Diac - Circuitos de Trabalho e Aplicação

O diac é um dispositivo de dois terminais com uma combinação de camadas semicondutoras paralelas inversas, o que permite que o dispositivo seja acionado em ambas as direções, independentemente da polaridade de alimentação.

Características Diac

As características de um diac típico podem ser vistas na figura a seguir, que revela distintamente a presença de uma tensão de interrupção em ambos os seus terminais.

Uma vez que um diac pode ser comutado em ambas as direções ou bidirecionalmente, o recurso é efetivamente explorado em muitos circuitos de comutação CA.

A próxima figura abaixo ilustra como as camadas são organizadas internamente e também mostra o símbolo gráfico do diac. Pode ser interessante notar que ambos os terminais do diac são atribuídos como ânodos (ânodo 1 ou eletrodo 1 e um ânodo 2 ou eletrodo 2), e não há cátodo para este dispositivo.

Quando a alimentação conectada ao longo do diac é positiva no ânodo 1 em relação ao ânodo 2, as camadas relevantes funcionam como p1n2p2 e n3.

Quando a alimentação conectada é positiva no ânodo 2 em relação ao ânodo 1, as camadas funcionais são como p2n2p1 e n1.

Nível de tensão de disparo do Diac

A tensão de ruptura ou a tensão de disparo de diac, conforme indicado no primeiro diagrama acima, parece ser bastante uniforme em ambos os terminais. No entanto, em um dispositivo real, isso pode variar de 28 V a 42 V.

O valor de disparo pode ser alcançado resolvendo os seguintes termos da equação conforme disponível na folha de dados.

VBR1 = VBR2 ± 0,1VBR2

As especificações atuais (IBR1 e IBR2) nos dois terminais também parecem ser bastante idênticas. Para o diac que é representado no diagrama

Os dois níveis atuais (IBR1 e IBR2) para um diac também são muito próximos em magnitude. Nas características do exemplo acima, elas parecem estar próximas
200 uA ou 0,2 mA.

Circuitos de Aplicações Diac

A explicação a seguir nos mostra como um diac funciona em um circuito AC. Tentaremos entender isso a partir de um circuito sensor de proximidade operado por 110 V CA simples.

Circuito Detector de Proximidade

O circuito detector de proximidade usando um diac pode ser testemunhado no diagrama a seguir.

Aqui podemos ver que um SCR é incorporado em série com a carga e o transistor unijunction programável (PUT) que é unido diretamente à sonda de detecção.

Quando um corpo humano se aproxima da sonda de detecção, causa um aumento na capacitância através da sonda e do solo.

De acordo com as características de um UJT programável de silício, ele irá disparar quando a voltagem VA em seu terminal anódico exceder a voltagem de sua porta em pelo menos 0,7 V. Isso causa um curto-circuito no ânodo catodo do dispositivo.

Dependendo da configuração da predefinição 1M, o diac segue o ciclo de CA de entrada e dispara em um nível de tensão especificado.

Devido ao disparo contínuo do diac, a tensão do ânodo VA do UJT nunca pode aumentar seu potencial de porta VG, que é sempre mantido quase tão alto quanto a entrada AC. E esta situação mantém o UJT programável DESLIGADO.

No entanto, quando um corpo humano se aproxima da sonda de detecção, ele reduz substancialmente o potencial de porta VG do UJT, permitindo que o potencial do ânodo VA do UJT do UJT seja superior ao VG. Isso faz com que o UJT imediatamente dispare.

Quando isso acontece, os UJTs criam um curto em seus terminais anodo / catodo, fornecendo a corrente de porta necessária para o SCR. O SCR dispara e LIGA a carga anexada, indicando a presença de uma proximidade humana perto da sonda do sensor.

Lâmpada noturna automática

Um simples luz do mastro automático circuito usando um LDR, triac e um Diac pode ser visto no desenho acima. O funcionamento desse circuito é bastante simples e a tarefa crítica de comutação é feita pelo diac DB-3. Ao cair da noite, a luz do LDR começa a diminuir, o que faz com que a tensão na junção de R1, DB-3 suba gradualmente, devido ao aumento da resistência do LDR.

