Optotriac
Autor: Wilmar Laiton Contacto: wilaeba@gmail.com
El siguiente proyecto permite realizar el prendido y apagado de cargas resistivas haciendo uso de un optotriac y un triac. Las cargas resistivas pueden ser resistencias calefactoras, lámparas incandescentes, contactores ya que estos son mas resistivos que inductivos, etc. El diagrama es el siguiente:
La mayor ventaja de usar un optotriac para activar un triac es la separación física entre el circuito de control y el circuito de potencia, minimizando así el ruido eléctrico en la parte de control. Entonces se tiene la señal VIN que es una señal dc continua o pulsada que es la encargada de generar la activación del optotriac, y la señal vac que es la que se encarga de dar la potencia a la carga. El circuito funciona para cualquier optotriac ya sea que tenga o no detector de cruce por cero. Si se quiere realizar un control por ángulo se debe usar un optotriac sin detector de cruce por cero. Las ecuaciones de diseño son las siguientes:
Tenga en cuenta:
- En el datasheet de cada optotriac aparece cual es la manera correcta de conectar el optotriac a su respectivo triac, es decir se indica dónde se conectan la terminal 1 (T1), la terminal 2 (T2), y la puerta (G) del triac con respecto al optotriac.
- VIN es el voltaje de disparo para activar el ototriac. Proviene de un circuito digital (microcontrolador, fpga, etc.) o de un circuito analogico (opamp, transistor, etc). Puede ser una señal continua o pulsada, y su valor normal está entre 3.3 voltios y 12 voltios.
- VFMAX es el voltaje máximo del diodo led del optotriac en conducción. El valor de VFMAX está especificado en el datasheet del respectivo optotriac.
- IFT es la corriente para activar el diodo led. Se recomienda que el valor de este se encuentre entre el IFTABS que es el valor que se indica en absolute maximum ratings, e IFTMAX que está normalmente entre 5 a 30 mA según el optotriac que se vaya a usar.
- VP se refiere al voltaje pico de la señal ac de entrada.
- 7.1 grados es un ángulo en el que se garantiza que traspase mínimo el 98% de la señal ac de entrada.
- Si bien un triac puede manejar cuatro cuadrantes V-I (voltaje-corriente), normalmente solo trabaja dos cuadrantes, el I y el III. El IGTMAX (corriente de puerta máxima) está en el datasheet del respectivo triac.
- VGTMAX es el voltaje entre el gate (G) y el terminal 1 (T1) del triac. Su valor esta especificado en el datasheet del respectivo triac.
- VGTMAX es el voltaje entre el gate (G) y el terminal 1 (T1) del triac. Su valor esta especificado en el datasheet del respectivo triac.
- La resistencia R3 tiene como función atenuar todo ruido eléctrico que se pueda presentar en la puerta del triac. Debe ser de 0.25w.
-Observar bien las referencias de triac y del optotriac que se van a usar, ya que pueden haber referencias que son muy parecidas entre si, pero con voltajes y corrientes de activación muy diferentes.
Para entender mejor se realizarán dos ejemplos.
Ejemplo1. Se quiere realizar un circuito de control por ángulo con el optotriac moc3021. Se usara también un triac bt139-600e, una fuente ac de 220vrms, y el voltaje VIN es de 5 voltios. Realice el diseño.
Solución. Para poder hallar el valor de R1 se debe tener los valores de VFMAX y de IFT. Para ello se revisa el datasheet del moc3021, el valor de VFMAX es de 1.5 voltios, y el valor de IFT debe estar entre 15mA y 60mA, se escoge que IFT sea de 15mA. Tenemos entonces:
Ahora hallamos la potencia de R1:
De R1 se usara una resistencia de 220Ω de 0.25W. Para hallar R2 se revisa en el datasheet del triac bt139-600e cuál es el valor de IGTMAX en el primer y tercer cuadrante, en ambos es de 10mA. Ahora podemos hallar el valor de R2:
Se usara una resistencia de 3.9kΩ a 0.25W. Para poder hallar el valor de R3 se debe conocer el valor de VGTMAX que es de 1 voltio. Entonces tenemos:
De R3 se usara una resistencia de 2.2kΩ de 0.25W. El circuito queda de la siguiente manera:
Ejemplo 2. Se quiere controlar el prendido y apagado de una lámpara. Se usaran el optotriac con cruce por cero moc3061, el triac bta16-600bw, una entrada ac de 120vrms, y la señal VIN de entrada será de 3.3 voltios. Realice el diseño.
