FR2499789A1 - Triac firing control circuit for inductive loads - uses supply and anode voltage sensing to control short gate pulses after zero crossings of voltages for low energy firing - Google Patents
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- H03K17/13—Modifications for switching at zero crossing
- H03K17/136—Modifications for switching at zero crossing in thyristor switches
Abstract
Description
DISPOSITIF DE COMMANDE DE CONDUCTION
D'UN TRIAC
La présente invention s'intéresse aux dispositifs de commande de triacs capables d'autoriser ou de bloquer la conduction d'un triac pendant plusieurs alternances ou demi-périodes de la tension du secteur alimentant une charge en série avec ce triac.CONDUCTION CONTROL DEVICE
ONE TRIAC
The present invention is concerned with triac control devices capable of enabling or blocking the conduction of a triac during several alternations or half-periods of the mains voltage supplying a charge in series with this triac.
On ne s'intéresse donc pas aux triacs commandés par variations de l'angle de phase de conduction à chaque alternance de la tension du secteur. Au contraire, on veut laisser passer le courant pendant toute une série d'alternances de la tension, sous la commande d'un signal de mise en conduction qui, tant qu'il est présent, doit autoriser le passage d'alternances entières du courant, et au contraire, lorsqu'il est absent, doit empêcher ce passage. Therefore, we are not interested in the triacs controlled by variations of the conduction phase angle at each alternation of the mains voltage. On the contrary, we want to let the current through a series of alternations of the voltage, under the control of a conduction signal which, as long as it is present, must allow the passage of full alternations of the current and, on the contrary, when he is absent, must prevent this passage.
On ne souhaite pas cependant appliquer en permanence un courant de gâchette aux triacs tant que tordre de mise en conduction est présent, car on aboutirait à une consommation d'énergie de commande très exagérée par rapport au besoin réel. Cependant, si on applique simplement une impulsion de gâchette initiale au triac lors de l'apparition de l'ordre de mise en conduction, le triac se mettra à conduire mais il s'arrêtera de conduire des la première inversion du sens du courant dans la charge, car c'est une propriété du triac de devoir être réamorcé à chaque annulation du courant qui le parcourt. However, it is not desired to continuously apply a trigger current to the triacs as long as the conduction twist is present, as it would result in a control power consumption that is very exaggerated compared to the actual need. However, if we simply apply an initial trigger pulse to the triac at the onset of the conduction order, the triac will start driving but it will stop driving the first reversal of the direction of the current in the load, because it is a property of the triac to have to be rebooted each time the current runs through it.
Il faut donc prévoir, si on veut des impulsions brèves de courant de gâchette, afin de ne pas exagérer la consommation d'énergie de commande, que ces impulsions de courant de gâchette se reproduisent à chaque demi-alternance de la tcnsion du secteur. It is therefore necessary to provide, if one wants short pulses of trigger current, so as not to exaggerate the control power consumption, that these trigger current pulses are reproduced at each half-wave of the sector tcnsion.
De plus, il est extrêmement souhaitable que le premier amorçage et les réamorçages consécutifs s'effectuent sans à coups de courant, afin d'éviter des contraintes sur les composants. et des perturbations dans la tension du secteur, ou encore des rayonnements élec tromagnétiques parasites.In addition, it is highly desirable that the first boot and subsequent reboots be performed without power, in order to avoid stresses on the components. and disturbances in the mains voltage or parasitic electromagnetic radiation.
En particulier, il faudrait effectuer l'amorçage initial et les réamorçages successifs lorsque le courant dans la charge s'annule > ce qui pose un problème particulier lorsque le courant n'est pas en phase avec la tension (cas des charges inductives ou capacitives). In particular, it would be necessary to perform initial priming and successive reboots when the current in the load is canceled> which poses a particular problem when the current is not in phase with the voltage (case of inductive or capacitive loads) .
De maniera générale, il faut que les amorçages soient assurés dans toutes les conditions de sensibilité du triac, d'alimentation des circuits (en monophasé ou en polyphasé) et de type de charge à alimenter. In general, it is necessary that the primings are ensured in all the conditions of sensitivity of the triac, power circuits (single-phase or polyphase) and type of load to supply.
On a souvent utilisé, pour amorcer les triacs, des circuits intégrés de commande fournissant des impulsions de courant de gâchette centrées sur les instants de passage au zéro de la tension alternative d'alimentation du secteur. En effet, c'est un moyen particulièrement commode pour engendrer des impulsions de réamorçage du triac A chaque demi-alternance de la tension du secteur. En réalité, il faudrait détecter des passages à zéro du courant dans le triac pour engendrer les impulsions de réamorçage au moment de ces passages à zéro, pour tenir compte des cas ob la charge est inductive ou capacitive.En nf f effet, si on réamorce le triac au passage par zéro de la tension, alors que le courant ne s'est pas encore annulé, l'annulation du courant A un instant où l'impulsion de réamorçage aura déjà disparu entraînera le blocage du triac pour toute ia demi-alternance suivante, ce qui n'est pas conforme à ce qu'on cherche A obtenir. On pourrait alors résoudre le problème en prévoyant des impulsions d'amorçage et de réamorçage qui démarrent aux passages par zéro de la tension, car ce passage est facilement détectable, et qui durent suffisamment longtemps pour être encore présentes lors du passage à zéro du courant dans le triac. Cette solution n'est évidemment pas du tout économique en énergie de commande dès qu'il y a un déphasage important entre le courant et la tension.De plus elle ne convient pas du tout à un circuit alimenté en triphase sans fil neutre. In order to prime the triacs, control ICs have often been used which provide gate current pulses centered on the zero-crossing times of the mains supply AC voltage. Indeed, it is a particularly convenient way to generate triac rebooting pulses at each half-wave of the mains voltage. In reality, it would be necessary to detect zero crossings of the current in the triac to generate the resetting pulses at the time of these zero crossings, to take into account the cases where the load is inductive or capacitive. Indeed, if we reboot the triac at the zero crossing of the voltage, while the current has not yet canceled, the cancellation of the current A at a time when the rebooting pulse has already disappeared will cause the blocking of the triac for all half-half alternation next, which is not consistent with what we seek to obtain. The problem could then be solved by providing for priming and resetting pulses which start at the zero crossings of the voltage, since this passage is easily detectable, and which last long enough to still be present when the current flows to zero. the triac. This solution is obviously not at all economical in control energy as soon as there is a significant phase shift between the current and the voltage. Moreover it is not suitable at all for a circuit supplied with three phase neutral wireless.
On peut remarquer d'ailleurs aussi que la solution des impulsions de gâchette de durée suffisamment grande pour couvrir le déphasage entre la tension et le courant ne résoud pas complè- tement le problème des surintensités au moment de l'amorçage, car, si es surintensités sont bien éliminées au moment des réamorçages successifs à chaque demi-alternance pendant la présence de l'ordre de conduction, il n'en reste pas moins vrai que le premier amorçage peut se produire au milieu d'une impulsion de gâchette, à un moment où un fort appel de courant se produit dans la charge, que celle-ci soit résistive ou non. It may also be noted that the solution of the gate pulses of sufficiently long duration to cover the phase difference between the voltage and the current does not completely solve the overcurrent problem at the moment of initiation, because, if overcurrents are well removed at the time of successive reboots at each half-wave during the presence of the conduction order, it is nonetheless true that the first ignition can occur in the middle of a trigger pulse, at a time where a strong current draw occurs in the load, whether it is resistive or not.
On a proposé aussi de synchroniser lp début des impulsions d'amorçage et de réamorçage du triac sur les passages à zéro de la tension aux bornes du triac et non de la tension du secteur elle-même, car cette détection est relativement facile et permet d'effectuer le premier amorçage au bon moment. Halheureusement, sans précaution, on arrive A ce que le courant de gâchette devienne non pas une impulsion mais un courant permanent tant que dure l'ordre de conduction puisque la tension aux bornes du triac sera nulle ou quasiment nulle dès qu'il se sera mis en conduction. Cette solution a été adoptée sur certains circuits triphasés mais elle conduit à une consommation d'énergie de commande considérable. It has also been proposed to synchronize the start of the triac initiation and rebooting pulses on the zero crossings of the voltage across the triac and not on the voltage of the sector itself, since this detection is relatively easy and permits perform the first boot at the right time. Unfortunately, without precaution, it happens that the trigger current becomes not a pulse but a permanent current as long as the order of conduction since the voltage at the terminals of the triac will be zero or almost zero as soon as it is set in conduction. This solution has been adopted on some three-phase circuits but it leads to considerable control power consumption.
La présente invention propose un nouveau procédé de com- nande qui utilise bien la tension aux bornes du triac pour servir à la détection des moments appropriés d'amorçage et de réamorçage de celui-ci, mais qui, au lieu de détecter simplement les passages par zéro de la tension aux bornes du triac pour engendrer un courant de gâchette lorsque la tension aux bornes du triac est pratiquement nulle, prévoit de détecter le premier passage par zéro de la tension aux bornes du triac après réception d'un ordre de mise en conduction, et de s'en servir pour déterminer qutà partir de ce passage par zéro ce seront les dépassements d'un seuil de tension aux bornes du triac qui engendreront des impulsions d'amorçage et de réamorçages successifs du triac- Ces impulsions cesseront 9 la disparition de l'ordre de mise en conduction du triac. The present invention provides a novel control method which makes good use of the voltage across the triac to serve for the detection of appropriate times for priming and rebooting thereof, but which, instead of simply sensing the passages through zero of the voltage across the triac to generate a gate current when the voltage across the triac is substantially zero, provides to detect the first zero crossing of the voltage across the triac after receiving a turn on order , and to use it to determine that from this zero crossing it will be the overruns of a voltage threshold across the triac which will generate successive priming pulses and reboots of the triac- These pulses will cease 9 the disappearance of the conduction order of the triac.
L'intérêt de la détection du dépassement de seuil de tension aux bornes du triac est que justement l'apparition d'une montée de tension aux bornes du triac correspond au désamorçage de celui-ci et permet donc d'engendrer immédiatement une impulsion de amorçage qui maintient le triac conducteur tant qu'on le désire. The advantage of the detection of the voltage threshold overflow across the triac is that the occurrence of a voltage rise across the triac corresponds to the defusing of the triac and thus makes it possible to immediately generate a priming pulse which maintains the triac driver as long as desired.
En effet, lorsque le triac est conducteur, la tension à ses bornes est très faible et au-dessous du seuil déterminé; cependant, lors que les alternances de la tension d'alimentation amènent le courant à passer par zéro avant de s'inverser, le triac se désamorce, donc se bloque, et la tension A ses bornes se met A suivre la tension d'alimentation du secteur au lieu de rester très faible; elle dépasse rapidement le seuil; ce dépassement est détecté et on engendre rapidement une impulsion de réamorçage qui refait conduire le triac et ramène la tension A ses bornes à une raible valeur audessous du seuil choisi; cette impulsion de réamorçage n'est bien entendu autorisée que si au moment de la détection du seuil l'ordre de mise en conduction du triac est toujours présent.Indeed, when the triac is conductive, the voltage at its terminals is very low and below the determined threshold; however, when the alternations of the supply voltage cause the current to pass through zero before reversing, the triac is de-energized, thus freezes, and the voltage at its terminals starts to follow the supply voltage of the sector instead of remaining very weak; it quickly exceeds the threshold; this overshoot is detected and a resetting pulse is quickly generated which resumes driving the triac and brings the voltage across its limits to a low value below the chosen threshold; this rebooting pulse is of course only allowed if at the time of the detection of the threshold the conduction order of the triac is always present.
La montée de tension aux bornes du triac, à la fin d'une demi-alternance pendant laquelle il était conducteur, se fait bien au passage par zéro du courant dans le triac, quel que soit le déphasage entre la tension et le courant, et c'est ce qui fait l'intérêt de l'invention car une impulsion brève suffit pour rendre le triac conducteur pendant toute une demi-alternance, sans risque de surintensité au moment des amorçages. The rise of voltage across the triac, at the end of a half-cycle during which it was conducting, is good at the zero crossing of the current in the triac, regardless of the phase shift between the voltage and the current, and this is the interest of the invention because a short pulse is sufficient to make the triac conductive during a half-wave, without risk of overcurrent at the time of priming.
