Al abrir algún dispositivo electrónico, es común encontrar una gran cantidad de componentes, cada uno cumpliendo una función específica. Uno de estos componentes es el conocido TRIAC, que se utiliza para controlar el flujo de corriente eléctrica en aplicaciones de potencia media. A continuación, describiremos en detalle su funcionamiento y aplicaciones.
TRIAC.
Se conoce como TRIAC a los elementos electrónicos que se emplean con regularidad para ejercer funciones de control de energía en la corriente alterna. Estos conductores suelen conmutar altos voltajes y altos niveles de corriente, lo cual en ambas partes forma una onda de este tipo de energía. Esto ocasiona que los circuitos sean ideales para ser empleados en una diversidad de aplicaciones donde se debe compensar la energía.
Es así como equilibrar el control en el flujo de la energía a una carga tiene la posibilidad de maniobrarla en la corriente alterna. Suele ser usado en los circuitos de disparo debido a las facultades y competencias que puede ofrecer.
Características TRIAC.
El TRIAC es un componente semiconductor con diversas características que lo hacen útil en aplicaciones de control de energía en corriente alterna. Algunas de las principales son las siguientes:
- El TRIAC es un dispositivo de tres electrodos: dos ánodos, denominados MT1 y MT2, y una compuerta o gate (G).
- Su estructura interna consiste en seis capas semiconductoras, lo que lo diferencia de los tiristores de cuatro capas.
- Puede conmutar corriente en ambos sentidos, permitiendo el control bidireccional del flujo de energía.
- El TRIAC se activa aplicando una pequeña corriente a la compuerta, independientemente de la polaridad de la corriente.
- Una vez activado, se mantiene en conducción hasta que la corriente a través de él cae por debajo de un valor mínimo de mantenimiento.
- La activación puede ocurrir en cualquiera de los cuatro cuadrantes del plano de corriente y tensión.
- Es capaz de soportar intensidades de hasta 200 amperios eficaces y tensiones de pico repetitivo de 400 a 1000 voltios.
- La corriente y la tensión necesarias para la activación disminuyen con el aumento de la temperatura.
- Los TRIACs son más sensibles a las fluctuaciones de temperatura que los tiristores, requiriendo precauciones adicionales durante su manejo y uso.
- Sus aplicaciones incluyen control de velocidad de motores, regulación de iluminación (dimmers), sistemas de calefacción y control de temperatura.
- Existen variantes de TRIACs llamadas alternistores, diseñadas para trabajar en frecuencias medias.
- En comparación con interruptores mecánicos y relés, los TRIACs ofrecen ventajas como menor desgaste, mayor velocidad de conmutación y ausencia de ruido mecánico.
- El uso de TRIACs en aplicaciones modernas es limitado y específico, ya que existen otros dispositivos semiconductores más avanzados y eficientes disponibles en el mercado.
El TRIAC es un dispositivo semiconductor de control bidireccional que permite regular la energía en circuitos de corriente alterna. Su estructura de seis capas y la capacidad de conmutar corriente en ambos sentidos lo diferencian de otros dispositivos similares, como los tiristores.
Aunque su uso en aplicaciones modernas es limitado, sigue siendo relevante en ciertos ámbitos donde se requiere control y regulación de energía en corriente alterna.
Otros parámetros.
Existen distintos parámetros de medición en un TRIAC, como:
- VDRM: Voltaje de pico repetitivo en estado de bloqueo, que indica la máxima tensión que el TRIAC puede soportar en estado apagado sin conducir corriente.
- PGM: Potencia máxima de disipación en la compuerta, que indica la máxima potencia que puede ser disipada en la compuerta sin dañar el dispositivo.
- IT(RMS): Corriente eficaz en situación de conducción, que es la corriente que el TRIAC puede conducir de manera continua sin sobrecalentarse.
- I2t: Corriente de fusión, que representa la energía térmica acumulada en el dispositivo antes de su destrucción.
- IH: Corriente de mantenimiento, que es la mínima corriente necesaria para mantener el TRIAC en estado de conducción.
- tON: Tiempo de encendido, que es el periodo en el que se mantiene activado el TRIAC.
- dV/dt: Velocidad crítica de aumento de tensión en el estado de bloqueo, que indica la máxima velocidad de cambio de tensión que el TRIAC puede soportar sin pasar a estado de conducción.
Forma de onda de conmutación TRIAC.
El TRIAC permite la conmutación en ambas mitades de una forma de onda de corriente alterna, lo que significa que se puede utilizar el ciclo completo.
A diferencia de los tiristores básicos, que solo usan una mitad de la forma de onda, el TRIAC solo requiere un dispositivo para controlar ambas mitades de la forma de onda de corriente alterna, lo que lo convierte en una solución ideal para un interruptor electrónico de corriente alterna.
