Brevet FR2103386A1 — publié le 19720414

La présente invention a pour objet un redres seur à tension stabilisée et se rapporte plus particu librement à une amélioration d'un tel redresseur utili sable avantageusement dans un véhicule automobile de préférence de petite dimension tel qu'une motocyclette. Les ponts redresseurs court-circuités à diodes au silicium ont été largement utilisés dans les circuits électriques de véhicules automobiles de petites dimensions tels que les motocyclettes, du fait que le courant de charge pour la batterie ainsi que le courant utilisé pour les lampes fonctionnant par intermittence ou autres sont faibles. Dans la pratique, les charges électriques intermittentes telles que lampe neutre, stop et clignoteurs sont branchées en parallèle avec la batterie, aux bornes de sortie du pont redresseur, et les charges telles que l'éclairage nocturne, phares, éclairage arrière et autres, sont reliées à l'entrée du pont redresseur de telle manière que ces charges soient alimentées en courant alternatif.Une diode au silicium dont la grille est contrôlée par la tension de sortie du pont redresseur est branchée entre les bornes d'entrée du pont; lorsque la vitesse du véhicule augmente et que la tension de sortie du générateur de courant alternatif du véhicule excède une valeur prédéterminée, la diode au silicium conduit à un by-pass la tension de sortie pour un demicycle, rendant opératif le pont redresseur sous forme d'un redresseur de demi-onde, ce qui limite le courant de charge de la batterie à une valeur considérablement inférieure. Malgré la construction décrite ci-dessus du circuit, lorsque la vitesse du générateur de courant alternatif augmente encore, la tension aux bornes du pont redresseur excède la valeur désirable, ce qui produit des désagréments tels qu'une surcharge de la batterie ou un raccourcissement de la vie des organes fonctionnant par intermittence. En outre, lorsque la charge de courant alternatif telle que les lampes d'éclairage cesse soudain, pendant la marche du véhicule à haute vitesse, la tension de sortie du générateur de courant alternatif est inévitablement élevée ce qui provoque un risque que d'autres unités alimentées en courant alternatif soient en outre endommagees. Bien que le générateur de courant alternatif soit construit de manière à produire un courant à caractéristique constante, de telle manière que la variation de la tension de sortie soit également réduite, la tension de sortie du pont redresseur est néanmoins élevée lorsque la vitesse de rotation du générateur de courant alternatif est élevée elle aussi.Cela a pour effet que la tension de charge de la batterie augmente, jusqu'à endommager la batterie ainsi que les composants du circuit, Un premier but de l'invention est de fournir un redresseur de courant à tension stabilisée amélioré qui élimine sensiblement-tous les inconvénients susmentionnés des dispositions connues. Un autre but de l'invention est de fournir un redresseur de courant à tension stabilisée amélioré dans lequel la tension de sortie du courant alternatif du pont redresseur soit sensiblement stabilisée quelle que soit la vitesse de rotation du générateur de courant alternatif. Un autre but de la présente invention est de fournir un redresseur de courant à tension stabilisée amélioré dans lequel la tension de courant alternatif à ltentrée du pont redresseur soit également stabilisée quelle que soit la charge en courant alternatif produite par les phares par exemple, ce qui évite une chute successive des autres charges en courant alternatif. Un autre but de l'invention est de fournir un pont redresseur utilisable dans les redresseurs à tension stabilisée et qui puisse être réalisé de façon plus aisée et économique. Un autre but de la présente invention est de fournir un pont redresseur amélioré qui réduit sensible ment la dimension et le poids des redresseurs à tension stabilisée actuellement en usage. Ces buts et d'autres encore sont atteints par un redresseur de courant à tension stabilisée .améliOré dans lequel deux unités de redressage parmi les quatre constituant le-pont de redres.sage sont remplacé.e.s--par deux diodes Zener de telle manière que ces diodes Zener fonctionnent comme diodes stabilisatrices de tension pour toute variation de la tension d'entrée du pont redresseur. De cette façon, la tension de sortie du pont redresseur est sensiblement stabilisée. Un autre aspect de la présente invention réside dans le fait de fournir un redresseur au silicium amélioré employé dans un dispositif redresseur de courant à tension stabilisée fait d'une pluralité d'éleoments redresseurs au silicium et d'éléments stabilisateurs de tension, chacun de ces deux types d'éléments ayant la forme d'une tranche se