L’électronique de puissance : le thyristor

L’électronique de puissance est devenue aujourd’hui une branche convoitée par nombreux car elle intervient en robotique et ici, vous découvrirez un composant électronique de puissance qui est le thyristor.

Pour vous expliquez le thyristor, je vous parlerai un peu des transistors unijonctions programmables , TUP en sigle qui  sont peu connus et c’est bien dommage : nous allons,  dans cet article découvrir , partir de leur représentation  schématique pour passer à leurs caractéristiques et  à leurs principales fonctions, avant de conclure

Le PUT est un peu comme un thyristor ( qui est aussi un composant de l’électronique de puissance très utilisé) dont la gâchette sortirait du côté de l’anode au lieu de la cathode (elles donnent la représentation schématique du PUT et celle du thyristor afin que vous puissiez les comparer).

Symbole électrique du PUT et du thyristor

1. SCR ( Silicon Controlled Rectifie ) ou le thyristor

Un composant de l’électronique de puissance, le redresseur silicium commandé. Ce composant est très utilisé pour réaliser des meilleurs redresseurs de tension commandé par une phase, un angle d’amorçage. Ce qui permet donc d’obtenir des variateurs de vitesse, de lumieres,…

Forme d’un thyristor de puissance

Les lettres AKG, figures ci-haut, désignent :

• A : l’anode
• K : la  cathode et
• G : la gâchette.

Mais la gâchette du PUT est du côté de l’anode alors que celle du thyristor est du côté  de la cathode (c’est la seule différence schématique entre un thyristor et un transistor unijonction programmable). 

Comment amorcer un thyristor facilement?

je fais un article en électronique de puissance qui parle aussi du triac, cela peut vous intéresser.

Pour qu’un thyristor conduise et qu’il soit considéré comme un interrupteur fermé) : il faut que la tension uAK ≥ 0 et envoyer un courant i G dans la gâchette pour amorcer le thyristor. La tension uAK étant la tension entre l’Anode et la cathode du thyristor de puissance.

Les thyristors les plus sensibles peu-vent être excités avec des courants de
gâchette de 5 ou 10 mA. Les moins sensibles peuvent être excités avec des courants de 20 ou 30 mA. Sur un thyristor, on peut appliquer soit une tension continue, soit une tension alternative. On obtient, dans chaque cas, un fonctionnement complètement différent.

Dès que ces deux conditions sont remplies, le thyristor conduit tant que le
courant i qui circule dans le thyristor de l’anode vers la cathode reste positif. Dès que le thyristor entre en conduction, il n’est plus nécessaire de faire circuler un courant iG dans la gâchette.

Caractéristiques électriques d’amorçage

On definie certaines grandeurs électrique lors de l’amorcage d’un thyristor comme :

• θ , l’angle d’amorçage du thyristor.
• t0 , l’instant d’amorçage du thyristor.

L’angle ou l’instant d’amorçage est repéré par rapport au passage par zéro de la tension d’alimentation du pont.

une tension u(t) alternative sinusoïdale a pour période temporelle T
période angulaire 2 π rad ( 360 ° ), comme l’indique cette figure :

En électronique de puissance, on branche toujours la charge ( l’ampoule ou le moteur) que l’on veut alimenter sur l’anode d’un thyristor. La cathode, par contre, est reliée à la masse. On applique toujours une tension ou une impulsion de polarité positive sur la gâchette pour pouvoir l’exciter.

Fonctionnement d’un thyristor de puissance

A retenir sur les thyristors de puissance:

Dès que le thyristor est excité, à l’intérieur, l’anode et la cathode sont
court-circuitées, et dans l’hypothèse où une ampoule est reliée à son
anode, elle s’allume. Sur le corps de chaque thyristor, on peut généralement lire ses références ( caractéristique électrique, numéro de série,…).

