Triacs - Circuits de travail et d'application

Un triac peut être comparé à un relais à verrouillage. Il s'allumera et se fermera instantanément dès qu'il sera déclenché, et restera fermé tant que la tension d'alimentation reste au-dessus de zéro volt ou que la polarité d'alimentation n'est pas modifiée.

Si l'alimentation est un courant alternatif (courant alternatif), le triac s'ouvrira pendant les périodes pendant lesquelles le cycle AC franchit la ligne zéro, mais se fermera et s'allumera dès qu'il sera réactivé.

Avantages du Triac en tant que commutateurs statiques

• Les triacs peuvent être remplacés efficacement pour les interrupteurs mécaniques ou les relais pour contrôler les charges dans les circuits CA.
• Les triacs peuvent être configurés pour commuter des charges relativement plus lourdes grâce à un déclenchement de courant minimal.
• Lorsque les triacs conduisent (se ferment), ils ne produisent pas d'effet anti-rebond, comme dans les commutateurs mécaniques.
• Lorsque les triacs s'éteignent (à CA passage à zéro ), il le fait sans produire de transitoires, en raison des champs électromagnétiques de retour, etc.
• Les triacs éliminent également la fusion des contacts ou les problèmes d'arc, et d'autres formes d'usure qui sont couramment observées dans les commutateurs électriques à base mécanique.
• Les triacs disposent d'un déclenchement flexible, qui leur permet d'être commutés à n'importe quel point donné du cycle d'entrée CA, via un signal positif basse tension à travers la grille et la masse commune.
• Cette tension de déclenchement peut provenir de n'importe quelle source CC telle qu'une batterie ou d'un signal redressé de l'alimentation CA elle-même. Dans tous les cas, le triac passera par des périodes de coupure chaque fois que chaque demi-cycle de forme d'onde CA passe par la ligne de passage à zéro (courant), comme illustré ci-dessous:

Comment allumer un triac

Un triac se compose de trois bornes: Gate, A1, A2, comme illustré ci-dessous:

Pour allumer un Triac, un courant de déclenchement de grille doit être appliqué sur sa broche de grille (G). Cela provoque un courant de porte à traverser la porte et la borne A1. Le courant de grille peut être positif ou négatif par rapport à la borne A1 du triac. La borne A1 peut être câblée en commun à la ligne VSS négative ou à la ligne VDD positive de l'alimentation de commande de porte.

Le diagramme suivant montre le schéma simplifié d'un Triac ainsi que sa structure interne en silicium.

Lorsqu'un courant de déclenchement est appliqué à la porte du triac, il est allumé au moyen de ses diodes intégrées intégrées dos à dos entre la borne G et la borne A1. Ces 2 diodes sont installées aux jonctions P1-N1 et P1-N2 du triac.

Quadrants de déclenchement du triac

Le déclenchement d'un triac est mis en œuvre à travers quatre quadrants en fonction de la polarité du courant de grille, comme indiqué ci-dessous:

Ces quadrants de déclenchement peuvent être appliqués pratiquement en fonction de la famille et de la classe du triac, comme indiqué ci-dessous:

Q2 et Q3 sont les quadrants de déclenchement recommandés pour les triacs, car ils permettent une consommation minimale et un déclenchement fiable.

Le quadrant de déclenchement Q4 n'est pas conseillé car il nécessite un courant de grille plus élevé.

Paramètres de déclenchement importants pour les triacs

Nous savons qu'un triac peut être utilisé pour commuter une charge CA haute puissance sur ses bornes A1 / A2 via une alimentation de déclenchement CC relativement petite à sa borne Gate.

Lors de la conception d'un circuit de commande triac, ses paramètres de déclenchement de grille deviennent cruciaux. Les paramètres de déclenchement sont: le courant de déclenchement de grille triac IGT, la tension de déclenchement de grille VGT et le courant de verrouillage de grille IL.