logeant dans une creusure menagée dans une ailette de dissipation de chaleur servant en outre de borne pour l'élément, l'autre borne de l'élément faisant saillie hors du corps en forme de tranche de celui-ci. En outre, le redresseur au silicium employé dans le dispositif redresseur à courant stabilisé peut également être réalise de telle manière qu'une pluralité de creusures soient ménagées sur une ailette de dissipation de chaleur, des éléments fonctionnant différemment, tels que des éléments redresseurs et des éléments stabilisateurs de tension, en forme de tranches, étant-montés sur la pluralité des creusures, l'ailette de dissipation de chaleur étant en outre employée comme borne commune de ces éléments, un nombre requis d'autres de ces ailettes de dissipation de chaleur étant montées sur les éléments fonctionnant différemment et reliées de manière à former un circuit en pont. La nature, le principe et l'utilité de la présente invention apparaitront dans la description détaillée qui suit et se lit en relation avec les dessins dans lesquels La fig. 1 est un schéma d'un redresseur usuel à tension stabilisée. La fig. 2 est un schéma d'un redresseur de courant à tension stabilisée constituant une forme d'exécu- tion préférée de la présente invention. La fig. 3 est un diagramme de la forme d'onde montrant les tensions de sortie du pont de redressage utilisé dans le redresseur à tension stabilisée usuel de la fig. l. La fig. 4 est un schéma de la forme de l'onde montrant les tensions de sortie du pont de redressage utilisé dans le redresseur de courant à tension stabilisée suivant la présente invention. La fig. 5 est une représentation graphique de la tension de sortie par rapport aux caractéristiques du courant de sortie du pont de redressage utilisé dans un dispositif habituel tel que celui de la fig. 1. La fig. 6 est une représentation graphique de la tension de sortie par rapport aux caractéristiques du courant de sortie du pont de redressage utilisé dans le redresseur à tension stabilisée selon l'invention. La fig. 7 est une représentation graphique des tensions de charge de la batterie dans les deux cas des fig. 1 et 2. La fig. 8a est un circuit schématique du pont de redressage dans lequel une des diodes est remplacée par une diode à tension stabilisée. La fig. 8b est un schéma de la forme d'onde montrant les caractéristiques de sortie du pont de redressage de la fig. 8a. La fig. 9a est un schéma du circuit d'un pont de redressage dans lequel l'une des quatre diodes est remplacée par un thyristor. La fig. 9b est un schéma de la forme dtonde montrant la caractéristique de sortie du pont de redressage de la fig. 9a. La fig. 10 est une vue en élévation d'une construction du pont de redressage, et La fig. Il est une coupe à échelle agrandie de la partie A indiquée à la fig. 10. Du fait que la présente invention a trait à une amélioration d'un redresseur de courant à tension stabilisée usuelle, qui a été largement utilisé dans les véhicules de petites dimensions tels que les motocyclettes, ce dispositif redresseur usuel à tension stabilisée sera décrit ici brièvement pour une meilleure compréhension de l'invention.En se référant à la fig. 1 montrant le redresseur de tension usuel à tension stabilisée, il apparat clairement que, actuellement, lorsque l'interrupteur S3 est ferme, un courant alternatif produit par un générateur de courant alternatif G1 est redressé dans un pont de redressage comportant des diodes D1, D2, D3 et Dk. Ainsi, la tension redressée est fournie à une batterie d'accumulateurs E et à des charges intermittentes telles que des lampes neutres, lampes de stop, clignoteurs ou autres, indiqués en RL2.Pendant la nuit, les interrupteurs S1 et S2 sont également fermés et une tension produite par des enroulements du générateur G1 et G2 est redressée dans le même pont de redressage et est envoyée à la batterie et aux charges intermittentes RL2 décrites ci-dessus; une partie du courant alternatif cependant est également envoyé directement à'la charge nocturne telle que phares, lampe arrière, éclairage du compteur et autres indiqué en RL1. La partie stabilisatrice de tension du dispositif usuel est représentée à l'intérieur d'un rectangle pointillé se trouvant à la partie inférieure de la fig. 1. Du fait que le courant de charge de la batterie E et le courant des charges intermittentes RL2 dans les petits véhicules sont suffisamment faibles, un redresseur de courant au silicium SCR est utilisé pour conduire et pour court-circuiter la moitié du cycle de courant lorsque la tension de sortie du redresseur excède une valeur prédéterminée. D5 désigne une diode Zener qui excite l'électrode de grille du redresseur au silicium lorsque la tension à la sortie du générateur