Brevet FR2009739A1 — publié le 19700206

. On connaît des dispositifs à commande de phase du typé transistorisé, en particulier des régulateurs de tension, qui comportent des circuits complexes. Un régulateur de tension à commande de phase du type transistorisé et à circuits complexes est décrit 5 dans le chapitre 12.5.4», pages 282 à 284, de la quatrième édition de 1967 du Manuel SCR (Redresseurs commandés au silicium) de la GENERAL ELECTBIC. Ce régulateur de tension comprend un servo-circuit combiné à un oscillateur de relaxation à transistor unijonction et couplé à un transformateur d'impulsions de manière à 10 produire une série d'impulsions de déclenchement aux bornes du secondaire du transformateur. Les impulsions de déclenchement ainsi engendrées sont utilisées pour amorcer un thyristor. De tels régulateurs de tension à commande de phase présentent certains Inconvénients, Par exemple, le servo-circuit est compli-15 qué.Les transistors unijonction sont souvent affectés par un glissement et le circuit doit comporter des moyens de compensation de ce glissement qui peuvent modifier le niveau de la tension de déclenchement du transistor unijonction. En outre, l'utilisation de composants tels que des servo-circuits, des transistors unijonc-20 tion et des transformateurs d'impulsions présente l'inconvénient supplémentaire d'augmenter le prix de revient, le poids et le volume du régulateur de tension à commande de phase. L'invention concerne un régulateur de tension à commande de phase pemettant de régLer la tension appliquée à une charge en 25 fonction d'une condition détectée et prédéterminée d'un élément de l'ensemble source de tension-charge, par exemple une caractéristique de charge prédéterminée. L'invention comprend un circuit dans lequel la tension de charge est réglée par un thyristor commandé, c'est à dire un thy-30 ristor comportant au moins un fil de commande. Le thyristor est amorcé pour un angle de phase déterminé par un dispositif de déclenchement comprenant un condensateur relié au fil de commande du thyristor et un détecteur relié au condensateur. Dans un mode de réalisation préféré, le détecteur comprend un premier disposi-35 tif de détection de la condition prédéterminée d'un élément de l'ensemble source de tension-charge et un dispositif résistif variable qui est relié directement au premier dispositif. Oeci permet de régLer le dispositif résistif variable en réponse au premier dispositif qui varie en réponse à la condition prédéterminée dé-40 tectée. Une variation de la valeur ohmique de la résistance varia 69 17700 2 2009739 ble en réponse à tine modification de la condition prédéterminée de l'élément détectée par le premier dispositif fait varier l'angle de phase d'amorçage du thyristor d'une manière prédéterminée par rapport à un mode prédéterminé de variation de la dite condition 5 prédéterminée. Suivent un mode de réalisation préféré de l'invention, le régulateur de tension à commande de phase est utilisé pour explorer et régLer la tension appliquée aux bornes d'une charge. Dans ce mode de réalisation, le thyristor est un thyristor bidirection-10 nél à triode, le dispositif résistif variable est tuie cellule photoélectrique logée dans un module avec une lampe reliée aux bornes de la charge. Une augmentation de la tension de charge fait croître l'intensité d'édairement de la lampe en provoquant une réduction de la résistance de la cellule photoélectrique, ce qui a 15 tendance à augmenter l'angle de phase d'amorçage du thyristor et à réduire la tension appliquée à la charge. La tension aux bornes de la charge varie par conséquent légèrement en amplitude ou elle oscille dans une plage prédéterminée, ce qui permet néanmoins d'appliquer une tension efficace prédéterminée à la charge. Cette 20 plage d'oscillation peut être réduite au minimum en utilisant des composants de circuit appropriés, comme cela est bien connu. