Sub Bab 17.11 TRIAC

[menuju akhir]

 

1. Pendahuluan (kembali)

TRIAC (Triode for Alternating Current) adalah salah satu komponen semikonduktor yang banyak digunakan dalam rangkaian pengendalian daya listrik AC. Komponen ini merupakan pengembangan dari SCR (Silicon Controlled Rectifier), namun memiliki kemampuan yang lebih fleksibel karena dapat mengalirkan arus listrik pada kedua arah gelombang — positif maupun negatif.

Berbeda dengan SCR yang hanya menghantarkan arus dalam satu arah, TRIAC memiliki tiga terminal: Anoda 1, Anoda 2, dan Gate, serta mampu dikendalikan oleh sinyal pemicu pada terminal gate untuk menyala di kedua kuadran arus dan tegangan. Hal ini menjadikan TRIAC sangat cocok untuk aplikasi yang melibatkan pengaturan daya bolak-balik, seperti dimmer lampu, pengontrol kecepatan motor, dan pengatur suhu pemanas listrik.

TRIAC secara fundamental bekerja seperti dua buah SCR yang dihubungkan antiparalel dengan terminal gate bersama. Keunggulan utama dari TRIAC adalah kemampuannya untuk mengendalikan daya dengan efisiensi tinggi serta mereduksi kebutuhan komponen tambahan dalam sistem pengendali daya AC.      

2. Tujuan (kembali)

Tujuan dari pembelajaran dan simulasi rangkaian TRIAC adalah untuk:

  1. Memahami prinsip kerja TRIAC sebagai komponen semikonduktor yang dapat mengendalikan aliran arus AC dalam dua arah.

  2. Mengenal struktur dasar dan terminal-terminal TRIAC (Anoda 1, Anoda 2, dan Gate) serta fungsinya dalam proses pengendalian daya.

  3. Mempelajari karakteristik kelistrikan TRIAC dalam kuadran positif dan negatif berdasarkan sinyal pemicu pada gate.

  4. Menjelaskan perbedaan TRIAC dengan SCR, terutama dalam hal kemampuan penghantaran arus bolak-balik dan kendali dua arah.

  5. Menjadi dasar pemahaman untuk aplikasi lanjutan seperti pengaturan fase (phase control) dalam rangkaian pengatur daya AC.

3. Alat dan Bahan (kembali)

A. ALAT

  1. Proteus Design Suite – Software untuk merancang dan menjalankan simulasi rangkaian


  2. Multimeter – Untuk mengukur tegangan dan arus pada titik-titik tertentu


  3. Oscilloscope – Untuk mengamati bentuk gelombang tegangan dan arus output

B. BAHAN

  1. TRIAC

    • Contoh: BTA16, BT136, atau TRIAC generik dari library Proteus


  2. Dioda

    • Untuk rangkaian pemicu atau pengaman


  3. Resistor

    • R: Digunakan sebagai pembatas arus dan pengatur sudut penyalaan (misalnya 10 kΩ)


  4. Sumber Tegangan AC

    • 220 V atau 12 V AC (disesuaikan untuk simulasi)

    5. Voltmeter

Alat ukur untuk mengukur besar Tegangan dalam satuan Volt


    6. Ampere Meter


Alat ukur untuk mengukur Kuat Arus dalam satuan Ampere

4. Dasar Teori (kembali)

TRIAC (Triode for Alternating Current) adalah komponen semikonduktor yang digunakan untuk mengendalikan daya listrik pada arus bolak-balik (AC). TRIAC termasuk dalam keluarga thyristor, namun memiliki keunggulan karena mampu menghantarkan arus dalam dua arah dan dapat dikendalikan oleh satu sinyal pemicu (gate), baik selama siklus positif maupun negatif dari gelombang AC.

Secara prinsip, TRIAC dapat dianggap sebagai dua buah SCR (Silicon Controlled Rectifier) yang disusun antiparalel dan digabungkan ke dalam satu paket dengan terminal gate yang sama. TRIAC memiliki tiga terminal, yaitu:

  • Anoda 1 (A1)

  • Anoda 2 (A2)

  • Gate (G)

Karakteristik Kerja

TRIAC dapat beroperasi dalam empat mode konduksi tergantung arah arus dan polaritas sinyal gate, namun umumnya dikendalikan pada dua kuadran: saat Anoda 2 positif dan saat Anoda 2 negatif terhadap Anoda 1. Ketika tegangan antara A1 dan A2 melebihi tegangan pemicunya (V<sub>BO</sub>) dan sinyal gate diterapkan, TRIAC akan menyala (konduksi) dan tetap menghantarkan arus sampai arus turun di bawah nilai minimum (I<sub>H</sub>, holding current).

