par Les triacs, les diacs et les quadracs sont des dispositifs semi-conducteurs de contrôle de l’alimentation en courant alternatif utilisés dans les applications de fréquence de ligne telles que le contrôle de l’éclairage, le contrôle de la vitesse du moteur et la modulation de la température.
Ils peuvent être trouvés dans les milieux de consommation et industriels. Les triacs font partie de la famille des thyristors et ont une structure à quatre couches. Les diacs (commutateur DIode AC) sont utilisés pour déclencher les triacs à l’état activé, et les quadracs sont une fusion d’un triac et d’un diac dans un seul appareil.
Cette FAQ commence par un examen du fonctionnement de base du triac, examine comment un diac peut être utilisé pour déclencher un triac, décrit les quadracs et se termine en examinant les optotriacs.
Un triac (parfois appelé triode pour courant alternatif, thyristor triode bidirectionnel ou thyristor triode bidirectionnel) est un dispositif de commutation de puissance bidirectionnel à trois bornes. Les triacs sont liés aux redresseurs contrôlés au silicium (SCR), mais les triacs conduisent dans les deux sens tandis que les SCR conduisent dans un seul sens.
Un triac peut être déclenché (activé) par une tension positive ou négative appliquée à la grille, tandis qu’un SCR nécessite une tension de grille positive pour s’activer.
Dans certaines conceptions, les SCR sont utilisés pour déclencher des triacs. Une fois allumés, les triacs et les SCR continuent à conduire jusqu’à ce que le courant tombe en dessous du courant de maintien, moment auquel les appareils s’éteignent. Ils ne sont pas désactivés à l’aide du contrôle de porte.
Les thyristors de désactivation de porte (GTO) sont similaires aux triacs et aux SCR, mais peuvent être désactivés en coupant le signal de porte, ce qui se traduit par un niveau de contrôle plus élevé.
La combinaison de la conduction bidirectionnelle et de la capacité de contrôler l’angle de phase lorsque le dispositif est déclenché rend les triacs bien adaptés pour une utilisation dans les applications d’alimentation en courant alternatif.
L’utilisation du contrôle de phase permet de contrôler le flux de courant moyen, qui peut être utilisé pour contrôler la vitesse des moteurs, la gradation des lampes et la température des radiateurs.
Il est possible de contrôler la luminosité d’une lampe LED avec un circuit triac très simple. Cette implémentation de base utilise un condensateur de déclenchement, une résistance fixe, un potentiomètre (pour contrôler le niveau de lumière) et un dispositif de déclenchement.
Dans cette conception, deux SCR parallèles inverses sont utilisés comme dispositif de déclenchement (Figure 1). Le circuit peut produire une large gamme de luminosité à partir de la LED. Bien sûr, cette conception de base n’a pas de contrôle du facteur de puissance et peut être relativement inefficace. Une implémentation de gradateur de lumière à triac plus complexe mais toujours relativement simple peut fournir une efficacité de 86% avec un facteur de puissance supérieur à 0,95.
Ajout d’un diac
Comme un triac, un diac est un dispositif de commutation bidirectionnel ou pleine onde qui peut conduire dans les polarités directe et inverse. Les diacs sont parfois appelés diodes de déclenchement symétriques.
Ils peuvent être utilisés à la place de deux thyristors parallèles inverses pour déclencher un triac dans un interrupteur à courant alternatif, tel qu’un gradateur de lumière résidentiel ou le circuit de démarrage d’une lampe fluorescente (Figure 2) .
Ce circuit offre une expérience utilisateur améliorée, par rapport à des implémentations plus simples avec une faible hystérésis, en ajoutant les diodes de pilotage autour du condensateur de déclenchement (C1).
Un diac s’enclenche lorsque sa tension de claquage est dépassée. Il reste allumé jusqu’à ce que le courant traversant l’appareil tombe en dessous du courant de maintien lorsqu’il s’éteint et revient à un état de haute résistance. Ses caractéristiques de commutation et de conduction sont pour la plupart symétriques.
Dans certaines conceptions, un diac peut être utilisé pour déclencher un SCR. Les Diac peuvent être obtenus en tant que dispositifs discrets dans des boîtiers de montage en surface. Des diacs de puissance plus élevée peuvent être boulonnés à un châssis pour une meilleure dissipation thermique.
Puisqu’ils sont le plus souvent utilisés avec des triacs, il est courant de trouver les dispositifs co-emballés ou ils sont intégrés sur une seule puce. Dans les deux cas, le dispositif résultant est appelé quadrac.