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et des dessins annexés qui représentent, h titre d'exemple non-lïmitatif, un mode de réalisation de l'inven-25 tion. Sur ces dessins : - la f±g.1 est un schéma synoptique du régulateur de tension à commande de phase selon l'invention ; - la fig.2 est un schéma, en partie synoptique, représentant 30 un mode de réalisation du circuit d'un régulateur de tension à commande de phase construit selon l'invention ; - la fig.3A est un graphique représentant la forme d'onde de la tension de sortie du thyristor de la fig.2 en fonction du temps pour une certaine valeur de la tension de source ; 35 - la £Lg.3B est un graphique représentant la tension de sortie du thyristor de la fig.2 en fonction du temps pour une valeur de la tension de source supérieure à celle de la fig.3A. la fig.4 est un schéma synoptique d'un régulateur de tension à commande de phase selon l'invention. Un thyristor 10 est branché 40 entre une charge 12 et une source de tension alternative 14. Le 17700 3 2009739 thyristor 10 est agencé pour régLer la tension appliquée à la charge 12 et la tension de charge est régLée en agissant sur l'an-gLe de phase d'amorçage du thyristor 10. les ternes "déclenchement" ou "amorçage" signifient dans la présente description une mise en conduction du thyristor» Cet angle de phase "est commandé par un circuit de déclenchement 16 qui comprend un dispositif de détection 18 variant en réponse à des modifications détectées d'une caractéristique prédéterminée de la charge 12. Egalement, des variations de la caractéristique de charge détectées par le dispositif 18 modifient l'angle de phase d'amorçage du thyristor 10, en réglant ainsi la tension aux bornes de la charge 12. Sur la fig.2, on a représenté sous forme d'ion schéma synoptique un mode de réalisation du circuit de l'invention. la charge intervenant dans ce circuit peut être toute charge appropriée, par exemple une lampe 20 d'un projecteur. Dans ce mode de réalisation, un thyristor 22 bidirectionnel à triode comportant un fil de com-sande 23 est branché électriquement entre la lampe 20 du projecteur et une source de tension alternative 24, par exemple une source de courant à 115 volts, 60 Hz. la tension aux bornes de la lampe 20 du projecteur est détectée par un premier dispositif tel qu'une lampe 26 branchée en série avec une résistance 28. la résistance 28 est utilisée pour limiter le courant passant dans la lampe 26. la lampe 26 est logée dçns un module fermé (non-représent é) en même temps qu'une cellule photoélectrique 30. la lampe 26 est ainsi placée à proximité immédiate de la cellule 30 avec laquelle elle coopère, la résistance de la cellule 30 diminue lorsque l'intensité de la lampe 26 augnente. En conséquence, la cellule photoélectrique 30 est un dispositif, résistif variable qui est sensible à des modifications de la tension de la charge 20. la cellule photoélectrique 30 est reliée en série à un réseau de division de tension qui comprend les résistances fixes 32 et 34, la cellule 30 et lasrésistances 32, 34 formant ensemble un diviseur de tension branché aux bornes de la source de tension 24. Un dispositif capacitif, tel qu'un condensateur 36, est branché -entre le fil de commande 23 du thyristor 22 et la source de tension 24. le diviseur de tension limite la plage dans laquelle le déphasage peut faire varier la grandeur du courant passant dans la cellule photoélectrique 30 et la grandeur de la tension appliquée aux bornes du condensateur 36. r En service, l'angLe de phase d'amorçage du thyristor bidirec 69 5 10 15 20 25 30 35 40 17700 4 2009739 tionnel à triode 22 est déterminé par les valeurs relatives de la résistance de la cellule photoélectrique 30 et des résistances fixes 32, 34 ainsi que par la capacité du condensateur 36. Egalement, l'amplitude de la tension appliquée à la lampe 20 du projecteur est l'amplitude de la tension alternative produite par la source 24 lorsque le thyristor 22 est amorcé. En conséquence, lorsque la tension de charge appliquée aux bornes de la lampe 20 du projecteur augmente temporairement, l'intensité lumineuse de la lampe 26 croît, en réduisant la résistance de la cellule photoélectrique 30. Il en résulte une augmentation de la chute de tension aux bornes de la résistance 34 et une réduction de la chute de tension aux bornes de l'ensemble-séjrie formé par la cellule 30 et la résistance 32. Ainsi, une tension réduite est appliquée au condensateur 36 de manière à décaler l'angLe de phase d*amorçage du thyristor 22. Un décalage de cet angle d'amorçage se traduit par une réduction de la tension appliquée à la lampe 20 du projecteur. En référence à la fig.2, on peut utiliser un second circuit de commande pour régler la tension appliquée à la charge 20 en réponse à une condition prédéterminée détectée différented'un élément de l'ensemble source de tension-charge. 