LE TRIAC. - Amorçage Particularité (mode de déclenchement ) Paramètres identiques aux SCRs STRUCTURE. Ctl

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1 LE TRIAC Srucure Caracérisiques saiques : - Ideniques aux SCRs - Pariculariés Caracérisiques dynamiques : Applicaions - Amorçage Paricularié (mode de déclenchemen ) Paramères ideniques aux SCRs - Blocage Pariculariéau blocage STRUCTURE Anode 1 () ae () Th2 Cl Th1 Anode 2 () Thyrisor 1 Thyrisor 2 Symbole Le riac peu êre assimilé à l'associaion de 2hyrisors en aniparallèle. Th1( ) e Th2( ) Il n'exise qu'une seule élecrode de commande: circui de commande simplifié. Le déclenchemen (fermeure) peu se faire par un couran de gâcheeposiif ou négaif quelle que soi la polariéde. 1

2 CARACTERISTIQUES STATIQUES CARACTERISTIQUES STATIQUES Paramères liés à la srucure Thyrisor I A On uiliseles mêmes symboles que pour les hyrisors. Paramères (éa bloqué ): VDRM : Tension max en direc à l'éa bloqué IDRM : Couran de fuieà VD = VDRM (à Tj=25 C e TJ=TJMax ) VRRM : Tension max en inverse IRRM : Couran de fuieà VR = VRRM (à Tj=25 C e TJ=TJMax ) VBO + e - : Tension de reournemen (Breakover volage) IBO + e - : Couran de reournemen VRRM IDRM IRRM VDRM IBO+ V VBO+ Les riacs acuellemen fabriqués on des enues en ension qui von de 400V à 1200V Paramères (éa passan): IT(RMS) : Couran RMS ou Tj donné ITSM : Couran de surcharge maximal (10 à 100 fois IT(RMS)) i². : Peres Joule maximales (dimensionnemen fusible de proecion) VTM : Chue de ension max, pour les 2 sens de conducion, à ITM donné Vo & Rd : Expression linéaire pour approcher la chue de ension e les peres de conducion 2

3 OUT CARACTERISTIQUES STATIQUES Spécificaion au reournemen pour les ACS I Turn -on by overvolage VAC + VPP R L IOUT OUT V DRM V CL V VOUT COM AC LINE & SURE VOLTAE ENERATOR VOUT > 0 IOUT (2 A/div) IOUT MAX= 10A OUT Vz = diout/d = 50 A/µs VOUT (200 V/div) COM Time(200ns/div) CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES Amorçage 3

4 CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES Les 4 quadrans d amorçage polariy + + Ig(-) Q2 Q1 Ig(+) polariy - - Ig(-) Q3 Q4 Ig(+) Polarié par rappor à Q1 + + Q2 + - Q3 - - Q4 - + CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES Paramères liés à la srucure Thyrisor RL +/ - +/ - ae generaor Rg I V IA Va On uilise lesmêmes symboles que pour les hyrisors. Paramères: IT : Couran minimum pour amorcer le Triac (spécifié en max) VT : Chue de ension enre IT VD : Tension max sans amorcer le riac (spécifié en min) di/d : Taux de croissance maximal du couran à l amorçage (50 à 200 A/µs) IL + e - : Couran de verrouillage (Laching) IH + e - : Couran de mainien (Holding) d : Temps de reard à l amorçage (enre 50% de I e 10% de IA) r : Temps de monée du couran (enre 10% e 90% de IA) Les emps de commuaion spécifiés son ceux liés au quadran le plus len. Le d es voisin de 0.5 µs pour un couran de gâchee > 5.IT Le reard oal à l amorçage (g = d + r) es inférieur à 2 µs (négligeable pour les applicaions 50 Hz). 4

5 CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES Couran de gâchee & Quadran Le couran de gâchee dépend du quadran considéré : - IT Q1 es le plus faible. - IT Q2 e Q3son rès voisins e sensiblemen plus élevés queit Q1 (+ 20 à 50%) - IT Q4 es le plus imporan ( 1.5 à 2fois IT Q1) On rouve sur lemarché des riac dis "sensibles": IT de 3mA à 5mA / 10mA (suivan les séries ) e des riacs "sandard": IT : 25mA, 35 ma e 50mA Pour amorcer correcemen un riac il fau injecer un couran I >> IT: REMARQUE : On recommande au moins2 foisla valeur spécifiée La plupar des nouveaux riacs ne peuven pas êre déclenchés dans le 4ème quadran (Séries "Snubberless e ACS ) Cee modificaion de la srucure perme demeilleures performances en commuaion à l'ouverure. CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES Couran de laching versus Quadran & sensibilié 60 IL = f (Ig) IL (ma) Q2 Q3 Q I ( ma) Ex : BTB16 600CW Triac 3 Quadrans 16 Amp. 600V - IT=50mA Valeurs ypiques Le couran d'accrochage augmene légèremen avec le couran de gâchee. On rerouve à peu près les mêmes considéraions que celles fai sur l IT en foncion du Quadran (IL plus aible pour Q1). Le couran de Laching, e sa dépendance avec le quadran, dépend surou de la echnologie. 5

