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Dernière mise à jour : 04/08/2008

Présentation

Le triac est également appelé Thyristor bidirectionnel ou Redresseur contrôlé.

Triac 8A / 400V

Un triac est, contrairement au thyristor, un composant bidirectionnel, qui peut laisser passer le courant dans les deux sens. Et comme le thyristor, ce composant possède trois électrodes : deux électrodes principales appelées A1 et A2 (pour Anode 1 et Anode 2) ou MT1 et MT2 (pour Main Terminal 1 et Main Terminal 2, Main Terminal signifiant ici Terminaison principale), et une électrode de commande G (pour Gachette) qui permet d'amorcer (de déclencher) plus facilement la conduction du courant entre les deux électrodes principales A1 (MT1) et A2 (MT2). Dans les lignes qui suivent, les appellations A1 et A2 seront utilisées pour désigner les deux électrodes principales.

Triac

On peut dire que le triac est l'équivalent de deux thyristors montés tête-bêche. Mais comme le triac peut conduire dans les deux sens, son utilisation en alternatif est évidente, puisqu'elle permet d'exploiter les deux alternances.

Notation (appellation) du composant

La notation par lettres et chiffres du composant repose sur une normalisation dont quelques détails sont donnés à la page Notation des composants.

Usage principal du Triac

Si les jeux de lumières vous attirent, ce qui est très certainement le cas, vous avez sans doute déjà vu un triac dans un schéma électronique. C'est un composant que l'on retrouve en effet souvent dans les gradateurs de lumière ou modulateurs de lumière, ou encore dans les chenillards. Ce composant permet de disposer d'une interface de puissance à moindre frais, puisque d'un côté on le commande avec quelques mA en basse tension, et que de l'autre il est capable de commuter des courants de plusieurs ampères sous 230V (400V étant la limite max des relais les plus communs). Les relais électromécaniques peuvent remplacer les triacs dans certaines situations, mais il faut bien admettre que côté encombrement, bruit et coût, le triac a quelques avantages à son actif. Le triac peut également être employé comme un "simple" interrupteur, dans un programmateur, dans une minuterie ou dans un clignotant, par exemple.

Déclenchement du triac

Le déclenchement du triac s'effectue au travers de la connection de commande appelée Gachette (G). Il existe plusieurs méthodes pour déclencher un triac, nous allons en passer quelques-unes en revue après quelques explications qu'il me semble utile de connaitre. Peut-être avez-vous déjà entendu parler des quatre quadrants 1 à 4 (parfois appelés modes 1 à 4) dans lesquels le triac peut être utilisés. Ces quadrants correspondent simplement aux différentes polarités des courants et tensions auquels peut être soumis le triac au travers de ses trois électrodes.

Sachant cela, il reste à connaitre les points suivants pour comprendre comment un triac peut être amorcé.

