Come testare BTB16-700BW: utilizzare un circuito e un tester per diagnosticare un triac

I tiristori sono usati per controllare il potere. Sono utilizzati nei dimmer o per controllare la velocità dei motori. Durante il processo di riparazione, non è difficile identificare il malfunzionamento di un tale componente radio utilizzando un multimetro. Tutti i tiristori vengono testati allo stesso modo. Sapendo come controllare BTB16-700BW, sarà possibile determinare l'operabilità di altri elementi della famiglia dei tiristori.

Scopo e dispositivo

Un tiristore è un dispositivo elettronico costruito su un singolo cristallo semiconduttore con diverse giunzioni pn. Tale dispositivo è caratterizzato da due modalità di funzionamento stabili: chiuso, quando non c'è conduttività e aperto: il dispositivo è in uno stato di alta conduttività. Un tiristore può essere pensato come una chiave elettronica. A seconda del suo stato, il segnale elettrico può andare oltre il circuito oppure no.

La famiglia dei tiristori comprende diversi tipi di dispositivi che differiscono per il tipo di conduttività, ad esempio triac, dinistor, trinistor. Un triac viene utilizzato per operare in un circuito a corrente alternata, poiché può condurre corrente in qualsiasi direzione. Tale dispositivo ha tre uscite nel suo design, quindi nella letteratura inglese è chiamato TRIAC (triodo per corrente alternata), che si traduce come un triodo in corrente alternata.

Due punti di connessione sono chiamati punti slave e uno è chiamato punti master. Il triac non ha anodo e catodo. Nei circuiti elettrici la chiave elettronica è collegata in serie al carico. Per il suo passaggio da uno stato chiuso ad uno aperto, è necessario inviare un segnale di una certa ampiezza al terminale di controllo del dispositivo, mentre la corrente può fluire liberamente in entrambe le direzioni.

Una caratteristica del triac è che non richiede una costante la presenza di tensione all'elettrodo di commutazione e per modificare la conduttività, solo un breve polso. Ma allo stesso tempo, c'è una condizione che una corrente di una certa grandezza, chiamata corrente di mantenimento, deve fluire attraverso le uscite controllate.

Sugli schemi e nella documentazione tecnica, il triac è firmato con le lettere VS con una cifra che ne indica il numero di serie. È raffigurato sotto forma di triangoli paralleli tra loro con vertici diretti opposti. Dalla base di una delle forme geometriche, viene visualizzata una piattaforma, indicata dalla lettera latina G (otturatore). Gli altri due pin sono etichettati T1 e T2, che indicano i pin di alimentazione. In alcuni circuiti, gli elettrodi controllabili possono essere designati con la lettera A.

Un fatto interessante è che questo dispositivo a semiconduttore è stato inventato presso il Mordovian Scientific Research Electrotechnical Institute nel 1963.

Principio di funzionamento

Sebbene l'elemento sia un dispositivo abbastanza affidabile, succede che fallisce. Ma per controllare correttamente il triac, è necessario essere in grado non solo di utilizzare le richieste di misurazione, ma anche di comprendere l'essenza del suo lavoro.

Un elemento a semiconduttore può essere rappresentato da due tiristori, che sono collegati in antiparallelo l'uno rispetto all'altro. Come un diodo, un triac ha giunzioni p-n, ma ne ha di più. La struttura del dispositivo è composta da cinque strati alternati. A seconda della tensione applicata al terminale di controllo, i processi di ricombinazione e movimento dei portatori di carica maggioritari iniziano nelle transizioni di barriera o, al contrario, nell'espansione degli spazi proibiti.

Il triac entra in uno stato in cui le cariche possono attraversarlo liberamente, quando sono soddisfatte due condizioni:

• la sua uscita di controllo è alimentata con una corrente dell'ampiezza richiesta (sblocco);
• la differenza di potenziale tra gli elettrodi controllati corrisponde ad un certo valore determinato dai parametri del dispositivo.

In altri casi, l'interruttore a semiconduttore sarà bloccato. Quando si utilizza il dispositivo in circuiti con un segnale alternato, la polarità della tensione cambierà costantemente ai terminali, quindi la modalità operativa del dispositivo è divisa in quattro quadranti. Ogni quadrante ha le proprie condizioni per lo sblocco o il blocco.

