Brevet FR2002192A1 — publié le 19691017

i 2002192 Cette invention concerne des alimentations de puissance stabilisées ou circuits régulateur de tension qui sont insensibles aux variations de la température ambiante. Un des inconvénients les plus importants que l'on rencontre 5 dans l'utilisation des composants à corps solide provient du fait que de tels dispositifs sont extrêmement sensibles aux variations de la température ambiante. Pour la plupart des applications cette caractéristique peut ne pas être un critère de conception? cependant, dans les circuits qui nécessitent des valeurs très précises 10 pour le courant ou la tension, cela devient d'une très grande importance. Par exemple, les alimentations de puissance stabilisées ou circuits régulateurs de tension, doivent nécessairement maintenir une différence de tension constante entre leurs bornes de sortie. 15 Dans les alimentations de puissance à corps solide, ou alimentations de puissance utilisant les composants semi-conducteurs, les variations de la température ambiante provoquent des variations correspondantes dans les caractéristiques des Composants, de ce fait produisant des variations de tension aux bornes de sortie.. De ce fait, 20 de telles alimentations deviennent inadaptées pour l'usage pour lesquelles elles ont été conçues . Bien que l'on ait proposé pour améliorer une telle situation de nombreux circuits de compensation de température, de tels circuits de compensation utilisent classiquement beaucoup d'autres composants. De ce fait, de tels disposi-25 tifs se sont révélés peu économiques à la fois en ce qui concerne leur coût et l'espace qu'ils occupent. En conséquence, un but de la présente invention est de fournir une alimentation de puissance stabilisée améliorée du type qui soit insensible aux variations de la température ambiante, particuliè-30 rement une alimentation qui soit facile à construire, d'un fonctionnement sûr peu coûteuse à fabriquer et qui occupe un volume relativement petit. Puisqu'. un autre désavantage des dispositifs à corps solide provient de leur facilité à brûler lorsqu'ils sont soumis à des sur-35 charges même pendant des intervalles de temps relativement courts, un autre but de cette invention est le fait de fournir une alimentation de puissance stabilisée du type mentionné ci-dessus qui se débranche automatiquement dans le cas de surcharge, comme par exemple lorsque les bornes de sortie sont court-circuitées. 40 Selon cette invention, on fournit une alimentation de puissance 69 04116 2 2002192 stabilisée du genre qui soit insensible aux variations de la temps-ture ambiante et qui soit munie d'une peire de bornes de sortie conçues pour être branchées sur une charge, dans laquelle un dispositif de tension sensiblement constante ayant un coefficient de 5 température positif et un dispositif impédance ayant un coefficient de température négatif et sensiblement égal en grandeur au coefficient de température dudit dispositif à tension constante sont connectés en série entre ladite paire de bornes de sortie, et dans laquelle des moyens à courant constant sont montés en parallèle 10 avec le circuit série des dispositifs à impédance et à tension coas-tante pour fournir un courant constant au circuit série. pour maintenir à un niveau prédéterminé là tension entre ladite paire de bornes de sortie. Les variations de température ambiante provoquent des variatie 15 de tension opposées et égales dans le dispositif à tension constant et le dispositif à impédance qui annulent l'un l'autre leurs effets, De ce fait, la tension entre la paire de bornes de sortie reste à un niveau prédéterminé. Afin que l'on puisse comprendre plus facilement cette inventic 20 °n la décrira maintenant en se référant au dessin qui l'accompagne En se reportant au dessin, on y voit représenté un mode de réalisation d'une alimentation de- puissance stabilisée ou circuit régulateur de tension, désigné généralement par le nombre de référence 10, et servant d'illustration à la présente invention. L'aU 25 mentation 10 comprend une paire de bornes de sortie 12 et 14, qui sont adaptées pour être branchées à une charge.(non représentée). Connecté entre les bornes 12 et 14 par un conducteur 16 il y a un circuit série 17 comprenant une diode Zener polarisée en sens inverse ou dispositif à tension constante 18, et une impédance à 30 coefficient de température négatif ou résistance 20, telle qu'une thermistance ou un composant similaire. La borne 14 est de plus reliée à la masse par un conducteur 22. Montéeen parallèle avec le circuit série 17, qui comprend la diode 18 et la résistance 20, il y a une source à courant constant, désignée généralement par le 35 nombre de référence 24 (qui est représentés entouréfe par des tirets) qui envoi© un courant constant au circuit série 17. La tension qui apparaît entre les bornes de sortie 12 et 14 sera égale à la somme des chutes de potentiel dans la résistance 20 et la diode 18. Bien que la chute de tension dans la diode 18 scit 40 sensiblement indépendante du courant qui traverse par la région 69 04116 3 2002192 Zener, la chute de tension dans la résistance 20 est directement proportionnelle au courant qui la traverse. De ce fait, pour un courant constant qui passe à travers le circuit série 17, la chute de tension dans ce circuit et, donc, la tension entre les bornes de 5 sortie 12 et 14 sera de façon similaire