Qu'est-ce qu'un triac et comment l'utiliser pour contrôler la charge

Pour contrôler des charges puissantes dans des circuits AC sont souvent utilisés relais électromagnétiques. Les groupes de contact de ces appareils constituent une source supplémentaire de manque de fiabilité en raison de la tendance à brûler, à souder. De plus, la possibilité d'étincelles lors de la commutation semble être un inconvénient, ce qui nécessite dans certains cas des mesures de sécurité supplémentaires. Par conséquent, les clés électroniques semblent préférables. L'une des options pour une telle clé est réalisée sur des triacs.

Qu'est-ce qu'un triac et pourquoi est-il nécessaire

En électronique de puissance, l'un des types est souvent utilisé comme élément de commutation commandé. thyristors - les trinistors. Leurs avantages :

• absence d'un groupe de contact ;
• manque d'éléments mécaniques rotatifs et mobiles;
• petit poids et dimensions;
• ressource longue, indépendante du nombre de cycles on-off ;
• faible coût;
• grande vitesse et fonctionnement silencieux.

Mais lors de l'utilisation de trinistors dans des circuits AC, leur conduction unidirectionnelle devient un problème. Pour que le trinistor fasse passer du courant dans deux sens, il faut recourir à des astuces sous la forme d'une mise en parallèle dans le sens opposé de deux trinistors commandés simultanément. Il semble logique de combiner ces deux SCR dans une seule coque pour une facilité d'installation et une réduction de la taille. Et cette étape a été franchie en 1963, lorsque des scientifiques soviétiques et des spécialistes de General Electric ont déposé presque simultanément des demandes d'enregistrement de l'invention d'un trinistor symétrique - triac (en terminologie étrangère, triac, triac - triode pour courant alternatif).

En fait, le triac n'est pas littéralement deux trinistors placés dans un même boîtier.

L'ensemble du système est mis en œuvre sur un monocristal avec différentes bandes de conductivité p et n, et cette structure n'est pas symétrique (bien que la caractéristique courant-tension d'un triac soit symétrique par rapport à l'origine et soit une caractéristique I – V en miroir d'un trinistor). Et c'est la différence fondamentale entre un triac et deux trinistors, dont chacun doit être contrôlé par un courant positif, par rapport à la cathode.

Le triac n'a pas d'anode et de cathode par rapport au sens du courant transmis, mais par rapport à l'électrode de commande, ces conclusions ne sont pas équivalentes. Les termes « cathode conditionnelle » (MT1, A1) et « anode conditionnelle » (MT2, A2) se retrouvent dans la littérature. Ils sont pratiques à utiliser pour décrire le fonctionnement du triac.

Lorsqu'une demi-onde de n'importe quelle polarité est appliquée, l'appareil est d'abord verrouillé (section rouge du CVC).De plus, comme pour le trinistor, le déclenchement du triac peut se produire lorsque le niveau de tension de seuil est dépassé pour n'importe quelle polarité de l'onde sinusoïdale (partie bleue). Dans les clés électroniques, ce phénomène (effet dynistor) est plutôt nocif. Il faut l'éviter lors du choix d'un mode de fonctionnement. L'ouverture du triac se produit en appliquant un courant à l'électrode de commande. Plus le courant est élevé, plus la clé s'ouvrira tôt (zone pointillée rouge). Ce courant est créé en appliquant une tension entre l'électrode de commande et la cathode conditionnelle. Cette tension doit soit être négative soit avoir le même signe que la tension appliquée entre MT1 et MT2.

A une certaine valeur de courant, le triac s'ouvre immédiatement et se comporte comme une diode normale - jusqu'au blocage (zones vertes en pointillés et pleines). L'amélioration de la technologie conduit à une diminution du courant consommé pour déverrouiller complètement le triac. Pour les modifications modernes, il est jusqu'à 60 mA et moins. Mais il ne faut pas se laisser emporter par la réduction du courant dans un circuit réel - cela peut conduire à une ouverture instable du triac.

La fermeture, comme un trinistor classique, se produit lorsque le courant tombe à une certaine limite (presque à zéro). Dans le circuit alternatif, cela se produit lors du prochain passage par zéro, après quoi il faudra appliquer à nouveau une impulsion de commande. Dans les circuits à courant continu, l'arrêt contrôlé du triac nécessite des solutions techniques lourdes.

