instantáneamente.

Cuando esto sucede, los UJT crean un corto a través de sus terminales de ánodo / cátodo, proporcionando la corriente de puerta necesaria para el SCR. El SCR dispara y enciende la carga adjunta, lo que indica la presencia de una proximidad humana cerca de la sonda del sensor.

Lámpara de noche automática

Un simple luz automática del mástil El circuito que usa un LDR, un triac y un Diac se puede ver en el dibujo de arriba. El funcionamiento de este circuito es bastante simple y el trabajo de conmutación crítico lo maneja el diac DB-3. Cuando cae la noche, la luz del LDR comienza a caer, lo que hace que el voltaje en la unión de R1, DB-3 aumente gradualmente, debido a la creciente resistencia del LDR.

Cuando este voltaje se eleva al punto de ruptura del diac, el diac dispara y activa la compuerta triac, que a su vez enciende la lámpara conectada.

Durante la mañana, la luz en el LDR aumenta gradualmente, lo que hace que el potencial a través del diac disminuya debido a la conexión a tierra del potencial de unión R1 / DB-3. Y cuando la luz es lo suficientemente brillante, la resistencia LDR hace que el potencial diac caiga a casi cero, apagando la corriente de la compuerta triac y, por lo tanto, la lámpara también se apaga.

El diac aquí asegura que el triac se cambie sin mucho parpadeo durante la transición del crepúsculo. Sin el diac, la lámpara habría parpadeado durante muchos minutos antes de encenderse o apagarse por completo. Por tanto, la función de activación de averías del diac se aprovecha a fondo en favor del diseño de luz automática.

Atenuador de luz

A circuito de atenuación de luz es quizás la aplicación más popular que utiliza una combinación de triac diac.

Para cada ciclo de la entrada de CA, el diac se dispara solo cuando el potencial a través de él alcanza su voltaje de ruptura. El tiempo de demora después del cual se dispara el diac decide cuánto tiempo permanece encendido el triac durante cada ciclo de la fase. Esto, a su vez, decide la cantidad de corriente e iluminación de la lámpara.

El tiempo de retardo en el disparo del diac se establece mediante el ajuste de olla de 220 k que se muestra y el valor C1. Estos componentes de retardo de tiempo RC determinan el tiempo de ENCENDIDO del triac a través del disparo de diac, lo que da como resultado un corte de la fase de CA en secciones específicas de la fase dependiendo del retardo de disparo del diac.

Cuando el retraso es más largo, se permite que una porción más estrecha de la fase cambie el triac y active la lámpara, lo que provoca un brillo más bajo en la lámpara. Para intervalos de tiempo más rápidos, se permite que el triac cambie durante períodos más largos de la fase de CA y, por lo tanto, la lámpara también se cambia para secciones más largas de la fase de CA, lo que provoca un mayor brillo en ella.

Interruptor activado por amplitud

La aplicación más básica del diac sin depender de ninguna otra parte, es mediante conmutación automática. Para una fuente de CA o CC, el diac se comporta como una alta resistencia (prácticamente un circuito abierto) siempre que el voltaje aplicado esté por debajo del valor crítico de VBO.

El diac se enciende tan pronto como se alcanza o supera este nivel crítico de voltaje de VBO. Por lo tanto, este dispositivo específico de 2 terminales podría encenderse simplemente aumentando la amplitud del voltaje de control adjunto, y podría continuar conduciendo, hasta que finalmente el voltaje se reduzca a cero. La figura siguiente muestra un circuito de interruptor sensible a la amplitud sencillo mediante el uso de un diac 1N5411 o un diac DB-3.

Se aplica un voltaje de alrededor de 35 voltios CC o CA pico que enciende el diac en conducción, debido a lo cual comienza a fluir una corriente de alrededor de 14 mA a través de la resistencia de salida, R2. Posiblemente, diacs específicos pueden encenderse a voltajes por debajo de 35 voltios.

Usando una corriente de conmutación de 14 mA, el voltaje de salida creado a través de la resistencia de 1k llega a 14 voltios. En caso de que la fuente de suministro incluya una ruta conductora interna dentro del circuito de salida, la resistencia R1 podría ignorarse y eliminarse.

Mientras trabaja con el circuito, intente ajustar el voltaje de suministro para que aumente gradualmente desde cero mientras verifica simultáneamente la respuesta de salida. Cuando el suministro alcance alrededor de 30 voltios, verá un poco o un poco de voltaje de salida, debido a la corriente de fuga extremadamente baja del dispositivo.

