[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Example

6. Problem

7. Soal Latihan

8. Percobaan

9. Link Download

FIG 17.33

1. Pendahuluan[Kembali]

    Dalam pengendalian daya listrik pada beban AC, terutama dalam aplikasi seperti dimmer lampu, pengatur kecepatan motor, dan pemanas, diperlukan komponen yang mampu mengatur aliran arus dalam dua arah. Salah satu komponen semikonduktor yang banyak digunakan untuk keperluan ini adalah TRIAC (Triode for Alternating Current). TRIAC memiliki keunggulan karena dapat mengalirkan arus pada kedua arah dan dapat dikendalikan oleh sinyal pemicu (trigger). Pemahaman mengenai karakteristik dan cara kerja TRIAC penting untuk merancang rangkaian pengatur daya yang efisien dan andal.

2. Tujuan[Kembali]

1. Mempelajari prinsip kerja dan karakteristik dari TRIAC.

2. Menganalisis fungsi TRIAC dalam pengendalian daya pada rangkaian AC.

3. Mengetahui cara pemicuan (triggering) TRIAC pada kuadran-kuadran operasi yang berbeda.

4. Mengaplikasikan TRIAC dalam rangkaian pengatur daya sederhana

3. Alat dan Bahan[Kembali]

1. TRIAC

TRIAC (Triode for Alternating Current) adalah komponen semikonduktor tiga terminal yang digunakan untuk mengendalikan arus listrik bolak-balik (AC) dalam dua arah. TRIAC memiliki tiga terminal, yaitu MT1 (Main Terminal 1), MT2 (Main Terminal 2), dan Gate. TRIAC dapat menghantarkan arus dua arah dan dikendalikan oleh sinyal kecil yang diberikan ke terminal Gate, baik saat MT2 positif maupun negatif terhadap MT1. 

2. DIAC

DIAC (Diode for Alternating Current) adalah komponen semikonduktor dua terminal yang digunakan untuk mengalirkan arus listrik bolak-balik (AC) secara simetris setelah mencapai tegangan ambang tertentu. Tidak seperti dioda biasa yang hanya menghantarkan dalam satu arah, DIAC dapat menghantarkan arus dalam kedua arah (bidirectional) ketika tegangan pada terminal-terminalnya melebihi tegangan breakover.

3. Resistor

Resistor adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghambat arus

4.  Kapasitor

Kapasitor atau kondensator ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867) pada hakikatnya adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs.

Dengan rumus dapat ditulis:

Q=CV

Dengan asumsi: 

    Q = muatan elektron dalam C (Coulomb)

    C = nilai kapasitansi dalam F (Farad)

    V = tinggi tegangan dalam V (volt)

5. Power Supply

Power supply atau catu daya adalah rangkaian atau perangkat yang berfungsi untuk menyediakan energi listrik dengan tegangan dan arus yang sesuai bagi perangkat elektronik lainnya. Dalam aplikasi praktis, power supply sangat penting karena menentukan kinerja dan keandalan sistem elektronik secara keseluruhan. Kesalahan dalam perancangan atau pemilihan komponen power supply dapat menyebabkan kerusakan pada komponen lain atau ketidakstabilan sistem.

6. Ground

Ground atau tanah dalam elektronika adalah titik referensi umum dalam suatu rangkaian listrik yang digunakan sebagai acuan tegangan. Ground tidak selalu berarti terhubung secara fisik ke bumi, tetapi lebih merujuk pada titik nol volt dalam sistem elektronik. Dalam banyak sistem, ground menjadi jalur balik arus yang penting agar arus listrik dapat mengalir dengan benar dari sumber daya ke beban dan kembali lagi.

4. Dasar Teori[Kembali]

TRIAC

TRIAC (Triode for Alternating Current) adalah komponen semikonduktor yang digunakan untuk mengendalikan aliran arus bolak-balik (AC) dalam dua arah. Secara struktur, TRIAC mirip dengan dua SCR (Silicon Controlled Rectifier) yang dihubungkan secara antiparalel dalam satu kemasan. TRIAC memiliki tiga terminal: MT1 (Main Terminal 1), MT2 (Main Terminal 2), dan Gate. Ketika tegangan gate diberi pulsa (baik positif maupun negatif, tergantung polaritas MT2 terhadap MT1), TRIAC akan menghantarkan arus hingga sinyal AC mencapai nol kembali (zero crossing), lalu berhenti konduksi sampai dipicu ulang. Sifat ini membuat TRIAC sangat cocok untuk aplikasi switching arus AC seperti dalam dimmer lampu, pengendalian kecepatan motor, dan kontrol suhu pemanas.

Simbol grafis untuk perangkat dan distribusi lapisan semikonduktor disediakan dalam Gambar di atas dengan foto perangkat. Untuk setiap kemungkinan arah konduksi, ada kombinasi lapisan semikonduktor yang statusnya akan dikontrol oleh sinyal yang diterapkan ke terminal gerbang.

PHASE (POWER) CONTROL

Dalam Phase Power Control, TRIAC digunakan untuk mengatur daya yang diberikan ke beban AC dengan cara mengubah titik pemicuan (triggering point) dalam setiap siklus gelombang AC. Metode ini disebut juga phase-angle control. Dalam satu siklus AC (positif dan negatif), gelombang tidak langsung dihantarkan sejak awal, melainkan dihambat selama beberapa derajat sudut fasa, lalu TRIAC diaktifkan (di-trigger) sehingga hanya sebagian gelombang yang diteruskan ke beban. Semakin lama penundaan trigger, semakin sedikit bagian gelombang yang dihantarkan, dan daya rata-rata ke beban pun semakin kecil. Sudut ini disebut firing angle (α), biasanya dalam satuan derajat. Firing angle 0° berarti daya penuh, dan firing angle 180° berarti tidak ada daya yang dihantarkan.