Cependant, on peut sIaperçevoir: que la détection d'un seuil de dépassement de tension pour engendrer une impulsion d'amorçage convient bien pour les impulsions successives de réamorçage pendant que le triac doit être rendu conducteur, mais qu'elle convient moins bien pour l'impulsion d'amorçage initial. However, it can be seen that the detection of a voltage overshoot threshold for generating a boot pulse is well suited for successive rebooting pulses while the triac is to be turned on, but is less suitable for initial priming pulse.
En effet, l'ordre de mise en conduction du triac peut arriver A n'importe quel moment d'une alternance de la tension aux bornes du triac, et, celui-ci étant initialement bloqué, la tension A ses bornes A toutes les chances de dépasser le seuil imposé et donc de provoquer le déclenchement d'une impulsion d'amorçage A un moment où une surintensité se produirait immanquablement. C'est pourquoi, l'invention propose que la première impulsion d'amorçage ne suive pas immédiatement l'ordre de mise en conduction mais ne soit autorisee qu'apres un premier passage par zéro de la tension aux bornes du triac.Indeed, the conduction order of the triac can happen at any time of an alternation of the voltage across the triac, and, the latter being initially blocked, the voltage at its terminals at all odds to exceed the imposed threshold and thus to cause the triggering of a priming pulse At a time when an overcurrent would inevitably occur. Therefore, the invention proposes that the first initiation pulse does not immediately follow the order of conduction but is only allowed after a first zero crossing of the voltage across the triac.
Ainsi, c'est le premier passage par zéro de la tension aux bornes du triac après l'apparition d'un ordre de conduction qui sera mis en mémoire jusqu'à disparition de l'ordre de conduction pour autoriser le moyen de détection de dépassement de seuil à fournir des impulsions d'amorçage. Avant le premier passage par zéro de la tension, le moyen de détection du dépassement de seuil ne pourra pas provoquer une impulsion d'amorçage même si le seuil est dépassé. Thus, it is the first zero crossing of the voltage across the triac after the appearance of a conduction order which will be stored until the conduction order disappears to allow the overflow detection means. threshold to provide priming pulses. Before the first zero crossing of the voltage, the means for detecting the exceeding of threshold can not cause a boot pulse even if the threshold is exceeded.
Il faudrait en principe un détecteur de passage par zéro de la tension aux bornes du triac et un détecteur de dépassement oe seuil. En fait, selon l'invention, il s'agit du même détecteur qui fournit soit un signal de dépassement lorsque la tension aux bornes du triac dépasse le seuil déterminé, soit un signal de passage par zéro lorsque la tension aux bornes du triac est en dessous du seuil déterminé (il s'agit d'un seuil de tension en valeur absolue car le triac subit bien entendu une tension alternative). In principle, a zero crossing detector of the voltage across the triac and an over-threshold detector would be required. In fact, according to the invention, it is the same detector that provides either an overshoot signal when the voltage across the triac exceeds the determined threshold, or a zero crossing signal when the voltage across the triac is in below the determined threshold (this is a voltage threshold in absolute value because the triac of course undergoes an AC voltage).
Etant donné cette double fonction du moyen de détection, on prévoit que la tension de seuil est à la fois suffisamment élevée pour être sensiblement supérieure à la tension de conduction directe du triac, afin que l'état de conduction du triac corresponde à un état de tension au-dessous du seuil, et suffisamment faible quand même pour que le dépassement de seuil se produise rapidement après le passage par zéro du courant dans le triac. Quelques volts ou dizaines de volts sont une tension convenable pour le seuil.Given this dual function of the detection means, it is expected that the threshold voltage is both high enough to be substantially greater than the direct conduction voltage of the triac, so that the conduction state of the triac corresponds to a state of voltage below the threshold, and still sufficiently low for threshold overshoot to occur soon after zero crossing of the current in the triac. Some volts or tens of volts are a suitable voltage for the threshold.
En résumé, un moyen de mémorisation, initialement dans un premier etat, est basculé dans un second état par le premier passage à zéro détecté par le détecteur apres l'apparition d'un ordre de mise en conduction, et remis dans le premier état par la disparition de l'ordre de mise en conduction. Pendant que le moyen de mémorisation est dans son premier état, le détecteur ne peut pas engendrer d'impulsions d'amorçage, la condition pour la production de ces impulsions étant le basculement du moyen de mémorisation dams son deuxième état. Mais, le détecteur peut repérer un passage par zéro de la tension aux bornes du triac, et la combinaison de cette détection avec la présence d'un ordre de conduction fait basculer le moyen de mémorisation dans son second état.Pendant < lue le moyen de mémorisation est dans son second état, le détec ceur fournit des signaux à chaque dépassement de seuil de tension, le moyen de mémorisation autorisant, du fait qu'il est dans son second état, la production d'impulsions de courant de gâchette à chaque détection d'un dépassement de seuil. In summary, a storage means, initially in a first state, is switched to a second state by the first zero crossing detected by the detector after the occurrence of a turn-on command, and returned to the first state by the disappearance of the conduction order. While the storage means is in its first state, the detector can not generate boot pulses, the condition for producing these pulses being the switching of the storage means to its second state. But, the detector can locate a zero crossing of the voltage across the triac, and the combination of this detection with the presence of a conduction order toggles the storage means in its second state.Pendant <read the means of storage is in its second state, the detector provides signals whenever the voltage threshold is exceeded, the storage means allowing, as it is in its second state, the generation of trigger current pulses at each detection. exceeding the threshold.
On notera donc que le dispositif d'amorçage selon l'invention peut comprendre un moyen de détection du passage par zéro de la tension aux bornes du triac et un moyen de détection du dépassement par cette tension d'un seuil déterminé, ou bien un moyen de détection unique réalisant ces deux fonctions. It will therefore be noted that the initiator device according to the invention may comprise a means for detecting the zero crossing of the voltage across the triac and a means for detecting the excess of a predetermined threshold by this voltage, or a means for detecting single detection performing both functions.
Far ailleurs, les impulsions de courant qui sont appliquées à la gâchette du triac sont des impulsions brèves dont. la durée peut être déterminée simplement par la durée des signaux is stis du détecteur.de dépassement de seuil. In addition, current pulses that are applied to the trigger of the triac are short pulses of which. the duration can be determined simply by the duration of the signals is stis of the detector of exceeding threshold.