Quando esta tensão sobe até o ponto de ruptura do diac, o diac dispara e ativa a porta triac, que por sua vez liga a lâmpada conectada.

Durante a manhã, a luz no LDR aumenta gradualmente, o que faz com que o potencial através do diac diminua devido ao aterramento do potencial de junção R1 / DB-3. E quando a luz é suficientemente brilhante, a resistência LDR faz com que o potencial diac caia para quase zero, desligando a corrente triac gate e, portanto, a lâmpada também é desligada.

O diac aqui garante que o triac seja trocado sem muita oscilação durante a transição do crepúsculo. Sem o diac, a lâmpada piscaria por muitos minutos antes de ligar ou desligar completamente. Assim, o recurso de ativação de avaria do diac é totalmente explorado em favor do design de luz automática.

Light Dimmer

PARA circuito de dimmer de luz é talvez a aplicação mais popular usando uma combinação triac diac.

Para cada ciclo da entrada CA, o diac dispara apenas quando o potencial através dele atinge sua tensão de ruptura. O atraso de tempo após o qual o diac dispara decide por quanto tempo o triac permanece LIGADO durante cada ciclo da fase. Este, por sua vez, decide a quantidade de corrente e iluminação da lâmpada.

O atraso de tempo no disparo do diac é definido pelo ajuste do potenciômetro de 220 k mostrado e o valor C1. Esses componentes de retardo de tempo RC determinam o tempo LIGADO do triac por meio do disparo do diac, que resulta no corte da fase AC em seções específicas da fase, dependendo do atraso de disparo do diac.

Quando o atraso é maior, uma parte mais estreita da fase é permitida para alternar o triac e acionar a lâmpada, causando um brilho menor na lâmpada. Para intervalos de tempo mais rápidos, o triac pode alternar por períodos mais longos da fase AC e, portanto, a lâmpada também é trocada por seções mais longas da fase AC, causando maior brilho nela.

Chave disparada por amplitude

A aplicação mais básica do diac sem depender de nenhuma outra parte, é através da comutação automática. Para uma alimentação CA ou CC, o diac se comporta como uma alta resistência (praticamente um circuito aberto), desde que a tensão aplicada esteja abaixo do valor crítico de VBO.

O diac liga assim que este nível crítico de tensão VBO é alcançado ou ultrapassado. Portanto, esse dispositivo de 2 terminais específico poderia ser ligado apenas aumentando a amplitude da tensão de controle anexada, e poderia continuar conduzindo, até que, eventualmente, a tensão fosse reduzida a zero. A figura abaixo exibe um circuito de chave sensível à amplitude usando um diac 1N5411 ou um diac DB-3.

É aplicada uma tensão de cerca de 35 volts dc ou pico de CA que liga o diac para a condução, devido à qual uma corrente de cerca de 14 mA começa a fluir através do resistor de saída, R2. Dics específicos podem ligar em tensões abaixo de 35 volts.

Usando a corrente de comutação de 14 mA, a tensão de saída criada no resistor de 1k chega a 14 volts. No caso de a fonte de alimentação incluir um caminho condutor interno dentro do circuito de saída, o resistor R1 pode ser ignorado e eliminado.

Ao trabalhar com o circuito, tente ajustar a tensão de alimentação para que aumente gradualmente a partir de zero enquanto verifica simultaneamente a resposta de saída. Quando a alimentação atinge cerca de 30 volts, você verá uma pequena ou ligeira tensão de saída, devido à corrente de fuga extremamente baixa do dispositivo.

No entanto, a cerca de 35 volts, você encontrará o diac quebrando repentinamente e uma tensão de saída total rapidamente aparecendo no resistor R2. Agora, comece a reduzir a entrada de alimentação e observe que a tensão de saída reduz correspondentemente, chegando finalmente a zero quando a tensão de entrada é reduzida a zero.

Em zero volts, o diac é completamente 'desligado' e entra em uma situação que exige que seja disparado novamente através do nível de amplitude de 35 volts.

Interruptor DC Eletrônico

A chave simples detalhada na seção anterior poderia ser ativada da mesma forma por meio de um pequeno aumento na tensão de alimentação. Portanto, uma tensão estável de 30 V pode ser empregada consistentemente no 1N5411 diac garantindo que o diac esteja apenas no ponto de condução, mas ainda desligado.

