Brevet FR2258738A1 — publié le 19750818

L'invention concerne un montage déclencheur commandé a tension continue pour triacs, avec un montage en série d'une résistance et d'un condensateur de charge raccordé à la tension de réseau å commander, avec une diode de déclenchement par l'intermédiaire de laquelle la tension de condensateur est amenée à la grille du triac. Pour la commande de puissance d'appareils sur des réseaux à courant alternatif, on nonte de plus en plus des triacs. Ceux-ci permettent de manière très simple une marche à pleine onde de l'appareil utilisateur avec une portion de phase, car cela nécessite seulement un élément de construction de puissance. Le triac est alors allumé à un angle déterminé de chaque demi-onde. Des montages pour produire des impulsions d'allumage approproées à l'allumage du triac sont connus en grand nombre et ils exigent des dépenses différentes en éléments de construction. Une disposition très simple et très répandue est repré-sentée dans la-figure, à droite de la ligne en tirets Un condensateur est chargé à travers une résistance, et, après un temps de charge déterminé, la diode de bascule allume le triac. L'angle allumage est réglé au moyen de la résistance qui est une résistance variable.Dans le cas de montages qui ne sont pas manoeuvrés directement à la main, mais avec une -grandeur électrique, tension ou courant, pour les modifier, on se heurte aux difficultés suivantes . Les résistances unipolaires pouvant être commandées à variation continue, qui sont nécessaires, ne sont pas courantes dans le domaine des constituants électroniques. On connaît des photorésistances ou des plaques de champ L'une et l'autre ne peuvent pas être commandées directement par une tension ou un courant, mais seulement par l'intermédiaire de la lumière ou du magnétisme, sous forme de coupleurs optiques-électroniques ou magnétiques, ce qui accot inutilement le coût du montage. Comme composants polaires à commande continue, on utilise également, comme résistances réglables, des transistors dans des montages de diodes en pont. Cette disposition présente l'inconvénient que l'émetteur du transistor, pris comme point de référence pour la grandeur à commander (U ou I) n'est relié galvaniquement de manière précise à aucun autre point du montage. Cela conduit à des difficultés de potentiel dans la constitution restante du montage. Si on doit régler ainsi une tension élevée, par exemple la tension de réseau de 220 volts, il apparaît à la résistance réglable une tension élevée correspondante. Des plaques de champ, parmi les photorésistances et transistors, ne peuvent tre utilisées ici que sous quelques types couteux. Qn connait bien également des montages qui délivrent des impulsions d'allumage et qui peuvent être commandés directement par une tension électrique. Cependant, ceux-ci présentent par rapport au montagé connu courant une dépense d'installation considérablement plus élevée. L'invention a pour but de créer un montage qui ne dépasse pas sensiblement la dépense de constituants des montages courants connus et qui peut etre commandé directement par une tension. L'invention concerne à cet effet un montage du type ci-dessus, caractérisé en ce que, en parallèle avec le condensateur de charge du montage en série, est prévu un second condensateur de charge avec le canal de collecteur d'un transistor à effet de champ, dont la grille peut être commandée par la tension de commande. En vue de maintenir la section de phase identique dans les deux demi-ondes, il est prévu, suivant une autre caractéristique de l'invention, un montage en pont compensé, dans lequel l'une des branches longitudinales est constituée par le canal du transistor à effet de champ et l'autre branche longitudinale est constituée par un diviseur de tension, un condensateur étant connecté dans sa branche transversale, entre la prise du diviseur de tension et la grille du transistor à effet de champ. Ces avantages apportés par l'invention résident notamment en ce que, avec une dépense de constituants tres réduite, on peut commander un triac directement en continu par une tension continue. Grtce à l'emploi d'un transistor à effet de champ, la commande a lieu pratiquement sans puissance, car la résistance intérieure a une valeur ohmique très élevée. Grâce à l'entrée de tension continue à résistance ohmique élevée, le montage fonctionne également comme organe de liaison entre un circuit de courant continu et un circuit de courant alternatif d ns des montages de régulation. La commande s'effectue de manière très linéaire à travers la presque totalité du domaine d'angle de phase entre 0 et 180 degrés. La commande peut être choisie à valeur ohmique élevée. La portion de phase des demi-ondes est treks régulière. Pour. l'exploitation pratique du montage, il est en outre important que le raccordement de tension de commande soit relié galvaniquement avec une anode du triac. La description ci-après se rapporte à un exemple de réalisation représenté dans le dessin joint. A droite de la ligne en tirets traversant le schéma de connexions de l'exemple, est représentée la disposition connue pour la commande de section de phase par un triac. Une tension-de réseau Un est appliquée à deux bornes 10, Il qui sont reliées entre elles à travers une résistance de charge 12 (telle qu'un appareil utilisateur) et la jonction d'un triac 13.Le triac 13 est shunté par le montage en série d'une re'sist-de de charge 14-et d'un condensateur de charge 15 Le point de connexion des composants 14, 15 est raccordé, d'une part, à travers une diode de déclenchement 16, avec la grille du triac 13, ainsi que, d'autre part, à travers le montage en série d'un second condensateur de charge 17 et de la jonction de collecteur d'un transistor à effet de champ 18 à couche de barrage de type N, avec la borne 11. En parallèle à la jonction du transistor à effet de champ 18 est connecté un diviseur de tension consistant en deux résistances 19, 20. La grille du transistor à effet de champ 18 est reliée, d'une part, à travers un condensateur 21, avec la prise du diviseur de tension 19, 20, et, l'autre part, à travers une résistance d'entrée 22, avec une borne 23. La tension continue de commande Us existe entre les bornes 23 et 24, la borne 24 étant reliée à la borne 11. Le diviseur de tension 19, 20 forme-, en commun avec la jonction du