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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Commutation de la tension secteur par triacs. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Horloges, temporisateurs, relais, interrupteurs de charge Dans la pratique de la radio amateur, on est assez souvent confronté au problème de la commutation de la tension secteur AC. Auparavant, des relais électromagnétiques étaient utilisés pour allumer et éteindre la charge secteur, mais comme le temps l'a montré, ce n'est pas la méthode la plus fiable : les contacts du relais sont très sensibles à l'usure, surtout lorsqu'ils sont utilisés dans des circuits alternatifs et surtout avec une charge inductive. . De plus, pour allumer des consommateurs puissants, de gros relais sont nécessaires avec un courant de commande important dans l'enroulement. Heureusement, la base d'éléments moderne permet d'utiliser uniquement des dispositifs semi-conducteurs, sans utiliser de dispositifs électromécaniques. Il est donc très pratique de commuter diverses charges réseau à l'aide de triacs. Ces dispositifs semi-conducteurs permettent, sous l'influence de puissances de commande de l'ordre de 40 à 50 mW, de commuter une charge réseau pouvant atteindre des dizaines de kilowatts (selon le type d'appareil). Nous examinerons ensuite les solutions de circuit les plus pratiques pour contrôler les triacs. Les principes généraux de contrôle d'un triac sont approximativement les mêmes que pour les thyristors classiques : si un courant continu de quelques à plusieurs dizaines de milliampères circule à travers l'électrode de commande jusqu'à la cathode du thyristor, alors dès qu'une différence de potentiel d'environ 1.2- 1.5 V apparaît entre l'anode et la cathode du thyristor, il s'ouvre et reste à l'état ouvert jusqu'à ce que le courant qui le traverse diminue jusqu'à presque zéro (plus précisément, jusqu'au courant de maintien). Il est un peu plus difficile d'ouvrir le triac, puisque la polarité de la tension de commande par rapport à la « cathode » (non connectée au corps de sortie) doit être la même que la polarité de la tension sur l'anode (corps) du appareil. Par conséquent, si un triac est utilisé pour commuter la tension secteur alternative, le dispositif de contrôle doit alors être capable de produire une tension de commande alternative, ce qui est assez problématique lors de l'utilisation de dispositifs de contrôle sur des circuits intégrés logiques. Une solution à ce problème consiste à utiliser un optocoupleur. Le courant traversant la LED de l'optocoupleur peut être tout le temps dans la même direction, et la direction du courant traversant la photorésistance changera à chaque demi-cycle de la tension secteur, assurant ainsi l'ouverture du triac. Si l'optocoupleur est une diode ou un transistor, deux d'entre eux doivent être utilisés pour contrôler un triac.
Je ne peux également manquer de mentionner les optothyristors. Un boîtier contient un thyristor et une LED. Mais malheureusement, pour une raison quelconque, ils ne fabriquent pas d'optrosimistors, mais il s'agit en fait d'un relais à semi-conducteurs "bourgeois" - un dispositif idéal pour commuter la tension secteur. Ainsi, en utilisant des optothyristors, vous pouvez également commuter la tension secteur assez facilement (Fig. 2)
Le triac peut également être contrôlé par des impulsions : la tension de commande est présente sur l'électrode de commande pendant seulement 5 à 50 μs, au moment où la tension du secteur commence à augmenter après être passée par 0. De plus, en changeant la position temporelle de l'impulsion de commande dans un délai de 0 à 10 ms par rapport au début de chaque demi-cycle, la puissance peut être ajustée, fournie à la charge dans la plage de 100 à 0 pour cent. Le contrôle par impulsions permet également de rendre le dispositif de contrôle plus économique, et l'utilisation de transformateurs d'impulsions permettra également une isolation galvanique du réseau et du dispositif de contrôle. L'utilisation de transformateurs présente un autre avantage : en raison des surtensions d'auto-induction sous l'influence d'une impulsion unipolaire, un court paquet d'oscillations naturellement polaires rapidement amorties est formé, qui ouvre facilement n'importe quel triac. Si l'appareil en cours de conception n'est pas destiné à réguler la puissance, mais doit uniquement allumer/éteindre la charge du réseau, alors les impulsions de commande peuvent ne pas être synchronisées avec le passage de la tension du réseau par 0. Il suffit juste de les fournir à l'électrode de commande du triac avec une fréquence suffisamment élevée pour que, dans les conditions les plus défavorables, la tension sur le triac fermé n'ait pas le temps de monter à plus de quelques volts avant l'impulsion de commande. arrive. Avec cette méthode de contrôle, curieusement, le niveau d'interférence introduit dans le réseau est nettement inférieur à celui d'un contrôle synchronisé. Un schéma pratique d'un interrupteur de tension secteur, où le principe décrit ci-dessus est utilisé, est illustré à la Fig. 3.