5. Example[Kembali]

1. TRIAC mengendalikan motor AC 230 V dengan sudut penyalaan 90°. Hitunglah persentase daya rata-rata yang diberikan ke motor.

Jawab:

$$\alpha = 90^\circ = \frac{\pi}{2}, \quad \sin(180^\circ) = 0$$
$$P_{avg} = P_{maks} \cdot \left(1 - \frac{1}{2} + \frac{0}{2\pi} \right) = 0.5 \cdot P_{maks}$$α=32π​,sin(240∘)=−0.866 $$P_{avg} = P_{maks} \cdot \left(1 - \frac{2}{3} + \frac{-0.866}{2\pi} \right) \approx P_{maks} \cdot (0.333 - 0.138) = P_{maks} \cdot 0.195$$

19.5% dari daya maksimum

3. Jika sudut penyalaan α = 0°, berapa daya yang diterima beban?

Jawab:

$$P_{avg} = P_{maks} \cdot (1 - 0 + \frac{\sin(0)}{2\pi}) = P_{maks} \cdot 1$$

100% daya maksimum​

6. Problem[Kembali]

1. TRIAC mengatur daya ke motor dengan sudut penyalaan α = 150°.

Jawab: 

α=5π/6​,sin(300∘)=−0.866Pavg​=Pmaks​⋅(1−65​+2π−0.866​)≈Pmaks​⋅(0.167−0.138)=0.029

2.9% daya maksimum

2. TRIAC mengatur daya ke motor dengan sudut penyalaan α = 135°.

Jawab: Sudut penyalaan α = 135°.

$$\alpha =\frac{3\pi }{4},\sin ({270}^{\circ })=-1P_{avg}=P_{maks}\cdot (1-\frac{3}{4}+\frac{-1}{2\pi })=P_{maks}\cdot (0.25-0.159)\approx 0.091$$

 9.1% daya maksimum

3. Sebuah pemanas listrik dikendalikan dengan TRIAC, dan hanya menerima 25% daya maksimum. Tentukan sudut penyalaan (α) mendekati nilai tersebut.

Jawab: 

Melalui pendekatan numerik/grafik, α yang menghasilkan ~25% daya adalah sekitar $\alpha \approx 130^\circ$.
Sekitar 130°

7. Soal Latihan[Kembali]

1. Berapa jumlah terminal pada TRIAC?

A. 2 terminal: Anoda dan Katoda
B. 2 terminal: Drain dan Source
C. 3 terminal: MT1, MT2, dan Gate
D. 4 terminal: Anoda 1, Anoda 2, Gate, dan Substrate

Jawaban: C

TRIAC memiliki tiga terminal: Main Terminal 1 (MT1), Main Terminal 2 (MT2), dan Gate.

2. TRIAC digunakan terutama untuk mengontrol:

A. Arus DC dalam satu arah
B. Arus AC dalam dua arah
C. Tegangan DC secara konstan
D. Arus AC hanya dalam arah maju

Jawaban: B

TRIAC dapat mengalirkan arus dalam dua arah saat diberi pemicu pada gate, sehingga umum digunakan untuk mengontrol arus AC. 

3. Aplikasi umum dari TRIAC adalah:

A. Penyearah arus DC
B. Penguat sinyal RF
C. Dimmer lampu AC dan kontrol kecepatan motor
D. Penyearah jembatan gelombang penuh

Jawaban: C

TRIAC banyak digunakan dalam aplikasi dimmer lampu, pengatur kecepatan motor AC, dan pengendali daya AC lainnya.

8. Percobaan[Kembali]

Prosedur:

1. Siapkan segala komponen yang di butuhkan

2. Susun rangkaian sesuai panduan

3. Sambungkan rangkaian dengan baterai untuk sumber tenaga

4. Hidupkan rangkaian

5. Apabila tidak terjadi eror, maka rangkaian selesai dibuat

Prinsip Kerja:

1. Pengisian Kapasitor (C):

Saat tegangan AC masuk (positif atau negatif), kapasitor mulai terisi melalui resistor R.

Kecepatan pengisian tergantung nilai R (dan C) → makin besar R, makin lambat pengisian.

2. Pemicu DIAC:

Saat tegangan pada kapasitor mencapai tegangan ambang DIAC, DIAC mulai menghantar.

Arus dari kapasitor mengalir ke gate TRIAC, memicu TRIAC untuk menghantar.

3. TRIAC Menghantar:

Setelah dipicu, TRIAC menghantar arus AC ke beban (RL) selama sisa setengah siklus.

Saat tegangan AC nol (titik crossing), TRIAC mati dan siklus diulang.

4. Kontrol Daya (Fase):

Dengan mengubah nilai resistor R, kita mengatur seberapa cepat kapasitor mengisi.

Ini mengatur sudut penyalaan (conduction angle) TRIAC, sehingga mengatur jumlah daya yang diberikan ke beban.

Video Simulasi:

9. Link Download[Kembali]

Download File Proteus Rangkaian 17.33 (disini)

Download Datasheet DIAC (disini)
Download Datasheet TRIAC (disini)

Download Datasheet Resistor (disini)

Download Datasheet Potensiometer (disini)

Download Datasheet Kapasitor (disini)