Pengertian TRIAC dan Aplikasi TRIAC

Pengertian TRIAC dan Aplikasi TRIAC – Triac adalah perangkat solid-state berkecepatan tinggi yang dapat beralih dan mengontrol daya AC di kedua arah gelombang sinusoidal. Menjadi perangkat solid state, thyristor dapat digunakan untuk mengontrol lampu, motor, atau pemanas dll. Namun, salah satu masalah menggunakan thyristor untuk mengendalikan rangkaian seperti itu adalah dioda, kemudian “thyristor” adalah perangkat searah, yang berarti yang melewati arus dalam satu arah saja, dari Anoda ke Katoda.

Untuk rangkaian sakelar DC, karakteristik sakelar “satu arah” ini dapat diterima karena setelah dipicu semua daya DC dikirim langsung ke beban. Tetapi dalam rangkaian AC sakelar sinusoidal, sakelar searah ini mungkin menjadi masalah karena hanya berjalan selama setengah siklus (seperti penyearah setengah gelombang) ketika Anoda positif terlepas dari apa pun yang dilakukan sinyal Gerbang. Kemudian untuk operasi AC hanya setengah daya dikirim ke beban oleh sebuah thyristor.

Untuk mendapatkan kontrol daya gelombang penuh, kita dapat menghubungkan satu thyristor di dalam jembatan penyearah gelombang penuh yang memicu pada setiap setengah-gelombang positif, atau untuk menghubungkan dua thyristor bersama-sama dalam paralel inverse (back-to-back) seperti yang ditunjukkan di bawah ini tetapi ini meningkatkan kompleksitas dan jumlah komponen yang digunakan dalam rangkaian sakelar.

Konfigurasi Rangkaian Thyristor (SCR)

Namun ada, jenis lain dari perangkat semikonduktor yang disebut “Triode AC Switch” atau singkatnya Triac yang juga merupakan anggota keluarga Thyristor yang digunakan sebagai perangkat sakelar daya solid state, tetapi yang lebih penting adalah perangkat “dua arah”.

Dengan kata lain, Triac dapat dipicu menjadi konduksi oleh tegangan positif dan negatif yang diterapkan pada Anoda dan dengan pulsa pemicu positif dan negatif yang diterapkan pada terminal Gerbang sehingga menjadikannya perangkat kontrol dikendalikan dengan dua-kuadran sakelar gerbang.

Sebuah Triac berperilaku seperti dua thyristor konvensional terhubung bersama-sama secara paralel inverse (back-to-back) dengan menghormati satu sama lain dan karena pengaturan ini dua thyristor berbagi terminal common Gerbang semua dalam paket tiga terminal tunggal.

Karena triac berjalan di kedua arah gelombang sinusoidal, konsep terminal anoda dan terminal katoda yang digunakan untuk mengidentifikasi terminal daya utama thyristor diganti dengan identifikasi: MT1, untuk Terminal 1 Utama dan MT2 untuk Main Terminal 2 dengan terminal G yang direferensikan sama.

Pada sebagian besar aplikasi sakelar AC, terminal triac Gerbang dikaitkan dengan terminal MT1, mirip dengan hubungan Gerbang-Katoda thyristor atau hubungan base-emitter dari transistor. Konstruksi, doping PN, dan simbol skematis yang digunakan untuk mewakili Triac diberikan di bawah ini.

Simbol dan Konstruksi Triac

Kita sekarang tahu bahwa “triac” adalah 4-layer, PNPN di arah positif dan NPNP di arah negatif, perangkat dua arah dua terminal yang menghalangi arus dalam keadaan “OFF” yang bertindak seperti sakelar rangkaian terbuka, tetapi tidak seperti thyristor konvensional, triac dapat mengalirkan arus ke salah satu arah ketika dipicu oleh pulsa gerbang tunggal. Kemudian triac memiliki empat mode operasi yang dapat memicu sebagai berikut.

Ι + Mode = MT2 arus positif (+ve), Gerbang arus positif (+ve)
Ι – Mode = MT2 arus positif (+ve), Gerbang arus negatif (-ve)
ΙΙΙ + Mode = MT2 arus negatif (-ve), Gerbang arus positif (+ve)
ΙΙΙ – Mode = MT2 arus negatif (-ve), Gerbang arus negatif (-ve)

Dan empat mode ini di mana triac dapat dioperasikan ditampilkan menggunakan kurva karakteristik triac I-V.