excède cette valeur prédéterminée. Lorsque la tension de sortie du redresseur est trop élevée, seuls des demi-cycles alternants de courant sont amenés à la batterie et à la charge intermittente, de telle sorte que le courant aux bornes de la batterie est maintenu à une valeur sensiblement constante. Avec la construction de redresseur décrite cidessus, cependant, lorsque la vitesse de rotation du générateur de courant alternatif augmente beaucoup, la tension aux bornes de la batterie E augmente du fait de la valeur de pointe plus élevée du demi-cycle -de courant, cet accroissement de la tension ne pouvant plus être contrôlé par un dispositif usuel de redressage tel que celui de la fig. 1. Ce caractère des redresseurs usuels apparait également aux fig. 3, 5 et 7 où N1, N2, N3, ... Nn représentent les vitesses de rotation du générateur de courant alternatif qui augmentent dans cet ordre, et où El (fig. 7) désigne la tension aux bornes de la batterie dans le cas où le redresseur usuel est employé. En se référant à la fig.2 montrant un redresseur de courant à tension stabilisée suivant la présente invention, on voit clairement que les deux diodes adjacentes Dl et D2 du pont de redressage sont remplacées par des diodes Zener D6 et D7, respectivement. Avec cette construction, lorsque le courant alternatif appliqué au pont de redressage n'excède pas une valeur prédéterminée, la tension est entièrement redressée comme indiqué par Nl' à la fig. 4. Cependant, lorsque la tension appliquée excède ladite valeur prédéterminée, une partie du courant passe par un circuit G-D6-D7-G comportant des diodes D6 et D7 agissant comme diodes stabilisatrices de courant. Le courant de sortie du pont de redressage a alors une forme d'onde restreinte comme indiqué par N2' à la fig. -4et les caractéristiques du courant de sortie du pont de redressage sont telles qu'indiqué à la fig. 6. Il en résulte que le courant à la borne E2 de la batterie E est en permanence comme indiqué à la fig. 7 et qu'aucun dommage n'est causé à la batterie et aux charges intermittentes RL2. Lorsque la vitesse de rotation du générateur G est faible et que le courant à la sortie du pont de redressage est inférieur au courant de la batterie E, le courtcircuitage de la batterie E par le pont de redressage est empêché par les diodes de redressage D3-D4. Dans le cas où une ampoule de phare viendrait à se casser au moment où le véhicule automobile circule à vitesse élevée, le risque d'une détérioration par courant élevé des autres organes tels que les lampes arrières, les lampes des compteurs ou autres est sensiblement éliminé du fait de l'existence des diodes Zener D6 et D7 qui agissent comme diodes maintenant le courant constant. Les fig. 8a et 9a illustrent chacune une variante de l'invention dans un pont de redressage utilisé dans un dispositif redresseur de courant à tension stabilisée. A la fig. 8a, seule une diode parmi les quatre diodes du pont de redressage a été remplacée par une diode Zener D7; dans ce cas, une forme d'onde redressée telle que représentée à la fig. 8b est obtenue aux sorties Tl et T2 du pont; les bornes d'entrée sont indiquées en T3 et T4. De même, à la fig. 9a, une diode du pont de redressage est remplacée par un redresseur au silicium dont la borne de grille est reliée à un élément sondant le courant de sortie de sorte que, dans ce cas, une forme d'onde redressée telle que dans la fig. 9b est obtenue. Comme cela apparaît à la fig. 9b, une forme d'onde entièrement redressée est obtenue lorsque le courant d'entrée alternatif est inférieur à cette valeur prédéterminée et une demi-onde redressée est obtenue lorsque le courant d'en- trée alternatif est supérieur à cette valeur prédéterminée. Aux fig. 10 et ll on a représenté en détail une construction du pont de redressage mettant en oeuvre la présente invention et qui est utilisée dans un redresseur de courant à tension stabilisée. Une diode stabilisatrice de courant 2, telle qu'une diode Zener, et une diode usuelle au silicium 3 sont montées à distance l'une de l'autre sur une ailette de dissipation de chaleur. Comme cela est représenté à la fig. 11, une partie en creux 6 est ménagée sur l'ailette de dissipation de cha leur 1 à chaque endroit où doit se trouver soit une diode stabilisatrice de courant 2 soit une diode au silicium 3, et une pièce de métal 7, par exemple en cuivre, ayant une bonne capacité de soudage et une faible résistance élec trique et thermique est directement soudée à la surface intérieure de la partie en creux 6. Un é.lément de redres sage au silicium ou un élément de stabilisation de tension ayant la forme d'une tranche (tous les éléments d'étan chéité extérieure et enveloppes étant ôtés) désigné par 8 à la fig. 11, est monté sur la-pièce