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【トライアックの位相制御】『仕組み』や『電力制御回路』などを解説!

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この記事ではトライアックで電力を制御する方法(電力制御回路)について説明します。

トライアックを用いた『電力の制御原理』について

トライアックを用いた『制御原理』について
トライアックは上図に示すように、メインターミナル(MT1)メインターミナル(MT2)ゲート(G)の3つの端子があり、ゲート(G)に信号(上図ではパルス電流)を与えることで、トライアックがオンし、MT1からMT2に、その逆のMT2からMT1に電流を流せるようになります。

交流電圧vINの1/2サイクルが終了すると、トライアックがオフします。

そのため、上図に示すように、交流電圧vINの1/2サイクル毎に、ゲート(G)にパルス電流を流し、トライアックがオンする期間を変化させることによって、負荷にかかる電圧vOUTを制御することができます。

この制御のことを位相制御と呼びます。なお、トライアックがオンしている時間は導通角、トライアックがオフしている時間は点弧角と呼ばれています。

トライアックを用いた位相制御回路

トライアックを用いて、位相制御する回路には、アナログ式デジタル式があります。

  • アナログ式
  • 可変抵抗やコンデンサ等を用いて、トライアックを制御する方式

  • デジタル式
  • マイコンやスイッチ(フォトトライアックカプラ等)を用いて、トライアックを制御する方式

では各回路について詳しく説明します。

トライアックを用いた位相制御回路(アナログ式)

トライアックを用いた位相制御回路(アナログ式)
アナログ式は、可変抵抗やコンデンサ等を用いて、トライアックを制御する方式です。

動作原理

コンデンサCにかかる電圧がダイアックのブレークオーバー電圧を超えると、ダイアックがオンし、トライアックにトリガ電流が流れ、トライアックがオンします。

コンデンサCにかかる電圧は可変抵抗VR、抵抗Rによって調整します。

可変抵抗VRの値を大きくすると、コンデンサCにかかる電圧の上昇が遅くなり、トライアックがオンするスピードが遅くなります。そのため、負荷が調光器の場合は、可変抵抗VRを大きくするほど、暗くなります。これが調光器の明るさが変わる仕組みです。

トライアックを用いた位相制御回路(デジタル式)

トライアックを用いた位相制御回路(デジタル式)
デジタル式は、マイコンやスイッチ(フォトトライアックカプラ等)を用いて、トライアックを制御する方式です。上図では、回路動作の説明のためにスイッチSWのみ描いてあります。このスイッチをマイコン等で制御します。

動作原理

トライアックを用いた位相制御回路(デジタル式)の動作原理

トライアックのMT1にプラスの電圧が印加されている時

スイッチSWをオンすると、電流は

負荷→MT1→SW→R2

と流れます。その結果、トライアックがオンして、主電流が流れます。主電流は

負荷→MT1→MT2

と流れます。

トライアックがオンになると、抵抗R2よりトライアックの導通抵抗の方が小さいのて、ゲートにはほとんど電流が流れなくなります。

スイッチをオフしても、トライアックはオン状態を維持したままとなります。入力電圧vINの極性が変わると、トライアックはオフします。

トライアックのMT2にプラスの電圧が印加されている時

スイッチSWをオンすると、電流は

R2→SW→MT1→負荷

と流れます。その結果、トライアックがオンして、主電流が流れます。主電流は

MT2→MT1→負荷

と流れます。

トライアックがオンになると、抵抗R2よりトライアックの導通抵抗の方が小さいのて、ゲートにはほとんど電流が流れなくなります。

スイッチをオフしても、トライアックはオン状態を維持したままとなります。入力電圧vINの極性が変わると、トライアックはオフします。

スイッチSWを遅めにオンすると、トライアックがオンするスピードが遅くなります。そのため、負荷が調光器の場合は、スイッチSWを遅めにオンするほど、暗くなります。これが調光器の明るさが変わる仕組みです。

まとめ

この記事ではトライアックの『電力制御回路』について、以下の内容を説明しました。

当記事のまとめ

  • トライアックの『電力制御回路』について
  • トライアックを用いて『調光器』を制御する仕組み

お読み頂きありがとうございました。

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