Brevet FR2137349A1 — publié le 19721229

L:présente Invention a pour objet, grâce à un procédé uniquement astatique, de limiter J'émballement thermique des semi-conducteurs unidirectionnels: Thyristors, ou bi-directionnels : Triacs. Les appareillages équipés de composants de ce type utilisent, dans de nombreux cas, le principe du contrôle de phase, lequel permet, par déphasage de la tension de commande in jetée entre porte (ou gâchette) et cathode, de ne laisser passer qu'une fraction ou la totalité de l'alternance. Les dispositifs à triac permettent de contrôler, de la même manière, aussi bien l'alternance positive que la-négative. Le même résultat peut être obtenu à Laide de deux thyristors montés en anti-parallèle (montage appelé communément : Tête-bèche). Les procédés utilisés pour obtenir un contrôle de phase sont bien connus, et dans la majeure partie des cas, utilisent les propriétés des circuits déphaseurs Resistance-Capacité (R.C.) permettant de modifier la constante de temps de charge . . S du condensateur C en faisant varier la résistance R. tin dispositif const+tué.par un transistor uni jonction ou par une diode de déclenchement à seuil connue sous la désignation de "diac" permet, par la décharge, brutale, du conderisateur C du réseau R.C., d'envoyer entre les électrodes de commande du thyristor, ou du triac, une impulsion permettant de rendre ce dernier conducteur jusqu'à ce que l'alternance passe à nouveau par zéro. II est évident que, selon le moment où cette impulsion sera envoyée, le thyristor ou le triac aura un temps de conduction plus ou moins important, pouvant varier de près de zéro à environ 98 % du temps de l'alternance. Les dispositifs utilisant ce principe de réglage avec des thyristors ou des triacs sont maintenant très répandus, et s'orientent de plus en plus vers les applications domestiques. Tant qu'il s'agit d'applicqtions industrielles, on peut admettre, à priori, que les semi-conducfeurs (thyristors ou triacs) sont convenablement dimensionnés et protégés, que leur refroidissement a été prévu tel qu'un emballement thermique ne soit pas à craindre. Pour,les autres applications, qu'il s'agisse d'une régulation de puissance ou de vitesse, il s'avère souvent que, eu égard aux prix de revient qui sont imposés, une protection suffisante ne peut être prévue. Les dispositifs destinés à de telles applications seront souvent logés dans un emplacement de volume réduit, dans lequel la ventilation peut, dons certains cas, se révéler insuffkante en fonction de certaines conditions de travail, ce qui conduit à l'emballement thermiquementionné ci-dessus. II en résultera une destruction plus ou moins rapiate du semi-conducteur, et, par voie de conséquence, dans de nombreux cas, des dégradations de l'appareiliage électrique raccordé à l'installa-tion. DESCRIPTION - La présente invention a pour bût, en utilisånt des moyens très simples et peu coûteux, d'obtenir une auto-protection contre les échauffements excessifs des semi-conducteurs. La figure NO 1 représente un dispositif classique et simplifié de contrôle de phase comprenant un semi-conducteur du type triac. ,Fig. 1 Fig. 2 On y remarque en 1 -le triac, en 2 le diac (ou diode de déclenchement), en 3 le condensateur C du réseau RC, en 4 la résistance variable de ce même réseau, en'5 et 6-1'arrivée du secteur, et en 7 et 8 les bornes de raccordement destinées à l'utilisation. Dans un tel montage, la tension efficace, disponible entre 7 et 8, variera, selon le réglage de la résistance-4, des environs de zéro à près de la valeur de la tension injectée entre 5 et 6. La figure 2 représente le même montage utilisant en plus une thermistance à coefficient de température positif :9 ; cette thermistance est insérée en série avec la résistance 4. II est évident que l'angle de conduction du triac 1 sera d'autant plus important que la somme des résistances 4 et 9 sera faible. Par contre, si la résistance 4 de valeur judicieusement définie est augmentée, I'angle de conduction du triac 1 diminuera et tendra vers zéro. La thermistance à'coefficient de température positif 9, devra présenter jusqu'à une température voisine de son point de Curie, une résistance négligeable se situant à moins de un pour cent de la valeur de la résistance 4, et n'ayant, de ce fait, aucune influence appréciable sur la constante de temps du circuit R.C. (4 et 3). Il en résultera donc que, jusqu'à une certaine température définie par la technologie de la thermistance 9, cette dernière n'apportera aucune modification au fonctionnemeni de l'ensemble, variateur, de la fig. 2. Le but de la présente invention est de rendre thermiquement solidaire, la thermistance 9 et le triac 1. Si lléchauffemenf de ce dernier dépasse le point de Curie de la thermistance 9, cette dernière va, à partir de ce point, voir sa résistance augmenter considérablement. La valeur de la thermistance 9 va donc s'ajouter à celle de la résistance 4; l'angle de conduction du triac 1 va diminuer, réduisant la tension efficace disponible entre 7 et 8. De ce fait, l'intensité du courant traversant le triac 1 va très sensfbrement diminuer, limitant, de ce fait, sa température. Après un temps variable suivant l'inertie thermique du triac T et de son radiateur, la 'température du triac ayant repris une valeur acceptable, la thermistance 9 reprendra la résistance qu'elle présentait avant d'atteindre son point de Curie, et l'installation fonctionnera à nouveau dans les conditions initiales. En aucun moment, quelles que soient les conditions de fonctionnement, la température du triac 1 ne pourra excéder celle définie par le point de Curie de la thermice e 9. II suffira donc de prévoir cette dernière pour que son point de Curie reste inférieur à la température de dégradation du triac 1. Les schémas des figures -1 et 2 ont été volontairement choisis simples, de façon à permettre une compréhension plus facile du procédé. Un dispositif témoin pourra être constitué d'une lampe à atmosphère gazeuse -10 (par exemple néon, argon, etc...) en série avec une résistance appropriée 11. Ce voyant indiquera que le senii-conducteur a dépassé sa température limite de fonctionnement. REVENDICATION L'invention a pour objet la protection des dispositifs semi-conducteurs du type Thyristor ou Triac, fonctionnant en contrôle de phase, contre les échauffements excessifs, résultant de certaines conditions d'utilisation de ces derniers. Le procédé utilisé repose sur la réduction de l'angle de conduction des dispositifs ci-dessus, lorsque leur température atteint une valeur critique. Il est fait exclusivement usage d'une thermistance à coefficient de température positif, insérée en série avec la résistance d'un circuit RC. Le corps de la thermistance à coefficient de température positif est, thermiquement, relié à celui du semi-conducteur dont on veut assurer la protection. La puissance de cette thermistance est définie de telle sorte qu'elle ne subisse pas de modification de ses caractéristiques en fonction du courant la tra- versant, ni de la tension mesurable entre ses deux sorties. Une lampe témoin à atmosphère gazeuse (néon par exemple), ne s'allumant qu'à partir du point de Curie, indique le mauvais fonctionnement de l'installation.