0e second circuit de commande assure tine régulation de la tension appliquée à la charge 20 en réponse à la tension détectée de la source 24. le second circuit de commande comprend -un premier dispositif tel qu'une lampe 37 reliée en série à -une résistance 38. la résistance 38 est utilisée pour réduire l'intensité du courant passant dans la lampe 37. la lampe 37 est logée dans un module fermé (non-représenté) en même temps qu'une cellule photoélectrique 40. la cellule 40 constitue un dispositif résistif variable. Une -résia-tance 42 est branchée en série avec la cellule 40 de manière à limiter le degré de déphasage, la quantité de courant passant dans la cellule photoélectrique 40 et la tension aux bornes du condensateur 36. Une réduction de la tension de source diminue l'intensité lumineuse de la lampe 37 et augmente la résistance .de la cellule photoélectrique 40f en réduisant ainsi l'angle de phase d'amorçage du thyristor 22 et il en résulte que la tension appliquée à la charge 20 est maintenue dans une plage prédéterminée. le dispositif décrit plus haut pour détecter la tension de la sourc.e 24 directement à l'aide de la lampe 37 et de la cellule photoélectrique 40 ne constitue évidemment pas le seul moyen de 17700 5 2009739 régulation de la tension appliquée à la charge 20 en vue de compenser des variations de la tension de la source 24 puisque le dispositif de détection de tension de charge constitué par la lampe 26 et la cellule 30 permettait d'obtenir le même résultat. Cependant, l'utilisation supplémentaire du dispositif de détection de tension de source constitué par la lampe 37 et la cellule 40 réduit l'amplitude d'exploration et permet d'obtenir une régulation plus précise. le dispositif de détection de tension de charge constitué par la lampe 26 et la cellule photoélectrique 30 est bien plus souple du fait qu'il permet d'assurer la régulation en réponse à des variations de la tension de charge dues à des facteurs autres que des variations de la tension de source. Sur la fig.2, on a représenté un filtre 44 de parasites haute-fréquence qui est utilisé pour supprimer les bruits ou parasites indésirables produits par le thyristor 22. Siir les fig.3A et 3B, on a représenté des formes d'ondes de la tension appliquée à la charge 20 pour deux valeurs différentes de la tension de la source 24 transmise au thyristor 22 de la fig.2. Sur la fig.3A, on a représenté en fonction du temps la forme d'onde de la tension de charge en mène temps qu'une forme d'onde sinusoïdale déterminée de la tension de source, le thyristor 22 est dédenché aux instants 50 et 52, ce qui donne des tensions de charge correspondant aux zones hachurées 54 et 56. Les instants d'amorçage du thyristor peuvent être représentés par un angle de phase mesuré à partir du point où la tension sinusoïdale de source s'annule et correspondant à l'intersection de la forme d'onde de tension de source avec l'axe de teçips. 8^ la fig.3B, on a représenté en fonction du temps la forme d'onde de la tension de charge, le niveau de la tension de source étant supérieur à celui de la fig.3A. La tension de source supérieure est détectée de manière à décaler l'angle de phase d'amorçage du thyristor jusqu'aux instants 58 et 60. Les tensions de charge appliquées, représentées par les zones hachurées 62 et 64, sont les mêmes que les tensions représentées par les zones hachurées 54 et 56 sur la fig.3A. Il est possible de déterminer les paramètres de circuit nécessaires pour assurer une régulation correcte pour une valeur prédéterminée de la tension de charge appliquée.,.Par exemple, on peut utiliser le circuit de la fig.2, mais sans le dispositif de détec- 69 17700 6 2009739 •fcion de tension de source, qui est constitué dans ce mode de réalisation