Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article présente les principes de commande des principaux composants à semi-conducteur de puissance bipolaires à commande en courant. L’article se focalise sur la mise en forme et l’amplification des courants de gâchette (thyristors, triacs et GTO) pour la commande de ces composants (transistors bipolaires). Les circuits de commande de composants tels que le BJT ou le thyristor GTO dont certaines applications sont restreintes voire obsolètes, sont volontairement traités afin de mieux présenter les circuits de commande de composants tels que les BJT SiC ou les IGCT.
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This article presents the command principles of the main current-driven bipolar power semiconductor devices. It focuses on the shaping and amplification of trigger currents (thyristors, triacs and GTO) for the control of these components (bipolar transistors). We have deliberately opted to describe driving circuits of components such as BJT or GTO thyristors, despite their limited or even obsolete applications. These circuits are particularly well-suited to presenting the driving circuits of components such as SiC BJTs or IGCTs.
Auteur(s)
-
Stéphane LEFEBVRE : Agrégé de Génie électrique - Docteur de l’École normale supérieure de Cachan - Maître de conférences au Conservatoire national des arts et métiers
-
Bernard MULTON : Agrégé de Génie électrique - Docteur de l’Université de Paris 6 - Professeur des Universités à l’École normale supérieure de Cachan – Antenne de Bretagne
INTRODUCTION
Des contextes et les principes de la commande des composants bipolaires de puissance ont fait l’objet d’articles précédents Commande des semi-conducteurs de puissance : contextes et Commande des semi-conducteurs de puissance : principes.
Dans cet article sont développés les circuits de commande :
-
des thyristors pour lesquels une synchronisation des circuits de déclenchement est nécessaire ;
-
des triacs qui se commandent sensiblement comme des thyristors ;
-
des transistors bipolaires qui sont généralement placés en conduction dans un régime limite entre la saturation dure et la quasi-saturation grâce à l’utilisation d’une diode d’antisaturation ;
-
des thyristors GTO (Gate Turn Off) dont le principe de commande est assez proche de celui des transistors bipolaires.
Les circuits de commande pour MOSFET et IGBT font l’objet de l’article MOSFET et IGBT : circuits de commande.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
gate drives | bipolar devices | triacs | BJT
VERSIONS
- Version courante de mai 2018 par Stéphane LEFEBVRE, Bernard MULTON, Nicolas ROUGER
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Triacs1. Thyristors
1.1 Généralités
Mises à part les applications dans lesquelles les thyristors servent à des déclenchements non périodiques (commandes de flash, protections par mise en court-circuit), une synchronisation des circuits de déclenchement est nécessaire qu’il s’agisse d’applications de type redressement ou gradateur avec commande de retard à l’amorçage ou encore de contacteurs statiques.
Pour les petites et moyennes puissances (jusqu’à quelques dizaines d’ampères et tension inférieure au kilovolt), le dispositif d’isolation de l’organe de commande n’est pas toujours utilisé. Dans les autres cas, soit dans la plupart des convertisseurs à thyristors, l’isolation est effectuée à l’aide d’un transformateur d’impulsion (figure 1 a) qui assure simultanément la fonction d’isolation et celle de transmission de l’énergie de commande. En très forte puissance, notamment lorsque plusieurs thyristors sont mis en série (applications en haute et très haute tension), les dispositifs d’isolation peuvent être amenés à tenir des tensions de plusieurs dizaines de kilovolts, et la solution d’une isolation par fibre optique est généralement retenue. Elle offre des tensions d’isolation plus élevées qu’avec un transformateur d’impulsion ainsi qu’une plus grande insensibilité aux perturbations conduites par le circuit de commande. Par ailleurs, la fibre optique permet facilement de commander des thyristors éloignés de l’organe de commande, ce qui est généralement le cas dans les convertisseurs de très forte puissance. Pour les dispositifs à commande optique indirecte (figure 1 b) l’énergie de commande peut être prélevée sur le circuit de puissance par l’intermédiaire d’un dispositif d’autoalimentation afin d’éviter que les différents problèmes d’isolement ne se reportent sur les alimentations en énergie.
Lors de la mise en série, l’amorçage de tous les thyristors doit être, de façon idéale,...
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Thyristors
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RAONIC (D.M.) - SCR Self-Supplied Gate Driver for Medium-Voltage Application with Capacitor as Storage Element (Thyristors à commande de gâchette auto-alimentée pour applications moyenne tension avec un condensateur de stockage) - . IEEE Trans. On Ind. Appl., Vol. 36, No 1, Janvier/Février 2000, pp. 212-216.
-
(2) - GONTHIER (L.) - The new ACS series : a breakthrough in ruggedness & drive for home appliances (La nouvelle série ACS ; un saut technologique en robustesse et commande pour les applications domestiques) - – Note d’Application 1172, SGS Thomson, 1999.
-
(3) - Philips Semiconductors - Power Semiconductor - . Chapter 6 : Power control with thyristors and triacs.
-
(4) - LAFORE (D.), LI (J.M.), REDOUTE (J.) - A very fast power hybrid module working in thyristor mode - . EPE Conf. 1991, Florence, pp. 2439-2441.
-
(5) - RISCHMÜLLER (K.) - Darlington, Bipmos, Cascode : caractéristiques et critères d’emploi - . Électronique Applications no 31, septembre 1983, pp. 35-44.
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