Kurva Karakteristik Triac I-V

Dalam Kuadran Ι, triac biasanya dipicu menjadi konduksi oleh arus gerbang positif, diberi label di atas sebagai mode Ι+. Tapi itu juga bisa dipicu oleh arus gerbang negatif, mode Ι–. Demikian pula, dalam Kuadran <ΙΙΙ, memicu dengan arus gerbang negatif, –ΙG juga umum, mode ΙΙΙ– bersama dengan mode ΙΙΙ+. Akan tetapi, mode Ι– dan ΙΙΙ+, konfigurasi yang kurang sensitif membutuhkan arus gerbang yang lebih besar untuk memicu daripada mode pemicu triac yang lebih umum dari Ι+ dan ΙΙΙ–.

Juga, seperti halnya Thryistor, triac juga membutuhkan minimum arus holding IH untuk mempertahankan konduksi pada bentuk gelombang titik crossover. Kemudian meskipun kedua thyristor SCR digabungkan menjadi satu perangkat triac tunggal, mereka masih menunjukkan karakteristik listrik masing-masing seperti tegangan gangguan yang berbeda, menahan arus dan memicu level tegangan persis sama seperti yang kita harapkan dari perangkat thryistor SCR tunggal.

Aplikasi Triac

Triac ini paling sering digunakan perangkat semikonduktor untuk sakelar dan kontrol daya sistem AC sebagai triac dapat diaktifkan “ON” oleh salah satu pulsa Gerbang positif atau negatif, terlepas dari polaritas supply AC pada waktu itu. Hal ini membuat triac ideal untuk mengontrol lampu atau beban motor AC dengan rangkaian sakelar triac yang sangat mendasar yang diberikan di bawah ini.

Rangkaian Sakelar Triac No.1

Rangkaian di atas menunjukkan rangkaian sakelar (switch) daya triac DC sederhana yang dipicu. Dengan sakelar SW1 terbuka, tidak ada arus yang mengalir ke Gerbang triac dan lampu karenanya “OFF”. Ketika SW1 ditutup, Gerbang saat diterapkan pada triac dari supply baterai VG melalui resistor R dan triac didorong ke konduksi penuh bertindak seperti sakelar tertutup dan power/daya penuh diambil oleh lampu dari supply sinusoidal.

Karena baterai me-supply arus Gerbang positif ke triac setiap kali sakelar SW1 ditutup, triac karenanya secara terus-menerus terjaga keamanannya dalam mode Ι+ dan ΙΙΙ+ terlepas dari polaritas terminal MT2.

Tentu saja, masalah dengan rangkaian sakelar triac sederhana ini adalah bahwa kita akan memerlukan supply Gerbang positif atau negatif tambahan untuk memicu triac ke konduksi. Tapi kita juga bisa memicu triac menggunakan tegangan supply AC aktual itu sendiri sebagai gerbang memicu tegangan. Pertimbangkan rangkaian di bawah ini.

Rangkaian Sakelar Triac No2

Rangkaian ini menunjukkan triac yang digunakan sebagai sakelar daya AC statis sederhana yang menyediakan fungsi “ON” – “OFF” yang serupa dengan operasi pada Rangkaian DC sebelumnya. Ketika sakelar SW1 terbuka, triac bertindak sebagai sakelar terbuka dan lampu melewati arus nol. Ketika SW1 ditutup, triac dipagari “ON” melalui resistor pembatas arus R dan setengah-terkunci sesaat setelah dimulainya setiap setengah siklus, sehingga mengalihkan daya penuh ke beban lampu.

Karena supply adalah AC sinusoidal, triac secara otomatis membuka kuncian pada akhir setiap setengah siklus AC sebagai tegangan supply sesaat dan dengan demikian arus beban turun menjadi nol tetapi pasang kembali kait menggunakan setengah thyristor yang berlawanan pada setengah siklus berikutnya sebagai selama sakelar tetap tertutup. Jenis kontrol sakelar ini umumnya disebut kontrol gelombang penuh karena fakta bahwa kedua bagian dari gelombang sinus dikendalikan.

Karena triac secara efektif adalah dua thyristor SCR terhubung back-to-back, kita dapat mengambil rangkaian sakelar triac ini lebih lanjut dengan memodifikasi bagaimana gerbang dipicu seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Rangkaian Sakelar Triac yang Dimodifikasi

Seperti di atas, jika sakelar SW1 terbuka di posisi A, tidak ada arus gerbang dan lampu “OFF”. Jika sakelar dipindahkan ke posisi gerbang B arus mengalir pada setiap setengah siklus sama seperti sebelumnya dan daya penuh ditarik oleh lampu saat triac beroperasi dalam mode Ι+ dan ΙΙΙ–.