Penggunaan dalam Phase Control

Dalam aplikasi pengaturan daya (phase control), TRIAC digunakan untuk menyalakan beban hanya selama sebagian siklus dari sinyal AC. Waktu penyalaan TRIAC dalam setiap setengah siklus dikendalikan oleh sinyal di terminal gate. Dengan mengatur nilai resistor pemicu, pengguna dapat menunda penyalaan TRIAC (menentukan sudut fasa), sehingga:

  • Semakin besar sudut penyalaan → semakin sedikit bagian gelombang yang dihantarkan → daya ke beban lebih kecil

  • Semakin kecil sudut penyalaan → lebih banyak daya yang dihantarkan ke beban

Pengaturan seperti ini banyak digunakan dalam dimmer lampu, pengontrol suhu pemanas, dan pengatur kecepatan motor AC.

5. Prinsip Kerja [kembali]

Rangkaian pada Gambar 17.33 menggunakan prinsip phase control untuk mengatur daya yang dihantarkan ke beban AC dengan memanfaatkan TRIAC sebagai saklar elektronik. TRIAC akan menyala hanya pada bagian tertentu dari siklus gelombang AC, tergantung pada kapan sinyal pemicu (gate) diberikan.

Cara Kerja Rangkaian

  1. Sumber AC memberikan tegangan sinusoidal ke rangkaian.

  2. Resistor dan dioda digunakan untuk mengatur waktu pemicu (triggering) sinyal ke gate TRIAC. Nilai resistansi menentukan seberapa lama waktu tunda sebelum TRIAC menyala di setiap setengah siklus.

  3. Saat tegangan AC melewati sudut tertentu dalam siklusnya, tegangan antara A1 dan A2 cukup besar dan sinyal pemicu muncul di gate.

  4. TRIAC menyala, dan mulai menghantarkan arus dari Anoda 2 ke Anoda 1 menuju beban (misalnya lampu).

  5. TRIAC tetap konduksi hingga akhir setengah siklus tersebut, lalu mati otomatis ketika arus turun di bawah holding current (I<sub>H</sub>).

  6. Proses ini berulang di setiap setengah siklus (positif dan negatif) dari sinyal AC.

Pengaruh Nilai Resistor Pemicu

  • Resistor kecil → sinyal gate muncul lebih awal → TRIAC menyala lebih awal dalam siklus → daya ke beban besar

  • Resistor besar → sinyal gate terlambat muncul → TRIAC menyala lebih lambat → daya ke beban kecil

Dengan demikian, pengaturan sudut penyalaan (trigger angle) secara langsung mengatur besar daya efektif yang masuk ke beban. Teknik ini disebut kontrol fasa (phase control).

6. Ringkasan [kembali]

Ringkasan: TRIAC dan Phase Control

Apa itu TRIAC?

  • TRIAC (Triode for Alternating Current) adalah komponen semikonduktor bilateral yang dapat mengalirkan arus di dua arah, berbeda dari SCR (yang hanya satu arah).

  • TRIAC bekerja mirip seperti DIAC, tetapi memiliki terminal gate untuk mengontrol kapan perangkat mulai menghantarkan arus.

Struktur dan Karakteristik

  • Terminal: Anode 1 (A1), Anode 2 (A2), dan Gate (G).

  • Dapat beroperasi pada kuadran I dan III, baik saat Anode 2 positif maupun negatif terhadap Anode 1.

  • Dapat dikendalikan oleh sinyal kecil di Gate agar menghantarkan arus besar di antara A1 dan A2.

  • Simbol dan Kurva karakteristik terlihat pada Gambar 17.32.

Aplikasi: Phase Control (Pengaturan Daya AC)

Fungsi Utama:

Mengontrol daya AC ke beban dengan mengatur sudut penyulutan (firing angle) saat sinyal AC positif maupun negatif.

Cara Kerja (Gambar 17.33):

  • Rangkaian terdiri dari: DIAC, TRIAC, Resistor variabel (R) dan beban (RL).

  • Saat sinyal input (AC) naik dan mencapai tegangan pemicu, TRIAC menyala dan mengalirkan arus ke beban.

  • Baik saat sinyal positif maupun negatif, TRIAC bisa dinyalakan → mengatur sebagian siklus gelombang AC yang dikirim ke beban.

Hasil:

  • Semakin besar nilai R → penyulutan TRIAC lebih lambat → daya ke beban berkurang.

  • Semakin kecil R → TRIAC menyala lebih awal → daya ke beban bertambah.

  • Cocok untuk dimmer lampu, pengatur kecepatan motor, dan pemanas.

Kesimpulan

  • TRIAC memungkinkan kontrol arus dua arah pada beban AC.

  • Dapat dinyalakan oleh pulsa dari Gate.

  • Dikombinasikan dengan DIAC dan resistor variabel, TRIAC dapat digunakan untuk mengatur besar daya AC secara efisien di kedua sisi siklus AC.

7. Problem [kembali]

Problem 1: Pengaturan Intensitas Lampu

Seorang teknisi ingin merancang dimmer untuk lampu AC 220 V menggunakan TRIAC. Lampu sering bergetar saat menyala redup, dan teknisi ingin memperhalus kendalinya. Pertanyaan: Apa peran TRIAC dalam pengaturan daya lampu, dan bagaimana resistor pengatur sudut penyalaan (fase) memengaruhi kecerahan lampu?

Jawaban: TRIAC bekerja sebagai saklar elektronik yang dikendalikan oleh sinyal gate. Dengan mengatur sudut fasa penyalaan (fase firing angle), hanya sebagian siklus AC yang dihantarkan ke lampu.

  • Semakin besar resistansi, sinyal gate terlambat → sudut penyalaan besar → lampu lebih redup.

  • Semakin kecil resistansi, sinyal gate lebih awal → sudut penyalaan kecil → lampu lebih terang. Resistor pengatur fase inilah yang menentukan waktu penyalaan TRIAC dalam tiap siklus AC.

Problem 2: Gangguan Beban pada TRIAC

Sebuah pemanas listrik dikontrol menggunakan TRIAC. Ketika pemanas menyala, terjadi lonjakan arus awal. Pertanyaan: Apa dampak lonjakan arus terhadap TRIAC, dan bagaimana solusi untuk melindunginya?

Jawaban:
Lonjakan arus dapat menyebabkan TRIAC overheat atau rusak karena melebihi arus puncak atau dV/dt maksimum. Solusi:

  • Tambahkan snubber circuit (R-C seri) di antara terminal TRIAC.

  • Gunakan TRIAC dengan rating arus lebih tinggi.

  • Tambahkan NTC thermistor sebagai pembatas arus awal.

Problem 3: Kontrol Daya Motor

Sebuah motor bor listrik AC dikendalikan menggunakan rangkaian TRIAC. Pengguna mengeluh bahwa motor mendadak melambat saat beban berat. Pertanyaan: Apa penyebabnya dan bagaimana pengaruh sudut penyalaan terhadap torsi motor?

Jawaban: Saat beban bertambah, arus meningkat tetapi jika sudut penyalaan tetap besar (penyalaan terlambat), daya ke motor tidak cukup → torsi rendah. Solusi:

  • Gunakan rangkaian kontrol fasa dinamis (misalnya dengan DIAC dan UJT) untuk menyesuaikan sudut penyalaan saat beban berubah.

  • Gunakan feedback arus untuk mengatur sudut penyalaan otomatis.

8. Soal Latihan [kembali]

Soal 1:

Fungsi utama TRIAC dalam pengaturan daya AC adalah: A. Menyimpan energi dari sumber AC B. Mengalirkan arus DC ke beban C. Mengatur bagian siklus AC yang dihantarkan ke beban D. Menstabilkan tegangan AC ke beban ✅ Jawaban: C

Soal 2:

Jika sudut penyalaan TRIAC diperbesar, maka: A. Beban menerima lebih banyak daya B. Beban tidak menerima daya sama sekali C. Beban menerima daya lebih sedikit D. Tegangan AC berubah menjadi DC ✅ Jawaban: C

Soal 3:

TRIAC dapat menghantarkan arus pada: A. Hanya setengah siklus AC B. Hanya arah negatif C. Hanya saat sinyal gate aktif D. Kedua arah gelombang AC ✅ Jawaban: D

9. Percobaan [kembali]

Rangkaian 17.33



10. Download File [kembali]

Rangkaian 17.33 [Download]

Video Rangkaian 17.33 [Download]

  • Download Datasheet
resistor [download]
voltmeter [download]
amperemeter [download]

                                                                [menuju awal]

 




Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Gambar
Bahan Presentasi  Mata Kuliah Elektronika 2024 Disusun Oleh: Muhammad Naufal Lutfi NIM : 2410953011 Dosen Pengampu : Dr. Darwison ,MT Rizki Wahyu Pratama ST, MT Referensi : a. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978-602-9081-10-7, CV Ferila, Padang b. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”,Jilid 2,  ISBN: 978-602-9081-10-8, CV Ferila, Padang c. Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013 d. Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002. e. Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005 f. Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007. g. John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O’Reilly Media, 2016.      
Baca selengkapnya