• Le courant de grille minimum requis pour activer un triac est appelé courant de déclenchement de grille IGT. Cela doit être appliqué à travers la porte et la borne A1 du triac qui est commune à l'alimentation de déclenchement de la porte.
• Le courant de porte doit être supérieur à la valeur nominale pour la température de fonctionnement spécifiée la plus basse. Cela garantit un déclenchement optimal du triac en toutes circonstances. Idéalement, la valeur IGT doit être 2 fois supérieure à la valeur nominale de la fiche technique.
• La tension de déclenchement appliquée à travers la grille et la borne A1 d'un triac est appelée VGT. Il est appliqué à travers une résistance qui en discutera sous peu.
• Le courant de grille qui verrouille effectivement un triac est le courant de verrouillage et est donné par LT. Le verrouillage peut se produire lorsque le courant de charge a atteint la valeur LT, ce n'est qu'après cela que le verrouillage est activé même lorsque le courant de grille est supprimé.
• Les paramètres ci-dessus sont spécifiés à une température ambiante de 25 ° C et peuvent présenter des variations lorsque cette température varie.

Le déclenchement non isolé d'un triac peut être effectué dans deux modes de base, la première méthode est illustrée ci-dessous:

Ici, une tension positive égale à la VDD est appliquée aux bornes de la grille et de la borne A1 du triac. Dans cette configuration, nous pouvons voir que l'A1 est également connecté au Vss ou à la ligne négative de la source d'alimentation de grille. Ceci est important sinon le triac ne répondra jamais.

La deuxième méthode consiste à appliquer une tension négative à la porte triac comme indiqué ci-dessous:

Cette méthode est identique à la précédente sauf la polarité. Puisque la porte est déclenchée avec une tension négative, la borne A1 est maintenant jointe en commun avec la ligne VDD au lieu de Vss de la tension de source de grille. Encore une fois, si cela n'est pas fait, le triac ne répondra pas.

Calcul de la résistance de grille

La résistance de grille règle l'IGT ou le courant de grille vers le triac pour le déclenchement nécessaire. Ce courant augmente lorsque la température descend sous la température de jonction spécifiée de 25 ° C.

Par exemple, si l'IGT spécifié est de 10 mA à 25 ° C, cela peut augmenter jusqu'à 15 mA à 0 ° C.

Pour s'assurer que la résistance est capable de fournir suffisamment d'IGT même à 0 ° C, elle doit être calculée pour le VDD maximum disponible de la source.

Une valeur recommandée est d'environ 160 à 180 ohms 1/4 watt pour un VGT à porte 5V. Des valeurs plus élevées fonctionneront également si votre température ambiante est plutôt constante.

Déclenchement via CC externe ou CA existant : Comme le montre la figure suivante, un triac peut être commuté via une source CC externe telle qu'une batterie ou un panneau solaire, ou un adaptateur CA / CC. Alternativement, il peut également être déclenché à partir de l'alimentation CA existante elle-même.

Ici, le commutateur S1 a une contrainte négligeable sur lui car il commute le triac à travers une résistance provoquant le passage d'un courant minimal à travers le S1, le sauvant ainsi de toute sorte d'usure.

Commutation d'un triac via un relais Reed : Pour commuter un triac par un objet en mouvement, un déclenchement magnétique pourrait être incorporé. Un interrupteur à lames et un aimant peut être utilisé pour ces applications , comme indiqué ci-dessous:

Dans cette application, l'aimant est attaché à l'objet en mouvement. Chaque fois que le système en mouvement dépasse le relais Reed, il déclenche la conduction du triac par le biais de son aimant attaché.

Le relais Reed peut également être utilisé lorsqu'une isolation électrique est requise entre la source de déclenchement et le triac, comme illustré ci-dessous.

Ici, la bobine de cuivre de dimension appropriée est enroulée autour du relais Reed et les bornes de la bobine sont connectées à un potentiel CC via un interrupteur. Chaque fois que l'interrupteur est enfoncé, un déclenchement isolé du triac est déclenché.

En raison du fait que les relais de commutation Reed sont conçus pour résister à des millions d'opérations ON / OFF, ce système de commutation devient extrêmement efficace et fiable à long terme.

Un autre exemple de déclenchement isolé de triac peut être vu ci-dessous, ici une source CA externe est utilisée pour commuter un triac à travers un transformateur d'isolement.