Le transformateur T1 est réalisé sur un anneau de ferrite de 1000 2000 à 10 6 NM de taille K4X50X0,1 et contient deux enroulements identiques d'environ 0,2 tours chacun. Fil à enrouler dans un isolant émaillé d'un diamètre de 2 à 2 mm. L'isolation mutuelle des bobinages est très poussée ! Le déphasage des enroulements est indifférent puisque, grâce à la diode VD2, des impulsions multipolaires sont induites sur l'enroulement secondaire. En sélectionnant la résistance R10, la durée de l'impulsion de commande est ajustée. Plus il est petit, plus la consommation de courant du dispositif de commande est faible, mais avec une impulsion très courte, tous les thyristors n'ont pas le temps de s'ouvrir, donc si une efficacité accrue est nécessaire, RXNUMX devra être sélectionné à la limite de l'ouverture libre du triac. Il est possible de réduire le courant consommé par le système de contrôle à moins de XNUMX mA, ce qui est très pratique lors de l'utilisation d'alimentations avec ballast capacitif. À l'aide du circuit de commande illustré à la figure 3, la charge du réseau peut être activée à l'aide d'une paire de thyristors conventionnels, il vous suffit de compléter le transformateur par un autre enroulement similaire et de remplacer le triac par des thyristors, comme sur la figure 4. Vous pouvez également utiliser un thyristor, mais l'inclure dans la diagonale d'un pont de diodes de puissance appropriée.
De nos jours, de nombreux composants électroniques fabriqués à l’étranger sont devenus accessibles aux radioamateurs. Parmi eux, il existe également des triacs, parfaits pour activer/désactiver les charges réseau. Les triacs les plus accessibles et les plus courants aujourd'hui sont fabriqués par Philips, types BT134-500 et BT136-500. Ces dispositifs sont fabriqués dans des boîtiers en plastique : BT134 - comme les transistors KT815, mais sans trou, et BT136 - comme les transistors KT805, avec une bride de montage. Selon les vendeurs, BT134 est conçu pour un courant de 6A et BT136 - 12A, mais sur de nombreux sites, vous pouvez voir que les deux triacs sont conçus pour un courant ne dépassant pas 4A et peuvent supporter une tension de 500 V lorsqu'ils sont fermés. Malheureusement, l'auteur n'a pas pu consulter la documentation sur le site Philips, car tous les documents sont au format PDF et il n'y a pas de visionneuse pour les dernières versions sous DOS. La particularité de ces triacs n'est pas tant leur petite taille (les TS106-10-... domestiques en plastique ont les mêmes boîtiers), mais la manière dont ils sont commandés : ces triacs sont ouverts par une tension de commande de polarité négative par rapport à la « cathode » dans n’importe quelle direction du courant via le triac. Et cela vous permet d'abandonner l'utilisation d'optocoupleurs et de transformateurs d'impulsions adaptés. Un circuit pratique du commutateur avec une alimentation par condensateur est illustré à la figure 5.
La consommation de courant du dispositif de commande à l'état « éteint » est de 1.2 mA et à l'état « allumé » de 5 mA, ce qui a permis d'utiliser un très petit condensateur de 0,2 μF 400 V dans l'alimentation. (Fig. 5) constitue en fait la base de nombreux appareils électroniques, car sur trois éléments logiques DD1 gratuits, vous pouvez assembler de nombreuses choses intéressantes. En figue. 6(a) montre un schéma d'un clignotant, 6(b) - un relais photo, 6(c) - un dispositif automatique pour allumer/éteindre la pompe lorsque le capteur E1 touche la surface de l'eau, 6(d) - un relais temporisé. Il est assez simple de mettre en œuvre un interrupteur tactile (Fig. 7).
Certes, lors de la construction de générateurs sur des éléments logiques, lors de l'utilisation d'une indication lumineuse, la consommation de courant peut augmenter, puis la capacité C1 devra être augmentée. Il est assez simple de sélectionner la capacité requise : dans tous les modes de fonctionnement de l'appareil, le courant est mesuré à travers la diode Zener ; il doit être d'au moins 1-2 mA et pas plus de 30 mA. La capacité C1 la plus couramment utilisée est de 0.47 ou 0.68 µF * 400 V. La puissance de la charge commutée par les appareils évoqués dans cet article dépend uniquement du type de triac (thyristors) et de l'épaisseur des fils :-) voir tableau 1. Tableau 1. Puissance de charge admissible pour différents types de triacs et de thyristors
Le tableau indique également les dimensions approximatives des dissipateurs thermiques. De manière générale, compte tenu de la chute de tension aux bornes d'un triac ouvert, qui est d'environ 1 V, on peut supposer que la puissance dissipée par le triac est numériquement égale au courant qui le traverse. Pour dissiper une telle puissance, vous avez besoin d’un dissipateur thermique de même surface qu’une plaque carrée, avec un côté numériquement égal en centimètres à la puissance dissipée. L'article ne fournit pas de données ni de diagrammes concernant l'utilisation des triacs KU208G. Ce n’est pas un hasard, puisque ces triacs ont montré leurs pires performances et n’ont fonctionné de manière fiable dans aucun appareil. De nombreux échantillons KU208G de différentes années de production présentaient un courant inacceptablement élevé à l'état fermé, et après un long séjour sous tension, c'est à l'état fermé qu'ils sont devenus très chauds, puis une panne s'est produite. Peut-être doivent-ils être inclus d’une manière spéciale ? Je considère également qu'il est de mon devoir de rappeler aux radioamateurs la sécurité électrique, puisque bon nombre des circuits ci-dessus ont une connexion galvanique au réseau ! Ne tentez pas votre chance et débranchez les appareils avant de vous y mettre avec un fer à souder. littérature
Auteur : Andrey Shary
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