Brevet FR2337973A1 — publié le 19770805

La présente invention concerne un interrupteur de puissance électronique de courant alternatif à base de triacs. Parmi les interrupteurs électroniques, on con nat les transistors, les thyristors, les triacs et les diodes de commutation. Pour la commutation des deux demi-ondes d' un courant alternatif, depuis longtemps, on utilise des triacs. Le triac commute les deux demi-ondes dtun courant alternatif avec une seule électrode de commande, mais il présente un mauvais rapport du/dt de 10 à 50 V/s. La tension inverse maximum périodique est actuellement de 1.200 V maximum, mais elle est généralement de 200 à 600 V. Les types à haute tension sont non seulement difficilement réalisables à lléchelle technique, mais ils sont également très coûteux. Par suite de Leur sensibilité aux surtensions abruptes qui surviennent dans le réseau et qui peuvent atteindre 8.ooo V, le domaine d'utilisation des triacs est fortement limité. En revanche, l'invention a pour objet de fournir un interrupteur de puissance électronique de courant alternatif à base de triacs ayant une haute tension inverse maximum et totalement insensible aux surtensions abruptes. On réalise cet objet en montant face à face en série, entre la charge et la source de courant alternatif, deux triacs dont les électrodes de commande peuvent être raccordées. Aussi longtemps que les électrodes de commande sont raccordées, les deux triacs montés face à face en série sont conducteurs. Grâce aux triacs montés face à face en série, la tension inverse maximum est plus que doublée et le rapport du/dt est également multiplié. Cette particularité s'explique du fait que, par suite de sa construction, un triac isolé possède généralement, dans un sens de conduction, une tension inverse de 1.000 V mais, dans le sens opposé, une tension inverse de 200 à 600 V seulement. En conséquence, lorsqu'on utilise un deuxième triac dans un réseau de courant alternatif, la tension dlalimen- tation ne peut atteindre que la valeur permise par le triac dans le sens de blocage le plus faible. Si l'on montait deux triacs en série, mais non face à face, la tension inverse maximum serait doublée à 2.000 V dans le sens de la haute tension inverse de 1.000 V. De même, dans le sens de la basse tension inverse d'une valeur supposée de 500 V, la tension inverse serait également doublée à 1.000 V. Dès lors, le comportement de la tension inverse serait tributaire de la direction. Si, toutefois, suivant linvention, on monte les deux triacs non seulement face à face en série, mais également le deuxième triac avec une polarité opposée, on élève la tension inverse maximum dans une direction à 1.000 + 500 = 1.500 V. En conséquence, dans la direction inverse, la tension inverse maximum est évidemment portée à 1.500 V. Grâce à ce montage, on obtient non seulement une très haute tension inverse maximum, mais également une tension inverse uniforme dans les deux directions. Dans ce cas, le rapport du/dt est amélioré non seulement dans la même relation que les tensions, mais également d'un multiple, si bien que l'on peut obtenir un rapport du/dI d'environ 1.000 VÀs. Cette particularité s'explique du fait que les deux triacs montés en série et face à face fonctionnent chacun dans un autre quadrant et quten cas de claquage, il se produit un retard du temps dtamorcage supérieur à la largeur d'impulsion dlune impulsion de tension très abrupte. Dans ce cas, les frais de fabrication ne représentent qu'unie fraction de ceux consentis pour la réalisation d'un triac connu jusqu'à présent ayant une tension inverse de 1.200 V car, suivant l'invention, on peut utiliser des pastilles de triacs très économiques ayant de faibles tensions inverses maxima ou tout llinterrupteur peut être disposé avec ses deux pastilles de triacs dans un seul logement. Suivant un premier exemple de réalisation de llinterrupteur de puissance de courant alternatif suivant llin- vention, les anodes des deux triacs sont raccordées l'une à l'autre, tandis que les électrodes de commande sont raccordées llune à l'autre par un interrupteur de mise en et hors circuit. Dans cet exemple de réalisation, lorsque llin- terrupteur de mise en et hors circuit est en position de fermeture, les deux triacs se commandent mutuellement car, par suite du déphasage, les électrodes de commande des deÜx triacs ne sont à aucun moment sans tension. En conséquence, à une des deux élec troues, il y a toujours une tension supérieure à celle nécessaire pour l'ouverture complète d'un triac et c'est la raison pour laquelle, aussi longtemps que l'interrupteur de mise en et hors circuit est fermé, les triacs sont conducteurs.Ce ntest que lors de 1 t ouverture de l'interrupteur de mise en et hors circuit que la tension appliquée aux électrodes de commande est débranchée, bloquant ainsi les triacs et, par conséquent, tout l'in- terrupteur de puissance de courant alternatif. Bien entendu, cette forme de réalisation de ltinterrupteur de puissance i courant alternatif suivant l'in- vent ion est désavantageuse dans la mesure où toute la tension de la source de courant alternatif, clest-à-dire normalement la tension du réseau est appliquée aux électrodes de commande des deux triacs, si bien que les éléments de commande doivent etre conçus en fonction de cette tension. On remédie à cette dernière insuffisance lorsque les électrodes de commande des deux triacs sont situes non plus à Extérieur des triacs (comme c'est le cas dans le premier exemple de réalisation décrit ci-dessus), mais entre fies deux triacs. Suivant un autre exemple de réalisation, les cathodes des deux triacs sont raccordées directement ltune à autre, tandis que les électrodes de commande sont raccordées via ltenroulement secondaire d'un transformateur dont llenroulement