Sin embargo, a aproximadamente 35 voltios, encontrará que el diac se rompe repentinamente y un voltaje de salida completo aparece rápidamente a través de la resistencia R2. Ahora, comience a reducir la entrada de suministro y observe que el voltaje de salida se reduce correspondientemente, llegando finalmente a cero cuando el voltaje de entrada se reduce a cero.

A cero voltios, el diac se 'apaga' por completo y entra en una situación que requiere que se active nuevamente a través del nivel de amplitud de 35 voltios.

Interruptor DC electrónico

El simple interruptor detallado en el apartado anterior también podría activarse mediante un pequeño aumento de la tensión de alimentación. Por lo tanto, se podría emplear un voltaje estable de 30 V de manera consistente con el diac 1N5411, asegurando que el diac esté justo en el punto vegetativo de conducción pero aún apagado.

Sin embargo, en el momento en que se agrega un potencial de aproximadamente 5 voltios en serie, el voltaje de ruptura de 35 voltios se logra rápidamente para ejecutar el disparo del diac.

La eliminación de esta 'señal' de 5 voltios posteriormente no tiene ningún impacto en la situación de encendido del dispositivo, y continúa conduciendo el suministro de 30 voltios hasta que el voltaje se reduce a cero voltios.

La figura anterior muestra un circuito de conmutación que presenta la teoría de la conmutación de voltaje incremental como se explicó anteriormente. Dentro de esta configuración, se suministra un suministro de 30 voltios al 1N5411 diac (D1) (aquí este suministro se muestra como una fuente de batería por conveniencia, sin embargo, los 30 voltios se pueden aplicar a través de cualquier otra fuente de corriente continua regulada constante). Con este nivel de voltaje, el diac no puede encenderse y no circula corriente a través de la carga externa conectada.

Sin embargo, cuando el potenciómetro se ajusta gradualmente, el voltaje de suministro aumenta lentamente y finalmente se enciende el diac, lo que permite que la corriente pase a través de la carga y lo encienda.

Una vez que se enciende el diac, disminuir el voltaje de suministro a través del potenciómetro no tiene ningún efecto sobre el diac. Sin embargo, después de reducir el voltaje a través del potenciómetro, el interruptor de reinicio S1 podría usarse para apagar la conducción diac y reiniciar el circuito en la condición original de apagado.

El diac o DB-3 que se muestra podrá permanecer inactivo a unos 30 V y no pasará por una acción de disparo automático. Dicho esto, algunos diacs pueden requerir voltajes inferiores a 30 V para mantenerlos en condiciones no conductoras. De la misma manera, diacs específicos pueden requerir más de 5 V para la opción de encendido incremental. El valor del potenciómetro R1 no debe ser superior a 1 k Ohms, y debe ser del tipo bobinado.

El concepto anterior se puede utilizar para implementar la acción de enclavamiento en aplicaciones de baja corriente a través de un simple dispositivo diac de dos terminales en lugar de depender de dispositivos complejos de 3 terminales como los SCR.

Relé bloqueado eléctricamente

La figura que se muestra arriba indica el circuito de un relé de CC que está diseñado para permanecer bloqueado en el momento en que se alimenta a través de una señal de entrada. El diseño es tan bueno como enclavar el relé mecánico.

Este circuito hace uso del concepto explicado en el párrafo anterior. Aquí también, el diac se mantiene apagado a 30 voltios, un nivel de voltaje que suele ser pequeño para una conducción diac.

Sin embargo, tan pronto como se le da un potencial en serie de 6 V al diac, este último comienza a impulsar la corriente que enciende y enclava el relé (el diac después de eso permanece encendido, aunque el voltaje de control de 6 voltios ya no existe).

Con R1 y R2 optimizados correctamente, el relé se encenderá de manera eficiente en respuesta a un voltaje de control aplicado.

Después de esto, el relé permanecerá bloqueado incluso sin el voltaje de entrada. Sin embargo, el circuito se puede restablecer a su posición anterior presionando el interruptor de restablecimiento indicado.

El relé debe ser del tipo de baja corriente, puede tener una resistencia de bobina de 1 k.

Circuito del sensor de bloqueo

Muchos dispositivos, por ejemplo, las alarmas contra intrusos y los controladores de proceso, exigen una señal de activación que permanece encendida una vez que se activa y se apaga solo cuando se restablece la entrada de energía.

Tan pronto como se inicia el circuito, le permite operar circuitos para alarmas, registradores, válvulas de cierre, dispositivos de seguridad y muchos otros. La figura siguiente muestra un diseño de ejemplo para este tipo de aplicación.

Aquí, un HEP ​​R2002 diac funciona como un dispositivo de conmutación. En esta configuración particular, el diac permanece en el modo de espera con un suministro de 30 voltios a través de B2.

