Đóng cắt thiết bị xoay chiều bằng Triac

Từ lâu việc dùng rơ le để đóng cắt được sử dụng phổ biến cho các thiết bị hoạt động ở điện áp cao. Nhưng việc sử dụng rơ le đóng cắt có 2 nhược điểm lớn: gây ồn, và gây nhiễu cho các thiết bị xung quanh. Một phương án giải quyết vấn đề này là sử dụng TRIAC kết hợp với opto-coupler. Phương pháp này ngày nay được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch dimmer, đóng cắt động cơ...

Các linh kiện cần sử dụng:

+ R1 (360 Ohms, 1W)

+ R2 (470 Ohms, 1W)

+ R3 (39 Ohms, 1W)

+ C1 (0.05uF, 400V, tụ gốm)

+ C2 (0.01uF, 400V, tụ gốm)

+ TRIAC (BT136)

+ IC1 MOC3041 (OPTO-COUPLER)

+ Bóng đèn dây tóc.

Với mạch điện ở trên, ta có thể sử dụng điện áp nhỏ để điều khiển các thiết bị cao áp. Ví dụ, sử dụng vi điều khiển để điều khiển bóng đèn 220V hoặc các thiết bị khác chạy ở điện áp cao.

Hoạt động của mạch như sau:

Điều kiện ON:

Khi điện áp 5V được đặt vào chân 1&2 của opto-coupler, mạch zero-crossing được built-in trong MOC3041 sẽ tự động phát hiện khi sóng hình sin của điện áp xoay chiều đi qua điểm 0 để mở thông 2 chân 4&6. Khi chân 4&6 thông sẽ dẫn dòng vào cực GATE của TRIAC (TRIAC pin3) và TRIAC sẽ bắt đầu dẫn dòng chính giữa 2 chân 2&1, đèn sáng!

Lưu ý: MOC3041 do có zero-crossing được built-in trong chip nên thực tế, bạn không thực sự điều khiển được TRIAC đóng cắt. MOC3041 không thể sử dụng để điều chỉnh độ sáng của đèn. Để làm các mạch dimmer điều chỉnh độ sáng của đèn cần sử dụng loại random-phase opto như MOC3052, MOC3021.

Điều kiện OFF:

- Bây giờ khi ta thực hiện tắt đèn, điện áp 0V được đặt vào 2 chân 1&2, chân 6&4 không thông dẫn đến không có dòng vào cực GATE của TRIAC. TRIAC ngừng dẫn dòng giữa 2&1, đèn tắt!

Một số điểm cần lưu ý:

- Dòng ra vi điều khiển để kích opto phải đủ lớn, ít nhất phải đạt 20mA. Nếu vi điều khiển của bạn không thỏa mãn thì có thể sử dụng transistor như trên hình.

- Công suất đóng cắt tải phụ thuộc vào công suất của Triac. Do đó cần phải xem công suất đóng cắt và lựa chọn triac cho hợp lý.

- Opto lựa chọn phải là loại Opto có chức năng zero-crossing được tích hợp bên trong Opto.

- Vùng màu đỏ số 3 được khoanh vùng ở trên gọi là snubber, mạch chống cháy cho TRIAC. Sử dụng khi ta cần đóng mở tải cảm (inductive load). Khi tải cảm (VD: động cơ) bị ngắt điện đột ngột, điện áp tính theo công thức U=Ldi/dt sẽ vọt lên rất lớn, có thể đánh thủng TRIAC. Do đó ta cần tụ để tạo dao động và điện trở để tiêu tán năng lượng của cuộn dây.

Lợi ích của mạch đóng cắt bằng TRIAC:

- Sử dụng đóng cắt các mạch điện xoay chiều.

- Không tạo tiếng ồn.

- Không gây nhiễu sóng hài.

- An toàn điện do được cách li giữa khối điều khiển và khối công suất bằng opto

- Có thể sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu việc đóng cắt nhanh (fast switching).