Le moyen de mémorisation qui est prévu comprend de préférence une bascule capable de passer d'un premier état à un second état lors du premier passage par zéro de la tension aux bornes du triac après l'apparition d'un ordre de mise en conduction, et capable de repasser du second état au premier après la disparition de cet ordre. The storage means which is provided preferably comprises a flip-flop capable of passing from a first state to a second state during the first zero crossing of the voltage across the triac after the appearance of a turn-on command, and able to return from the second state to the first after the disappearance of that order.
Cette bascule peut être une bascule de type D ayant une entrée d'horloge recevant la sortie du moyen de détection de dépassement de seuil pour pouvoir basculer seulement lors d'un dépassement, et une entrée de signal recevant l'ordre de mise en conduction; la bascule possède aussi de préférence une entrée de remise à zéro recevant l'ordre de mise en conduction pour remettre la bascule dans son premier état dès la disparition de cet ordre. This flip-flop may be a D-type flip-flop having a clock input receiving the output of the threshold overshoot detecting means for tilting only upon overshoot, and a signal input receiving the turn-on command; the flip-flop also preferably has a reset input receiving the turn-on command to return the flip-flop to its first state as soon as this order disappears.
La bascule peut aussi être une bascule de type "RS ayant d'une part une entrée de basculement recevant la sortie d'une porte logique ET qui elle-même reçoit l'ordre de mise en conduction et un signal issu du moyen de détection de dépassement, et d'autre part une entrée de rétablissement recevant l'ordre de mise en conduction. The flip-flop may also be a "RS" type flip-flop having, on the one hand, a tilt input receiving the output of an AND logic gate which itself receives the turn-on command and a signal originating from the detection means of overrun, and on the other hand a recovery input receiving the turn on command.
Le moyen de déclenchement des impulsions brèves de cou rant comprend une porte ET de validation recevant la sortie du moyen de mémorisation et le signal de sortie du moyen de détection de dépassement de seuil. The means for triggering the short current pulses comprises an enable AND gate receiving the output of the storage means and the output signal of the threshold overshoot detection means.
On peut prévoir en outre que le triac reçoit une impulsion d'amorçage supplémentaire A chaque passage par zéro de la tension d'alimentation du secteur, pour assurer le minimum de per turbation à l'amorçage sur une charge purement résistive. On prévoit donc dans ce cas un moyen de détection du passage par zéro de la tension du secteur, les impulsions issues de ce moyen étant fournies au moyen de déclenchement des impulsions brèves de courant sur la gachette du triac pour être ajoutées aux impulsions engendrées à chaque montée de la tension aux bornes du triac. It can further be provided that the triac receives an additional initiation pulse at each zero crossing of the mains supply voltage, to ensure the minimum of priming interference on a purely resistive load. In this case, provision is therefore made for means for detecting the zero crossing of the mains voltage, the pulses coming from this means being supplied by means of tripping the short current pulses on the trigger of the triac to be added to the pulses generated at each rise of the voltage at the terminals of the triac.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 représente un schéma bloc du dispositif d'amorçage selon l'invention;
- la figure 2 représente, toujours sous forme de schéma bloc, un perfectionnement possible;
- la figure 3 représente un mode de réalisation détaillé de l'invention;
- la figure 4 représente un exemple de réalisation d'un détecteur double alternance entrant daus la constitution du moyen de détection de dépassement de seuil; i
- la figure 5 représente un diagramme temporel des signaux en divers points du circuit de la figure 3;
- la figure 6 représente une variante de réalisation de l'invention;
Le triac dont on cherche à commander la conduction est désigné par la référence 10 sur la figure 1. Il est en série avec une charge 12 qui peut être purement résistive ou non. L'ensemble du triac 1 et de la charge 12 est alimenté par une tension alternative Va qui peut être une tension monophasée ou une tension entre phase et neutre ou entre phases d'une alimentation triphasée.Other features and advantages of the invention will become apparent on reading the detailed description which follows and which is given with reference to the appended drawings in which
FIG. 1 represents a block diagram of the priming device according to the invention;
FIG. 2 represents, always in the form of a block diagram, a possible improvement;
FIG. 3 represents a detailed embodiment of the invention;
FIG. 4 represents an exemplary embodiment of a full-wave detector entering the formation of the threshold-exceeding detection means; i
FIG. 5 represents a time diagram of the signals at various points of the circuit of FIG. 3;
FIG. 6 represents an alternative embodiment of the invention;
The triac whose conduction is to be controlled is designated by the reference 10 in FIG. 1. It is in series with a charge 12 which may be purely resistive or not. The entire triac 1 and the load 12 is powered by an alternating voltage Va which can be a single-phase voltage or a voltage between phase and neutral or between phases of a three-phase power supply.
L'alimentation est supposée être la. tension du secteur monophasé A la figure 1.The diet is supposed to be there. single-phase mains voltage In figure 1.
La tension aux bornes du triac 10 est désignée par le symbole Vt. Cette tension est transmise à un moyen de détection lb, capable de repérer le passage par zéro de la tension Vt; elle est transmise aussi à un moyen de détection 16 capable de détecter que la tension Vt dépasse en valeur absolue on seuil déterminé. En réalité, les moyens de détection 14 et 16 peuvent être constitués par un moyen de détection unique qui est le moyen de détection de dépassement de seuil 16, fournissant un signal particulier de passage par zéro lorsque la tension Vt aux bornes du triac descend en valeur absolue au-dessous du seuil déterminé. Ce seuil sera de quelques volts afin d'être supérieur à la tension de conduction directe du triac 10 tout en restant largement inférieur à l'amplitude de la tension alternative du secteur Va. The voltage across the triac 10 is designated by the symbol Vt. This voltage is transmitted to a detection means lb, capable of identifying the zero crossing of the voltage Vt; it is also transmitted to a detection means 16 capable of detecting that the voltage Vt exceeds in absolute value or threshold determined. In reality, the detection means 14 and 16 may be constituted by a single detection means which is the threshold exceeding detection means 16, providing a particular zero crossing signal when the voltage Vt across the triac drops in value. absolute below the specified threshold. This threshold will be a few volts in order to be greater than the direct conduction voltage of the triac 10 while remaining well below the amplitude of the AC voltage of the sector Va.