constante. C'est un fait connu que les diodes Zener au-dessus d'un niveau de tension prédéterminée ont un coefficient de température positif de telle sorte que la chute de tension dans de tels dispositifs augmente avec une augmentation de la température. Cependant/ selon 10 la présente invention/ la résistance 20 est choisie de façon à avoir un coefficient de température qui soit égal en grandeur, mais de sens opposé, au coefficient de température de la diode Zener 18. De ce fait, les variations dans les chutes de tension dans les éléments respectifs 18 et 20 s'annulent l'un l'autre de telle sorte 15 que la tension entre les bornes de sortie 12 et 14 reste à un niveau constant prédéterminé. Par exemple, si la diode Zener 18 a un coefficient de température de + 20 mv/C° au potentiel de fonctionnement, alors on choisit une résistance 20 ayant un coefficient de température de 20 _ 20 mv/C° à la valeur particulière du courant. Si la température ambiante s'élève de 1°C, la chute de tension dans la diode 18 s'élève de 20 mv, et la chute de tension dans la résistance 20 décroit de 20 mv. De ce fait, la variation totale de potentiel dans le circuit en série 17 et, donc, celui qui apparait entre les 25 bornes de sortie 12 et 14, provenant des variations de température est nul. Ainsi, l'alimentation- de puissance stabilisée 10 maintient un potentiel constant entre les bornes de sortie et ce potentiel est sensiblement à l'abri des variations de température. La source de courant constant 24 comprend une paire de bornes 30 d'entrée 26 et 28 entre lesquelles est montée une source continue de tension 30. La borne 28 est reliée à la masse. De plus, la source continue 3Ï}?Dinprencfce une batterie ou une source de potentiel alternative redressée, ou quelque chose de similaire. Egalement connecté entre les bornes d'entrée 26 et 28 et les bornes de sortie 12 et 14 35 il y a un circuit régulateur de courant, désigné généralement par le nombre de références 32, qui règle l'écoulement du courant de façon à fournir le courant constant au circuit série 17 et une charge qui peut être connectée entre les bornes 12 et 14. Le circuit régulateur de courant 32 comprend un transistor 40 PNP monté en série ou impédance variable 34 ayant un émetteur ou 69 04116 4 2002192 électrode d'entrée, un collecteur ou électrode de sortie et une base ou électrode de commande. L'émetteur du transistor 34 est connecté à la borne 26 par l'intermédiaire d'une résistance 36 grâce à un conducteur 38. Le collecteur du transistor 34 est connecté 5 à la borne de sortie 12 par un conducteur 40. Connecté au transistor 34 il y a un réseau à contre-réaction qui maintient le courant qui passe dans le collector du transistor 34 à une valeur constante. Plus spécifiquement, le réseau 42 contient un transistor NPN 10 ou impédance variable 44 ayant des électrodes similaires à celles du transistor 34. La base du transistor 44 est connectée au conducteur 40 par un conducteur 46. Le collecteur du transistor 44 est connecté à la base du transistor 44 et est connecté à la borne d'entrée 26, par l'intermédiaire d'une résistance 48, grâce à xm 15 conducteur 50. L'émetteur du transistor 44 est connecté à la masse par les résistances connectées en série 52 et 54. La résistance 54 est représentée comme étant montée entre une paire de bornes de sortie 56 et 58 puisque la résistance 54 peut comprendre toute charge qui nécessite à ses bornes une tension constante. En d'autres 20 termes, une tension constante apparaitra à travers toute impédance connectée entre les bornes 56 et 58. De plus, une résistance 60 est connectée entre l'émetteur et le collecteur du transistor 44 pour des raisons qui deviendront apparentes après avoir considéré le fonctionnement du circuit. 25 Si la source continue 30 comprend une source alternative redres sée, il peut être souhaitable de prévoir un degré supplémentaire de filtrage. En conséquence, un condensateur 62 est connecté en parallèle avec la résistance 48, et un condensateur 64 est connecté aux bornes de la résistance 54, pour court-circuiter les signaux 30 de ronflement alternatifs. En fonctionnement, on doit noter que la tension entre la base du transistor 44 et la masse est constante puisque la tension entre ceux-ci est déterminée par le circuit 17. On choisit la résistance 60 de façon à ce qu'elle soit suffisamment élevée de 35 telle sorte qu'elle utilise un courant négligeable» En conséquence, la tension de base fixe maintient à un niveau constant le courant émetteur-collecteur du transistor 44. Le courant qui passe à travers le collecteur du transistor 44 est égal à la somme du courant de base du transistor 34 et du 40 courant qui passe à travers la résistance 48. Puisque ce courant 69 04116 5 2002192 de base est négligeable si on le compare au courant qui passe à travers la résistance 48, on peut supposer que le transistor 44 maintient le courant qui passe à travers la résistance 48 à une valeur constante. De ce fait, la chute de tension dans la résistance 5 48 est maintenue à un niveau constant. Cependant, la résistance 48 est montée en parallèle avec le circuit série de la résistance 36 et de la jonction base-émetteur du transistor 34. Ainsi, la chute de tension dans ce circuit série est d'une façon identique maintenueà un niveau constant, de ce 10 fait maintient le courant qui passe dans le chemin émetteur-collec-teur du transistor 34» à une valeur constante. Il en résulte que le courant qui passe par le conducteur 40 (c'est-à-dire le collecteur du transistor 34, est maintenu au niveau constant mentionné ci-dessus. 