Brevet FR2005580A1 — publié le 19691212

La présente invention concerne un convertisseur de courant continu en courant continu qui permet de charger un condensateur dont le courant de décharge est utilisé pour alimenter une lampe à éclairs, ou flash, sous une tension qui est 5 beaucoup plus élevée que la tension d'alimentation de l'ensemble. Les convertisseurs pour les lampes àjeclair, notamment -pour celles de type professionnel ou semi-professionnel, sont jugés en fonction du temps de charge du condensateur dont la 10 décharge actionne la lampe et aussi en fonction du rendement. Le temps de charge du condensateur doit être aussi petit que possible car c'est lui qui détermine le nombre maximum de photographies que l'on peut effectuer dans un laps de temps donné. Il est bien clair que cette limitation est particulièrement 15 sensible pour les appareils professionnels, étant donné que dans certaines situations il faut pouvoir photographier à un rythme précipité. Le rendement du convertisseur doit être aussi élevé que possible afin de réduire la fréquence de remplacement des 20 piles dans le cas des appareils portatifs, étant donné que l'encombrement maximum est limité, ainsi que, par conséquent, la capacité de stockage d'énergie. Les convertisseurs antérieurement connus n'offrent pas encore une solution définitive des deux problèmes en question. 25 Un des convertisseurs antérieurment connus qui offre actuellement les caractéristiques les plus intéressantes est constitué par un oscillateur bloqué astable dont le dispositif de commutation est réalisé au moyen d'un transistor unique de commutation et d'un circuit de charge du condensateur comprenant 30 essentiellement un enroulement tertiaire du transformateur de l'oscillateur bloqué et une diode qui permet d'utiliser à titre de courant de charge, le courant qui circule dans le tertiaire quand le transistor de commutation passe de l'état de saturation à l'état de blocage. Afin d'obtenir une charge rapide du 35 condensateur jusqu'à la tension voulue, on s'arrange pour que la pointe de tension qui apparaît aux bornes du tertiaire et qui assure la charge en question soit beaucoup plus élevée que la tension maximale que l'on cherche effectivement à atteindre. C'est pourquoi il est nécessaire d'interrompre les oscillations 40 de l'oscillateur bloqué dès que l'on obtient la jension voulue 69 04040 2 2005580 aux bornes du condensateur. Avec un convertisseur de ce type, il faut au moins 2,5 secondes pour charger, à partir d'une source à courant continu d'environ 7 volts, un condensateur de 450 /iF de 0 à 400 volts, et le rendement ne dépasse pas 48 %. 5 Le but de l'invention est d'améliorer ces caractéris tiques grâce à une meilleure conception des circuits. L'appareil selon l'invention permet d'obtenir, dans les mêmes conditions que précédemment (charge d'un condensateur de 450 /iF, de 0 à 400 volts à partir d'une source de courant continu d'environ 10 7 volts), les performances suian'tes : 1) temps de charge de 2 secondes 2) rendement de 70 à 75 %• On voit que ces performances sont nettement supérieures à celles du convertisseur antérieurement connu dont il a été 15 question plus haut et par conséquent à celle de tous les convertisseurs antérieurement connus qui ont des performances au plus égales à celles qui ont été citées, mais jamais supérieures. L'invention vise un convertisseur du même type que celui qui a été indiqué précédemment, à cela près toutefois 20 que le dispositif de commutation est constitué par un transistor de commutation commandée par le courant de sortie d'un transistor de pilotage qui est relié au précédent selon la disposition connue de l'simplificateur Darlington. Le dispositif de commutation permet d'assurer un gain 25 de courant en court-circuit qui est à peu, près égal au produit des gains correspondants des deux transistors. Il en résulte que le dispositif de commutation en question passe plus vite de l'état de saturation à l'état de blocage que dans le cas où l'on a un seul transistor de commutation. 30 En outre, la puissance transmise au condensateur pen dant le temps de charge est supérieure, puisque cette puissance est proportionnelle avec une bonne approximation, au gain de courant en court-circuit du dispositif de commutation. La puissance supérieure fournie pendant la charge du condensateur 35 permet de réduire le nombre des oscillations et pàr conséquent le temps de charge. Le rendement du convertissuer est amélioré pour deux; raisons. Premièrement, le courant de pilotage du dispositif de commutation est plus faible que le coursait qui est nécessaire 4-0 pour commsLnder un trsmsistor unique, d'où il résulte que les 69 04040 5 2005580 pertes du transformateur et de la résistance de polarisation montée dans le circuit d'entrée sont plus faibles. Deuxièmement, la vitesse plus élevée de commutation comporte une réduction de l'énergie dissipée dans le transistor de commutation, cette - 5 énergie correspondant principalement à la puissance qui est remise en jeu au moment de la commutation elle-même, étant donné que c'est seulement en cet instant que le courant de collecteur du transistor de commutation et la tension entre le collecteur et l'émetteur atteignent simultanément des valeurs non négligeait) bles. Pour augmenter encore la vitesse de commutation, le transistor de pilotage est relié au collecteur du transistor de commutation par l'intermédiaire d'une bobine. Pendant la commutation, on obtient aux bornes de cette bobine une différence de potentiel qui maintient le transistor de pilotage en dehors de 15 la zone de saturation, en lui assurant Tin gain plus élevé et en permettant ainsi une meilleure saturation du transistor de commutation. Le secondaire du transformateur est relié par l'une de ses bornes à l'émetteur du transistor de commutation, et par ■•son autre borne, d'une part à la base du transistor pilote, par 20 l'intermédiaire d'un réseau comprenant en parallèle une résistance et un condensateur, et d'autre part à la base du transistor de commutation, par l'intermédiaire d'un second condensateur. Le signal de blocage qui se forme aux bornes du secondaire du transformateur est donc appliqué de façon instantanée sans atté-25 nuation, soit à la base du transistor de pilotage, soit à la base du transistor de commutation, avec un avantage appréciable pour la vitesse de commutation. Dans la branche qui relie le secondaire du transformateur de l'oscillateur avec la base du transistor de commuta-30 tion, on insère une résistance propre à éliminer le risque d'oscillations parasites pendant les premières alternances de la période de coupure du dispositif de commutation. Ces oscillations parasites peuvent résulter de l'inductance de fuite et de la capacité parasite du transformateur. Par conséquent, la ré-35 sistance élimine l'aspect défavorable de caractéristiques qui sont sans cela éminemment demandées au transformateur. L'invention sera décrite ci-après de façon plus détaillée en se référant aux dessins ci-annexés, lesquels sont fournis à titre purement illustratif et non limitatif et dans lesquels : 4-0 - La figure 1 représente le schéma d'un convertisseur 69 04040 2005580 de courant continu-continu de type antérieurement connu à oscillateur bloqué astable. - La figure 2 est le schéma d'un mode préféré de réalisation du convertisseur selon l'invention. 5 - La figure 3 montre, sur le diagramme, des caractéris tiques IC' VCE (courant de collecteur en fonction de la tension collecteur-émetteur), le cycle qui est parcouru par le point de fonctionnement du transistor de commutation utilisé dans le convertisseur selon la figure 1. 10 - Les figures 4 et 5 permettent de comparer l'évolution en fonction du temps, pour un cycle de fonctionnement, du courant de collecteur et de la tension collecteur-émetteur du transistor de commutation monté dans le convertisseur antérieurement 15 connu, avec les paramètres correspondants du transistor de commutation utilisés dans le convertisseur selon l'invention. Dans le convertisseur de tension continue qui est montré par la figure 1 et qui correspond à un schéma bien connu, un transistor de commutation T est commandé par un circuit de 20 rétro-action comprenant essentiellement les enroulements et Ng du transformateur Tr. La touche Ta symbolise schématiquement un interrupteur qui connecte ou déconnecte le générateur et qui détermine ainsi l'intervalle de temps pendant lequel doit fonctionner l'oscillateur bloqué astable pour amener la charge 25 du condensateur C jusqu'à la tension requise V. Le transistor Tr est bloqué aussi longtemps que l'interrupteur Ta est ouvert. Lorsque l'on ferme l'interrupteur, la source à courant continu fait circuler un courant transitoire dans le circuit comprenant-11 interrupteur Ta, les enroulements 30 et I$2 du transformateur et enfin les résistances et R2« Il s'établit donc aux bornes de l'enroulement ^ une différence de potentiel qui amène le transistor à saturation. Le courant de collecteur augmente pratiquement proportionnellement au temps, ce qui maintient constant le signal de 35 commande aux bornes de jusqu'à ce que le point de fonctionnement du transistor sorte de la zone de saturation, ce après quoi le transistor lui-même passe très rapidement, de manière quasi instantanée, au blocage. Dans la bobine on obtient à cet instant une variation rapide du courant qui détermine l'apparition 40 d'une pointe de tension sur les bornes de la bobine N^. C'est 69 04040 5 2005530 cette pointe de tension qui est utilisée pour la charge du condensateur C au travers de la diode D. Sur la figure 3 montrant les caractéristiques I^,, (courant de collecteur en fonction de la tension collecteur-émetteur), le point 1 correspond à 5 l'état de blocage du transistor de commutation. Axi moment de la fermeture de l'interrupteur, le transistor devient conducteur et parvient instantanément au point 2 sur la ligne de saturation. Le point de fonctionnement se déplace alors sur la caractéristique "a" jusqu'à ce que l'on sorte de la zone de saturation 10 au point 3 pour entrer dans la zone de conduction, le transistor passant rapidement au blocage, autrement dit du point 3 au point 4 qui coïncide avec le point 1. On peut voir sur la figure 4 l'évolution pendant un cycle, en fonction du temps t, du courant Iq dans le collecteur du transistor de commutation. 