Un moyen de mémorisation 18 reçoit dlune part un signal indiquant le passage par zéro de la tension Vt, signal issu des moyens de détection, et d'autre part un signal logique F qui est un ordre de mise en conduction ou d'arrêt du triac 10. Le moyen de mémorisation 18 enregistre le premier passage par zéro de la tension aux bornes du triac A la suite de l'apparition d'un ordre de mise en conduction. Autrement dit, il est d'abord dans un premier état et fournit un premier signal au repos, en l'absence d'ordre de conduction du triac 10. Lorsqu'il reçoit un ordre de mise en conduction du triac, il peut basculer dans un second état et fournir un deuxieme signal, mais le basculement n'aura lieu effectivement que lors du passage par zéro de la tension Vt aux bornes du triac. On the one hand, a storage means 18 receives a signal indicating the zero crossing of the voltage Vt, a signal coming from the detection means, and, on the other hand, a logic signal F which is an order of conducting or stopping the triac. 10. The storage means 18 records the first zero crossing of the voltage across the triac A following the occurrence of a turn on command. In other words, it is first in a first state and provides a first signal at rest, in the absence of a conduction order of the triac 10. When it receives a conduction order of the triac, it can switch to a second state and provide a second signal, but the tilting will take place effectively when the zero crossing of the voltage Vt across the triac.
Le moyen de mémorisation 18 est relié A un moyen de déclenchement d'impulsions breves de courant, désigné par la référence 20, ce moyen de déclenchement 20 ayant sa sortie reliée A la gâchette du triac 10 et reçevant comme entrée, outre le signal de sortie du moyen de mémorisation 18, la sortie du moyen de détection 16 des dépassements de seuil de tension. Le moyen de déclenchement 20 applique une impulsion brève de courant A la gâchette du triac dès la réception d'un signal Yt indiquant le dépassement du seuil déterminé par la tension Vt, mais seulement à condition que le moyen de mémorisation fournisse A ce moment le second signal indiquant que la tension Vt est d'abord passée par zéro après l'apparition de l'ordre de mise en conduction. The storage means 18 is connected to a current short pulse triggering means, designated by the reference 20, this triggering means 20 having its output connected to the gate of the triac 10 and receiving as input, in addition to the output signal. of the storage means 18, the output of the detection means 16 of the voltage threshold overruns. The tripping means 20 applies a short pulse of current to the trigger of the triac upon receipt of a signal Yt indicating the exceeding of the threshold determined by the voltage Vt, but only provided that the storage means at this time provides the second signal indicating that the voltage Vt is first passed by zero after the onset of the conduction order.
La figure 2 représente un schéma légèrement différent du dispositif d'amorçage de la conduction du triac 10. Ce schéma différent s'applique notamment lorsque la charge 12 peut, dans certaines conditions, se présenter comme une résistance pure et lorsqu'on veut, pour minimiser les perturbations émettre une impulsion d'amorçage du triac non seulement juste après les instants d'annulation du courant dans le triac (comme c'est le cas à la figure 1), mais aussi à chaque fois que la tension alternative d'alimentation générale Va passe par zéro. On prévoit alors un moyen de détection de zéro supplémentaire, 22, qui reçoit la tension Va et qui émet une impulsion brève quand elle passe par zéro. FIG. 2 represents a slightly different diagram of the triac 10 conduction initiation device. This different diagram applies especially when the load 12 can, under certain conditions, be presented as a pure resistance and, when minimize disturbances transmit a triac initiation pulse not only just after the instant of cancellation of the current in the triac (as is the case in Figure 1), but also whenever the AC supply voltage general goes through zero. An additional zero detecting means 22 is then provided which receives the voltage Va and emits a brief pulse when it passes through zero.
Le moyen de détection 22 peut être identique au moyen de détection 14 de la figure 1, et, comme lui, il peut être en fait constitué par un moyen de détection de dépassement de seuil qui fournit un signal particulier lorsque la tension Va passe en valeur absolue au-dessous d'un seuil déterminé (par exemple une dizaine de volts). Les impulsions issues du moyen de détection de zéro 22 sont amenées à une première entrée d'une porte OU 24 dont une autre entrée reçoit le signal issu du moyen de détection 16, la sortie de la porte OU 24 étant amenée au moyen de déclenchement 20 pour que celui-ci engendre des impulsions de courant de gâchette non seulement lorsque la tension aux bdrnes du triac 10 dépasse un seuil déterminé, mais aussi lorsque la tension du secteur Va passe par zéro.The detection means 22 may be identical to the detection means 14 of FIG. 1, and, like it, it may in fact consist of a threshold overshoot detection means which provides a particular signal when the voltage Va is in value. absolute below a certain threshold (for example about ten volts). The pulses from the zero detection means 22 are fed to a first input of an OR gate 24 whose other input receives the signal from the detection means 16, the output of the OR gate 24 being fed to the trigger means 20 so that the latter generates trigger current pulses not only when the voltage at the terminals of the triac 10 exceeds a determined threshold, but also when the voltage of the sector Va passes through zero.
Dans le schéma de la figure 2, le moyen de mémorisation 18 joue exactement le même rôle que dans le schéma de la figure 1. In the diagram of Figure 2, the storage means 18 plays exactly the same role as in the diagram of Figure 1.
te schéma de la figure 2 ne différe d'ailleurs de celui de la figure 1 que par le fait qu'on a rajouté le moyen de détection de zéro 22 et la porte OU 24.the diagram of FIG. 2 differs from that of FIG. 1 only in that the zero detection means 22 and the OR gate 24 have been added.
A la figure 3 est représenté un schéma plus détaillé du dispositif d'amorçage selon l'invention, dans lequel on a représenté en traits pleins. la partie correspondant à la figure 1, et en traits pointillés les éléments correspondant aux parties rajoutées à la figure 2. In Figure 3 is shown a more detailed diagram of the priming device according to the invention, which is shown in solid lines. the part corresponding to FIG. 1, and in dotted lines the elements corresponding to the parts added to FIG. 2.
