Discusión práctica sobre la conmutación de voltaje cero y la conmutación de fase utilizando un TRIAC en un circuito de corriente alterna de 230 voltios y 50 Hz. Los detalles no son importantes, intenta ver el panorama general.
Una bombilla antigua de 230 voltios y 100 vatios tiene una resistencia de filamento de alrededor de 40 ohmios a temperatura ambiente. Conecte la red eléctrica de 230 voltios de CA a la bombilla y consumirá / pasará más de 5 amperios, lo que implica que la bombilla tiene una potencia nominal superior a 1 000 vatios.
El filamento de la bombilla funciona a 2 500 grados C cuando está completamente encendido, lo que aumenta la resistencia a más de 500 ohmios, por lo que la corriente cae a menos de ½ amp. ¿Cuánto tiempo tarda el filamento en alcanzar esta temperatura? ¡Más rápido de lo que el ojo puede ver!
No es bueno que un filamento reciba un choque térmico como este y una forma de reducirlo es permitir más tiempo para el calentamiento de encendido.
Si fuéramos lo suficientemente rápidos, podríamos esperar el ciclo de la red y, a medida que pasa por cero, encender rápidamente el interruptor, pero un TRIAC es lo suficientemente rápido. Al conmutar cerca del punto de cruce por cero, el voltaje es cercano a cero, por lo que la corriente es cercana a cero y esto ayuda a reducir el ruido de conmutación o EMI, así como el choque térmico en algunos casos, como el filamento en una bombilla.
¡Pero incluso cuando se cambia a cero, el filamento recibirá un voltaje creciente de 0 a 325 voltios en cuestión de 5 milisegundos! Esto es mucho mejor que golpear cerca del pico de voltaje, pero todavía hay un método mejor. ¿Qué pasaría si pudieras aplicar solo 10 voltios por un corto tiempo, luego 20 voltios por un corto tiempo y aumentar gradualmente el voltaje para que haya mucho más tiempo para calentar el filamento?
Este es un ejemplo donde el control de fase es útil. Un TRIAC puede encenderse cuando hay un voltaje y si una corriente puede fluir a través de él. Si la corriente se detiene, el TRIAC se apagará solo. Esto es lo que sucede en el punto de cruce de la red eléctrica. La corriente cae a cero cuando el voltaje cambia la polaridad y el TRIAC se apaga solo.
Ahora que sabemos cómo apagarlo, ¿cuándo se enciende para aumentar lentamente el voltaje a través de la carga? Si solo desea 10 voltios en la carga, espere hasta que la tensión de la red disminuya hacia cero y cuando alcance 10 voltios antes de cero, active el TRIAC. Permanecerá encendido por un tiempo muy corto porque el voltaje se está reduciendo rápidamente a cero, donde el TRIAC se apagará solo.
A medida que el voltaje aumenta en la polaridad opuesta, no encienda a (el primer) 10 voltios, es demasiado pronto. Espere a que el voltaje suba y baje y, justo antes de llegar a cero, enciéndalo nuevamente. Si cambia una bombilla como esta, apenas se encenderá, pero aumente lentamente la tensión a la que dispara el TRIAC y conducirá durante más y más tiempo. Esto es lo que hacen la mayoría de los reguladores de luz.
El truco consiste en calcular la posición de encendido antes del siguiente punto de cruce por cero. En la práctica, se utiliza un temporizador en lugar de un voltaje. Tome un temporizador de 16 bits con un reloj de 2 MHz, que es común en los microcontroladores modernos.
Un semiciclo a 50Hz es de 10 milisegundos y el temporizador contará hasta 20 000 en este momento, luego se producirá el siguiente cruce por cero. Para el control de fase, el punto de activación es el número de conteos antes de llegar a 20 000. Hay varias formas de hacerlo. Un método simple, no siempre ideal, es utilizar el desbordamiento del contador para generar una interrupción y activar el TRIAC en el código de interrupción. Esto significa que el temporizador debe estar preestablecido con un valor cercano al conteo completo.
Para obtener un desbordamiento después de 10 000 conteos, deduzca 10 000 del conteo completo (65 536 - 10 000) y cargue previamente el temporizador con este valor en cada cruce por cero. El temporizador iniciará 55 536 y 10 000 cuentas más tarde, se generará una interrupción por desbordamiento.
Al exceder la capacidad de un contador de 16 bits, se forma un acarreo y se puede seleccionar para desencadenar una interrupción. La interrupción se usa para detener otros procesos y tratar inmediatamente con el disparador del TRIAC; de lo contrario, si se permite que otro software se ejecute, la sincronización del disparador del TRIAC se ensuciará. La interrupción dice: tengo que hacer esto rápidamente, y luego puedes continuar con lo que estabas haciendo.
Para concluir, los TRIACS no se usan a menudo en circuitos de CC porque la corriente nunca se detiene, por lo que no es fácil apagar el TRIAC. Hay excepciones como un circuito de protección de la barra de cuervo. El TRIAC o SCR se encuentra en el suministro de CC, justo después de un fusible. Si se activa el TRIAC, cortocircuitará el suministro y explotará rápidamente el fusible. Cuando el fusible se quema, la corriente se interrumpe y el TRIAC se apaga antes de que se fume y protege el circuito al mismo tiempo.
Solía haber aplicaciones más complicadas en los circuitos de CC, pero en estos días es más fácil usar transistores que lidiar con las complicaciones de detener la corriente a través de un TRIAC en un circuito de CC sin apagar la CC.