Solución. Para poder hallar el valor de R1 se debe tener los valores de VFMAX y de IFT. En el datasheet del moc3061 el valor de VFMAX es de 1.5 voltios, y el valor de IFTMAX es de 15mA y de IFTABS es de 60mA, se escoge que IFT sea de 15mA. Tenemos entonces:
Ahora se halla la potencia de R1:
De R1 se usara una resistencia de 120Ω a 0.25W. Para hallar R2 se revisa en el datasheet del triac bta16-600bw el valor de IGTMAX en el primer y tercer cuadrante, en ambos es de 50mA. Ahora podemos hallar el valor de R2:
De R2 se usara una resistencia de 390Ω a 0.25w. El valor de VGTMAX del triac es de 1.3 voltios. Entonces el valor de R3 es:
De R3 se usara una resistencia de 560Ω de 0.25w. El circuito queda de la siguiente manera:
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Hola una pregunta cuando aproximas las resistencias a un valor comercial porque aproximas por debajo es decir si te sale 233 porque pones una de 220 y no de un valor superior a 233 ?
ResponderBorrarHola Jose
BorrarLa razones principales son las condiciones de funcionamiento optimo del triac y tambien las potencias que soportan las resistencias...
En el caso de R1 el optotriac soporta corrientes de activación de 15 a 60 miliamperios, se escoge como tal una corriente de activación de 15 miliamperios en ambos ejemplos ya que los circuitos digitales normalmente manejan esta corriente, pero si tu miras las potencias de R1 típicamente son menores a 0.25 vatios, por lo que cuando se ajusta R1 lo correcto es hacerlo a un valor comercial menor, así garantizas una corriente de activación un poco mayor a 15 mA pero dentro del rango optimo de funcionamiento y la potencia aumentara un poco pero no sobrepasara los 0.25 vatios.
En el caso de R2 y R3 estas dos resistencias tiene como función garantizar unas corrientes típicas de puerta (IG) para que el triac se active, ademas permanecen activadas muy poco tiempo (algunos microsegundos) por lo que respecto a potencia no hay problemas, Les puedes colocar el valor comercial inferior o mayor al calculado, la razón principal es que las ecuaciones están hechas para que el triac se active a 7.1 grados, cambiar las resistencias por un valor inferior o mayor al calculado no cambiaría en gran manera este angulo de activacion...
Espero te sirva
Que excelente explicación...lo felicito. Justo lo que andaba buscando
ResponderBorrarTe felicito amigo!. Gracias por compartir tus conocimientos
ResponderBorrarMuchas gracias por el articulo, esta muy bien explicado
ResponderBorrarQuiero exponerte una duda que tengo para que me des tu opinión.
Tengo un despertador que funciona con dos pilas de 1,5v osea 3v. La alarma es sonora y también por vibración, le quite el motor vibrador (es parecido al que llevan los móviles) y a los terminales del motor vibrador le acople un triac (BT136) y una lampara AC, la idea es hacer un despertador con señal luminosa debido a mi sordera, el problema es que a los terminales del vibrador les llega una pequeña tensión que mantiene activado en todo momento el triac suene o no la alarma, medí la tensión con la alarma apagada y es de 7,5mV y cuando suena la alarma sube y baja de cero a 1,8v.
Existen aptotriacs que funcionen solo con 1,5v?, en caso de que no los fabriquen podría resolver el problema con otro triac que no se active con señales tan pequeñas, que se active solo cuando suena la alarma para que parpadee la luz, si conoces de alguno te agradecería que me des los datos ya que entrando en las hojas de datasheet no consigo entenderlas. También me valdría un relé pero no encuentro ninguno que su bobina se active con 1,5v...esto seria mejor ya que podría poner tanto lamparas AC como CC.
Saludos.
Este comentario ha sido eliminado por el autor.
BorrarPorque se tiene una ganancia de 20 en la resistencia R3?.
ResponderBorrarGracias por el aporte
Creo que asi se garantiza que por ella circule un corriente minima con respecto a las demas corrientes.
Borrarsaludos quiero variar la velocidad de un motor AC 120v con un triac bta16 y un moc 3041 0 3061 utilizando un arduido pero nose si usar pulsos pwm que serian enviador al moc que desconosco si este seria el que regularia la cantidad de energia que deje pasar el triac
ResponderBorrarlo mismo me pregunto yo resolviste estoy montado con eso pero no he logrado
BorrarDefinitivamente una cátedra bien explicado el tema gracias saludos desde publa mexico
ResponderBorrarGracias saludos
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