Le triac s'amorce (devient passant) quand la tension entre les anodes A1 et A2 dépasse une certaine valeur appelée tension d'amorçage. La valeur de cette tension d'amorçage est fortement réduite quand une tension est appliquée sur la gachette. Et cela quelque soit la polarité de la tension appliquée entre A1 et A2, et quelque soit la polarité de la tension appliquée sur la gachette. C'est précisement grâce à cette caractéristique que le triac peut être utilisé en alternatif. Et c'est aussi la raison pour laquelle vous trouverez des montages où les auteurs utilisent le pôle positif de l'alimentation comme point commun (relié à l'anode A1), et d'autres montages où c'est le pôle négatif (en général la masse) qui sert de point commun (relié à A1). Le point commun est généralement la masse, et c'est un des aspects particuliers d'une commande directe d'un triac par un système électronique non isolé galvaniquement : il existe un lien direct entre le secteur 230V et la partie basse tension de la section commande, qui impose de plus grandes précautions d'usages.
L'état passant du triac persiste tant que le courant circulant entre les anodes A1 et A2 ne descend pas en dessous d'une certaine limite appelée courant de maintien (ou courant hypostatique). Il est interressant de constater qu'une fois le triac amorcé, le courant qui le traverse ne dépend pas du signal appliqué sur la gachette. En d'autres termes, si la tension de commande disparait (de façon volontaire pour économiser sur la consommation, par exemple), le triac reste amorcé (conducteur) jusqu'à ce que le courant de passage entre A1 et A2 redescende en dessous de la valeur du courant de maintien. Ce qui, en utilisation sous tension alternative, ne manque pas de se produire quelques cent fois par seconde, tout de même.
La sensibilité du triac dépend du quadrant dans lequel on le fait fonctionner. Le quadrant 4 n'est quasiment jamais utilisé du fait qu'il nécessite un courant de gachette important (d'au moins 100 mA pour les triacs de type BTAxx-600), à moins de compenser la faible sensibilité par l'emploi d'un transformateur d'impulsion. La plus grande sensibilité de déclenchement est obtenue avec les quadrants 1 et 3. L'application d'un courant continu pour la commande (sur la Gachette) est bien souvent préféré en vue de la simplification du montage mais ne produit pas toujours les meilleurs résultats, et une commande impulsionnelle est parfois préférée. La commande par une tension alternative est également possible, le triac est alors inclus dans un système dit d'autodéclenchement.
Le déclenchement d'un triac n'est pas toujours aussi aisé ou fiable qu'il le paraît parfois; cela ne fonctionne pas toujours bien. Certains triacs bon marché peuvent nécessiter un courant de gachette de plusieurs dizaines de mA, alors que d'autres, parfois appelés "triacs sensibles" se contentent de quelques mA, voire moins de 1 mA. Utilisé dans un modulateur de lumière, un triac peu sensible demandera pour fonctionner, à ce que la source sonore qui permet son déclanchement, soit plus élevée. Mais utilisé dans un chenillard où les circuits de commande sont un peu limites (sorties de portes logiques CMOS par exemple), un triac peu sensible pourra très bien ne jamais se déclancher, ou bien se déclancher de façon aléatoire.

Quelques exemples de sensibilité de triacs

Certains triacs sont plus sensibles que d'autres, le tableau ci-dessous précise les courants nécessaires au déclenchement et au maintient de la conduction, pour quelques triacs. Comme dit précédement, le courant d'amorçage nécessaire pour utilisation en quadrant 4 est largement plus élevé que pour les trois autres quadrants.

	Courant Max	Tension Max	Courant d'amorçage Quadrants 1, 2 et 3	Courant d'amorçage Quadrant 4	Courant de maintien
TIC206	4 A	600 V	0,9 mA	2,4 mA	1,5 mA
TIC225	8 A	600 V	0,8 mA	11,7 mA	3 mA
TIC226	8 A	600 V	2 mA	20 mA	5 mA
BTA06-400	6A	400V	50 mA	100 mA	50 mA
BTA08-600	8 A	600 V	50 mA	100 mA	50 mA
BTA12-600	12 A	600 V	50 mA	100 mA	50 mA
BTA12-700	12 A	700 V	50 mA	100 mA	50 mA
BTA16-600	16 A	600 V	50 mA	100 mA	50 mA
BTA26-600	25 A	600 V	100 mA	150 mA	100 mA
BTA41-700	40 A	700 V	100 mA	150 mA	100 mA

Quelques exemples pratiques

La commande la plus simple consiste à appliquer une tension continue sur la gachette. Cette tension continue peut directement provenir d'une sortie de porte logique TTL, ou provenir d'un transistor épaulant une sortie CMOS un peu faiblarde. On peut aussi passer au travers d'un opto-coupleurou d'un opto-triac (MOC3040 ou MOC3041 par exemple), afin d'assurer une isolation galvanique entre la partie Commande et la partie Puissance. Ce qui évite de rendre la masse commune à la partie commande basse tension et à la partie commandée sous 230V.

Commande par porte logique TTL

Voici ci-dessous un exemple pratique de mise en application, où la commande se fait via la sortie d'une porte logique TTL.

Notez que la tension commune de +12V ramenée sur A1 n'est pas la tension utilisée pour l'alimentation de la porte logique, la pauvre porte n'aimerait pas longtemps.

Commande par porte logique CMOS

Dans l'exemple suivant, la commande se fait au travers d'une sortie de porte logique CMOS.

La référence est la masse, ce qui déroute un peu moins le lecteur, en général. Ce type de montage peut fonctionner assez bien avec les triacs sensibles (courant de commande de quelques mA) si la porte logique est alimentée en 15V (courant de sortie disponible plus grand quand la tension d'alim est plus importante), mais ne convient pas du tout pour les triacs de forte puissance. Afin d'éviter toute difficulté de déclanchement même avec des triacs sensibles, il est généralement recommandé de recourir à un transistor pour disposer d'un courant de commande plus généreux.

Commande par transistor

L'utilisation d'un transistor monté en amplificateur de courant entre une sortie de porte logique CMOS (ou en sortie d'EPROM ou d'un PIC) et la Gachette du triac, améliore bien les choses.

Le schéma qui précède montre un exemple de commande du triac en mode "logique positive" : la tension appliquée à la gachette du triac est positive par rapport à l'anode A1, qui est elle-même reliée à la masse. Il est également possible de commander le triac en appliquant sur sa gachette, une tension "négative" par rapport à la tension présente sur l'anode A1.

C'est cette façon de faire qui a été mise en application dans mon chenillard 007.

Commande impulsionnelle

Vous trouverez aussi sur la page Métronome 001 un autre exemple de commande de triac, un peu plus élaboré car de type impulsionnel, qui donne de très bons résultats même avec des triacs "difficiles".

Danger !

L'oeil averti aura sans doute remarqué que dans beaucoup de cas, un des pôles du secteur est directement relié à un des pôles (masse ou borne positive) de la basse tension d'alimentation. Le secteur se promène donc sur l'ensemble du montage, ce qui doit pousser à une extrême prudence ! Pour gagner en sécurité, je conseille vivement l'emploi d'un opto-triac ou d'un opto-coupleur pour isoler la partie basse tension du secteur 230V. Avec ce type de composant en effet, l'isolation entre les deux parties peut en effet atteindre quelques milliers de volts (7500V avec les opto-triacs MOC3021 ou MOC3041).

Exemple d'utilisation d'un opto-triac de type MOC3041

Les MOC3040 et MOC3031 conviennent aussi.

Autre exemple d'utilisation du MOC3041 à la page Interface de puissance 5V / 230V 001.

Exemple d'utilisation d'un opto-triac de type MOC3021

Notez que dans ce deuxième example, le cablage du 230V et de la charge (ampoule) n'est pas totalement identique au cablage adopté dans le premier example. Mais soyez rassuré, cela fonctionne dans les deux cas. Petite différence entre le MOC3021 et le MOC3041 : le MOC3041 est doté d'un système de détection de passage par zéro de l'onde secteur 230V qui limite la production de parasites lié aux commutations du triac, alors que le MOC3021 ne possède pas un tel système.

Remarque : il peut arriver que la lampe s'allume même en l'absence de commande, si le triac utilisé est sensible et que l'opto-triac présente un courant de fuite (leakage current) important, quelques dizaines de micro-ampères pouvant parfois suffire pour amorcer un triac. Si ce genre de mésaventure vous arrive, commencez par augmenter la valeur de la résistance située entre l'opto-triac et la gachette du triac, pour diminuer le courant qui y circule, même en absence de commande.

Commande de charges inductives

La commande d'une ampoule à filament, purement résistive, ne pose pas de problème particulier au triac (je laisse volontairement de côté l'aspect parasitage), le courant et la tension sont en phase au moment des commutations. Mais si l'on veut commander des charges possédant une composante inductive importante, telle que transformateur ou moteur (pour faire varier sa vitesse), il en est tout autrement, car le courant circulant dans la charge n'est pas en phase avec la tension présente à ses bornes. Si l'on utilise un montage simple tel qu'un de ceux présentés ci-avant, on risque fort d'obtenir des aléas de fonctionnement tels que redéclanchements intempestif (au moment de la coupure du courant dans la charge), voire dans le pire des cas la destruction pure et simple du triac si aucune protection par fusible n'est prévue. Une solution simple au problème de la commande de charges inductives consiste à ajouter une cellule RC série en parallèle sur le triac (appelé aussi snubber), entre ses deux électrodes A1 et A2, afin de limiter les surtensions pouvant se produire au moment où le triac se bloque (la coupure d'un courant dans une charge inductive provoque ce phénomène, connu aussi de ceux qui manipulent la commande de relais avec des composants électroniques). Dans le schéma qui suit, L représente la charge inductive et non une self d'antiparasitage.