Le moyen de détection de zéro 14 et le moyen de détection de dépassement de seuil 16 sont constitués par un seul et même circuit qui comprend un comparateur de tensions 26 ayant une entrée inverseuse reliée à un niveau de tension de seuil déterminé
Vts et une entrée non-inverseuse recevant une tension qui est es sentiellenent la tension Vt ayant subi un redressement double alternance. Ce redressement est effectué au moyen d'une résistance
Rt en série avec un détecteur double alternance 28. L'ensemble de la résistance Rt, du détecteur 28, et du comparateur 26, constitue le moyen de détection de dépassement de seuil 16 des figures 1 et 2.The zero detection means 14 and the threshold exceeding detection means 16 consist of a single circuit which comprises a voltage comparator 26 having an inverting input connected to a determined threshold voltage level.
Vts and a non-inverting input receiving a voltage which is sensellenent voltage Vt having undergone a full alternation rectification. This adjustment is made by means of a resistor
Rt in series with a full-alternation detector 28. The set of the resistor Rt, the detector 28, and the comparator 26, constitutes the threshold exceeding detection means 16 of FIGS. 1 and 2.
Le moyen de mémorisation est ronstitué à la figure 3 par une bascule 29 de type "D", ayant une entrée de signal portant la référence D et recevant l'ordre de conduction P, une entrée d'horloge inversée H recevant la sortie du comparateur 26, une entrée de remise A zéro inversée RAZ recevant encore l'ordre de con- duction F, et une sortie Q fournissant un signal de mémorisation M qui est un signal logique présent depuis le premier passage par zéro de la tension Vt aux bornes du triac apres l'apparition d'un ordre de conduction jusqu'à la cessation de l'ordre de conduction. The storage means is reconstituted in FIG. 3 by a flip-flop 29 of the "D" type, having a signal input bearing the reference D and receiving the conduction order P, an inverted clock input H receiving the comparator output. 26, a reset reset input RAZ again receiving the conduction order F, and an output Q providing a storage signal M which is a logic signal present from the first zero crossing of the voltage Vt across the triac after the appearance of a conduction order until the cessation of the conduction order.
Le moyen de déclenchement des impulsions de gâchette est constitué par un transistor 30 dont l'émetteur est relié à la gâ- chette du triac, et par une porte logique ET 32 dont la sortie commande la base du transistor 30 et ddnt les entrées sont reliées respectivement à la sortie Q de la bascule 29 et à la sortie du comparateur 26 qui détecte les dépassements de seuil de la tension Vt. The means for triggering the trigger pulses is constituted by a transistor 30 whose emitter is connected to the gate of the triac, and by an AND logic gate 32 whose output controls the base of the transistor 30 and where the inputs are connected. respectively at the Q output of the flip-flop 29 and the output of the comparator 26 which detects the threshold overshoots of the voltage Vt.
Si le schéma de -la figure 2 est utilisé, on insérera entre la sortie du comparateur 26 et l'entrée correspondante de la porte ET 32 une porte OU 34 dont une entrée sera reliée à la sortie du comparateur 26, l'autre entrée à un moyen de détection du passage par zéro de la tension d'alimentation Va, et dont la sortie sera reliée A une entrée de la porte ET 32. Le moyen de détection du passage par zéro de la tension d'alimentation Va peut être constituée exactement comme le moyen de détection de dépassement de seuil déjà décrit, mais doit fonctionner en sens inverse c'est-A-dire fournir un signal particulier. lorsque la tension
Va passe au-dessous et non au-dessus d'un seuil Vas Le moyen de détection de passage par zéro comprend donc essentiellement un comparateur 36, un détecteur double alternance 38; une resistan- ce Ra en série avec ce détecteur 38 est reliée à la tension Va.If the diagram of FIG. 2 is used, an OR gate 34, one input of which will be connected to the output of the comparator 26, is inserted between the output of the comparator 26 and the corresponding input of the AND gate 32. The other input to FIG. means for detecting the zero crossing of the supply voltage Va, the output of which will be connected to an input of the AND gate 32. The means for detecting the zero crossing of the supply voltage Va can be constituted exactly as the means of detection of threshold exceeding already described, but must operate in the opposite direction, that is to say, provide a particular signal. when the tension
Will pass below and not above a threshold Va The means of detection of passage through zero therefore essentially comprises a comparator 36, a full-wave detector 38; a resistor Ra in series with this detector 38 is connected to the voltage Va.
La figure 4 montre un exemple de réalisation connu d'un détecteur double alternance 28 ou 38 capable de fournir à sa sortie une tension Vr qui représente essentiellement la tension
Vt aux bornes du triac, redressée à chaque demi-alternance, ou la tension Va redressée à chaque demi-alternance; la tension Vr issue du détecteur double alternance 28 ou 38 peut être comparée à une tension de seuil Vts ou Vas. Le schéma qui est représenté à la figure 4 peut facilement être incorporé à un circuit intégré à l'exception des résistances Rt ou Ra
La figure 5 représente le diagrame temporel des signaux apparaissant en divers points du circuit de la figure 3.FIG. 4 shows a known embodiment of a full-wave detector 28 or 38 capable of supplying at its output a voltage Vr which essentially represents the voltage
Vt across the triac, rectified at each half-wave, or voltage Va rectified at each half-wave; the voltage Vr from the double alternation detector 28 or 38 can be compared to a threshold voltage Vts or Vas. The diagram shown in FIG. 4 can easily be incorporated into an integrated circuit with the exception of resistors Rt or Ra
FIG. 5 represents the time diagram of the signals appearing at various points of the circuit of FIG. 3.
On a d'abord représenté la tension d'alimentation alternative Va, et, A c8té d'elle, une sinusoïde en traits pointillés déphasée par rapport à la tension Va, cette sinusorde représentant le courant It qui circule dans le triac quand il est conducteur. First of all, the alternating supply voltage Va is represented, and, next to it, a sinusoid in dashed lines out of phase with respect to the voltage Va, this sinusorde representing the current It which flows in the triac when it is conducting. .
Dans le cas d'une charge inductive, il y a irn déphasage entre l'instant où la tension a passe par zéro et l'instant où le courant dans le triac, supposé conducteur, passe rar zéro.In the case of an inductive load, there is a phase difference between the moment when the voltage has passed through zero and the moment when the current in the triac, assumed to be conducting, passes zero.
On a représenté un signal logique F représentant un ordre de conduction du triac : au départ, le triac est bloqué, en l'absence d'ordre de conduction, puis l'ordre de conduction appa ratt et dure un certain temps, puis il disparaît. There is shown a logic signal F representing a conduction order of the triac: initially, the triac is blocked, in the absence of conduction order, then the order of conduction appa ratt and lasts a certain time, then it disappears .
Le signal logique Yt est le signal issu du moyen de détection de dépassement de seuil de tension aux bornes du triac; au départ, le triac est bloqué (F = O) et il supporte à ses bornes exactement la tension Va Dans ces conditions, le signal
Yt indique presque en permanence un dépassement de seuil, sauf aux instants où la tension Va s'inverse; cependant, lorsque le premier amorçage du triac se sera produit, la tension aux bornes du triac tombera à une valeur faible au-dessous du seuil pendant toute une demi-alternance et ne remontera que lorsque le courant dans le triac s'annulera.The logic signal Yt is the signal from the voltage threshold exceeding detection means at the terminals of the triac; initially, the triac is blocked (F = O) and it supports at its terminals exactly the voltage Va In these conditions, the signal
Yt almost always indicates a threshold overshoot, except at times when the voltage Va is reversed; however, when the first priming of the triac has occurred, the voltage across the triac will fall to a low value below the threshold for a full half-wave and will not rise until the current in the triac vanishes.
La bascule 29 qui mémorise le premier passage par zéro de la tension aus bornes du triac après l'appartion de l'ordre de conduction F, produit un signal logique M de la manière suivante l'ordre de conduction apparaît sur l'entrée D de la bascule, mais celle-ci ne bascule que lorsqu'elle reçoit une impulsion sur son entrée d'horloge H, et cette impulsion est constituée par les passages A zéro du signal Yt. Le signal M est donc un signal de niveau logique d'abord zéro puis passant A 1 au premier passage A zéro de Vt A la suite de l'apparition du signal F. The latch 29 which stores the first zero crossing of the voltage across the terminals of the triac after the occurrence of the conduction order F, produces a logic signal M in the following manner. The conduction order appears on the input D of the flip-flop, but it switches only when it receives a pulse on its clock input H, and this pulse is constituted by the zero crossings of the signal Yt. The signal M is therefore a first zero level logic signal then passing A 1 at the first zero crossing of Vt following the appearance of the signal F.
Les impulsions de courant de gachette Ig apparaissent, A travers la porte ET 32, au moment des impulsions positives
Yt perlant la durée du signal M. La premiere apparait donc lorsque la tension aux bornes du triac remonte au-dessus du seuil Vts apres être passée pour la premiere fois à zéro A la suite de l'apparition de l'ordre de mise en conduction. Cette première izpulsion de gâchette ramène immédiatement au-dessous du seuil la tension Vt. Le triac est donc conducteur et reste conducteur jusqu'au prochain passage par zéro du courant qui le traverse.The Ig gate current pulses appear, through the AND gate 32, at the time of the positive pulses
Yt pierces the duration of the signal M. The first appears when the voltage at the terminals of the triac rises above the threshold Vts after being passed for the first time to zero following the appearance of the order of conduction . This first triggering operation immediately brings the voltage Vt below the threshold. The triac is therefore conductive and remains conductive until the next zero crossing of the current flowing through it.
Lors de ce passage par zéro, la tension aux bornes du triac remonte en tendant A suivre la tension d'alimentation va; cette remontée fait A nouveau apparaître une impulsion Yt de dépassement de seuil qui ne dure que le temps nécessaire au triac pour redevenir conducteur sous effet de cette impulsvions Le triac est A nouveau conducteur pour une demi-alternance; le courant s'annule une nouvelle fois à la fin de cette demi-alternance, engendrant encore une impulsion de gâchette qui réamorce le triac, etc.Les impulsions de g chette disparaissent lorsque le signal M disparais, c'est-A-dire immédiatement après la cessation de l'ordre de conduction F car on prévoit que la cessation de cet ordre remet A zéro la bascule 29 par l'entrée RAZ. On pourrait prévoir aussi que l'ordre de conduction F n'est pas appliqué A l'entrée de remise A zéro RAZ et que c1 est simplement l'impulsion Yt suivante qui remet dans son état initial la bascule 29.During this zero crossing, the voltage across the triac goes back up, tending to follow the supply voltage going; this rise makes again appear a pulse Yt exceeding the threshold which lasts only the time necessary for the triac to become a driver under the effect of this impulsvions The triac is again conductive for a half-wave; the current vanishes again at the end of this half-cycle, again generating a trigger pulse which re-primes the triac, etc. The gating pulses disappear when the signal M disappears, that is to say immediately after the cessation of the order of conduction F because it is expected that the cessation of this order resets the flip-flop 29 by the input RAZ. It could also be provided that the conduction order F is not applied to the zero reset input and that it is simply the following pulse Yt which resets the flip-flop 29 to its initial state.
La figure 5 montre encpre les signaux a qui correspondent A la sortie du moyen de détection de passage par zéro de la tension alternative d'alimentation Va; ces impulsions sont des impulsions régulières ayant pour période la demi-période du signal sinusoïdal Va. Seules les impulsions a apparaissant pendant la durée du signal F ou du signal M sont sélectionnées et elles sont rajoutées si on le désire aux impulsions normales de courant de gâchette Ig pour produire un courant de gachette I'g amorçant le triac non seulement lors des dépassements de seuil de Vt mais aussi lors des passages par zéro de Va. Fig. 5 shows the signals which correspond to the output of the zero crossing detecting means of the AC supply voltage Va; these pulses are regular pulses having for period the half-period of the sinusoidal signal Va. Only the pulses appearing during the duration of the signal F or the signal M are selected and they are added, if desired, to the normal pulses of the trigger current Ig to produce a trigger current I'g priming the triac not only during the overruns. threshold of Vt but also at zero crossings of Va.
La figure 6 montre un autre exemple de réalisation de l'invention, engendrant d'ailleurs des signaux temporels identiques à ceux de la figure 5 à laquelle on se référera à nouveau. FIG. 6 shows another exemplary embodiment of the invention, generating besides time signals identical to those of FIG. 5 to which reference will be made again.
