Auto-maintient : thyristor, triac
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Thyristors et triacs
Vidéo utilisation du thyristor et du triac
Mesure d’intensité de gâchette, sens de fonctionnement et fonction auto-maintient.
Dans cette vidéo le fonctionnement complet du thyristor est détaillé.
Photos de thyristors et triacs
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Particularité des thyristors GTOC'est un thyristor que l'on peut aussi bloquer par la gâchette (Gate Turn-Off Thyristor) :
Alors que le thyristor classique ne se bloque (ouvre le circuit) qu'à la coupure de la puissance (auto-maintient), le GTO peut s'ouvrir en extrayant le courant (courant inverse) par la gâchette.Il comporte donc lui aussi 3 connexions et ne se différencie pas visuellement d'un thyristor classique !
Thyristor : son utilisation
Un thyristor est une diode commandée. Il se comporte comme un isolant s'il n'est pas amorcé et comme une diode le reste du temps. Contrairement au transistor, le courant de 'commande', ici au niveau de la gâchette, n'est nécessaire que lors de l'amorçage. Il se comporte comme un relais avec auto-maintient.
Le générateur est mis sous tension, le thyristor n'est pas conducteur alors que son anode est bien reliée au +
(le thyristor est connecté dans le sens passant).
L'interrupteur est fermé : la gâchette du thyristor est reliée au + via une résistance suffisamment faible pour provoquer une intensité Ig assurant l'amorçage du thyristor :
La lampe s'allume.
L'interrupteur est à nouveau ouvert (la gâchette n'est plus alimentée) mais la lampe ne s'éteint pas : le thyristor possède une fonction 'auto-maintient'. Une simple impulsion suffit !
Pour désamorcer le thyristor il est nécessaire de couper l'alimentationIl existe des thyristors acceptant une coupure par forte impulsion inverse, leur usage disparaît par la généralisation des transistors de puissance. Un thyristor se bloque naturellement dès qu'il n'est plus traversé par un courant (après chaque alternace en ~). Le cycle peut alors reprendre comme au début...
Remarque : Comme une diode, un thyristor ne peut pas conduire en inverse, puisqu'il faut couper la puissance pour le désamorcer. On ne l'utilise que très peu en courant continu.
Il sert surtout à réaliser un redressement contrôlé (sera vu).
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Le générateur est mis sous tension, le thyristor n'est pas conducteur alors que son anode est bien reliée au +
(le thyristor est connecté dans le sens passant).
L'interrupteur est fermé : la gâchette du thyristor est reliée au + via une résistance suffisamment faible pour provoquer une intensité Ig assurant l'amorçage du thyristor :
La lampe s'allume.
L'interrupteur est à nouveau ouvert (la gâchette n'est plus alimentée) mais la lampe ne s'éteint pas : le thyristor possède une fonction 'auto-maintient'. Une simple impulsion suffit !
Pour désamorcer le thyristor il est nécessaire de couper l'alimentationIl existe des thyristors acceptant une coupure par forte impulsion inverse, leur usage disparaît par la généralisation des transistors de puissance. Un thyristor se bloque naturellement dès qu'il n'est plus traversé par un courant (après chaque alternace en ~). Le cycle peut alors reprendre comme au début...
Remarque : Comme une diode, un thyristor ne peut pas conduire en inverse, puisqu'il faut couper la puissance pour le désamorcer. On ne l'utilise que très peu en courant continu.
Il sert surtout à réaliser un redressement contrôlé (sera vu).
Thyristor : le fonctionnement
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Un thyristor comporte 3 connexions. Sa structure est PNPN et en fait constituée d'un PNP et un NPN dont les collecteurs et bases sont réciproquement reliées.
A la mise sous tension il se comporte comme une diode qui resterait bloquée en position ouverte.
Cliquez sur le 3 ci-dessus pour relancer
Lorsque l'on application une tension positive entre gâchette et K (cathode ; tension supérieure au seuil diode ≃ 0.7 V) elle fait naître un courant d'intensité suffisante pour amorcerQuelques mA à quelques A pour les plus puissants thyristors
Exemple de thyristors.
Lorsque Ig est suffisant, la base du PNP qui est reliée au collecteur du NPN, passe au potentiel de la cathode du thyristor. Si l'anode A, reliée à l'émetteur du PNP, est à un potentiel supérieur (d'au minimum 2 Volts : 2 seuils + pertes) à celui de sa cathode K, le PNP devient conducteur à son tour ; alimentant ainsi la base du NPN. Tout maintient de Ig devient alors inutile ! Auto-maintient : l'impulsion d'amorçage suffit.