15 On doit noter que la source à courant constant 24 protège automatiquement les transistors 34 et 44 contre les surcharges. Par exemple, s'il se produit un court-circuit entre les bornes 12 et 14, le courant à travers le circuit série 17 diminuera. De ce fait, la tension à la base du transistor 44 diminuera de façon 20 similaire, diminuant de ce fait le courant dans le chemin émetteur-collecteur de ce transistor. Il en résulte que la tension dans la résistance 48 diminuera, obligeant de ce fait le courant qui passe à travers le chemin émetteur-collecteur du transistor 44 à diminuer. Ceci se continuera jusqu'à ce que les transistors 34 et 44 soient 25 amenés à un niveau de coupure, de ce fait empêchant les transistors de subir des dommages. Il sera évident, après avoir considéré le circuit décrit ci-dessus, que le transistor 44 ne conduira pas initialement. De ce fait, la résistance 60 est incluse de façon à faire que s'établisse 30 une chute de tension entre l'émetteur et le collecteur du transistor 44, pour faire démarrer la conduction. De plus, on doit noter que les transistors de conductivité opposée ou complémentaire peuvent être utilisés à la place des transistors respectifs divulgués, avec des changements appropriés dans les dispositifs de 35 polarisation. En conséquence, on a divulgué une alimentation de puissance à corps solide stabiliséequi produit une tension de sortie constante indépendamment des variations de la température ambiante. 69 04116 6 2002192 REVEHDICATTOMS 1. Une alimentation de puissance stabilisée du type insensible aux variations de la température ambiante et qui est munie d'une paire de bornes de sortie adaptées pour être branchéesaux bornes d'une charge, caractérisée par le fait qu'un dispositif à tension 5 sensiblement constante ayant un coefficient de température positif et qu'un dispositif à impédance ayant un coefficient de température négatif et sensiblement égal en grandeur au coefficient de température dudit dispositif à tension constante sont connectés en série entre ladite paire de bornes de sortie, et que 10 des moyens à courant constant sont tiontés en parallèle avec le circuit série desdits dispositifs à impédance et à tension constante pour fournir un courant constant au circuit série pour maintenir à un niveau prédéterminé le potentiel entre ladite paire de bornes de sortie. 15 2. Une alimentation de puissance selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit dispositif à tension constante comprend une diode Zener. 3. Une alimentation de puissance selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que ledit moyen à courant constant com- 20 prend : un moyen impédance variable ayant une électrode d'entrée, une électrode de sortie et une électrode de commande pour faire varier le courant qui passe entre lesdites électrodes d'entrée et de sortie en fonction d'un signal appliqué à ladite électrode de commande; une source de potentiel continu connectée entre ladite. c # sortxe 25 électrode d'entrée et une des bornes de ladite paire de bornes de/ des bornes ladite électrode de sortie étant connectée à l'autr^de ladite paire, de bornes de sortie; et un moyen à contre-réaction connecté entre lesdites électrodes de sortie et de commande pour appliquer un signal de commande à ladite électrode de commande 30 pour maintenir à un niveau prédéterminé le courant qui passe entre lesdites électrodes d'entrée et de sortie. 4. Une alimentation de puissance selon la revendication 3, caractérisée par le fait que ledit moyen à contre-réaction comprend un second moyen à impédance variable ayant une électrode d'entrée, 35 une électrode de sortie et une électrode de commande, l'électrode de commande dudit second moyen à impédance variable étant connectée à l'électrode de sortie du moyen à impédance variable mentionné en premier, l'électrode de commande du moyen à impédance mentionné en premier étant connectée à ladite une des bornes de la/ 40 des bornes de sortie pair l'intermédiaire du chemin sortie-entrée 69 04116 7 2002192 dudit second moyen à impédance variable, une résistance étant montée entje l'électrode d'entrée du moyen à impédance variable mentionnée en premier et l'électrode de sortie dudit second moyen à impédance variable. 5 5. Une alimentation de puissance selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les premier et second moyens à impédance variable, respectivement, comprennent des transistors ayant des conductibilités opposées, les électrodes émetteurs desdits transis-tois correspondant auxdites électrodes d'entrée, les électrodes 10 collecteurs des^ransistors correspondant auxdites électrodes de sortie, et les électrodes de base desdits transistors correspondant auxdites électrodes de commande. 6. Une alimentation de puissance selon la revendication 5, caractérisée par le fait que l'électrode émetteur du premier moyen à 15 impédance variable est connectée à ladite source de potentiel continu par l'intermédiaire d'une impédance, on peut faire fonctionner ledit moyen à contre-réaction pour maintenir à une grandeur constante la somme des chutes de potentiel dans lesdites impédance et jonction émetteur-base du premier moyen à impédance 20 variable.