Méthodes et circuits de commande d'un thyristor ou d'un triac

Les thyristors sont largement utilisés dans les dispositifs semi-conducteurs et les convertisseurs. Diverses sources d'énergie, convertisseurs de fréquence, régulateurs, dispositifs d'excitation pour moteurs synchrones et de nombreux autres dispositifs ont été construits sur des thyristors, et récemment ils sont remplacés par des convertisseurs à transistors. La tâche principale du thyristor est d'activer la charge au moment où le signal de commande est appliqué. Dans cet article, nous verrons comment contrôler les thyristors et les triacs.

Définition

Le thyristor (trinistor) est une clé semi-conductrice semi-commandée. Semi-contrôlé - signifie que vous ne pouvez activer le thyristor, il ne s'éteint que lorsque le courant dans le circuit est interrompu ou si une tension inverse lui est appliquée.

Comme une diode, il ne conduit le courant que dans une seule direction. Autrement dit, pour l'inclusion dans le circuit alternatif afin de contrôler deux demi-ondes, deux thyristors sont nécessaires, pour chacun, mais pas toujours. Le thyristor se compose de 4 zones du semi-conducteur (p-n-p-n).

Un autre appareil similaire est appelé triac - thyristor bidirectionnel. Sa principale différence est qu'il peut conduire du courant dans les deux sens. En fait, il représente deux thyristors connectés en parallèle l'un vers l'autre.

Caractéristiques clés

Comme tout autre composant électronique, les thyristors ont un certain nombre de caractéristiques:

• Chute de tension au courant d'anode maximum (VT ou UОС).

• Tension fermée directe (VD (RM) ou Ucc).

• Tension inverse (VR (PM) ou Urev).

• Le courant direct (IT ou Ipr) est le courant maximum à l'état ouvert.

• Le courant direct maximal admissible (ITSM) est le courant de crête ouvert maximal.

• Courant inverse (IR) - courant à une certaine tension inverse.

• Courant continu dans un état fermé à une certaine tension directe (ID ou ISc).

• Tension de commande de déclenchement constante (VGT ou UU).

• Courant de contrôle (IGT).

• Électrode de contrôle de courant maximum IGM.

• Dissipation de puissance maximale autorisée à l'électrode de commande (PG ou PY)

Principe de fonctionnement

Lorsqu'une tension est appliquée au thyristor, il ne conduit pas de courant. Il y a deux façons de l'allumer - appliquez une tension suffisante entre l'anode et la cathode pour l'ouvrir, puis son fonctionnement ne différera pas de la dinistance.

Une autre façon consiste à appliquer une impulsion de courte durée à l'électrode de commande. Le courant d'ouverture du thyristor se situe dans la plage de 70 à 160 mA, bien qu'en pratique cette valeur, ainsi que la tension qui doit être appliquée au thyristor, dépendent du modèle et de l'instance spécifiques du dispositif à semi-conducteur et même des conditions dans lesquelles il fonctionne, comme, par exemple, la température ambiante. Mercredi.

En plus du courant de commande, il existe un paramètre tel que le courant de maintien - c'est le courant anodique minimum pour maintenir le thyristor à l'état ouvert.

Après avoir ouvert le thyristor, le signal de commande peut être désactivé, le thyristor sera ouvert tant que le courant continu le traversera et qu'une tension sera appliquée. C'est-à-dire que, dans un circuit variable, le thyristor sera ouvert pendant cette demi-onde, dont la tension polarise le thyristor dans le sens direct. Lorsque la tension atteint zéro, le courant diminue. Lorsque le courant dans le circuit tombe en dessous du courant de maintien du thyristor, il se ferme (s'éteint).

La polarité de la tension de commande doit coïncider avec la polarité de la tension entre l'anode et la cathode, comme vous pouvez le voir dans les oscillogrammes ci-dessus.

Le contrôle du triac est similaire, bien qu'il présente certaines caractéristiques. Pour contrôler un triac dans un circuit alternatif, deux impulsions de tension de commande sont nécessaires - pour chaque demi-onde d'une onde sinusoïdale, respectivement.

Après avoir appliqué une impulsion de commande dans la première demi-onde (conditionnellement positive) d'une tension sinusoïdale, le courant traversant le triac passera jusqu'au début de la deuxième demi-onde, après quoi il se fermera, comme un thyristor conventionnel. Après cela, vous devez appliquer une autre impulsion de contrôle pour ouvrir le triac sur la demi-onde négative. Ceci est clairement illustré dans les formes d'onde suivantes.