Diac + Triac = Quadrac
Le remplacement du diac et du triac dans l’exemple de conception précédent par un quadrac dans un boîtier de languettes de montage isolé TO-220 réduit encore la taille des composants et de la solution par rapport à un diac discret et un triac discret (Figure 3) .
Cette mise en œuvre a une tension d’activation complète inférieure résultant de la tension d’amorçage plus élevée (V BO ) de l’élément diac dans le quadrac. Il peut produire des rendements lumineux de 175° à <90° de chaque demi-cycle AC.
Les principales spécifications des quadracs incluent :
- Les tensions directes et inverses de crête répétitives maximales, V DRM et V RRM , respectivement, sont la tension maximale que le dispositif peut bloquer de manière répétitive.
- Le courant RMS à l’état passant est le courant RMS continu maximum, I T(RMS)
- Tension d’amorçage Diac, VBO
- Courant de pointe non répétitif de pointe, I TSM
- Taux critique d’augmentation du courant à l’état passant, di/dt, généralement en A/µs
- Exigence de fusion, I 2 t
Optotriaques
Les optotriacs – également appelés phototriacs ou relais à semi-conducteurs – sont des commutateurs ca utilisés dans les systèmes de contrôle industriels et de processus. Les optotriacs assurent une isolation électrique entre le conducteur et la charge. L’isolation peut être nécessaire pour diverses raisons, notamment la sécurité, la rupture de la boucle de masse et l’atténuation des interférences électromagnétiques. Les optotriacs sont disponibles en tant que dispositifs de passage à zéro (NZC) et à passage à zéro (ZC). Selon la situation, diverses exigences VDE et UL s’appliquent aux optotriacs et aux systèmes dans lesquels ils sont déployés.
Phototriacs NZC
Les applications nécessitant un contrôle de commutation fin indépendant de l’angle de phase utilisent des triacs NZC. Les applications qui peuvent bénéficier de l’utilisation des phototriacs NZC incluent les gradateurs d’éclairage, où la luminosité dépend du moment où le phototriac est déclenché dans un demi-cycle, et dans le contrôle moteur, où un contrôle précis peut être utilisé pour produire un mouvement fluide et ininterrompu. L’utilisation de phototriacs NZC entraîne souvent des transitoires di/dt aigus qui provoquent des niveaux significatifs d’EMI.
Figure 4 : Les phototriacs NZC peuvent s’allumer à n’importe quel moment du cycle sinusoïdal, ce qui entraîne souvent un di/dt élevé et de grandes quantités d’EMI indésirables.
Les transitions nettes di/dt sont la source des problèmes d’EMI. L’énergie électromagnétique peut être rayonnée dans l’espace et se propager le long des lignes électriques. De plus, les lignes électriques peuvent transporter des harmoniques de fréquence inférieure qui ne sont pas facilement émises dans l’espace libre.
Les attentes en matière de minimisation et de contrôle des EMI pour se conformer à diverses normes peuvent éliminer l’utilisation de solutions phototriac NZC dans de nombreux cas.
Phototriacs ZC
Les phototriacs ZC sont adaptés à une classe différente d’applications avec une constante de temps de contrôle plus grande, telles que les pilotes de solénoïde, certains types de relais à semi-conducteurs et les commandes de chauffage. La réduction des EMI est un avantage clé de l’utilisation des phototriacs ZC.
Étant donné que le dispositif est déclenché au point de passage par zéro de l’onde sinusoïdale, la transition di/dt est faible et bien contrôlée. De plus, étant donné que le déclenchement a toujours lieu au point de passage par zéro, cela permet au courant de s’accumuler le plus longtemps possible dans une charge inductive, réduisant ainsi les contraintes du système.
Résumé
Les triacs et les quadracs sont utiles pour les applications d’alimentation à fréquence de ligne AC telles que l’éclairage, la vitesse du moteur et les contrôles de température. Les triacs peuvent être entraînés à l’aide de deux SCR ou d’un seul dispositif diac.
Un quadrac est produit en intégrant un triac et un diac dans un seul boîtier, ce qui réduit le nombre de composants. En plus des triacs conventionnels, des phototriacs sont disponibles pour une utilisation dans des applications qui bénéficient de leur isolation électrique inhérente entre les circuits d’entraînement et de puissance.
Les phototriacs sont disponibles avec et sans commutation au passage par zéro pour répondre aux besoins de performances d’applications spécifiques.
Les références
- Contrôle de l’éclairage LED à l’aide de triacs et de quadracs , Littelfuse
- Bases du phototriac , Vishay
- Quadrac , Wikipédia
- Triac , Wikipédia, l’ encyclopédie libre
- Contrôleur de moteur à base de triac , Renesas
- What are triacs, diacs and quadracs good for? ,Powerelectronictips
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