Pero, el momento en que se activa el interruptor S1, que podría ser un 'sensor' en una puerta o ventana, aporta 6 voltios (desde B1) a la polarización de 30 V existente, lo que hace que los 35 voltios resultantes disparen el diac y generen alrededor de 1 Salida de V a través de R2.

Disyuntor de sobrecarga de CC

La figura anterior muestra un circuito que desconectará instantáneamente una carga cuando el voltaje de suministro de CC supera un nivel fijo. Luego, la unidad permanece apagada hasta que se reduce el voltaje y se reinicia el circuito.

En esta configuración particular, el diac (D1) normalmente se apaga y la corriente del transistor no es lo suficientemente alta para activar el relé (RY1).

Cuando la entrada de suministro va más allá de un nivel especificado según lo establecido por el potenciómetro R1, el diac se dispara y la CC de la salida diac llega a la base del transistor.

El transistor ahora se enciende a través del potenciómetro R2 y activa el relé.

El relé ahora desconecta la carga del suministro de entrada, evitando cualquier daño al sistema debido a una sobrecarga. El diac después de eso continúa en ON manteniendo el relé en ON hasta que el circuito se reinicia, abriendo el S1, momentáneamente.

Para ajustar el circuito al principio, ajuste los potenciómetros R1 y R2 para asegurarse de que el relé simplemente haga clic en ON una vez que el voltaje de entrada alcance realmente el umbral de disparo diac deseado.

El relé después de eso debe mantenerse activado hasta que el voltaje se reduzca a su nivel normal y el interruptor de reinicio se abra momentáneamente.

Si el circuito funciona correctamente, la entrada de voltaje de 'disparo' diac debe ser de alrededor de 35 voltios (diacs específicos podrían activarse con un voltaje más pequeño, aunque esto a menudo se corrige ajustando el potenciómetro R2), así como el voltaje de CC en la base del transistor debe ser de aproximadamente 0,57 voltios (alrededor de 12,5 mA). El relé es una resistencia de bobina de 1k.

Disyuntor de sobrecarga de CA

El diagrama de circuito anterior muestra el circuito de un disyuntor de sobrecarga de CA. Esta idea funciona de manera idéntica a la configuración de cd explicada en la {parte anterior. El circuito de CA se diferencia de la versión de CC debido a la presencia de los condensadores C1 y C2 y el diodo rectificador D2.

Interruptor de disparo controlado por fase

Como se indicó anteriormente, el uso principal del diac es generar un voltaje de activación para algún dispositivo, como un triac, para controlar un equipo deseado. El circuito diac en la siguiente implementación es un proceso de control de fase que puede encontrar muchas aplicaciones además de control triac , en el que puede ser necesaria una salida de pulsos de fase variable.

La figura anterior muestra el circuito de disparo diac típico. Esta configuración regula fundamentalmente el ángulo de disparo del diac, y esto se logra manipulando la red de control de fase construida alrededor de las partes R1, R2 y C1.

Los valores de resistencia y capacitancia proporcionados aquí son solo como valores de referencia. Para una frecuencia específica (generalmente la frecuencia de la línea de red de CA), R2 se ajusta para que el voltaje de ruptura de diac se alcance en un instante que corresponda al punto preferido en el semiciclo de CA donde se requiere que el diac se encienda y proporcionar el pulso de salida.

El diac que sigue a esto puede seguir repitiendo esta actividad a lo largo de cada medio ciclo de +/- AC. Finalmente, la fase se decide no solo por R1 R2 y C1, sino también a través de la impedancia de la fuente de CA y la impedancia del circuito que activa la configuración de diac.

Para la mayoría de las aplicaciones, este proyecto de circuito diac probablemente será beneficioso para analizar la fase de la resistencia y capacitancia diac, para conocer la eficiencia del circuito.

La siguiente tabla a continuación, por ejemplo, ilustra los ángulos de fase que pueden corresponder a diferentes ajustes de la resistencia de acuerdo con la capacitancia de 0,25 µF en la figura anterior.

La información se muestra destinada a 60 Hz. Recuerde, como se indica en la tabla a medida que disminuye la resistencia, el pulso de disparo sigue apareciendo en posiciones anteriores en el ciclo de voltaje de suministro, lo que hace que el diac se 'dispare' antes en el ciclo y permanezca encendido durante mucho más tiempo. Dado que el circuito RC incluye resistencia en serie y capacitancia en derivación, la fase, naturalmente, está retrasada, lo que significa que el pulso de disparo viene después del ciclo de voltaje de suministro dentro del ciclo de tiempo.