Brevet FR2039379A1 — publié le 19710115

i 2039379 La présente invention concerne un circuit générateur de haute tension ayant une puissance de sortie élevée et délivrant une haute tension qui peut être filtrée d'une façon assez simple. Des circuits générateurs de haute tension sont utilisés dans un 5 grand nombre de machines et d'appareillages électriques tels que des collecteurs de poussière, des épurateurs d'air, des dispositifs d'allumage pour des lampes à décharge, des dispositifs d'allumage électriques, des accélérateurs d'électrons, par exemple dans les tubes à faisceau cathodique, les appareils à rayons 10 X et les chargeurs d'appareils électrophotographiques, etc. Un circuit générateur de haute tension connu jusqu'à présent comporte en combinaison un circuit RC, un élément de commutation, qui s'enclenche pour une tension prédéterminée et présente ensuite une résistance négative, et un transformateur. Les 15 bornes d'entrée sont reliées à une source d'énergie à courant continu ou alternatif de sorte que la haute tension est obtenue aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur d'une façon bien connue dans la technique. La fréquence des tensions pulsatoires délivrées par ce circuit dépend de la constante de 20 temps RC qui dépend elle-même de la fréquence la plus élevée à laquelle peut fonctionner l'élément de commutation. La puissance d'entrée P de ce circuit s'exprime généralement par la formule : 25 £ T) ? P = —-— C V où fp est la fréquence la plus élevée à laquelle peut fonctionner l'élément de commutation; C est la capacité du condensateur du circuit RC ; V est la tension d'enclenchement de l'élément de commutation. 30 On voit donc que la puissance du circuit dépend de la fréquence la plus élevée f^ à laquelle peut fonctionner l'élément de commutation. Lorsqu'on veut obtenir la puissance la plus élevée à une fréquence inférieure à la fréquence la plus élevée f^, on réduit la valeur de la résistance de charge ou on accroit la 35 capacité du condensateur. Mais dans ce cas, le courant pulsatoire obtenu après l'enclenchement de l'élément de commutation est accru et cette surintensité doit être inférieure à l'intensité nominale de l'élément de commutation. C'est pourquoi la capacité du condensateur est limitée. Il s'ensuit que la puissance est déterminée 40 par la fréquence f^ la plus élevée et par le courant nominal de 14207 2 2039379 l'élément de commutation. Si l'on veut obtenir une puissance de sortie supérieure, la tension d'enclenchement apparente de l'élément de commutation peut être augmentée en branchant en série plusieurs éléments de commutation sans provoquer un accroissement excessif de la surintensité de sorte que la puissance peut être accrue proportionnellement au carré de la tension d'enclenchement, comme il ressort de la relation indiquée précédemment. Cependant, la tension de charge des condensateurs doit être accrue en même temps que la tension d'enclenchement. Cela implique l'accroissement de la tension de la source d'alimentation en énergie, si bien que le circuit générateur de haute tension devient encombrant,lourd et de fabrication coûteuse. La présente invention a pour objet de résoudre les différents problêmes sus-mentionnés. Un but de la présente invention est de fournir .un circuit générateur de haute tension ayant une puissance supérieure à celle du circuit classique, de dimensions identiques. Un autre but de la présente invention est de fournir un circuit générateur de haute tension, qui permet d'améliorer le rendement d'un transformateur ainsi que l'efficacité du filtrage de la tension du côté de la charge. Un autre but de la présente invention est de fournir un circuit générateur de haute tension ayant un encombrement réduit, un poids faible, un fonctionnement efficace et fiable et une fabrication peu coûteuse. Ces différents objectifs sont atteints dans un circuit générateur de haute tension amélioré conforme à l'invention caractérisé par le fait qu'il comporte en combinaison une source d'alimentation en courant alternatif, un condensateur qui se charge à travers une résistance de charge à partir de ladite source d'alimentation en courant alternatif, deux séries d'éléments de commutation constituées chacune par au moins un élément de commutation qui s'enclenche pour une tension de charge prédéterminée produite aux bornes dudit condensateur et présente ensuite une résistance négative, deux redresseurs disposés en sens inverse l'un de l'autre et reliés respectivement en série avec les deux séries d'éléments de commutation, et un transformateur, qui délivre une haute tension aux bornes de son enroulement secondaire sous l'effet du courant déchargé par ledit 70 14207 3 2039379 condensateur et appliqué à son enroulement primaire, les deux séries d'éléments de commutation étant montées en parallèle. Les nouvelles caractéristiques de la présente invention consistant à disposer deux séries d'éléments de commutation, 5 montées en parallèle et branchées respectivement en série avec un redresseur,ont pour conséquence que le circuit générateur de haute tension conforme à la présente invention peut fonctionner avec une tension relativement basse d'une source d'alimentation et que la fréquence de la haute tension produite peut être 10 avantageusement réduite de sorte que les puissances d'entrée et de sortie du circuit peuvent être augmentées,que le transformateur peut être utilisé plus efficacement et que le filtrage de la tension du côté de la charge peut être grandement facilité. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré sché-15 matiquement au dessin annexé plusieurs formes de réalisation du dispositif suivant l'invention. La figure 1 est un schéma d'un générateur de haute tension de type connu pour permettre la comparaison avec le dispositif suivant la présente invention. 20 Les figures 2 et 3 sont des schémas de deux formes de réali sation du dispositif suivant la présente invention. Pour mieux faire comprendre la présente invention, on décrit en premier lieu le circuit générateur de haute tension existant,tel que celui représenté en figure 1, dont l'amélioration constitue 25 l'objet de la présente invention. En figure 1, un couple de bornes d'entrée 1 et 2 sont reliées à une source d'alimentation en courant alternatif ou continu, de sorte qu'un condensateur C est chargé à travers une résistance de charge R. Lorsque la tension de charge aux bornes du condensateur C atteint une tension d'enclenchement 30 prédéterminée d'un élément de commutation D, qui présente une résistance négative après l'enclenchement, ledit élément D devient conducteur de sorte que la tension est appliquée aux bornes de l'enroulement primaire d'un transformateur TF, ce qui provoque l'apparition d'une haute tension aux bornes de son enroulement 35 secondaire dont les extrémités peuvent être raccordées à des bornes de sortie 3 et 4. Dans le circuit connu du type décrit précédemment, l'augmentation de la tension d'enclenchement d'un élément de commutation provoque l'accroissement de la tension de charge aux bornes du 40 condensateur C, qui provoque à son tour l'accroissement de la ten 70 14207 4 2039379 sion d'alimentation en énergie électrique, comme décrit plus haut. La figure 2 représente une forme de réalisation du circuit conforme à la présente invention. Les bornes 1 et 2 doivent être 5 reliées à une source d'alimentation en courant alternatif (non représentée).. Deux éléments de commutation D^ et D, sont branchés comme représenté et des redresseurs Re^ et Re2 sont raccordés aux éléments D.^ et D2 respectivement dans des sens opposés, c'est-à-dire que le redresseur Re^ et l'élément de commutation D^, re-10 liés en série, sont montés en parallèle avec le redresseur Re2 et l'élément de commutation D2, reliés en série. Lorsque le condensateur C est chargé à travers la résistance de charge R pendant une alternance positive de la tension d'alimentation alternative, * ie coTtdensâteur chargé C se décharge 15 à travers le redresseur .Se^ pourpension d'enclenchement de l'élément de commutation D^. D'autre part, le condensateur C, qui est chargé pendant une alternance négative de la tension d'alimentation alternative, se décharge à travers le redresseur Re2 et l'élément de commutation D2, c'est-à-dire que, lorsque l'un des 20 deux éléments de commutation D^ et D2 est conducteur, l'autre n'est pas conducteur. Lorsque les éléments de commutation D^ et D2 peuvent être actionnés à plein régime, compte tenu de la conduction et de la non conduction de ces éléments décrits ci-dessus, la constante de temps RC peut être doublée ainsi que les puissances 25 d'entrée et de sortie du circuit La puissance nominale des éléments de commutation D^ et D2 dépend de la chaleur dissipée de sorte qu'on voit facilement que le passage de l'élément de commutation alternativement de l'état conducteur à l'état non conducteur sert à refroidir ledit élément, ce qui lui permet de fonctionner à plein 30 régime. Les éléments de commutation ayant une tension d'enclenchement constance,tels que les tubes de décharge, les semi-conducteurs, etc., ne peuvent pas être branchés en parallèle car leurs tensions d'enclenchement diffèrent légèrement les unes des autres. Cependant, la présente invention rend possible le branchement en paral-35 lèle d'éléments de commutation, de sorte que les puissances d'entrée et de sortie du circuit peuvent être au moins doublées. Lorsque plusieurs éléments de commutation sont branchés en série, comme représenté sur la figure 3, les puissances d'entrée et de sortie du circuit peuvent être augmentées encore plus. Etant 40 donné que ces séries d'éléments de commutation fonctionnent alter 14207 5 2039379 nativement, la diminution du rendement du transformateur, provoquée par l'excitation en courant continu, peut être avantageusement évitée et la fréquence de sortie peut être beaucoup améliorée, ce qui améliore le redressement et le filtrage de la pulsation du côté de la charge. 70 14207 6 2039379 REVENDICATIONS 1 - Circuit générateur de haute tension caractérisé par le fait qu'il comporte en combinaison une source d'alimentation en courant alternatif, un condensateur qui se charge à travers une 5 résistance de charge à partir de ladite source d'alimentation en courant alternatif, deux séries d'éléments de commutation constituées chacune par au moins un élément de commutation qui s'enclenche pour une tension de charge prédéterminée produite aux bornes dudit condensateur et présente ensuite une résistance né-10 gative, deux redresseurs disposés en sens inverse l'un de l'autre et reliés respectivement en série avec les deux séries d'éléments de commutation, et un transformateur, qui délivre une haute tension aux bornes de son enroulement secondaire sous l'effet du courant déchargé par ledit condensateur et appliqué à son enrou-15 lement primaire, les deux séries d'éléments de commutation étant montées en parallèle. 2 - Circuit générateur de haute tension suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits éléments de commutation ont des résistances négatives.