Il TRIAC è un dispositivo elettronico a semiconduttore che consente il controllo della corrente alternata.{jcomments on}
Il TRIAC possiede tre terminali, due per il collegamento al circuito di potenza (detti anodi) ed uno per inviare il comando di accensione (detto gate).
Il TRIAC viene inserito in un circuito elettrico come un interruttore. In effetti si comporta come un interruttore che
- resta aperto fino a quando arriva un impulso di gate
- quando arriva l'impulso di gate si chiude e
- rimane chiuso fino a quando la corrente si annulla per invertirsi.
Un impulso breve di gate lo "accende" e la corrente di anodo che si annulla lo "spegne" (nota 1).
L'accensione viene effettuata ad ogni semiperiodo, quindi sia per la tensione positiva che per la tensione negativa.
Il circuito elettrico di utilizzo è quello della figura a destra che serve sia per la regolazione della potenza che per il funzionamento da relè allo stato solido.
Funzionamento da regolatore di potenza a variazione di fase
Qui si esamina il caso di carichi puramente ohmici quali sono la lampadine ad incandescenza (nota 2).
Si utlizza come dimmer o fader nel controllo delle luci di un ambiente.
La regolazione della potenza avviene inviando un impulso di accensione in ritardo rispetto al passaggio della tensione per lo zero: solo da quel momento inizia l'alimentazione del carico per cui si può decidere di "fare andare" sul carico solo una parte della tensione sinusoidale.
Il ritardo si misura in gradi
- ritardo di 0 gradi: l'impulso di gate viene inviato quando la tensione passa per lo zero (zero crossing) così sul carico viene applicata l'intera sinusoide per cui assorbe la massima potenza;
(gli impulsi sono indicati sempre positivi per comodità di uso del foglio di calcolo con il quale sono stati realizzati i grafici ma possono anche essere negativi alternativamente o entrambi: vedi l'articolo di Digilander.
- ritardo di 60 gradi: l'impulso di gate viene inviato dopo qualche millisecondo (nota 3), quando la tensione ha raggiunto un valore già considerevole, in questo modo il carico viene alimentato solo da quel momento in poi ma non assorbirà la massima potenza in quanto il generatore non ha potuto operare per la prima parte del periodo: nel grafico della tensione sul carico si vede che manca la prima parte.
- ritardo di 120 gradi: la parte di tensione che viene applicata al carico è ancora più piccola per cui la potenza sarà inferiore al caso precedente
- ritardo di 180 gradi: l'impulso di gate viene inviato al termine della sinusoide (dopo 10ms) per cui non si ha praticamente passaggio di energia sul carico perchè la tensione non ha avuto modo di agire.
Il circuito che provvede a ritardare gli impulsi è di tipo elettronico ed il ritardo viene controllato con un potenziometro.
Con circuiti ohmico induttivi (motori, trasformatori, utensili elettromecanici ...) le cose si complicano in quanto l'induttanza del circuito tende a sostenere la corrente, la corrente si estingue dopo il passaggio per lo zero della tensione e quindi il TRIAC si spegne in ritardo lasciando che parte della tensione del semiperiodo successivo venga applicata al carico.
Uno studio del comportamento dei circuiti ohmico-induttivi fatto con un simulatore realizzato con foglio di calcolo si trova a questa pagina.
Funzionamento da relè allo stato solido
Se si inviano in continuazione impulsi al passaggio della tensione per lo zero, il TRIAC si "accende" subito e sul carico viene applicata l'intera tensione.
Se non si inviano impulsi il TRIAC "non si accende".
In questo modo si controlla l'intera potenza inviando impulsi o non inviando impulsi: il TRIAC funziona da relè con il vantaggio che non ci sono parti in movimento.
Per saperne di più: Wikipedia (in inglese) ed anche un articolo da Digilander, più breve (in italiano) sui quadranti di funzionamento del TRIAC. Meglio ancora qui: nxp application notes.
Per uno studio simulato del funzionamento di un carico ohmico-induttivo controllato da TRIAC vai all'articolo (solo per utenti registrati)
Attenzione
Il TRIAC è un componente elettronico per cui il suo impiego prevede l'aggiunta di componenti che servono a limitare sovratensioni, sovracorrenti ed accensioni intempestive (vedi wikipedia).
Per approfondire il funzionamento del TRIAC vai qui e per saperne di più, e bene, sugli accorgimenti da adottare per fare funzionare in sicurezza un TRIAC vai a Fairchild application notes
Note
nota 1: è evidente il motivo per cui non serve in corrente continua: una volta acceso con l'impulso di gate, lo si può spegnere solo quando la corrente si annulla il che avviene solo quando un altro interruttore apre il circuito.
nota 2: con le moderne lampadine a basso consumo o quelle a LED non si ha più a che fare con carichi puramente induttivi e per giunta non è detto che possano funzionare con le alimentazioni ridotte con circuiti a TRIAC in quanto il circuito elettronico interno, che è compreso nell'involucro della lampadina è alimentato dalla rete stessa
nota 3: in Europa il mezzo periodo di sinusoide dura 10ms