Grâce aux caractéristiques fournies par le constructeur, on peut
savoir quelle tension et quel courant maximum il peut accepter, c’est-à-dire savoir si le thyristor peut être alimenté avec une tension de 200, 600 ou 800 volts et savoir s’il peut être capable d’alimenter des circuits qui consomment des courants importants ou plus importants de 5, 8 ou 10, 50 ou 100 ampères par exemple.

Un thyristor de 600 ou 800 volts 10 ampères fonctionne également avec des tensions et des courants inférieurs. On pourra donc tranquillement l’alimenter avec des tensions de 50, 20, 12 ou 4,5 volts et relier, sur son anode, des circuits qui consomment des courants de seulement 0,5 ou 0,1 ampère.

• Si on alimente un thyristor avec une tension de 9 ou 12 volts, on devra relier une ampoule ou n’importe quelle autre charge fonctionnant avec une tension de 9 ou 12 volts sur son anode.
• Si on l’alimente avec une tension de 220 volts, on devra évidemment relier une ampoule ou n’importe quelle autre charge fonctionnant avec une tension de 220 volts sur son anode.

1. Le thyristor alimenté avec une tension continue

Si on alimente l’anode et la gâchette d’un thyristor avec une tension de polarité positive , on obtiendra ceci :

• Lorsque l’on appuie sur le bouton P1, une impulsion positive arrive sur la gâchette, ce qui provoque la conduction du thyristor qui fait alors s’allumer l’ampoule reliée sur son anode (voir figure A).

• Si on relâche le bouton P1, on remarque que l’ampoule ne
  s’éteint pas (voir figure B). Pour éteindre l’ampoule, on
  devra retirer la tension d’alimentation de son anode en
  actionnant l’interrupteur S1 (voir
  figure C).

• Si on ferme à nouveau l’interrupteur S1, l’ampoule reste éteinte
  car le thyristor, pour redevenir conducteur doit recevoir la tension positive nécessaire à l’excitation sur sa
  gâchette (voir figure A).
• Si on applique une tension de polarité négative sur la gâchette (voir
  figure A) et que l’on appuie ensuite sur le bouton P1, le thyristor
  ne sera pas excité, même si l’anode est alimentée avec une tension positive.
• Si on applique une tension de polarité positive sur la gâchette et que
  l’on applique une tension de polarité négative sur son anode (voir figure B), lorsque l’on appuie sur le bouton P1, le thyristor ne sera pas
  excité.

Lisez aussi : [Lexique Arduino] : Les termes clés à connaitre pour se lancer avec ARDUINO

2. Le thyristor alimenté avec une tension alternative

En alimentant l’anode d’un thyristor avec une tension alternative et sa
gâchette avec une tension continue positive, on obtiendra ceci :

• En appuyant sur le bouton P1, le thyristor deviendra instantanément
  conducteur et fera s’allumer l’am-poule (voir figure A).
• En relâchant le bouton P1, contrairement à ce qui se passe avec l’alimentation continue, l’ampoule s’éteint (voir figure B).
  Cela s’explique du fait que la sinusoïde de la tension alternative, comme vous le savez déjà, est composée de demi-ondes positives et de demi-ondes négatives.

2. Transistor Unijonction programmable

Le PUT ou TUP ( transistor unijonction programmable) est un présenté ici un peu comme un thyristor dont la gâchette sortirait du côté de l’anode au lieu de la cathode comme l’illustre cette image :

Pour découvrir les transistors unijonctions programmables, je vous laisse vous abonnés à ma Newsletter pour apprendre plus sur l’électronique.

En conclusion

Vous avez découvert un composant électronique de puissance, très essentiel qui dans les prochains articles sera très utilisés et je vous donnerai des schémas l’utilisant. Avant de finir cet article, je vous laisse lire un clignotant AC de puissance avec un thyristor

Mettez moi les problèmes en commentaire, car cela me permettra d’améliorer, d’adapter ou de corriger l’article en le mettant en jour.