LTSpice Simulation TRIAC

[Gunnar F. (gufi36)]

Guten Morgen zusammen,
ich will das Verhalten von TRIACs bei komplexen Lasten besser verstehen.
Von ST-Micro habe ich mir das Modell des BTA-16/600 heruntergeladen und 
in einer einfachen Umgebung simuliert.
Ich verstehe nicht, warum die Simulation stoppt, sobald im 3.(?) 
Quadranten getriggert wird. Solange M1-M2 positiv ist und mit positiver 
Gatespannung getriggert wird, ist alles wie erwartet. Sobald sich M1-M2 
umkehrt, stoppt die Simulation einfach.
Das sieht mir nicht nach einem Konvergenzproblem aus, sondern scheint 
mir in der Logik des Modells zu liegen. Dort sind IF-Entscheidungen, die 
ich leider nicht interpretieren kann.
Weiss jemand von Euch da eine Lösung?
Ein "echter" TRIAC hat damit ja doch keine Probleme, ausser dass er 
vielleicht etwas mehr Gatestrom braucht, oder?
Das Phänomen ändert sich aber nicht, wenn ich den Gatewiderstand auf 47R 
reduziere.
Anbei habe ich das Modell von ST und das ASC-File gezippt hochgeladen.
Danke für Eure Hilfe!

[Thorsten S. (thosch)]

Schau mal in das Datenblatt!

Da sind auch die Quadranten definiert, und für diesen Triac gilt,
wie für die meisten modernen und "snubberless" Triacs, daß ein Betrieb 
nur in den Quadranten I und III (Gate Polarität entspricht M2 Polarität; 
wie bei normaler Diac-Ansteuerung) oder in den Quadranten II und III 
(Gate Spannung ist immer negativ) zulässig ist!

Du kannst viele moderne Triacs nicht in Quadrant IV zünden (positive 
Gatespannung bei negativer M2 Spannung), der Betrieb ist da unzulässig, 
das Spice-Modell wird das schlicht berücksichtigen und bricht in diesem 
illegalen Fall die Simulation ab.

Wenn du einen Triac also mit einheitlicher Gate-Polarität, z.B. von 
einem μC aus triggern möchtest, mußt du das mit negativer Gatespannung 
machen.

[Gunnar F. (gufi36)]

Super, vielen Dank!
Muss gestehen, die Quadranten habe ich noch nicht richtig kapiert und 
ich glaubte, dass dieser Betrieb mit positivem Trigger möglich sei.
Ich werde mich da also nochmal reinlesen und das besser verstehen.
Vielleicht hat deswegen auch eine Testschaltung zuhause so komisch / 
nicht richtig funktioniert! Habe dafür über einen Optokoppler positiven 
Gatestrom gegeben und die ohmsche Last bekam nur eine Halbwelle ab!
... und wer lesen kann, soll wirklich im Vorteil sein???

[Thorsten S. (thosch)]

Jep, mit versuchtem Quadrant IV Betrieb geht endweder der Triac
kaputt, oder er zündet nur in der positiven Halbwelle, also in
Quadrant I.

Wenn du eh 'nen Optokoppler hast, dreh doch einfach den isolierten DC/DC 
Wandler der Gateversorgung um und beschalte den Transistor des 
Optokopplers entsprechend. Ich hab dafür mal einen Optokoppler mit 
Logikausgang plus einen nachgeschalteten Treibertransistor verwendet, um 
schöne steile Impulse zu erhalten.

Wenn du induktive Lasten ansteuern willst, ist es außerdem eine gute 
idee, den Triac mit schnellen Gate Impulsen zu versorgen, solange er 
leiten soll, sonst fällt man ggf. Auch in einen Halbwellenbetrieb, was 
z.B. bei einem 1000VA Ringkerntrafo als Last ins Sättigungs-Desaster 
führt.
Das kann passieren, weil der Triac nicht zündet, wenn während des 
Triggerimpulses nicht der Haltestrom aufgebaut werden kann.

Es gibt auf der Webseite von ST ein paar sehr interessante AppNotes, die 
genau diese Punkte erläutern.

[Gunnar F. (gufi36)]

Hmm, ich habe jetzt einfach mal in meiner Testsimulation die Pulsquelle 
umgepolt. Jetzt gibt die ja "negative Gatepulse" ab.
Jetzt stoppt die Simulation aber gleich in der ersten ms, also M1-M2 ist 
positiv, Gatestrom negativ.
Simulation steht. Fragezeichen ist gross?

[Helmut S. (helmuts)]

Hallo Gunnar,
ich konnte zunächst kein zusätzliches Setting finden damit die 
Simulation  konvergiert. Dann habe ich mir das Modell angeschaut. Ich 
habe dann viele IF() gesehen und zunächst gedacht das Problem liegt 
daran. Erst auf den zweiten Blick ist mir dann aufgefallen, dass die 
Pin-Reihenfolge anders ist als in dem Symbol triac.asy.

.subckt BTA16-600B A K G

Das Symbol triac hat aber dei Reihenfolge A G K.

Die Reihenfolge steht in dem Attribute  "Netlist Order" in den Pins. Das 
kann man im Symbol-Editor ändern bzw. eintragen. Das habe ich dann 
gemacht und das Symbol als triac_AKG.asy abgespeichert.

Dann habe ich in beiden Schaltplänen das neue Symbol triac_AKG 
verwendet.
Jetzt läuft die Simulation ohne Konvergenz-Probleme.

Einfach den zip-file auspacken, Schaltplan öffnen und RUN drücken.

Gruß
Helmut

[hinz (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> Erst auf den zweiten Blick ist mir dann aufgefallen, dass die
> Pin-Reihenfolge anders ist als in dem Symbol triac.asy.

Ja, ein Blick in die Modelle ist immer sinnvoll.

[Gunnar F. (gufi36)]

Hallo zusammen,

vielen Dank für die Hilfe! Jetzt klappt das einwandfrei und ich kann 
verschieden Lasten simulieren!