Encore une autre forme de déclenchement isolé de triacs est illustrée ci-dessous en utilisant des coupleurs photo-cellulaires. Dans ce procédé, une LED et une photocellule ou une photodiode sont montées intégralement à l'intérieur d'un seul boîtier. Ces optocoupleurs sont facilement disponibles sur le marché.

Une commutation inhabituelle du triac sous la forme d'un circuit arrêt / demi-puissance / pleine puissance est illustrée dans le schéma ci-dessous. Pour mettre en œuvre 50% de puissance en moins, la diode est commutée en série avec la porte triac. Cette méthode force le Triac à ne s'allumer que pour les demi-cycles alternatifs d'entrée CA positive.

Le circuit peut être appliqué efficacement pour contrôler des charges de chauffage ou d'autres charges résistives ayant une inertie thermique. Cela peut ne pas fonctionner pour le contrôle de l'éclairage, car la fréquence des demi-cycles AC positifs entraînera un scintillement gênant sur les lumières de même, ce déclenchement n'est pas conseillé pour les charges inductives telles que les moteurs ou les transformateurs.

Définir le circuit de triac de verrouillage de réinitialisation

Le concept suivant montre comment un triac peut être utilisé pour créer un verrou de réinitialisation à l'aide de quelques boutons poussoirs.

Le fait d'appuyer sur le bouton de réglage verrouille le triac et la charge, tandis que le fait d'appuyer sur le bouton de réinitialisation fait briser le loquet.

Circuits de minuterie de retard triac

Un triac peut être configuré en tant que circuit de temporisation pour activer ou désactiver une charge après un délai prédéterminé défini.

Le premier exemple ci-dessous montre un circuit de minuterie d'arrêt à retard basé sur un triac. Au départ, lorsqu'il est sous tension, le triac s'allume.

Pendant ce temps, le 100uF commence à se charger, et une fois le seuil atteint, l'UJT 2N2646 se déclenche, allumant le SCR C106.

Le SCR court-circuite la porte à la terre en désactivant le triac. Le retard est décidé par le réglage 1M et la valeur du condensateur série.

Le circuit suivant représente un circuit de minuterie triac à retard ON. Lorsqu'il est alimenté, le triac ne répond pas immédiatement. Le diac reste éteint pendant que le condensateur de 100 uF se charge jusqu'à son seuil de déclenchement.

Une fois que cela se produit, le feux diac et déclencheurs le triac ON. Le temps de retard dépend des valeurs de 1M et de 100uF.

Le circuit suivant est une autre version d'une minuterie à base de triac. Lorsqu'il est allumé, l'UJT est commuté via le condensateur 100uF. L'UJT maintient l'interrupteur SCR sur OFF, privant le triac du courant de grille, et ainsi le triac reste également éteint.

Après un certain temps en fonction du réglage du préréglage 1M, le condensateur est complètement chargé en éteignant l'UJT. Le SCR s'allume maintenant, déclenchant le triac ON, ainsi que la charge.

Circuit de clignotant de lampe triac

Ce circuit de clignotant triac peut être utilisé pour faire clignoter une lampe à incandescence standard avec une fréquence qui peut être réglée entre 2 et environ 10 Hz. Le circuit fonctionne en redressant la tension secteur par une diode 1N4004 avec un réseau RC variable. Au moment où le condensateur électrolytique se charge jusqu'à la tension de claquage du diac, il est forcé de se décharger à travers le diac, qui à son tour déclenche le triac, ce qui entraîne le clignotement de la lampe connectée.

Après un délai défini par la commande de 100 k, le condensateur se recharge à nouveau pour provoquer une répétition du cycle de clignotement. La commande 1 k règle le courant de déclenchement du triac.

Conclusion

Triac est l'un des composants les plus polyvalents de la famille électronique. Les triacs peuvent être utilisés pour mettre en œuvre une variété de concepts de circuits utiles. Dans l'article ci-dessus, nous avons découvert quelques applications de circuits triac simples, mais il existe d'innombrables façons dont un triac peut être configuré et appliqué pour créer un circuit souhaité.

Sur ce site Web, j'ai déjà publié de nombreux circuits à base de triac auxquels vous pouvez vous référer pour un apprentissage ultérieur, voici le lien vers celui-ci: