Retardateur d’impulsion

Published 24 February 2016 | By Julien

Dernière mise à jour le 15/12/2013

Présentation
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Comment amorcer un Thyristor ? je me suis toujours posé cette question à l’école, je me rappel en cours de physique, toutes ces courbes, lorsque le thyristor s’amorçais…, Mais par contre j’ai toujours voulu comprendre comment on faisait électroniquement pour justement amorcer ce thyristor. A vrai dire, j’ai cherché sur internet il y’a 5 à 7 ans en arrière mais je trouvais rien qui puisse m’expliquer correctement le fonctionnement interne de l’amorçage du thyristor, à part voir des synoptiques, ou des blocs avec des dessins qui représentent l’impulsion retardé par rapport à l’impulsion de départ, cela ne m’expliquais pas plus.

Le thyristor
Simplement pour rappel, le thyristor est un interrupteur électronique semi-conducteur qui peut être commandé à l’allumage, par la gâchette (G), mais pas à l’extinction qui est provoquée par le passage du courant principal I(A)( anode / cathode) à une valeur inférieure au courant de maintien appelé Ith. Pour ceux qui sont intéressé vous pouvez voir Théories thyristor / triac

Comment amorcer un Thyristor
Nous y voilà !! Bon, déjà il faut s’avoir que pour crée un angle de retard à l’amorçage, c’est par rapport au zéro de la sinusoïde. A chaque passage du zéro de la sinusoïde, et il faut retarder l’amorçage du thyristor pour obtenir « des morceaux « de cette sinusoïde.

Pourquoi faire ça ? Pourquoi obtenir des morceaux de la sinusoïde ?
Un signal sinusoïdal complet (par exemple le secteur EDF 50Hz), si nous prenons un voltmètre en position AC et que nous mesurons sa valeur cette valeur lu par le voltmètre sera d’environ 230VAC. Maintenant admettons que l’alternance positive (uniquement cette partie), est que nous supprimons la partie gauche, il nous reste plus que la partie droite du signal. Si maintenant on mesure cette tension, cette valeur ne serais plus de 230VAC mais inférieur à celle-ci. La tension étant plus faible, et que nous désirons de brancher par exemple lampe qui fonctionne sous 230V et que celle-ci est alimentée par une tension plus faible la lampe ne s’éclaira pas aussi fort que si elle était alimentée directement à partir d’une source 230VAC. Dans ce cas moins de tension, moins de courant, moins de puissance, donc moins de luminosité.

Schéma
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Filtre RC
Vous l’avez vue ? la mise en place du filtre RC est présent, mais pourquoi ? Tous simplement le réseau étant alternatif, la présence d’une cellule RC permet de créer un déphasage entre la sortie et l’entrée (l’entrée qui correspond à la tension en sortie du transformateur). Ce qui intéressant avec une cellule RC (ou filtre), c’est que la mise en place d’un potentiomètre à la place d’une résistance permet de faire varier cette tension de sortie. Lorsque RV1 est en postion haute (curseur proche de la tension en sortie du transformateur), la tension de sortie est égale à la tension d’entrée, pas de déphasage. Maintenant lorsque le potentiomètre RV1 est en postion basse (curseur proche du condensateur C1), la tension de sortie est plus faible que la tension d’entrée, mais elle est aussi déphasé (ce déphasage est obtenu grâce au condensateur C1).

Redressement
En sortie du filtre, La tension en sortie du transformateur étant d’environ 16V (valeur efficace), la valeur crête est donc de Vmax=16*racine de 2=22.64V. Nous récupérons la tension aux bornes du condensateur C1 et cette tension varie en fonction de la position du potentiomètre RV1 que nous verrons un peu plus loin. D’ailleurs, cette tension est appliquée sur l’anode de la diode D1 qui va permettre de redressé le signal. Cette tension est redressée sur la cathode de la diode D1, L’alternance positive à une valeur max de 22V (chute de tension dans D1 d’environ 0,6V) lorsque RV1 est en position haute (curseur proche de la sortie du transformateur) de plus l’alternance négative est supprimée. Ce montage permet donc de supprimer toutes les alternances négatives. La tension en sortie du transformateur étant d’environ 16V (valeur efficace), la valeur crête est donc de Vmax=16*racine de 2=22.64V.

RV1 Position haute : Lorsque le potentiomètre RV1 est en position haute (curseur proche de la sortie du transformateur), la tension se retrouve aux bornes du condensateur C1, dans ce cas la tension de sortie est égale à la tension d’entrée du transformateur, il n’y a pas de déphasage entre la tension d’entrée et la tension de sortie (la tension de sortie est en phase avec la tension d’entrée).
Uc1(tension de sortie)=Ve(tension d’entrée dans ce cas Vsmax=22,64V et Uc1=16,5V.

RV1 Position basse : Lorsque le potentiomètre RV1 est en position basse (curseur proche du condensateur C1), la tension est soumise à un pont diviseur de tension, le courant doit traverser toutes la résistivité du potentiomètre RV1. La tension aux bornes de C1 est égale à :
Uc1=Ve*(1/(1+RCw)) avec Ve la tension d’entrée (tension en sortie du transformateur) et w la pulsation avec w=2*3,14*50.
Attention le calcul de Uc1 n’est pas Uc1=Ve*(1/(1+RCw)), mais Uc1=Ve*(1/(1+jRCw)), avec « j » la lettre qui montre que nous somme dans les nombres complexes….
Ce qui nous donne :
Uc1=16,5*(1/(1+j(1000000*2*3,14*50*0,000000010))=0,3V Uc1=0,3V.

Rôle de la diode zéner
Voilà une partie très intéressante, après avoir déphasé notre tension par rapport à la tension d’origine (celle qui sort du transformateur), il faut donner un point de repère, c’est-à-dire un point qui permet d’amorcer le thyristor. A chaque passage du zéro de la sinusoïde que nous avons redressé, il faut retarder l’amorçage. Prenons deux exemples :
Lorsque le potentiomètre RV1 est en position haute (curseur proche de la sortie du transformateur), la tension aux bornes du condensateur étant en phase avec la tension de sortie du transformateur, le zéro de la sinusoïde est aussi en phase avec il n’ya donc pas de déphasage. La tension quand à elle évolue en fonction du temps (de façon sinusoïdale) 0V, 1V, 2V, 3V etc… Lorsque la tension va arriver à environ 3,9V (0,6 chute de tension base émetteur plus la chute de tension de la diode zéner 3,3V), la diode zéner va être passante et le courant de base est limité par la résistance R2. Bon vous allé me dire que nous somme un peu déphasé par rapport au zéro de la sinusoïde à cause de la diode zéner, je vous répond que oui, mais nous somme pas non plus à quelque degrés de déphasage près, cela suffit pour faire varier la luminosité de notre petite ampoule type luciole. Maintenant lorsque le potentiomètre RV1 est en position basse, la tension est égale à :

Transistor Q1
Merci à toi transistor de nous servir d’interrupteur tout ou rien. Lorsque celui-ci est saturé, la tension au potentiel Vg (tension de gâchette) est nul (proche de 0V), et lorsque le transistor Q1 est bloqué la tension Vg est égale à 5V. Le rôle de la résistance R6, permet de limiter le courant de gâchette.