La résistance R du réseau RC placé entre les électrodes A1 et A2 du triac joue deux rôles :
- limitation du courant de décharge de C par le triac quand il devient passant (le condo peut être chargé à plus de 300V au moment où le triac se met à conduire, je vous laisse imaginer le courant de court-circuit en l'absence de cette résistance),
- limitation du coefficient de surtension lié à "l'accord" de C avec L (qui peuvent former un circuit résonnant gênant).
En toute rigueur, les valeurs à donner à C et à R dépendent de la valeur de l'inductance de la charge L, et bien sûr de la fréquence de fonctionnement. Cette dernière étant le plus souvent le 50 Hz de notre réseau EDF, il ne reste qu'une inconnue. Bien souvent, les valeurs données sur le schéma sont adoptées, on trouve même parfois cette cellule dans un boitier unique à deux pattes, qui intègre donc résistance et condensateur. Type de boitier RC que l'on trouve aussi parfois en parallèle sur des contacts de relais électromécaniques, pour éviter l'étincellage. Mais d'autres valeurs conviennent, telles que 22 nF + 560 ohms, 47 nF + 680 ohms ou encore 100 nF + 820 ohms. La valeur de R conditionne directement le courant maximum qui passe au travers du triac lorsque celui-ci décharge C : avec 100 nF et 47 ohms, on arrive à un di/dt de l'ordre de 25A / us, alors qu'avec un couple 100 nF + 820 ohms, le di/dt descend à 1A / us.
Type de résistance ? J'ai lu un jour sur un forum que certains auteurs conseillaient l'usage d'une résistance de type bobinée, plutôt que des résistances classiques carbone ou métal. Les résistances bobinées ne présentent pas les même caractéristiques de dissipation thermique que les autres résistances. Leur inductance propre ne ferait à priori pas de mal dans ce type de montage, mais là je suis ignare, je ne donnerai pas de conseil. Pour ma part, je n'ai jamais utilisé de résistances bobinées à cet endroit, et ne me souviens pas avoir eu de soucis répétitifs. Mais je dois préciser que dans mes applications, les triacs n'étaient pas trop "sollicités" : juste une commande de temps en temps (commande via séquenceur, de transfos inclus dans des PAR36, avec les PAR36 bien sûr - quand j'étais DJ et que je fabriquais mes jeux de lumière). Si j'ai bonne mémoire, j'ai utilisé des "grosses" 100 ohms (quelques 3W sans doute). Non pas parce que les 1/2 W chauffaient trop, mais parce que j'avais peur qu'elles s'usent trop vite et claquent prématurement. Même sans chauffer "visiblement", elles peuvent se prendre de bons petits coups, et à force de répétitions...
Remarque : la présence d'une telle cellule RC ne gêne aucunement si la charge est de type résistive.

Sensibilité à la température

Les composants électroniques sont sensibles à la température, et le triac ne fait pas exception à la règle. Ce dernier ne possède pas le même seuil de déclanchement en fonction de la température : la sensibilité de la gachette augmente avec la température. Vous pouvez donc vous trouver confronté à des composants qui fonctionnent à une certaine température et pas à une autre, si le courant de gachette n'est plus suffisant quand le composant est à "basse" température. Ou à l'inverse de se déclancher de façon inattendue à une température élevée.

Parasitage et antiparasitage

Selon l'usage qu'il est fait du triac, de forts parasites HF peuvent être générés et véhiculés vers le réseau d'alimentation secteur. Ces parasites sont liés aux commutations brutales de l'onde secteur, si ladite commutation ne se fait pas lors du passage par zéro de l'onde sinusoïdale, car le courant consomé par la charge ne peut à cet instant pas être nul. Il convient donc de limiter ces parasites à la source et de les bloquer afin qu'ils n'aillent pas perturber tout le voisinage, à l'aide de Filtres pour montages à triacs. Le mieux serait certes de ne pas les créer du tout, en s'assurant que la commutation du triac ait toujours lieu lors du passage par zéro de l'onde secteur. Si cela est assez aisé à mettre en oeuvre pour une application tout ou rien (fonctions marche / arrêt dans un chenillard par exemple), cela est moins évident pour une application de variation de puissance, tel que gradateur de lumière ou variateur de vitesse d'un moteur par exemple (on peut commuter au passage par zéro pour l'amorçage ou pour la fin de la conduction, mais pas les deux en même temps, sinon ce la signifie qu'on a utilisé l'alternance complète).