Lorsque l'on application une tension positive entre gâchette et K (cathode ; tension supérieure au seuil diode ≃ 0.7 V) elle fait naître un courant d'intensité suffisante pour amorcerQuelques mA à quelques A pour les plus puissants thyristorsExemple de thyristors.
Lorsque Ig est suffisant, la base du PNP qui est reliée au collecteur du NPN, passe au potentiel de la cathode du thyristor. Si l'anode A, reliée à l'émetteur du PNP, est à un potentiel supérieur (d'au minimum 2 Volts : 2 seuils + pertes) à celui de sa cathode K, le PNP devient conducteur à son tour ; alimentant ainsi la base du NPN. Tout maintient de Ig devient alors inutile ! Auto-maintient : l'impulsion d'amorçage suffit.
Seul l'arrêt de IA stoppe cette conductionCertains thyristors acceptaient d'être ouverts sous tension par une 'violente' impulsion inverse, la généralisation des transistors de puissance les rend obsolètes.
Le triac : étude complète
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Un triac est composé de 2 thyristors placés tête-bêche afin d'être bidirectionnel, 100% utilisable en alternatif.
On l'appelle aussi relais statiqueIl se comporte comme un relais mécanique mais sans mouvement : statique
Là aussi un isolement galvanique est obtenu, via une LED requérant donc bien moins de puissance pour commuter qu'une bobine (de relais électromagnétique) et il est la base des gradateursLes variateurs de lumière, de vitesse pour les moteurs universels de perceuses jusqu'au démarreurs basiques de moteurs asynchrones dans quelques cas !.
Le générateur est mis sous tension, le triac n'est pas conducteur : il reste bloqué !
L'interrupteur est fermé, la gâchette du triac est reliée au + via une résistance provoquant une intensité de gâchette Ig suffisanteLà aussi de quelques mA à quelques Ampères comme les thyristors. Cela provoque l'amorçage du triac :
La lampe s'allume.
L'interrupteur est ouvert, il n'y a plus de courant de gâchette. Mais la lampe ne s'éteint pas. Le triac est amorcé et le reste, comme pour le thyristor la fonction auto-maintient est assurée ! Pour désamorcer le triac il est nécessaire là aussi de couper l'alimentation. Un triac se bloque naturellement dès qu'il n'est plus traversé par un courant.
Utilisé en alternatif, un triac se bloque à chaque passage par 0V (après chaque alternance), 100 fois par seconde en 50Hz.
En inverse, il ne conduit pas (image du haut) tant que la gâchette n'est pas amorcée (image du bas) !
Là encore l'auto-maintient est assuré et seule l'extinction du courant principal entre A1 et A2 stoppera sa conduction.
Utilisation en alternatif : un triac est capable d'amorcer quelles que soient les polarités de l'intensité A1 A2 (qui le traverse) et de Ig (sa gâchette).
Avec néanmoins 2 cas préférables...
Voici les 4 quadrants d’amorçage du triac. A gauche les 2 vus a privilégier. A droite, le triac amorce aussi mais pour des valeurs Ig supérieures (jusqu'à 5 fois).
Critères de choix
 Commande par transformateur d'isolement d'un thyristor, le transformateur est miniature |  Opto-triac tel que disponible sur des sorties d'automates programmables... |
Hormis bien évidemment la bidirectionnalité du triac, thyristors et triacs ont des critères de choix similaires, leur choix s'effectue en fonction des besoins principaux :
Id nominalL'intensité nominale qu'ils peuvent supporter à 100% du temps... à 25°C !
Concrètement, sans dissipateur on se maintiendra bien en deçà.
Le calcul de I nominal réel en utilisation se calcule avec les caractéristiques du dissipateur, de l'air ambiant... Abordé au bloc savoir suivant en A, UdrmAussi nommée Vrrm en anglais, c'est la tension que supporte la jonction à ses bornes (A, K pour le thyristor ; A1, A2 pour le triac) lorsqu'elle est ouverte et donc non passante en Volts, la sensibilité gâchetteEn fonction des références, l'impulsion nécessaire peut varier dans d'assez grandes proportions pour des caractéristiques Id et Udrm similaires et surtout l'isolementIl existe des composants dont le boitier est isolé électriquement de A1, A2, d'autres pas. Il existe aussi des commandes opto-couplées : opto-triacs notamment appelés aussi relais statiques, voir Conseils+
.Les datasheets permettent aussi de connaitre toutes les caractéristiques !
Datasheet thyristor en exemple.
Invité, affichez le quiz :
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Cours extrait du stage : INDUSTRONIC
Stage : INDUSTRONIC