Porém, no momento em que um potencial de aproximadamente 5 volts é adicionado em série, a tensão de ruptura de 35 volts é rapidamente atingida para executar o disparo do diac.

A remoção deste 'sinal' de 5 volts subsequentemente não tem impacto na situação LIGADA do dispositivo e ele continua a conduzir a alimentação de 30 volts até que a tensão seja reduzida a zero volts.

A figura acima demonstra um circuito de comutação apresentando a teoria da comutação de tensão incremental conforme explicado acima. Dentro desta configuração, uma alimentação de 30 volts é fornecida ao 1N5411 diac (D1) (aqui esta alimentação é mostrada como uma fonte de bateria por conveniência, no entanto, os 30 volts podem ser aplicados através de qualquer outra fonte regulada constante dc). Com este nível de tensão, o diac é incapaz de ligar e nenhuma corrente passa pela carga externa conectada.

Porém, quando o potenciômetro é ajustado gradualmente, a tensão de alimentação aumenta lentamente e finalmente o diac é ligado, o que permite que a corrente passe pela carga e a ligue.

Uma vez que o diac é LIGADO, diminuir a tensão de alimentação através do potenciômetro não tem efeito sobre o diac. No entanto, depois de reduzir a tensão através do potenciômetro, a chave de reinicialização S1 pode ser usada para desligar a condução do diac e reiniciar o circuito na condição original desligada.

O diac ou DB-3 mostrado poderá permanecer ocioso por volta de 30 V e não passará por uma ação de auto-disparo. Dito isso, alguns diacs podem exigir tensões inferiores a 30 V para mantê-los na condição não condutora. Da mesma forma, diács específicos podem exigir mais de 5 V para a opção de comutação incremental ON. O valor do potenciômetro R1 não deve ser superior a 1 k Ohms, e deve ser do tipo enrolado em fio.

O conceito acima pode ser usado para implementar a ação de travamento em aplicações de baixa corrente por meio de um dispositivo de diac de dois terminais simples, em vez de depender de dispositivos complexos de 3 terminais como SCRs.

Relé Eletricamente Travado

A figura mostrada acima indica o circuito de um relé CC projetado para permanecer travado no momento em que é alimentado por um sinal de entrada. O design é tão bom quanto um relé mecânico de travamento.

Este circuito faz uso do conceito explicado no parágrafo anterior. Aqui também, o diac é mantido desligado em 30 volts, um nível de voltagem que é tipicamente pequeno para uma condução de diac.

No entanto, assim que um potencial em série de 6 V é dado ao diac, este começa a empurrar a corrente que liga e trava o relé (o diac depois disso permanece ligado, mesmo que a tensão de controle de 6 volts não exista mais).

Com R1 e R2 otimizados corretamente, o relé ligará eficientemente em resposta a uma tensão de controle aplicada.

Depois disso, o relé permanecerá travado mesmo sem a tensão de entrada. No entanto, o circuito pode ser redefinido para sua posição anterior pressionando a chave de redefinição indicada.

O relé deve ser do tipo de baixa corrente, pode ter uma resistência da bobina de 1 k.

Circuito de sensor de travamento

Muitos dispositivos, por exemplo, alarmes de intrusão e controladores de processo, exigem um sinal de acionamento que permanece LIGADO depois de acionado e DESLIGADO apenas quando a entrada de energia é reiniciada.

Assim que o circuito é iniciado, ele permite que você opere circuitos para alarmes, gravadores, válvulas de corte, dispositivos de segurança e muitos outros. A figura a seguir mostra um exemplo de design para este tipo de aplicação.

Aqui, um diac HEP R2002 funciona como um dispositivo de comutação. Nesta configuração específica, o diac permanece no modo stand-by com alimentação de 30 volts por meio de B2.

Mas, o momento em que o interruptor S1 é alternado, que poderia ser um 'sensor' em uma porta ou janela, contribui com 6 volts (de B1), para a polarização de 30 V existente, fazendo com que os 35 volts resultantes disparem o diac e gerem cerca de 1 Saída V em R2.