Namun kali ini ketika sakelar terhubung ke posisi C, dioda akan mencegah pemicu gerbang ketika MT2 negatif karena dioda reverse bias. Dengan demikian triac hanya menjalankan setengah siklus positif yang beroperasi dalam mode I+ saja dan lampu akan menyala dengan daya setengah. Kemudian tergantung pada posisi sakelar, bebannya Tidak Aktif (OFF), Setengah Daya (half-power) atau Sepenuhnya AKTIF (Fully ON).

Kontrol Fasa Triac

Tipe umum lain dari rangkaian sakelar triac menggunakan kontrol fasa untuk memvariasikan jumlah tegangan, dan oleh karena itu daya diterapkan pada beban, dalam hal ini motor, untuk kedua bagian positif dan negatif dari bentuk gelombang input.

Jenis kontrol kecepatan motor AC ini memberikan kontrol yang sepenuhnya variabel dan linier karena tegangan dapat disesuaikan dari nol hingga tegangan penuh seperti yang ditunjukkan.

Rangkaian Kontrol Fasa Triac

Rangkaian pemicu fasa dasar ini menggunakan triac secara seri dengan motor melintasi catu daya sinusoidal AC. Variabel resistor, VR1 digunakan untuk mengontrol jumlah pergeseran fasa pada gerbang triac yang pada gilirannya mengontrol jumlah tegangan yang diberikan ke motor dengan menyalakannya pada waktu yang berbeda selama siklus AC.

Tegangan pemicu triac berasal dari kombinasi VR1 – C1 melalui Diac. Diac adalah perangkat semikonduktor dua arah yang membantu memberikan pulsa arus pemicu yang tajam untuk sepenuhnya mengaktifkan-ON triac).

Pada awal setiap siklus, muatan C1 melalui variabel resistor, VR1. Ini berlanjut sampai tegangan melintasi C1 cukup untuk memicu diac ke konduksi yang pada gilirannya memungkinkan kapasitor, C1 untuk melepaskan ke gerbang triac mengubahnya “ON”.

Setelah triac dipicu ke dalam konduksi dan saturasi, triac secara efektif keluar dari rangkaian kontrol fasa memicu gerbang terhubung secara paralel di atasnya dan triac mengambil kendali untuk sisa setengah siklus.

Seperti yang telah kita lihat di atas, triac berubah-OFF secara otomatis pada akhir setengah siklus dan proses pemicu VR1 – C1 dimulai lagi pada setengah siklus berikutnya.

Namun, karena triac memerlukan jumlah arus gerbang yang berbeda di setiap mode operasi sakelar, misalnya Ι+ dan ΙΙΙ–, triac adalah makna asimetris yang mungkin tidak memicu pada titik yang sama persis untuk setiap siklus setengah positif dan negatif.

Rangkaian kontrol kecepatan triac sederhana ini tidak hanya cocok untuk kontrol kecepatan motor AC tetapi untuk peredupan lampu dan kontrol pemanas listrik dan pada kenyataannya sangat mirip dengan peredupan cahaya triac yang digunakan di banyak rumah.

Namun, trimer dimmer komersial tidak boleh digunakan sebagai pengendali kecepatan motor karena umumnya triac light dimmer dimaksudkan untuk digunakan dengan beban resistif saja seperti lampu pijar.

Kemudian kita bisa mengakhiri Tutorial Triac ini dengan merangkum poin-poin utamanya sebagai berikut:

• Triac adalah perangkat 4-terminal 4-layer thyristor yang serupa dengan SCR.
• Triac dapat dipicu menjadi konduksi di kedua arah.
• Ada empat mode pemicu yang mungkin untuk Triac, 2 di antaranya lebih disukai.

Kontrol listrik daya AC menggunakan Triac sangat efektif bila digunakan dengan benar untuk mengontrol beban jenis resistif seperti lampu pijar, pemanas atau motor universal kecil yang biasa ditemukan dalam perkakas listrik portabel dan peralatan kecil.

Tetapi harap diingat bahwa perangkat ini dapat digunakan dan terpasang langsung ke sumber listrik AC sehingga pengujian rangkaian harus dilakukan ketika perangkat kontrol daya terputus dari catu daya listrik. Harap ingat utamakan keselamatan!.