Fonctionnalités et limites

Il existe des restrictions sur l'utilisation d'un triac lors de la commutation d'une charge réactive (inductive ou capacitive). En présence d'un tel consommateur dans le circuit alternatif, les phases de tension et de courant sont décalées l'une par rapport à l'autre. La direction du déplacement dépend de la nature de la réactivité et de l'ampleur - sur la valeur du composant réactif. On a déjà dit que le triac s'éteint au moment où le courant passe par zéro. Et la tension entre MT1 et MT2 en ce moment peut être assez importante. Si le taux de changement de tension dU/dt dépasse en même temps la valeur de seuil, le triac peut ne pas se fermer. Pour éviter cet effet, parallèlement au trajet d'alimentation du triac, il faut inclure varistances. Leur résistance dépend de la tension appliquée et ils limitent la vitesse de variation de la différence de potentiel. Le même effet peut être obtenu en utilisant une chaîne RC (amortisseur).

Le danger de dépassement de la vitesse de montée du courant lors de la commutation de la charge est lié au temps fini de déclenchement du triac. Au moment où le triac ne s'est pas encore fermé, il peut s'avérer qu'une tension importante lui est appliquée et qu'en même temps un courant traversant suffisamment important traverse le chemin d'alimentation. Cela peut entraîner le dégagement d'une grande puissance thermique sur l'appareil, et le cristal peut surchauffer. Pour éliminer ce défaut, il faut, si possible, compenser la réactivité du consommateur par une inclusion séquentielle dans le circuit de réactivité d'environ la même valeur, mais de signe opposé.

Il convient également de garder à l'esprit qu'à l'état ouvert, environ 1 à 2 chutes de V sur le triac.Mais comme la portée est de puissants commutateurs haute tension, cette propriété n'affecte pas l'utilisation pratique des triacs. La perte de 1-2 volts dans un circuit de 220 volts est comparable à l'erreur de mesure de tension.

Exemples d'utilisation

Le principal domaine d'utilisation du triac est la clé dans les circuits à courant alternatif.Il n'y a pas de restrictions fondamentales à l'utilisation d'un triac comme clé DC, mais cela n'a aucun sens non plus. Dans ce cas, il est plus facile d'utiliser un trinistor moins cher et plus courant.

Comme toute clé, le triac est connecté au circuit en série avec la charge. L'activation et la désactivation du triac contrôle l'alimentation en tension du consommateur.

De plus, le triac peut être utilisé comme régulateur de tension sur des charges qui ne se soucient pas de la forme de la tension (par exemple, des lampes à incandescence ou des radiateurs thermiques). Dans ce cas, le schéma de contrôle ressemble à ceci.

Ici, un circuit déphaseur est organisé sur les résistances R1, R2 et le condensateur C1. En ajustant la résistance, un décalage du début de l'impulsion est obtenu par rapport à la transition de la tension secteur par zéro. Un dinistor avec une tension d'ouverture d'environ 30 volts est responsable de la formation de l'impulsion. Lorsque ce niveau est atteint, il s'ouvre et fait passer du courant à l'électrode de commande du triac. Il est évident que ce courant coïncide en direction avec le courant traversant le trajet de puissance du triac. Certains fabricants produisent des dispositifs à semi-conducteurs appelés Quadrac. Ils ont un triac et un dinistor dans le circuit d'électrode de commande dans un boîtier.

Un tel circuit est simple, mais son courant de consommation a une forme nettement non sinusoïdale, tandis que des interférences sont créées dans le réseau d'alimentation. Pour les supprimer, il est nécessaire d'utiliser des filtres - du moins les chaînes RC les plus simples.

Avantages et inconvénients

Les avantages du triac coïncident avec les avantages du trinistor décrit ci-dessus. Pour eux, il vous suffit d'ajouter la possibilité de travailler dans des circuits AC et un contrôle simple dans ce mode. Mais il y a aussi des inconvénients.Ils concernent principalement le domaine d'application, qui est limité par la composante réactive de la charge. Il n'est pas toujours possible d'appliquer les mesures de protection suggérées ci-dessus. De plus, les inconvénients incluent:

• sensibilité accrue au bruit et aux interférences dans le circuit des électrodes de commande, ce qui peut provoquer de fausses alarmes ;
• la nécessité d'éliminer la chaleur du cristal - la disposition des radiateurs compense les petites dimensions de l'appareil, et pour commuter des charges puissantes, l'utilisation contacteurs et le relais devient privilégié ;
• limitation de la fréquence de fonctionnement - cela n'a pas d'importance lors du fonctionnement à des fréquences industrielles de 50 ou 100 Hz, mais limite l'utilisation dans les convertisseurs de tension.

Pour une utilisation compétente des triacs, il est nécessaire de connaître non seulement les principes de fonctionnement de l'appareil, mais également ses lacunes, qui déterminent les limites de l'utilisation des triacs. Seulement dans ce cas, l'appareil développé fonctionnera longtemps et de manière fiable.

 

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