primaire peut être sollicité par une source de courant alternatif de commande ou par des impulsions de courant continu. Cette forme de réalisation offre un avantage particulier du fait que l'on obtient simultanément une séparation galvanique entre le circuit de commande et le circuit de charge comportant la charge et la source de courant alternatif ; de la sorte, on peut également réaliser sans difficulté, par exemple, une alimentation de courant continu via un circuit logique transistor-transistor. L'invention sera décrite ci-après plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 illustre un premier exemple de réalisation de llinterrupteur de puissance de courant alternatif comportant un interrupteur de mise en et hors circuit dans un circuit de commande, et les figures 2 et 3 représentent deux exemples de réalisation de 11 interrupteur de puissance de courant alternatif dans lequel les électrodes de commande sont situées chacune entre les deux triacs. Tous les exemples de réalisation présentent la caractéristique commune suivante : une source de courant alternatif Q est raccordée à une charge L via le montage série de deux triacs Trl et Tr2 comportant chacun une anode A1 ou A2, une cathode K1 ou K2 et une électrode de commande Stl ou St2. Alors que, dans exemple de réalisation illustré en figure 1, les deux électrodes de commande Stl et St2 sont situées à l'extérieur vis-à-vis des triacs Trl et Tr2, dans les exempies de réalisation illustrés dans les figures 2 et 3, elles sont situées à l'intérieur, comme on peut du reste le constater sans difficulté dans les dessins. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, les électrodes de commande Stl et St2 sont raccordées par un interrupteur de mise en et hors circuit Sw tandis que, en figure 2, elles sont raccordées via une source de courant continu de commande GQ et une diode D et, en figure 3, elles sont raccordées via l'en- roulement secondaire S d'un transformateur UT dont l'enroulement primaire P est alimenté par une source de courant alternatif de commande WQ encore que, au lieu de la source de courant alternatif de commande WQ, on puisse également prévoir une source d'impulsions de courant continu (nor représentée). Les exemples de réalisation illustrés de llin- terrupteur de puissance de courant alternatif suivant llinvention fonctionnent de la manière suivante Le principe de fonctionnement est illustré en figure 1. Au cours d'une demi-onde, le courant passe de la source de tension alternative Q via la charge L pour arriver à la cathode d'un premier triac Trl par la résistance interne (d'environ 60iZ ) duquel il arrive à l'électrode de commande Stl puis, via I1 Interrupteur fermé 5w, à l'électrode de commande St2 du deuxième tria c Tr2 via la résistance interne duquel il arrive à la cathode K2 pour revenir ensuite à la source Q. Dans l t autre demi-onde du courant alternat le courant passe en sens inverse. Dtaprès le trajet du courant, on constate que, dans le triac Trl, d'une part, le courant passe de K1 à St et que, d'autrepart, dans le cas du deuxième triac et dans la même demionde, il passe de St à K2 si bien que, au cours de chaque demionde, les deux triacs sont allumés dans un autre quadrant. Lors du passage d'un courant dtélectrode de commande, les deux trias s'ouvrent et le circuit de charge constitue une faible dérivation de quelques m Q vis-à-vis du circuit de commande. Etant donne que ce processus se déroule en quelques microsecondes, on obtient ainsi une charge de courant de commande de 1/100 W seulement. Dans les figures 2 et 3, on a la même fonction qu'en figure 1, avec cette seule différence que les deux triacs TrX et Tr2 ne sont pas raccordés aux anodes A1 et A2, mais aux cathodes K1 et K2, Si bien que les anodes A1 et A2 constituent le circuit de charge. Vis-à-vis de la figure 1, les avantages résident dans le fait que, lorsque les deux triacs sont bloqués, les électrodes de commande restent sans courant, même lorsqu'elles sont raccordées l'une à l'autre via un enroulement secondaire S comme représenté en figure 3. De la sorte, comme le montre ia figure 3, on obtient une séparation galvanique entre le circuit de commande et le circuit de charge, si bien que llenroulement primaire P peut recevoir sélectivement une tension alternative de commande ou des impulsions de courant continu pour commander les deux triacs Trl et Tr2 ou que lion peut obtenir une commande purement de tension continue sans séparation galvanique, comme représenté en figure 2, REVENDICATIONS 1. Interrupteur de puissance électronique de courant alternatif à base de triacs, caractérisé en ce que, entre la charge et la source de courant alternatif, on monte face à face en série deux triacs dont les électrodes de commande peuvent être raccordées. 2. Interrupteur de puissance de courant alternatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les anodes des deux triacs sont raccordées directement lune à l'autre, tandis que les électrodes de commande sont raccordées l'une à l'autre via un interrupteur de mise en et hors circuit. 3. Interrupteur de puissance de courant alternatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les cathodes des deux triacs sont raccordées directement l'une à autre, tandis que les électrodes de commande sont raccordées l'une à autre via une diode et une source de courant continu de commande. 4. Interrupteur de puissance de courant alternatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les cathodes des deux triacs sont raccordées directement lune à l'autre, tandis que les électrodes de commande sont raccordées via 1 t enroulement secondaire d'un transformateur dont l'enroulement primaire peut être sollicité par une source de courant alternatif de commande ou par des impulsions de courant continu.