par la lampe 37, la résistance 38, la cellule photoélectrique 40 et la résistance 42, et également sans le filtre de parasites 44, pour régLer la tension appliquée à une lampe de projecteur 5 à une valeur de 90 volts, le projecteur étant relié à une source de courant alternatif qui varie entre 109 et 130 volts, 60 Hz. Les composants de circuit utilisés sont : thyristor bidirectionnel à triode 22 : 2005 Quadrac, fabri qué par la Société "Eleo-10 tronic Control Oorporat," module lampe 26-cellule photo- Glairex 5006, fabriqué électrique 30 : par "Cl air ex Electronics Inc." 10.000 ohms 1.500 ohms 4.700 ohms résistance 28 15 résistance 32 résistance 34 ... condensateur 36 : 0,047 microfarad. On peut obtenir une meilleure régulation en utilisant un thyristor bidirectionnel à diode branché en série avec le fil de com-20 mande 23 du thyristor bidirectionnel à triode. Le cas échéant, on peut utiliser un thyristor Quadrac N° 2005 T qui comprend un thyristor à triode et un thyristor bidirectionnel à diode branché en série avec le fil de commande à la place du thyristor 22 du circuit de la fig.2. 25 Pour obtenir une régulation efficace dans une plage appropriée de tensions de source, il est essentiel que la tension de charge prédéterminée soit au moins légèrement inférieur à la tension normale de source. 0n a décrit plus haut un régulateur de tension transistorisé 30 à commande de phase d'une structure simple. Il est évident que des conditions prédéterminées d'éléments-de la combinaison source de tension-charge autres que la tension de charge ou la tension de source peuvent être détectées par le dispositif de déclenchement de manière à régler la tension appliquée à la charge. Par exemple, 35 on peut détecter l'intensité de charge et on peut régler la tension de charge de manière à maintenir cette intensité à un niveau prédéterminé. On peut détecter de la même façon des caractéristiques non-électriques. Lorsque la charge est constituée par une lampe et lorsqu'on désire maintenir un £Lux d'éclairement prédétermi-40 né, on peut également utiliser un dispositif de détection, par 69 17700 7 2009739 exemple une cellule photoélectrique, qui constitue un dispositif résistif variable dans le circuit de déclenchement, en vue de détecter directement le flux lumineux émis par la lampe. Lorsqu'on désire contrôler la température et que cette température constitue 5 une caractéristique de la charge, par exemple d'une bobine de chauffage, on peut utiliser une thermistance pour détecter la température et également pour servir de dispositif résistif variable dans le circuit de déclenchement. Il va de soi que l'invention peut être appliquée à d'autres dispositifs de détection. ■jO Une application très intéressante de l'invention consiste dans la réduction d'une tension de source à une valeur inférieure en vue d'obtenir des performances optimales pour la charge. Pair le passé, on utilisait classiquement des transformateurs mais l'invention permet de réaliser les économies appréciables en ce qui 15 concerne le poids, le volume et les pertes calorifiques. Les avantages de l'invention par comparaison aux dispositifs connus sont évidents et on va considérer par exemple le cas de la lampe à haute intensité utilisée dans un projecteur. Lorsque la tension n'est pas réglée, l'intensité lumineuse de la lampe varie 20 de façon appréciable et sa durée de service est réduite. Egalement, des lampes de projecteurs fonctionnent avec un meilleur rendement et permettent d'obtenir une meilleure résolution lorsqu'elles sont conçues pour être excitées par des tensions inférieures à celle du. secteur. L'invention peut être utilisée pour régLer la tension de 25 lampe à une valeur inférieure à la tension du secteur et le circuit est suffisamment peu encombrant et relativement peu coûteux pour pouvoir être incorporé au châssis de la lampe et à ne pas augmenter sensiblaient son prix de revient. En fait, Içs dimensions et le prix de revient du circuit selon l'invention permettent de l'incor-30 porer commodément aux châssis de nombreux appareils ménagera dans lesquels il est souhaitable de régler et de dévolter les tensions. A cet égard, l'invention permet de réaliser des progrès dans le domaine des petits appareils ménagers puisqu'elle a pour résultat d'améliorer leur conception, leur fabrication et leur prix de re-35 vient tout en leur assurant un fonctionnement plus efficace à une tension réglée ou à une tension inférieure à la tension du secteur. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreu-40 ses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. 69 17700 8 2009739 . EUÏENDICATIONS . 1. Régulateur de tension à commande de phase du type transistorisé pour régler la tension appliquée à une charge en fonc- 5 tion de la détection d'une condition prédéterminée d'un élément de l'ensemble source de tension-charge, dans lequel il est prévu un détecteur agencé de manière à détecter la dite condition prédétermine et un thyristor commandé réglant la tension appliquée à la charge et relié à un circuit d'amorçage qui rend le thyristor con-10 ducteur pour un angle de phase établi en réponse à la condition prédéterminée détectée, régulateur caractérisé en ce que le détecteur comprend un dispositif résistif variable qui est sensible à la condition prédéterminée détectée de l'élément et en ce que le circuit d'amorçage comprend un dispositif capacitif branché entre 15 le fil de commande du thyristor et la source de tension ainsi qu'un diviseur de tension branché aux bornes de la source de tension et comprenant des dispositifs résistifs, notamment le dispositif résistif variable, ce dispositif résistif variable étant relié au dispositif capacitif de façon à faire varier l'angle de 20 phase dans une direction prédéterminée en réponse à un sens prédéterminé de variation de la condition prédéterminée détectée. 2. Régulateur de tension selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur comprend en outre un premier dispositif agencé de manière à détecter la dite condition prédéterminée 25 de l'élément et relié directement au dispositif résistif variable de façon à modifier sa résistance en réponse à des variations de la condition prédéterminée détectée. 3. Régulateur de tension selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dit thyristor est un thyristor bidirectionnel à 30 triode. 4» Régulateur de tension selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dit dispositif résistif variable est une cellule photoéle ctrique. 5. Régulateur de tension selon la revendication 1, caracté-35 risé en ce que le dit dispositif résistif variable est une ther- mistance. 6. Régulateur de tension selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un filtre haute-fréquence est relié au circuit d'amorçage de manière à supprimer des parasites produits par 40 l'amorçage du thyristor. 17700 9 2009739 7. Régulateur de tension selon les revendications 1 ou 2, pour régler la tension appliquée à la charge en fonction de la tension de charge, caractérisé en ce que le détecteur comprenant le dispositif résistif variable est agencé, de manière à explorer la tension aux hoiries de la charge. 8. Régulateur de tension selon les revendications 1 ou 2 pour régler la tension appliquée à la charge en fonction de la tension de source, caractérisé en ce que le détecteur comprenant le dispositif résistif variable est agencé de manière à explorer la tension aux bornes de la source. 9. Régulateur de tension selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dit premier dispositif est une lampe reliée aux bornes de la source ou de la charge, en ce que le dit dispositif résistif variable est une cellule photoélectrique et en ce que la lampe et la cellule photoélectrique sont logées dans un module. 10. Régulateur de tension selon la revendication 7 pour régLer la tension appliquée à la charge en fonction de la tension de charge et de la tension de source, caractérisé en ce qu'il est prévu un. détecteur supplémentaire branché de manière à explorer la tension aux bornes de la sottrce et comprenant un dispositif résistif variable sensible à la tension détectée de la source, incorporé au diviseur de tension et relié au dispositif capacitif de façon à modifier l'angle de phase dans une direction prédéterminée en réponse à un sens prédéterminé de variation de la tension de source détectée.