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Triacs : composant électronique en tant qu'aide pour les opérations de commutation
Toute personne qui a déjà réglé la luminosité d'une ampoule avec un variateur a involontairement commandé un triac. Was a triac et comment il fonctionne, nous voulons expliquer plus précisément avec notre conseiller.
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Was a triac?
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Où sont utilisés les triacs ?
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Comment un triac est-il construit ?
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Comment fonctionne un triac ?
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En quoi les triacs sont-ils différents ?
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Was must-on observer lors du remplacement d'un triac ?
Was a triac?
Un triac compte parmi les composants actifs. Il s'agit, comme un thyristor, d'un composant électronique qui permet par exemple d'allumer, d'éteindre ou de commander une ampoule.
ETANT donné que le processus de commutation s'effectue sans contact mécanique, ces interrupteurs électroniques ne sont pas sujets à des signes d'usure.
Contrairement à un thyristor qui ne laisse le courant circuler que dans une seule direction, un triac peut couper le courant dans les deux sens. Ainsi, les triacs sont parfaitement adaptés pour un fonctionnement avec tension alternative.
Le nom Triac est dérivé de la désignation anglaise « Triode Alternate Current Switch ». Dans l'utilisation de la langue allemande, le terme thyristor à deux sens ou Symistor est également utilisé.
Où sont utilisés les triacs ?
Les triacs sont principalement utilisés pour les opérations de commutation ou pour la régulation de la puissance dans la plage de tension alternative.
Les domaines d'utilisation incluent la lampe à incandescence, les orgues lumineuses ou le contrôle de la vitesse des moteurs électriques dans les ustensiles de cuisine ou les outils électriques.
ETANT donné que Triacs ne peut pas supporter de très grands courants, les thyristors individuels sont toujours utilisés dans l'électronique de puissance.
Comment un triac est-il construit ?
Pour mieux comprendre la construction, vous pouvez imaginer un triac comme deux thyristors à déclenchement antiparallèle. Une anode (A) et une cathode (K) des deux thyristors sont alors combinées.
Les électrodes principales qui en résultent sont désignées par H1 et H2 ou par la désignation anglaise main terminal (MT1 et MT2). Les désignations anode 1 et anode 2 sont également utilisées.
En règle générale, l'électrode principale H2 (MT2) est reliée au boîtier du triac. Par conséquent, un montage isolé doit être effectué pour que la surface de montage ne soit pas sous tension.
Les entrées de commande des deux thyristors (portes) sont également reliées.
Pour représenter clairement la structure interne du cristal, on commute un thyristor commandé par cathode ou aussi un thyristor p-Gate (1) et un thyristor commandé par anode ou également un thyristor n-Gate (2) selon le schéma A en parallèle.
Le schéma B montre la structure en cristal des deux semi-conducteurs.
Si vous assemblez les deux cristaux semi-conducteurs dans un block, cela ressemblerait à l'esquisse C.
Pour pouvoir commander les deux thyristors avec une porte commune, des zones N-dotées supplémentaires ont été insérées dans le cristal semi-conducteur (voir schéma D). Ces zones, agissant comme lignes d'allumage ou de thyristor auxiliaire (3), sont responsables de la nécessité pour Triacs d'un courant de commande plus élevé pour le passage (allumage) que pour les thyristors.
L'électrode principale H1 (MT1) possède un contact semi-conducteur direct vers la porte et sert ainsi de potentiel de référence pour la porte.
La porte peut être commandée par une impulsion positive ou négative.
Selon le type de triac, une impulsion de quelques volts suffit pour l'activation, puis un courant de porte de quelques ma s'écoule.
Cependant, la sensibilité à l'allumage dépend de la polarité sur H1 et H2 (voir schéma allumage I + /I - et III + /III -) et de la polarité de l'impulsion de la porte (voir schéma allumage I + /III + et I - /III -).
La plus grande lichtendlichité d'allumage a des triacs pour le type de commande I + et III - . Les deux autres types d'allumage nécessitent un courant de porte beaucoup plus élevé.
Comment fonctionne un triac ?
Le principe ou le fonctionnement d'un triac peut être illustré très facilement à l'aide d'un variateur.
Lorsque l'onde sinusoïdale complète de la tension secteur (U B) est appliquée à l'ampoule (1), celle-ci s'allume avec une luminosité maximale.
Pour réduire la luminosité maximale, une partie de l'onde sinusoïdale doit être coupée.
Et c'est précisément cette fonction qui prend en charge un Triac (2). Pour ce faire, il est commuté en série (série) avec le consommateur (ampoule).
Sans commande, le Triac est très résistant. Cela signifie que le commutateur électronique est ouvert et que la tension sur la lampe est de 0 V. La lampe ne s'allume pas.