6 CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES Blocage CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES Risque de réamorçage au blocage IT VT (di/ d)c (dv/d)c A l ouverure au zéro de couran (I = 0), il y a conjoncion de deux phénomènes: 1) Recombinaison: présenced un couran inverse de recombinaison (+/ - imporan selon le Ih, la Tj, ec.) 2) Couran capaciif: lié au dv/d négaif réappliqué aux bornes du Triac. Ces 2 phénomènes peuven créer un couran négaif supérieur au IL du Thyrisor de l alernance suivane. Dans ce cas, il y a réamorçage inempesif du Triac (risque de conducion permanen). LOAD IT Le risque de déclenchemen inempesif augmeneavec : 1) Ledi/d à la commuaion (di/d)c: plus il es for, plus la quanié de charges sockées dans la srucure, avan l ouverure, es imporane e donc le couran de recouvremen aussi. 2) LedV/d à la commuaion (dv/d)c VT La capacié de blocage (di /d)c des Triacs es donc spécifié: - pour un (dv/d )c donné - ension max réappliquée - Tj max (risque plus élevé) 6

7 r L riac IT Charge résisive CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES Influence de la charge sur l ouverure IT V line Load Charge inducive C (di/d)c (di/d)c VT (dv/d)c line volage VT (dv/d)c line volage La pene du couran au passage àzéro es fixée par la charge: ( di / d) C = 2 IRMS ω Le couran es en phase avec la ension d'alimenaion. La pene de la ension réappliquée es celle de la ension seceur: ( dv/ d) C = 2 VRMS ω La pene de la ension réappliquée es liée au faceur de puissance de la charge, e de la rapidié de la charge de la capacié du riac à ravers la charge. On peu l approximer par: ( dv / d) C = 2 V RMS sinϕ 1 L C CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES Limiaion du (dv/d)c load ic R C r L r L riac V line Load R = V line Load C C Triac seul: Le (dv/d)c es limié seulemen par la capaciépropre deriac. La faible valeur de cee capacié(quelques dizaines de pf ) condui à des (dv/d)c pouvan aeindre 50 à 100 V/µs. VM La commuaion dans ces condiions n'es possible qu'avec les riacs 3-Quadrans" ou Snubberless. Va Avec Snubber : On réaliseun circui oscillan amori avec la charge inducive e le réseau auxiliairerc. On peu ainsi conrôler la penede la ension réappliquée aux bornes du riac, (dv/d)c, ainsi que lasurension VM. (dv/d)c 7

8 CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES (di /d)c criique foncion du (dv/d)c (di/d)c 100 A/ms #2 10 (di/d)c 2 (di/d)c 1 1 # (dv/d)c V/µs Pour racer cee courbe caracérisique d'un échanillon on pore sur le graphique les valeurs du (di/d)c qui provoquen le réamorçage sponané du riac pour différenes valeurs du (dv/d )c. On remarque que, pour cerains ypes, le (di/d)c criiquevarie peu avec le (dv/d )c ( ex. #2, SNUBERLESS). APPLICATIONS 8

9 APPLICATION Deux modes de foncionnemen ( I ) ( II ) Conrol signal OFF ON Conrol signal Load curren Load curren δ φ ON / OFF conrol (Relay replacemen) Phase conrol (for lighing and moor speed conrol) DOMAINES D'APPLICATION Elecroménager - Machines à laver - Réfrigéraeurs - Aspiraeur - Four Micro -ondes - Cuisinière - Pei élecroménager Eclairage - radaeur de lumière (dimmer - Sarer lampes à décharge HVAC (Heaing Venilaion Air condiioning) - Chauffage élecrique / Chauffe eau - Venilaeur - Air condiionné TV -Equipemen de bureau - Commuaeur auomaique V - Limeur de couran d'appel (SMPS) - Circui de démagnéisaion - Phoocopieurs Indusriel - Relais Saiques ( Auomae programmable, disribueurs,...) - Conrôle de moeurs - Soudure à l'arc 9

10 RADATEUR DE LUMIERE ( Lampe à incandescence ) AC Line TRIAC DIAC - Commande en angle de phase - Filre LC obligaoire pour réduire les perurbaions radioélecriques (Norme EN55015, 150KHz -30MHz) Conraine sur le riac : - Surcharge en couran - Commande en Q1 e Q3 - IH faible pour évier les problèmes de flickering CONCLUSION A reenir... Domaine privilégié : basse fréquence, haue ension (> 600 V) Faible chue de ension Faible coû Inérê d uilisaion Fore capacié en couran Amorçage par une impulsion de couran (srucure vérouillée) Tenue en ension alernaive Faiblesse (par rappor aux hyrisors): Risque de réamorçage (di/d C ) Avanage (par rappor aux hyrisors): Une seule gâchee pour commander les 2 alernances 10

11 BACK-UP DECLENCHEMENT Q1 ( + + ) () V+ () () Le déclenchemen se fai exacemen commepour un hyrisor: Le couran posiif de gâchee polariseen direc la joncion cequi amorcele hyrisor. 11

12 DECLENCHEMENT Q2 ( + - ) () V - () + + () - Le couran de gâchee circule de vers cequi déclenche le hyrisor. Le couran de ce hyrisor polarise posiivemen la zone ce qui a pour effe l'amorçage du hyrisor principal (Th1). Le couran passe esseniellemen dans cee parie de la srucure e le "pei"hyrisor s'ouvre (IH). DECLENCHEMENT Q3 ( - - ) () V - () - () Il s'agi d'amorcer lehyrisor (Th2). Pour simplifier on peu admere qu'il es déclenché parsa gâchee d'anode (Base ) àravers le ransisor

13 DECLENCHEMENT Q4 ( - + ) () V + () + R1 () - L'amorçage de (Th2 ) es un peu plus "acrobaique". Le couran de gâcheede TH2es injecévia les ransisors (T3) e (T1') T3 T1' R2 T2 - T1 13

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