Se la differenza di potenziale tra i terminali di potenza è uguale a V A1-A2> 0, e rispetto all'elettrodo di gate all'ingresso A1 si ha tensione negativa, quindi il triac corrisponde al secondo quadrante con i suoi determinati valori di sblocco (Igt) e mantenimento (In) correnti.

Per la sua particolarità di funzionamento, questo tipo di tiristore era originariamente utilizzato come elemento di controllo sulle macchine di produzione, consentendo loro di fornire corrente senza problemi. Questi erano dispositivi abbastanza grandi che richiedevano un raffreddamento massiccio. Ma l'evoluzione del dispositivo ha portato ad una diminuzione delle dimensioni e migliorare il processo tecnico di fabbricazione. Ciò ha permesso di utilizzare i triac in combinazione con apparecchiature di compressione, sistemi di riscaldamento elettrici, utensili elettrici e unità di ricarica.

Caratteristiche dello strumento

Come qualsiasi dispositivo elettronico a semiconduttore, un triac è caratterizzato da una serie di parametri tecnici. Consentono di utilizzarlo in una particolare attrezzatura. Il corretto funzionamento del dispositivo è determinato dalla conformità delle caratteristiche dichiarate a quelle reali e l'essenza delle misurazioni si riduce all'ottenimento dei valori di questi parametri.

Per una misurazione completa delle caratteristiche, sono necessari dispositivi specializzati che non sono disponibili per le famiglie applicazioni, quindi, per testare il triac, i radioamatori usano più spesso un tester e speciali schemi. Per esempio, Il popolare triac BTB16-700BW è caratterizzato dai seguenti parametri tecnici:

1. Tensione massima Vrpm - 700 V. Indica la differenza di potenziale limite, il cui eccesso porta a danni alla struttura dell'elemento.
2. Tensione impulsiva ciclica Vdrm - 700 V. Anche se la chiave elettronica è chiusa e il livello del segnale applicato all'elemento supera i 700 volt, le sue transizioni falliranno.
3. Il valore più alto della corrente Irms media in stato - 16 A. Caratterizza la forza attuale di una forma sinusoidale, in grado di passare a lungo attraverso il triac senza guasti.
4. La sua corrente impulsiva di picco è di 168 A. Questo parametro è necessariamente indicato con un tempo durante il quale il dispositivo non verrà danneggiato. Quindi, per BTB16-700BW è 16,7 ms.
5. Corrente di porta Ig - 10-50 mA. Dipende dalla polarità della tensione applicata ai terminali del dispositivo e dai parametri del segnale di ingresso. Specificato come intervallo.
6. La velocità di salita della corrente dI/dT è di 14 A/ms. Definito per uno stato aperto. Se viene superato, l'elemento fallirà.
7. Tempo di accensione t - 2μs. Mostra il tempo trascorso prima che la corrente di gate raggiunga il 10% del suo valore massimo, quando la tensione tra gli elettrodi di potenza è diminuita della stessa percentuale.
8. La velocità di aumento della tensione dV/dT è di 1000 V/μs. Se questo valore è maggiore del valore specificato, il dispositivo non sarà in grado di funzionare correttamente, ovvero si verificheranno false aperture e chiusure.

Oltre a questi parametri vengono spesso indicate caratteristiche minori, ad esempio il range di temperatura di esercizio (da –40 °C a +125 °C), il tipo di collo (TO-220 AB).

Testare un oggetto

Esistono diversi modi per testare l'operatività di un triac. Per i più semplici, è necessario solo un multimetro e, per misurazioni più complesse, una fonte di alimentazione autonoma o un circuito di prova.

Con l'aiuto di un tester, la verifica viene eseguita utilizzando la conoscenza basata sul principio di funzionamento di un triac. La diagnostica con un multimetro non sarà in grado di determinare tutte le caratteristiche dell'elemento, ma sarà abbastanza sufficiente per il test iniziale delle prestazioni.

Un semplice controllo può essere effettuato utilizzando una lampadina e una batteria. Per fare ciò, un terminale della batteria è collegato ai terminali di controllo e funzionamento del triac e il secondo alla base della lampadina. Il cavo dell'elemento è collegato al contatto centrale dell'illuminatore. In questo caso, la transizione deve essere aperta, quindi la luce si accenderà.