Si une impulsion de commande courte est présente sur la porte au moment t 1, le Triac se met en marche. Il passe de l'état de haute résistance à l'état de faible résistance. Dans la langue du spécialiste, le processus est également appelé allumage. Le commutateur électronique est fermé et la tension de la lampe (U L) saute brusquement à la valeur instantanée de la tension d'alimentation. La lampe est alors alimentée et commence à s'allumer.
Le triac allumé reste conducteur même si l'impulsion de commande est de nouveau désactivée à la porte. Ce n'est que lorsque la tension alternative au moment t 2 croise la ligne 0 et que le courant de maintien du triac est donc inférieur à, qu'il se verrouille à nouveau. Les professionnels disent que le Triac est supprimé. La lampe n'est plus alimentée.
Le Triac reste bloqué jusqu'à ce que la prochaine impulsion de commande soit appliquée à la porte et qu'il soit à nouveau activé. Comme le Triac est conducteur dans les deux sens, le courant traverse la lampe même avec le demi-arbre négatif.
Au moment t 4, le courant de maintien est inférieur et le triac se verrouille à nouveau jusqu'à ce qu'il soit à nouveau mis en marche au moment t 5.
Comme le calage de l'allumage t 1 se produit très tôt, la lampe reçoit une très grande part de la tension alternative du secteur. Une petite partie seulement est coupée au début de chaque demi-arbre. Ainsi, la lampe s'allume encore très bien.
Si le calage de l'allumage est effectué plus tard ou déplacé plus loin vers la « droite », la lampe réduit la partie restant de l'onde sinusoïdale (U L).
La lampe reçoit ainsi moins d'énergie et s'allume donc plus sombre.
Avec une fréquence secteur de 50 Hz, la lampe est en principe allumée et éteinte 100 fois par seconde (50 fois pour le demi-arbre positif et 50 fois pour le demi-arbre négatif).
Cette séquence de commutation rapide ne permet pas à l'œil humain de percevoir plus que des cycles de commutation individuels. En outre, les ampoules à incandescence ont également un effet de « poursuite » court lorsqu'elles sont éteintes.
Cela donne l'impression d'un changement uniforme de la luminosité lors du réglage de l'intensité.
Par conséquent, dans le cas d'un variateur réglable, seul le moment où l'impulsion d'allumage passe par le Triac est modifié. Pour cela, l'impulsion de la porte doit toujours être émise à l'emplacement correct de l'onde sinusoïdale.
Pour ce faire, la régulation nécessite toujours une référence actuelle à la position actuelle de l'onde sinusoïdale.
Dans l'illustration ci-dessus, ce lien a été représenté par une ligne bleue.
Remarque :
comme dans l'exemple ci-dessus, la phase est verrouillée au début du demi-arbre puis activée, cette commande est une coupe de phase. Ce type de variateur est idéal pour les charges ohmiques telles que les ampoules à incandescence ou les lampes halogènes haute tension, mais également pour les charges inductives comme les transformateurs halogènes conventionnels.
Les charges capacitives telles que les transformateurs halogènes électroniques nécessitent un variateur de coupure de phase. Avec ce concept de circuit, la tension au niveau du consommateur augmente de manière synchrone avec la tension secteur et est ensuite désactivée après une durée définie. Cependant, les thyristors ou les MOSFET Power et IGBT désactivables ne sont pas utilisés pour cela comme commutateurs électroniques.
En quoi les triacs sont-ils différents ?
Bien que la fonction de base soit toujours la même pour les triacs, les différents exemplaires peuvent être très différents.
construction
L'un des principaux éléments distinctifs est la forme. En fonction de la quantité de courant ou de puissance qu'un triac doit supporter, la forme du boîtier a été optimisée lors de la fabrication avec une surface de refroidissement intégrée et la conception des connexions. Plus le débit de puissance est élevé, plus le triac est important.
Données techniques
Mais même avec le même type de construction, les différences peuvent encore être assez grandes. Cependant, les différences se réfèrent en premier lieu aux données techniques. Les indications relatives à la tension max. Ou au courant max. Autorisé peuvent varier considérablement. En cas de doute, il est indispensable de consulter la fiche technique.
Was must-on observer lors du remplacement d'un triac ?
Si un triac défectueux doit être remplacé dans un appareil, il faut toujours utiliser un type de remplacement portant la même désignation. C'est la seule manière de garantir que le triac remplacé s'adapte de manière optimale à l'électronique ou au circuit existant. Lors du remplacement de la pièce d'origine par un exemplaire avec des caractéristiques techniques sensiblement identiques, il convient de prendre des précautions. En effet, des caractéristiques de semi-conducteurs différentes peuvent entraîner des dysfonctionnements non négligeables.
Important :
comme Triacs est utilisé dans le circuit de courant, il faut être familiarisé avec les règles de sécurité en vigueur lors du dépannage ou du remplacement. En cas de travail incorrect ou de dépannage sous tension, il existe un danger de mort aigu. Pour cette raison, il est préférable de contacter un spécialiste si vous n'êtes pas familiarisé avec les pratiques nécessaires.