Brevet FR2253328A1 — publié le 19750627

La présente invention concerne la mise en cascade de deux triacs et des moyens de déclenchement simultané de ces triacs. Comme cela est connu, la réalisation d'un interrupteur de courant alternatif au moyen de deux triacs en cascade dont chacun supporte une tension maximale Vestsouvent plus économique que 11 emploi d'un seul triac supportant une tension plus élevée que VM. Toutefois, les moyens à mettre en oeuvre pour leur déclenchement simultané peuvent rendre illusoire cette économie. En conséquence, un objet principal de la présente invention est de prévoir des procédés d'assemblage en cascade de triacs et des moyens de déclenchement simultané de ces triacs qui nécessitent des circuits de commande particulièrement simples et particulièrement économiques, c' est-à-dire sensiblement aussi simples et aussi économiques que ceux que lton utilise couramment pour la commande d'un seul triac. En utilisant les dénominations courantes on appellera ci-après gSchette G ltélectrode de commande du triac, première anode A1 et deuxième anode A2 les électrodes principales du triac, la première anode A1 étant l'électrode la plus proche de la gSchette. En outre, de façon générale, l'électrode A1 sera prise comme référence des potentiels. De plus, un triac peut tre déclenché, selon quatre modes de polarisation, ces modes se partageant en deux cadrans selon les polarités relatives des électrodes A1 et A Ces quatre modes de polarisation seront appelés I+,I-, III+ et III-. Le tableau ci-dessous rappelle les polarités respectives des trois électrodes d'un triac pour chacun de ces modes de polarisation. TABLEAU i Mode de pola- Polarité de 1 Polarité de A2 Pol-arité de la risation gachette par rapport à Al 1+ + + ler cadran I- ~ + 111+ + + 3ème Ca- dran III- + Pour atteindre ces objets, la présente invention prévoit d'assembler deux triacs en cascade tEte-bEcheJ c'est-à-dire réunis par une électrode homologue (A1 en commun ou A2 en commun) et de réaliser la commandede telle sorte que ces deux triacs soient dé clenchés simultanément dans des modes différents par un signal de commande unique. Cet objet et ces caractéristiques ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation préférés faite en relation avec les dessins joints, dans lesquels La figure 1 représente un premier mode de réalisation de la présente invention. La figure 2 represente un deuxième mode de réalisation de la présente invention. La figure 3 représente un troisième mode de réalisation de la présente invention. La figure 4 représente un exemple d'application du deuxième mode de réalisation de la présente invention; et La figure 5 représente un exemple d'application du troisième mode de réalisation de la présente invention. En se référant à la figure 1, dans un premier mode de réalisation, deux triacs 1 et 2 sont connectés par leurs électrodes respectives A1 et A'1, les bornes d'utilisation étant la borne 10 connectée à la borne A2 du premier triac et la borne 11 reliée à la borne A' du deuxième triac. Les deux gâchettes G et G' des triacs 1 et 2 2 sont reliées à une première borne de commande 12 par l'intermédiaire de résistances ou d'impédances respectives 3 et 4. La deuxième borne de commande 13 est connectée au point de raccordement 14 des deux triacs. Les impédances 3 et 4 favorisent une répartition convenable du courant de commande dans les deux jonctions de gSchette des triacs 1 et 2. Avec cette disposition, la polarité de la gSchette par rapport à la première électrode principale est touJours la mme pour les deux triacs, tandis que les polarités de leurs secondes anodes A2 et A' sont toujours inverses. I1 en résulte qu'à chaque alter 2 nance et quelle que soit la polarité du signal de commande, les deux triacs seront déclenchés simultanément dans des modes différents. Par exemple, Si le signal de déclenchement est toujours positif, correspondant à l'injection d'un courant dans les gâchettes, le triac 1 sera déclenché dans le mode I+ et le triac 2 dans le mode INTI+ pour les alternances où l'électrode A2 est positive par rapport à l'électrode A'2.Dans le cas où l'électrode A2 est négative par rapport à l'électrode A'2, le premier triac sera déclenché dans le mode III±et le deuxième dans le mode I+. Dans le cas préférentiel où le signal de déclenchement est négatif, les triacs seront déclenchés respectivement et alternativement dans les modes I- et III-, à chaque inversion de la polarité entre les électrodes d'utilisation 10 et Il I1 faut noter que dans ces modes I- et III-, les triacs présentent de façon générale des sensibilités de déclenchement équivalentes. Enfin, si la polarité des signaux de déclenchement est inversée à chaque alternance, l'un des triacs sera déclenché dans les modes I+ et III- successivement, tandis que l'autre triac sera déclenché dans les modes I- et III+ successivement. Il faut noter,que dans ces modes I- et III+, la sensibilité de gâchette est généralement moins bonne que dans les deux autres modes de polarisation. L'un des aspects de la présente invention consiste à prévoir les impédances 3 et 4, et une résistance additionnelle R connectée entre les gåchettes G et G' des triacs 1 et 2 pour équilibrer les sensibilités de déclenchement. On a également représenté en figure 1, des impédances Z2 et Z'2 respectivement connectées entre les bornes 10 et 14 et les bornes 14 et 11. Ces impédances, de valeur élevée, ne sont pas essentielles pour le fonctionnement du circuit selon la présente invention, mais ont pour but d'équilibrer les tensions aux bornes des deux triacs quand ils sont à l'étant bloqué. Ces impédances peuvent inclure des éléments réactifs pour équilibrer les conditions en régime transitoire au moment du déclenchement, ou pour éviter des déclenchements intempestifs par gradient de tension entre les électrodes. En se référant à la figure 2, le deuxième mode de réalisation de la présente invention consiste à connecter les électrodes principales des triacs 1 et 2, comme dans le premier mode de réalisation entre les bornes d'utilisation 10 et 11, mais dans ce cas, les bornes de commande sont directement reliées aux ggchettes G et G' des triacs 1 et 2, les jonctions de gâchette de ces deux triacs se trouvant donc en série avec la source de commande qui est connectée entre les bornes 12 et 13.Les jonctions de gâchette des deux triacs se trouvent donc parcourues par un meme courant et il n'est plus nécessaire d'introduire d'impédance d'équilibrage comme dans le premier mode de réalisation. es signaux de gSchette peuvent eAtre de polarité quelconque, les deux triacs se trouvant déclenchés simultanément selon des modes différents. Dans un mode de réalisation préféré, on utilise des si graux de gSchette s'inversant en même temps que la tension alternative d'utilisation et présentant la même polarité que celle-ci. De cette façon, les deux triacs sont déclenchés l'un dans le mode 1+, l'autre dans le mode III-, puis inversement, l'un dans le mode III-, l'autre dans le mode I+. On notera à nouveau que ces deux modes de déclenchement sont en général ceux pour lesquels les triacs sont déclenchés dans des conditions optimales.Cette solution est préférée à celle utilisant des signaux de déclenchement de polarité constante, On retrouve dans ce deuxième mode de réalisation les impédances Z2 et Z'2 connectées comme dans le premier mode de réalisation et dans le mme but. La figure 3 représente un troisième mode de réalisation de la présente invention. Les deux triacs 1 et 2 sont connectés par leurs secondes électrodes principales (A2 et A'2). Le circuit d'utilisation est connecté aux bornes 10 et 11, reliées respectivement aux bornes A1 et A'1 des deux triacs. Les gâchettes G et G' des triacs 1 et 2 sont connectées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'une im impédance 5 et d'un dispositif interrupteur 6. Le dispositif interrupteur 6 peut être un interrupteur mécanique ou statique (par exemple un triac auxiliaire), et l'impédance 5 est essentiellement destinée à limiter le courant dans le circuit de gâchette. Quand l'interrupteur 6 est ouvert, aucun courant ne circule dans les gâchettes des triacs 1 et 2 et ceux-ci sont à l'état non conducteur. Lorsque cet interrupteur 6 est fermé, un courant s'établit entre A1 et A'1 à travers les gâchettes G et G' des triacs 1 et 2. Au cours des alternances où A1 est positif par rapport à A'1 le courant circule de A1 à A'1 et déclenche donc le triac 1 dans le mode I- et le triac 2 dans le mode VIL+. La situation est inverse pour les alternances dans lesquelles A1 est négatif par rapport à A' Dès que les triacs sont tous les deux déclenchés, la tension entre A1 et A'1 chute à une valeur faible et ainsi le courant de gSchette chute également. I1 ne peut ainsi exister aucun état permanent dans lequel le courant de gâchette ait une valeur élevée, ni dans lequel un seul des triacs soit conducteur et l'autre bloqué. L'impédance 5 est donc seulement utile pour limiter le courant pen dans la période transitoire du déclenchement et il n'est pas nécessaire de la dimensionner pour supporter une puissance importante. On va maintenant décrire en se référant aux figures 4 et 5 des exemples d'application de circuits selon la présente invention comme interrupteurs commandés. La figure 4 représente un exemple d'application du deuxième mode de réalisation à un relais statique commandant ltapplication d'une source d'alimentation alternative 20 à une charge 21, cette source et cette charge étant connectées en série avec les bornes 10 et 11. Les bornes 12 et 13 sont connectées à l'enroulement secondaire d'un transformateur 22, dont l'enroulement primaire est connecté à un oscillateur 23 commandé par un circuit interposé entre les bornes 24 et 25. Ainsi, quand un signal est reçu par le secondaire du transformateur 22, les deux triacs 1 et 2 rentrent en conduction, étant déclenchés simultanément selon des modes différents. La figure 5 représente un exemple d'application du troisième mode de réalisation de la présente invention, dans lequel l'interrupteur 6 est remplacé par un circuit permettant le fonctionnement synchrone du relais statique constitué par les triacs 1 et 2 en série. Ce circuit de déclenchement synchrone est décrit dans la demande de brevet française nO 72/42.444, déposée le 29 novembre 1972 au nom de la demanderesse. Les vachettes G et G' des triacs 1 et 2 sont reliées par l'impédance 5 et par une diagonale d'un pont redresseur 30 dont l'autre diagonale est connectée entre la gâchette et à la cathode d'un thyristor à gâchette d'anode 31. La cathode et l'anode du thyristor à gâchette d'anode 31 sont connectées par l'intermédiaire du secondaire d'un transformateur 22 et d'une impédance 32.Le primaire du transformateur 22 est connecté comme dans l'exemple représenté en figure 4 à un oscillateur 23 commandé par des bornes 24 et 25. La seconde diagonale du pont redresseur 30 est également connec tée, en parallèle avec le circuit gâchette-cathode du du thyristor à gA chette d'anode 31 à deux résistances de forte valeur en série 33 et 34 et à deux capacités en série 35 et 36. Le point milieu de ces résistances et le point milieu de ces capacités est connecté à la borne 14, c'est-à-dire aux électrodes principales A2 et A'2 des triacs 1 et 2. Des impédances de faible valeur 57 et 38 peuvent être connectées en parallèle sur les jonctions de gâchette des triacs 1 et 2 pour dériver le courant circulant dans les résistances 33, 34 et les capacités 35, 36. Celles-ci jouent alors vis-à-vis des triacs le rôle des impédances Z2, Z'2 d'équilibrage de la tension à l'état bloqué. Ainsi, quand la tension entre les électrodes A1 et A'2 et donc la tension entre la gâchette et la cathode du thyristor 31 descend en-dessous d'une valeur de seuil, dépendant de l'amplitude fournie par l'oscillateur 23, la conduction est établie dans le pont redresseur 30 et les deux triacs 1 et 2 sont déclenchés simultanément dans deux cadrans différents. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaitront à l'hom- me de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de mise en cascade de deux triacs, caractérisé en ce que ces triacs sont réunis tAete-bêche, c'est-à-dire par des électrodes principales homologues, et qu'une seule tension ou un seul courant de commande les déclenche simultanément selon des modes de polarisation différents, tels que les polarités de leurs gâchettes soient différentes par rapport aux polarités de leurs premières électrodes principales respectives. 2 - Interrupteur statique comprenant deux triacs en série, caractérisé en ce que ces deux triacs sont reliés par leur première électrode principale et en ce qu'un signal de commande est appliqué en parallèle sur les deux gâchettes par l'intermédiaire d'impédances d'équilibrage. -3 - Interrupteur statique comprenant deux triacs en série, caractérisé en ce que ces deux triacs sont reliés par leurs premières électrodes principales, et en ce qu une tension de commande est appliquée entre leurs gâchettes. 4 - Interrupteur statique comprenant deuxtriacs connectés, caractérisé en ce que ces deux triacs sont reliés en série par leurs secondes électrodes principales, leurs gâchettes étant connectées par l'intermédiaire d'un interrupteur et d'une impédance. 5 - Interrupteur statique selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'interrupteur interpose entre les deux gâchettes est constitué par une diagonale d'un pont redresseur dont l'autre diagonale est connectée à un deuxième interrupteur statique unidirectionnel auquel est appliquée la tension de commande. 6 - Interrupteur statique selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'ordre de commande est fourni par l'intermédiaire du secondaire d'un transformateur dont le primaire est relié à un oscillateur.