Símbolo de TRIAC.
El símbolo del TRIAC en diagramas de circuito representa sus propiedades bidireccionales y se asemeja a dos tiristores en sentidos opuestos fusionados. Al igual que un tiristor, el TRIAC tiene tres terminales: dos terminales principales de transporte de corriente (MT1 y MT2) y una compuerta (G). Los terminales MT1 y MT2 están conectados a lo que serían, en esencia, el cátodo de un tiristor y el ánodo de otro dentro del dispositivo en su conjunto.
Aplicaciones de TRIAC.
Los TRIAC se utilizan en diversas aplicaciones que requieren conmutación de corriente alterna de potencia baja a media. Aunque en sistemas de alta potencia se tiende a utilizar dos tiristores, ya que se pueden controlar más fácilmente, los TRIAC son ampliamente empleados en situaciones como:
- Control de iluminación, especialmente en atenuadores domésticos.
- Control de velocidad de ventiladores y pequeños motores.
- Interruptores electrónicos para control y conmutación de corriente alterna en general.
Los TRIAC también se pueden encontrar en módulos llamados relés de estado sólido. En estos casos, una versión óptica del dispositivo semiconductor se activa mediante una fuente de luz LED, que enciende el relé de estado sólido según la señal de entrada. La fuente de luz LED o infrarrojos y el TRIAC óptico están contenidos dentro del mismo paquete, proporcionando suficiente aislamiento para soportar altos voltajes.
Usos del TRIAC.
Para obtener el mejor rendimiento de un TRIAC, es necesario comprender algunas características y consejos sobre su empleo:
- Disparo no simétrico: Debido a su construcción interna y ligeras diferencias entre las dos mitades, los TRIAC no disparan simétricamente. Esto resulta en la generación de armónicos; cuanto menos simétrico se dispara el TRIAC, mayor es el nivel de armónicos producidos. Por ello, no son los preferidos para sistemas de alta potencia.
- Uso de DIAC: Para ayudar a superar el problema del disparo no simétrico del TRIAC y los armónicos resultantes, a menudo se coloca un dispositivo semiconductor conocido como DIAC en serie con la puerta del TRIAC. La inclusión del DIAC hace que la conmutación sea más uniforme para ambas mitades del ciclo y, por lo tanto, crea un interruptor electrónico más eficaz. La característica de cambio del DIAC es más uniforme que la del TRIAC, lo que hace que el punto de disparo sea más uniforme en ambas direcciones.
Ejemplos de circuitos TRIAC.
Existen diversas formas de emplear un TRIAC en circuitos electrónicos. A continuación, se presentan algunos ejemplos que pueden mostrarte cómo se pueden utilizar estos semiconductores:
Circuito de interruptor electrónico TRIAC simple.
El TRIAC funciona como un interruptor electrónico; al recibir un pulso de activación de un interruptor de baja potencia, permite controlar niveles de potencia mucho más altos que los posibles con un simple interruptor mecánico.
Circuito TRIAC de potencia variable o atenuador.
Uno de los circuitos más populares y usados. El circuito varía la fase en la entrada del semiconductor para controlar la potencia que se puede disipar en la carga, siendo muy común en aplicaciones de control de iluminación.
Circuitos de temporizador de retardo TRIAC.
El TRIAC se puede configurar en un circuito temporizador de retardo para encender o apagar una carga después de un retardo predeterminado. Inicialmente, el circuito se enciende y el TRIAC se activa. El condensador comienza a cargarse y, una vez que se alcanza el umbral, el transistor de unión (UJT) se enciende y activa un tiristor (SCR).
El SCR pone en cortocircuito la puerta a tierra, apagando el dispositivo. El tiempo de retardo se decide por el ajuste del potenciómetro y el valor del condensador en serie.
Circuito intermitente de la lámpara TRIAC.
Este circuito intermitente se puede utilizar para encender una lámpara incandescente estándar con una frecuencia ajustable entre aproximadamente 2 y 10 Hz. El circuito funciona rectificando el voltaje de la red mediante un diodo junto con una red RC variable. Cuando el condensador electrolítico se carga hasta el voltaje de ruptura del DIAC, se descarga a través del DIAC, que a su vez enciende el TRIAC, lo que da como resultado el parpadeo de la lámpara conectada.
Ventajas.
Algunas ventajas de este dispositivo son las siguientes:
- Los TRIAC pueden activarse mediante voltajes de polaridad positiva y negativa aplicados en la puerta.
- Se pueden activar y controlar ambos ciclos de una forma de onda de corriente alterna.
- En contraste con los tiristores en configuración antiparalelo que requieren dos disipadores de calor separados, un TRIAC emplea un solo disipador de calor, permitiendo así ahorro de espacio y costo en aplicaciones de alimentación de corriente alterna.