Sur la figure 6 on retrouve encore la même constitution du moyen de détection de dépassement de seuil de la tension Vt aux bornes du triac, ce moyen comprenant la résistance Rt, le détecteur double alternance 28 et le comparateur 26 montés comme à la figure 5; on retrouve aussi éventuellement, représenté en traits pointillés, le moyen de détection du passage de la tension Va par zéro (résistance Ras détecteur double alternance 38, comparateur 36). FIG. 6 again shows the same constitution of the threshold overvoltage detection means Vt at the terminals of the triac, this means comprising the resistor Rt, the full-wave detector 28 and the comparator 26 mounted as in FIG. 5; the means for detecting the passage of the voltage Va by zero (resistance Ras full-wave detector 38, comparator 36) are also possibly found, represented in dotted lines.
En ce qui concerne le moyen de mémorisation, il est maintenant constitué par une bascule 31, de type "RS", au lieu de la bascule 29 de type D. La bascule RS comporte une entrée de basculement S qui 'reçoit comme signal le produit du signal logique F représentant 11 ordre de mise en conduction et du complément Yt du signal Yt issu du moyen de détection de dépassement de seuil de
Vt. A cet effet, l'entrée de basculenent S de la bascule 31 est connectée à la sortie d'une porte ET 40 dont une entrée reçoit le signal F et dont l'autre entrée reçoit, inversé par un inverseur 42, le signal Yt de sortie du comparateur 26.With regard to the storage means, it is now constituted by a flip-flop 31, of the "RS" type, instead of the D-type flip-flop 29. The RS flip-flop comprises a tilt input S which receives as a signal the product of the logic signal F representing 11 conduction order and the complement Yt of the signal Yt resulting from the means for detecting the threshold
Vt. For this purpose, the flip-flop input S of the flip-flop 31 is connected to the output of an AND gate 40, one input of which receives the signal F and the other input of which receives, inverted by an inverter 42, the signal Yt of output of the comparator 26.
La bascule RS comporte une autre entrée R qui est une entrée de rétablissement de la bascule dans son état initial, et qui reçoit le signal F. The RS flip-flop comprises another input R which is a reset input of the flip-flop in its initial state, and which receives the signal F.
Le moyen de déclenchement des impulsions brèves de courant de gachette comporte encore un transistor 30 et une porte ET 32 dont une entrée reçoit la sortie de la bascule 31 et l'autre entrée reçoit le signal de dépassement de seuil Yt de sorte que les impulsions indiquant les dépassements de seuil ne sont transmises que lorsque le signal M de sortie de la bascule indique que celle-ci est dans son second état (ce qui se produit après le premie passage par zéro de la tension Vt à la suite de l'apparition de l'ordre F de mise en conduction). The means for triggering the short trigger current pulses also comprises a transistor 30 and an AND gate 32, one input receiving the output of the flip-flop 31 and the other input receiving the threshold overshoot signal Yt so that the pulses indicating the threshold overruns are transmitted only when the output signal M of the flip-flop indicates that it is in its second state (which occurs after the first zero crossing of the voltage Vt following the appearance of the F order of conduction).
Si on se réfère à la figure 5, où on a représenté en plus le signal F. Yt, on voit que la bascule RS, initialement dans un premier état où la sortie M est égale à zéro, bascule dans un second état lorsque F. Yt passe A un, le signal de sortie M passant à un et y restant jusqu'à ce que entrée de rétablissement de la bascule 31 repasse A zéro sous l'effet de la disparition de tordre de mise en conduction F. Referring to FIG. 5, which also shows the signal F. Yt, it is seen that the RS flip-flop, initially in a first state where the output M is equal to zero, switches to a second state when F. Yt passes to one, the output signal M passing to one and remaining there until recovery input of flip-flop 31 returns to zero due to the disappearance of conduction twist F.
Comme à la figure 3, on peut rajouter des impulsions de gâchette supplémentaires aux passages par zéro de la tension d'alimentation Va, grâce à une porte OU 34, qui peut être placée soit en amont de la porte ET 32 comme à la figure 3, soit en aval de la porte ET 32, comme cela est représenté à la figure 6, mais alors en prévoyant qu'une entrée de la porte 34 est connectée à la sortie de la porte 32 et que l'autre entrée est connectée à la sortie d'une porte ET supplémentaire 44 recevant à la fois le signal a de sortie du moyen de détection des passages par zéro de
Va et le signal F ou le signal X pour ne laisser passer vers la gâchette du triac, à travers la porte OU 34, que les impulsions supplémentaires apparaissant pendant tordre de mise en conduction du triac.As in FIG. 3, additional gate pulses can be added to the zero crossings of the supply voltage Va, by means of an OR gate 34, which can be placed either upstream of the AND gate 32 as in FIG. , either downstream of the AND gate 32, as shown in FIG. 6, but then by providing that one input of the gate 34 is connected to the output of the gate 32 and that the other input is connected to the output of an additional AND gate 44 receiving both the output signal a of the zero crossing detection means of
Go and the signal F or the signal X to let pass to the gate of the triac, through the OR gate 34, the additional pulses occurring during twist conduction of the triac.
Les figures 3 et 6 montrent un moyen de déclenchement d'impulsions de courant de gâchette fonctionnant par fourniture de courant A la gâchette du triac. On pourrait aussi bien prévoir que le triac 10 fonctionne avec un amorçage par extraction de courant de gâchette, ce qui modifierait le montage du triac et du transistor 30 sans sortir du cadre de la présente invention. FIGS. 3 and 6 show a trigger current pulse triggering means operating by supplying current to the trigger of the triac. One could also predict that the triac 10 operates with trigger current extraction initiation, which would modify the assembly of the triac and the transistor 30 without departing from the scope of the present invention.
On a décrit précisément deux moyens simples de réalisation du moyen de mémorisation du premier passage par zéro de la tension aux bornes du triac. D'autres moyens peuvent aussi être imaginés sans sortir du cadre de l'invention. Two simple means of producing the means for storing the first zero crossing of the voltage across the terminals of the triac have been precisely described. Other means can also be imagined without departing from the scope of the invention.
Claims (10)
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