Disjuntor de sobrecarga DC

A figura acima demonstra um circuito que desliga instantaneamente uma carga quando a tensão de alimentação CC ultrapassa um nível fixo. A unidade então permanece desligada até que a tensão seja reduzida e o circuito seja reiniciado.

Nesta configuração específica, o diac (D1) é normalmente desligado e a corrente do transistor não é alta o suficiente para acionar o relé (RY1).

Quando a entrada de alimentação vai além de um nível especificado, conforme definido pelo potenciômetro R1, o diac dispara e a CC da saída do diac atinge a base do transistor.

O transistor agora liga através do potenciômetro R2 e ativa o relé.

O relé agora desconecta a carga da alimentação de entrada, evitando qualquer dano ao sistema devido à sobrecarga. O diac a seguir continua a ser LIGADO mantendo o relé LIGADO até que a chave do circuito seja reiniciada, abrindo o S1, momentaneamente.

Para ajustar o circuito no início, ajuste os potenciômetros R1 e R2 para garantir que o relé apenas clique em LIGAR quando a tensão de entrada realmente atingir o limite de disparo diac desejado.

Depois disso, o relé deve permanecer ativado até que a tensão volte ao seu nível normal e a chave de reset seja momentaneamente aberta.

Se o circuito funcionar corretamente, a entrada de tensão de 'disparo' do diac deve estar em torno de 35 volts (diacs específicos podem ser ativados com uma tensão menor, embora isso seja freqüentemente corrigido pelo ajuste do potenciômetro R2), bem como a tensão DC na base do transistor deve ser aproximadamente 0,57 volt (em torno de 12,5 mA). O relé é uma resistência de bobina de 1k.

Disjuntor de sobrecarga AC

O diagrama de circuito acima demonstra o circuito de um disjuntor de sobrecarga CA. Essa idéia funciona da mesma maneira que a configuração DC explicada na parte anterior. O circuito CA difere da versão CC devido à presença dos capacitores C1 e C2 e do retificador de diodo D2.

Interruptor de disparo controlado por fase

Como afirmado antes, o uso principal do diac é fornecer uma tensão de ativação para algum dispositivo, como um triac, para controlar um equipamento desejado. O circuito diac na implementação a seguir é um processo de controle de fase que pode encontrar muitas aplicações além de controle triac , em que uma saída de pulso de fase variável pode ser necessária.

A figura acima exibe o circuito de disparo diac típico. Esta configuração regula fundamentalmente o ângulo de disparo do diac, e isso é conseguido pela manipulação da rede de controle de fase construída em torno das partes R1, R2 e C1.

Os valores de resistência e capacitância fornecidos aqui são apenas valores de referência. Para uma frequência específica (geralmente a frequência da linha de alimentação CA), R2 é ajustado para que a tensão de interrupção diac seja atingida em um instante que corresponde ao ponto preferido no meio ciclo CA onde o diac é necessário para ligar e fornecer o pulso de saída.

O diac seguinte pode repetir esta atividade ao longo de cada meio ciclo +/- AC. Eventualmente, a fase é decidida não apenas por R1, R2 e C1, mas também por meio da impedância da fonte CA e da impedância do circuito que o ajuste de diac ativa.

Para a maioria das aplicações, este projeto de circuito diac provavelmente será benéfico para analisar a fase da resistência e capacitância diac, para saber a eficiência do circuito.

A seguinte Tabela abaixo, por exemplo, ilustra os ângulos de fase que podem corresponder a diferentes ajustes da resistência de acordo com a capacitância 0,25 µF na figura acima.

As informações apresentadas são destinadas a 60 Hz. Lembre-se, conforme indicado na tabela à medida que a resistência diminui, o pulso de disparo continua aparecendo em posições anteriores no ciclo de tensão de alimentação, o que faz com que o diac 'dispare' no início do ciclo e permaneça LIGADO por muito mais tempo. Como o circuito RC inclui resistência em série e capacitância shunt, a fase está, naturalmente, atrasada, o que significa que o pulso de disparo vem após o ciclo de tensão de alimentação dentro do ciclo de tempo.