- En aplicaciones de corriente continua, los SCR deben estar conectados con un diodo en paralelo para proteger contra el voltaje inverso. Sin embargo, el TRIAC puede conmutar en ambas direcciones sin necesidad de un diodo adicional.
Desventajas.
Algunas desventajas de los TRIAC son las siguientes:
- Tienen categorizaciones de potencia más bajas en comparación con los tiristores.
- Se requiere un cuidado especial al elegir un circuito de activación de la puerta, ya que pueden activarse en ambas polaridades.
- Poseen una evaluación de dv/dt más baja en comparación con los tiristores.
- Su frecuencia de conmutación es menor que la de los tiristores.
- Los TRIAC suelen ser menos robustos y seguros que los tiristores.
Comparación TRIAC vs SCR.
A continuación, se presenta una comparación simple entre estos semiconductores:
- Los TRIAC son semiconductores bidireccionales, mientras que los SCR son unidireccionales.
- Los terminales de los SCR son el ánodo, cátodo y puerta, mientras que los del TRIAC son MT2, MT1 y puerta.
- Los TRIAC pueden conducir corriente con voltajes de compuerta positivos y negativos, mientras que los SCR se activan únicamente con corriente de compuerta en una dirección.
- Los TRIAC poseen cuatro modos de activación posibles, mientras que los SCR tienen solo un modo de operación.
- Los SCR generalmente cuentan con clasificaciones de potencia más altas que los TRIAC.
- Las características de los TRIAC se encuentran en el primer y tercer cuadrante, mientras que las características de los SCR se ubican en el primer cuadrante.
- Los SCR suelen ser más confiables y seguros que los TRIAC.
Fabricantes.
A continuación, te indicaremos una lista con algunos de los fabricantes de TRIAC que existen en el mercado:
Greegoo Electronic CO.
Establecido en 1995 y fabricante certificado, Greegoo es una unidad de control de motores y dispositivos semiconductores líder en China. Con más de mil modelos estándar y basados en sus más de 15 años de experiencia en diseño, fabricación y distribución en la industria, se presenta como una solución total y aliada de energía confiable.
Littelfuse.
Es una multinacional que diseña y fabrica productos electrónicos con sede en Chicago (Estados Unidos de América). La empresa produce productos de protección de circuitos electrónicos y también fabrica una variedad de componentes electrónicos y sensores para automóviles. Littelfuse se fundó en 1927 y cuenta con más de 40 instalaciones de ventas, distribución, fabricación e ingeniería en América, Europa y Asia.
Nell Power Semiconductor Co.
Fundada en 1995, Nell Semiconductor Co. se dedica a fabricar semiconductores de potencia de alta calidad. La empresa valora la innovación y la cooperación en el servicio a los clientes, desde el diseño de sus dispositivos hasta la elaboración de sus productos. Su sede se encuentra en China.
Proton-Electrotex.
Proton-Electrotex es una empresa rusa que se dedica al desarrollo, fabricación y venta de semiconductores de potencia bidireccionales. La sede de esta empresa se encuentra en la ciudad de Orel, siendo una de las más importantes de esta región.
Diodes Incorporated.
Diodes Incorporated es una empresa estadounidense con sede en Plano, Texas, que se dedica a la fabricación de semiconductores electrónicos mixtos, fue fundada en 1959.
ON Semiconductor (antes Fairchild Semiconductor).
ON Semiconductor es una compañía norteamericana, que adquirió Fairchild Semiconductor en 2016. Fairchild fue fundada en 1957 en la ciudad de San José, California y fue la primera empresa en introducir al mercado el primer circuito integrado comercializado al público.
Infineon Technologies.
Infineon Technologies es una empresa alemana que se creo en 1999, que en el pasado trabajó con la reconocida Siemens. Es reconocida en el continente europeo como una de las principales fabricantes de dispositivos semiconductores.
Kodenshi AUK Group.
Kodenshi AUK Group es un consorcio surcoreano-japonés fundado en 1972. Destaca por la calidad en la fabricación de sus productos.
Micro Commercial Components Corp.
Micro Commercial Components Corp. es una empresa que nació en 1991 que se dedica al diseño y fabricación de semiconductores discretos de alta calidad para los mercados de consumo. La sede se encuentra en Simi Valley, California.
Renesas Corp.
Renesas Corp. es una empresa creada en 2003 por las reconocidas Hitachi y Mitsubishi, con sede en Tokio, la cual se dedica al diseño, desarrollo y fabricación de semiconductores electrónicos.
ST Semiconductor.
STMicroelectronics es una compañía europea con participación francesa, italiana y holandesa, con sede en Ginebra, Suiza, que se dedica al desarrollo, fabricación y comercialización de circuitos integrados y semiconductores. Es considerada uno de los principales fabricantes mundiales en este sector.
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