Se, anche prima che la tensione fosse applicata all'uscita di controllo, il dispositivo di illuminazione ha preso fuoco, ciò indica che il triac è difettoso e le sue transizioni sono interrotte. Tale elemento non può essere ulteriormente controllato, poiché è difettoso.

Controllo del tester

Per l'esecuzione delle prove è adatto un dispositivo di qualsiasi tipo di azione, ma allo stesso tempo è necessario che il valore della corrente da esso prodotta sia sufficiente per commutare l'elemento. Pertanto, sarebbe preferibile utilizzare un dispositivo analogico. Ad esempio, per verificare con il tester BTB12-800CW, è necessario fornire una corrente di circa 30 mA e per il BTB16-700BW questa cifra dovrebbe essere di 15 mA.

Dovrai anche prestare attenzione alle condizioni della batteria nel tester. In un dispositivo digitale, l'icona di sostituzione della batteria non dovrebbe essere visualizzata sullo schermo e in un dispositivo analogico, quando le sonde sono in cortocircuito tra loro, la freccia dovrebbe puntare a zero.

L'essenza della misurazione si riduce al controllo delle transizioni del dispositivo. Per fare ciò, il tester passa alla modalità di selezione della resistenza per l'intervallo più piccolo. È meglio controllare nella seguente sequenza:

1. I puntali di prova sono collegati ai cavi di alimentazione del triac T1 e T2. Se l'elemento radio funziona correttamente, il multimetro dovrebbe mostrare una resistenza infinitamente alta.
2. La polarità del segnale applicato ai terminali di lavoro cambia. Per questo, le sonde di misurazione vengono riorganizzate. Anche la resistenza deve essere grande.
3. Il terminale di lavoro T1 o T2 e il cancello G vengono collegati brevemente.
4. Viene nuovamente misurata la resistenza della giunzione tra T1 e T2. In una direzione, deve cambiare. Quindi, per BTB12-800CW sarà di circa 50 ohm.
5. La polarità è invertita. In questo caso, l'impedenza della giunzione deve essere elevata, il che corrisponde all'assenza di rottura inversa.

Questo comportamento del triac quando viene controllato dal tester indica un'alta probabilità della sua funzionalità. Vale anche la pena notare che durante tale controllo non è necessario dissaldare completamente il radioelemento dal circuito, ma è sufficiente scollegare il suo contatto di controllo.

Usando lo schema

Esistono molti circuiti diversi utilizzati dai radioamatori per testare le prestazioni di un triac. Ma è meglio utilizzare un circuito universale in grado di testare qualsiasi elemento della famiglia dei tiristori, ad esempio BTB16-700BW. Non necessita di alcuna configurazione e funziona subito dopo il montaggio. Per ritirarlo, avrai bisogno dei seguenti elementi:

1. Resistori R1 — R4 470 Ohm, R4 — R5 1 kOhm.
2. Condensatori C1 e C2 - 100 μF x 6,5 V.
3. Diodi VD1, VD2, VD5 e VD6 - 2N4148; VD2 e VD3 - AL307.

Una batteria KRONA può essere utilizzata come fonte di alimentazione.

L'essenza delle misurazioni si riduce alle seguenti azioni: l'interruttore S3 viene spostato nella posizione superiore, di conseguenza il dispositivo è alimentato. Successivamente, premendo brevemente il pulsante S2, viene applicata corrente all'uscita di controllo dell'elemento.

Se il BTB16-700BW sta funzionando, allora dovrebbe aprirsi la sua transizione, che sarà segnalata dal LED VD3. Quindi l'interruttore è impostato sulla posizione centrale, il LED dovrebbe spegnersi. Nella fase successiva, S3 viene commutato nella posizione inferiore e viene premuto il pulsante S2. Il risultato di queste azioni farà accendere il LED VD4. Questo comportamento del triac ti permetterà di dichiarare le sue prestazioni con assoluta certezza.

Il controllo di un triac non è così difficile, soprattutto se si utilizza un tester, anche se è meglio assemblare un circuito speciale. Ma va notato che a causa dell'elevata sensibilità dei triac alla corrente di commutazione, è meglio utilizzare i comparatori come multimetri.