15 Sur la courbe en trait plein, on retrouve les numéros 1, 2, 3, 4, correspondants aux quatre états fondamentaux par lesquels passe le transistor de commutation T pendant un cycle de fonctionnement. C'est au point 3 que commence la phase de commutation qui fait passer le courant de collecteur de la valeur maximale 20 I à une valeur presque nulle. En pratique, cette commutation n'est pas instantanée, tout particulièrement au début, comme cela est symbolisé par la partie arrondie de la courbe à proximité du point 3» On peut voir corrélativement sur la figure 5 que la 25 tension entre le collecteur et l'émetteur ne subit pas une augmentation instantanée au moment de la commutation. Il en résulte une perte d'énergie dans le transistor de commutation, étant donné que la tension Vç-g est déjà importante alors que le courant n'a pas encore commencé à diminuer. 30 On peut voir sur le schéma de la figure 2 qui représente un mode préféré de réalisation de l'invention, que l'on continue à faire appel pour la rétroaction aux enroulements et du transformateur T , le circuit de charge du condensateur C comprenant le tertiaire N, du transformateur 'Tr et la diode D. Par 3 — 35 contre, on utilise un transistor de commutation qui est commandé secondairement par le courant d'émetteur d'un transistor ^2» l-e collecteur de ce dernier étant relié au collecteur du transistor par une bobine L. Le circuit dans lequel s'amorcent les oscillations au moment de la fermeture de l'inter- 40 rupteur T comprend, comme dans les systèmes antérieurement 69 04040 6 2005580 connus, la source d'alimentation V^, les enroulements et ïï2 et les résistances R^ et R2. Les condensateurs et permettent d'appliquer le gradient de tension qui se manifeste aux bornes de l'enroulement 5 1^2 au S^âde initial de la phase de commutation qui amène le dispositif de commutation au blocage, directement sur la base du transistor et du transistor (à part une faible chute de tension sur la résistance R), ce qui accélère notablement la commutation elle-même. 10 La résistance R est montée dans le circuit afin d'empê cher l'apparition d'oscillations parasites qui sont favorisées par l'inductance de fuite et par les capacités parasites du transformateur. La résistance peut avoir des valeurs plutôt basses, grâce à quoi la puissance dissipée dans celle-ci n'est 15 pas de nature à compromettre les résultats qui sont obtenus grâce au dispositif selon l'invention. Sur les figures 4 et 5, la ligne en pointillé correspond au transistor de commutation du dispositif selon l'invention et met en évidence l'amélioration obtenue quant à la vitesse de 20 commutation. 69 04040 7 2005580 REVENDICATIONS 1.- Un convertisseur de courant continu-continu pour les lampes à éclairs, du type dans lequel un oscillateur bloqué astable est mis en oscillation pendant le temps qui est nécessaire à la charge d'un condensateur à la tension voulue de sortie, 5 et dans lequel ce condensateur est chargé par les pointes de tension qui se forment aux bornes d'un enroulement tertiaire du transformateur de l'oscillateur bloqué, toutes les fois que le dispositif électronique de commutation de l'oscillateur bloqué passe de l'état de saturation à l'état de blocage, carac-10 térisé en ce que le dispositif de commutation est constitué par un transistor de commutation qui est commandé par le courant de sortie d'un transistor de pilotage connecté au premier transistor selon le montage en lui-même connu de l'amplificateur Darlington. 15 2.- Un convertisseur selon la revendication 1, caracté risé en ce que le transistor de pilotage est connecté au collecteur du transistor de commutation par l'intermédiaire d'une inductance. 3.- Un convertisseur selon les revendications 1 ou 2, 20 caractérisé en ce que le secondaire du transformateur de l'oscillateur bloqué est relié par unè borne à l'émetteur du transistor de commutation et pair son autre borne, d'une part à la base du transistor pilote, cela par l'intermédiaire d'un réseau comprenant vuie résistance et un condensateur en parallèle, et d'autre part 25 à la base du transistor de commutation pair l'intermédiaire d'un condensateur. 4-.- Un convertisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans la branche reliant le secondaire du transformateur et l'oscillateur bloqué avec la base du transistor de 30 commutation, se trouve montée une résistance.