transistor à effet de champ 18, un montage en pont. Les résistances 19, -20 sont dimensionnees de telle manière que soit obtenu, dans le cas d'un transistor à effet de champ symétrique avec grille sans tension, avec la jonction médiane,-un montage en pont équilibré. Le mode de fonctionnement de la partie connue du montage, représentée à droite de la ligne en tirets, est le suivant.. Dans laphase de blocage du triac 13, c'est-à-dire au début de chaque demi-onde du réseau, le condensateur 13 est chargé à travers la résistance de charge 14. Lorsque la tension du condensateur atteint la tension de traversée de la diode de bascule 1t, celle-ci devient brusquement conductrice et elle délivre une impulsion d'allumage sur la grille du triac 13. A travers le triac maintenant conducteur, la demi-onde de réseau se propage jusqu'au montage d'allumage. Le condensateur 15 est d'abord déchargé à travers- la diode de bascule, et.il est ensuite presque totalement déchargé à travers la résistance 14 et le triac. Au début de la demi-onde de réseau alternatif suivante, pour laquelle le triac 13 passe à nouveau dans sa phase de blocage, le processus se reproduit avec une polarité inversez. Dans le montage connu, la résistance 14 est variable et on peut ainsi régler différentes vitesses de charge pour le condensateur 15 et ainsi des angles de sections de phase variables. Dans le montage décrit ci-dessus, la résistance 14 est constante et il délivre, à travers cette résistance, un courant de charge invariable. La vitesse de charge différente, et ainsi la modification de l1instantd'allumage sont obtenues par le second condensateur 17. Danslle cas de courants suffisamment faibles au-dessous de effet de pincement, la jonction collecteur du transistor à effet de champ 18 constitue une résistance ohmique unipolaire commandable. Dans le cas d'une grille sans tension du transistor à effet de champ 18, cette résistance a une valeur ohmique très faible.Les deux condensateurs de charge 17, 15 sont ainsi connectés en parallèle, et le courant de charge à travers la résistance 14 est partagé entre les deux condensateurs. I1 en résulte que le processus de charge est ralenti et. on obtient un faible angle de flux de courant. Dans le cas de tensions de grille- élevées, la résistance de passage est pratiquement infinie, de sorte que le condensateur 15 est seul efficace, La vitesse de charge est accrue et on obtient un grand angle. de flux de courant.Par une modification en continu de la tension de grille, la résistance de passage peut etre commandée en continu. - I1 en résulte que, avec un dimensionnement approprié des condensateurs 15, 17, peut être balayée la presque totalité du domaine d'angle de flux de courant, en continu entre 0 et 1800. Dans le cas d'un transistor à effet de champ de construction symétrique, la résistance de traversée peut etre commandée de la même manière par une tension de grille de source, ou également par une tension de collecteur de grille de même grandeur. Dans le montage représenté, il est nécessaire d'avoir une valeur de tension de traversée de grandeur identique dans chaque demi-onde, si les deux angles de flux de courant- doivent être de même grandeur dans chaque onde complete de la tension de réseau. Etant donné que la polarité de la tension de source de collecteur change dans chaque demi-onde, une alimentation directe de la tension de commande entre la grille et la source n'est pas possible.La tension négative de la grille par rapport au canal de passage, notamment par rapport au milieu du canal, serait, dans le cas de passage positif, nettement plus élevée que dans le cas d'un passage négatif. Ainsi, la commande du transistor à effet de champ dans les demi-ondes serait inégale. On obtient les mêmes résistances de passage dans les demi-ondes lorsque la tension de commande est symétrique par rapport au collecteur et à la source. L'alimentation symétrique est obtenu2 lorsque la tension continue de commande Us est amenée au condensateur d'accumulation 21 à travers la résistance 22. Si la constante de temps T = R22.C21 est choisie grande par rapport à la période du réseau, la tension de la grille sera de même grandeur par rapport au milieu du passage, à chaque instant d'une période de réseau. Ainsi, la polarité alternative de la tension de la source et de collecteur n'aura aucune influence sur la commande du transistor à effet de champ 18. On obtient chaque fois une même résistance de passage et un meme angle de flux de courant indépendamment de la demi-onde de réseau en question. Au lieu d'une tension de commande négative si la commande est à tension positive, il faut choisir un transistor à effet de champ de type P au lieu de type N. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Montage déclencheur commandé à tension continue pour triacs, comprenant, d'une part, un montage en série d'une résistance et d'un condensateur de charge raccordé à la tension de réseau à commander, et, d'autre part, une diode de déclenchement, à travers laquelle la tension du condensateur peut etre amenée à la grille de triac, montage caractérisé en ce que, en parallèle avec le condensateur de charge (15), est prévu le montage en série d'un second condensateur de charge (17) et du canal de collecteur d'un transistor à effet de champ (18) dont la grille peut être commandée par la tension de commande U 20) Montage -suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une borne (24) de la tension de commande est reliée galvaniquement à l'anode du triac (13). 30) Montage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour réaliser une alimentation d'entrée symétrique, la tension continue de commande Us, superposée avec au. moins une partie de la tension alternative obtenue au transistor, est amenée à la grille du transistor à effet de champ (18). 40) Montage suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu un montage en pont équilibré, dans lequel l'une des branches est constituée par le canal du transistor à effet de champ (18) et l'autre branche est constituée par un diviseur de tension (19, 20), un condensateur (21) étant connecté dans la branche transversale du pont, entre la prise du diviseur de tension (19, 20) et la grille du transistor à effet de champ, la tension de commande Us étant introduite à sa jonction avec la grille par l'intermédiaire d'une résistance (22).