PIC DIMMER - 2

Scelta del TRIAC

Il primo punto da affrontare e' scegliere un TRIAC per il circuito di commutazione. In primo luogo, riguardare alcuni principi fondamentali del TRIAC. Un TRIAC è essenzialmente l'unione di due raddrizzatori controllati, o SCR, collegati in modo da avere la gate in comune e i terminali K e A di uno connessi rispettivamente con il terminale A e K dell'altro. Poiché il TRIAC e' basato sullo SCR, una volta che il dispositivo comincia a condurre, continuerà a condurre fino a che la corrente che attraversa il dispositivo non va a zero. Normalmente il TRIAC è un circuito aperto fra l'alimentazione AC e la lampada fino a che una corrente minima di gate non e' fornita o assorbita dalla gate. Il TRIAC allora è innescato e rimane tale fino a che la corrente che lo attraversa non si azzera in corrispondenza del passaggio per lo zero della tensione AC (zero voltage crossing). Questa descrizione dà un'idea generale di come il dispositivo funziona. Ci sono altre specifiche che devono essere descritte. In primo luogo, il TRIAC non si innesca fino al raggiungimento della corrente minima di mantenimento che attraversa il dispositivo. In secondo luogo, i due terminali principali del TRIAC non sono completamente intercambiabili. Questo perché la corrente di polarizzazione del TRIAC è dipendente, in misura, dal senso del corrente di polarizzazione e dal senso della corrente del carico nel dispositivo. Queste combinazioni dei sensi delle correnti sono definibili nei quadranti di conduzione per il dispositivo. Usando la convenzione di MT1 e di MT2 per i terminali principali, i quattro quadranti sono così definiti: 

1.Quadrante uno, corrente in MT2 e uscente da MT1, con un flusso di corrente positivo nel gate. 

2.Quadrante due, corrente in MT2 e uscente da MT1, con corrente negativa dalla gate. 

3.Quadrante tre, corrente in MT1 e uscente da MT2, con corrente negativa dalla gate. 

4.Quadrante quattro, corrente in MT1 e uscente da MT2, con corrente positiva nella gate. 

Nel caso del quadrante quattro la corrente minima di gate è in genere superiore a quella per gli altri quadranti. Volendo ridurre la corrente il più possibile, eviteremo il funzionamento in questo quadrante . Così quando scegliamo un TRIAC, prenderemo un TRIAC con una piccola sensibilità di gate capace di commutare fino a 4 Ampere. Inoltre dovrebbe avere un corrente di mantenimento piccola in modo da limitare il tempo in cui dovremo fornire corrente alla gate. In più, il nostro alimentatore deve avere la linea a 5 VCC legata alla stessa linea di AC del TRIAC, per evitare di lavorare nel quadrante quattro. Ciò causerà che il circuito tirerà fuori corrente dalla gate del TRIAC, forzando il funzionamento nei quadranti due e tre. Un dispositivo L6004D3 della Teccor richiede soltanto un corrente di gate tipica di 3 mA e una corrente minima di mantenimento minore di 5 mA. In più, il dispositivo è disponibile in un contenitore ( package) per un circuito compatto. Supponiamo che il carico è una lampadina da 100 watt con una resistenza tipica del filamento approssimativamente di 1 ohm. Il TRIAC dovrebbe condurre 5 mA quando la tensione di linea AC raggiunge i 5V. Traducendo questo in angolo di conduzione, la corrente di mantenimento di 5 mA dovrebbe essere raggiunta 2 gradi dopo il passaggio per lo zero.

ø=arcsen(5/(220*1.414))=0.016 rad/sec

essendo con ø = 2*¶*f *t con f=50Hz si ha

Presupponendo un sistema a 50 Hz, la corrente minima di mantenimento di 5 mA dovrebbe essere raggiunta dopo un tempo pari a :

t= ø /(2*¶*f) = 0.016 / (2*3.14.50) = 50.9 us

Così, dobbiamo soltanto tenere la corrente di polarizzazione di 3 mA per circa 100 us per innescare il TRIAC. Se mediamo l'impulso stretto della corrente di gate su metà del ciclo da 60 hertz, abbiamo una corrente media di polarizzazione del TRIAC minore di 37.5 di uA. Il nostro scopo è di determinare quale dispositivo usare nel circuito del dimmer. Avremo bisogno di tre pin I/O; uno per l'azionamento della gate del TRIAC, uno per la rilevazione di passaggio per lo zero della tensione AC ed uno per la ricezione dei dati per il controllo remoto IR. Nota: Qui c'è uno dei vantaggi significativi dovuti all'uso del microcontrollore nel circuito del dimming. La necessità di mantenere la polarizzazione di gate per un tempo minore di 100us e non per mezzo ciclo completo, comporta un risparmio maggiore del 98% della corrente di polarizzazione per il TRIAC. Il più piccolo dispositivo che fa fronte a queste richieste è il PIC10F200 in un package SOT-23. Questo micro ha 3 pin di I/O e solo un pin di ingresso, una corrente di 25 mA massima erogabile dai pin e quando alimentato a 5 VCC, richiede soltanto 350 uA per funzionare e soltanto i 0.1 uA nello stato di SLEEP.