La polarité de la tension de commande doit correspondre à la polarité de la tension appliquée entre l'anode et la cathode. Pour cette raison, des problèmes surviennent lors de la commande de triacs à l'aide de circuits logiques numériques ou à partir des sorties d'un microcontrôleur. Mais cela est facilement résolu en installant un pilote triac, dont nous parlerons plus tard.

Circuits de commande communs à thyristor ou triac

Le circuit le plus courant est un régulateur triac ou thyristor.

Ici, le thyristor s'ouvre après qu'il y ait une quantité suffisante sur le condensateur pour l'ouvrir. Le moment d'ouverture est ajusté à l'aide d'un potentiomètre ou d'une résistance variable. Plus sa résistance est élevée, plus le condensateur se charge lentement. La résistance R2 limite le courant à travers l'électrode de commande.

Ce schéma régule les deux demi-périodes, c'est-à-dire que vous obtenez un contrôle de pleine puissance de près de 0% à presque 100%. Cela a été réalisé en réglant le régulateur dans le pont de diodesAinsi, l'une des demi-ondes est régulée.

Un circuit simplifié est illustré ci-dessous, seule la moitié de la période est régulée ici, la deuxième demi-onde passe sans changement à travers la diode VD1. Le principe de fonctionnement est similaire.

Le contrôleur Triac sans pont de diodes vous permet de contrôler deux demi-ondes.

Selon le principe de fonctionnement, il est presque similaire aux précédents, mais les deux demi-ondes sont déjà régulées à l'aide du triac. Les différences sont qu'ici, l'impulsion de commande est fournie à l'aide du dynistor bidirectionnel DB3, après que le condensateur est chargé à la tension souhaitée, généralement 28-36 Volts. La vitesse de charge est également régulée par une résistance variable ou un potentiomètre. Ce schéma est mis en œuvre dans la plupart gradateurs domestiques.

Intéressant:

Ces circuits de commande de tension sont appelés SIFU - un système de commande de phase à impulsions.

La figure ci-dessus montre la possibilité de contrôler un triac à l'aide d'un microcontrôleur, à l'aide d'un exemple plate-forme Arduino populaire. Le pilote triac se compose d'une optosimistor et d'une LED. Puisqu'une optosymistor est installée dans le circuit de sortie du pilote, une tension de la polarité requise est toujours appliquée à l'électrode de commande, mais il y a quelques nuances ici.

Le fait est que pour régler la tension à l'aide d'un triac ou d'un thyristor, il est nécessaire d'appliquer un signal de commande à un certain moment, de sorte que la coupure de phase se produise à la valeur souhaitée. Si vous tirez au hasard des impulsions de contrôle, le circuit fonctionnera certainement, mais les ajustements ne fonctionneront pas, vous devez donc déterminer quand la demi-onde passe par zéro.

Puisque pour nous la polarité de la demi-onde n'a pas d'importance pour le moment, il suffit de simplement suivre le moment de transition par zéro. Un tel nœud dans le circuit est appelé un détecteur de zéro ou un détecteur de zéro, et dans les sources anglaises, il est appelé «circuit de détection de passage à zéro» ou ZCD. Une variante d'un tel circuit avec un détecteur de passage par zéro sur un optocoupleur à transistor est la suivante:

Il existe de nombreux pilotes optiques pour contrôler les triacs, les plus typiques sont les gammes MOC304x, MOC305x, MOC306X fabriquées par Motorola et d'autres. De plus, ces pilotes fournissent une isolation galvanique, qui protégera votre microcontrôleur en cas de panne de la clé semi-conductrice, ce qui est tout à fait possible et probable. Il augmentera également la sécurité de travailler avec les circuits de commande en divisant complètement le circuit en «puissance» et «opérationnel».

Conclusion

Nous avons renseigné les informations de base sur les thyristors et triacs, ainsi que leur gestion dans les circuits avec un "changement".Il convient de noter que nous n'avons pas abordé le sujet des thyristors verrouillables, si vous êtes intéressé par ce problème - écrivez des commentaires et nous les examinerons plus en détail. De plus, les nuances de l'utilisation et du contrôle des thyristors dans les circuits inductifs de puissance n'ont pas été prises en compte. Pour contrôler la "constante", il est préférable d'utiliser des transistors, car dans ce cas, vous décidez quand la clé va s'ouvrir, et quand elle se fermera, en obéissant au signal de commande ...