demétal 7 et sur la face interne de la creusure 6.L'unité est assemblée comme suit : un fil constituant une borne 4 ou 5 est relié à l'élément en forme de tranche 8; une substance amortissante 9 faite de caoutchouc au silicium ou autre, pour permettre une expansion thermique et ' coht.rction de la pièce de métal 7 et de la tranche 8,est appliquée à ces éléments; l'élément tout entier est ensuite scellé hermétiquement par un couvercle de protection 10 fait en une matière résistant à l'humidité et à l'huile, chimiquement réfractaire, et mécaniquement rugueux, agencé de manière à fermer la partie ouverte de la creusure 6 complètement. Une des substances préférables pour le couvercle de protection 10 est de la résine époxy. Deux lames constituant des ailettes de dissipation de chaleur semblables 1 et la, cette dernière supportant un élément stabilisateur de tension 2a et un élément ordinaire de redressage au silicium 3a, sont placées l'une en face de l'autre et maintenues en place au moyen d'un boulon d'isolation 17 pénétrant dans ces plaques 1 et la en leur milieu. Lorsque les fils formant les bornes 4-et 4a des éléments stabilisateurs de tension 2 et 2a sont reliés l'un à l'autre et lorsque les fils formant les bornes 5 et 5a des éléments de redressage au silicium 3 et 3a sont également reliés l'un à l'autre, un pont de redressage à tension stabilisée tel que représenté à la fig 2 est ainsi obtenu, les ailettes de dissipation de chaleur 1 et la étant également employées comme bornes respectives communes pour ces éléments. Des variantes décrites ci-dessus des ponts de redressage à tension stabilisée telles qu'indiquées aux fig. 8a et 9a peuvent être obtenues en remplaçant un élé- ment stabilisateur de tension sur l'ailette de dissipa tion de chaleur 1 par un élément ordinaire de redressage ou en remplaçant en outre l'éliment stabilisateur de tension sur l'ailette de dissipation de chaleur la par un élément de redressage au silicium. Dans la construction décrite ci-dessus d'un redresseur de courant à tension stabilisee, on Voit que la dimension du pont de redressage peut être sensiblement réduite et que son poids peut également être réduit. REVENDICATIONS 1. Redresseur de courant à tension stabilisée, caractérisé par le fait qu'il comprend un pont de redres sage dans lequel deux éléments de redressage sur quatre constituant ledit pont, formant deux séries de branches du pont reliées à travers une entrée de courant alterna tif, sont remplacés par deux diodos Zoner, tle tel le miniè- re que, lorsque le courant d'entrée alternatif s'élève au-dessus d'une valeur prédéterminée, les deux dites diodes Zener agissent comme diodes stabilisatrices de tension pour stabiliser le courant de sortie redressé. 2. Redresseur de courant à tension stabilisée, caractérisé par le fait qu'un élément de redressage sur quatre constituant le pont de redressage est remplacé par une diode Zener de telle manière que, lorsque le courant d'entrée alternatif s'élève au-dessus d'une valeur prédéterminée, ladite diode Zener agisse pour stabiliser la tension de tous les autres demi-cycles de la tension de sortie. 3. Redresseur de courant à tension stabilisée, caractérisé par le fait qu'un élément sur quatre constituant le pont de redressage est remplacé par un redresseur au silicium ayant une borne de grille, cette borne de grille répondant à la tension de sortie du circuit de redressage, de telle manière que, lorsque la tension de sortie excède une valeur prédéterminée, ledit redres seur au silicium soit bloqué et que seule une demi-onde à tension rectifiée soit obtenue à la sortie du dispositif de redressage. 4. Redresseur de courant à tension stabilisée suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun des éléments de redressage et de stabilisation, en forme de tranche, est monté dans une creusure ménagée sur une ailette de dissipation de chaleur, laquelle est également employée comme borne de l'élément, et par le fait qu'un fil est relié à l'élément en forme de tranche pour constituer une autre borne de la diode. 5. Redresseur de courant à tension stabilise suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que chacun des éléments de redressage et de stabilisation, en forme de tranche, est monté dans une creusure ménagée sur une ailette de dissipation de chaleur, laquelle est également employée comme borne de l'élément, et par le fait qu'un fil est relié à l'élément en forme de tranche pour constituer une autre borne de la diode. 6. Redresseur de courant à tension stabilisée suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que chacun des éléments de redressage et de stabilisation, en forme de tranche, est monté dans une creusure ménagée sur une ailette de dissipation de chaleur, laquelle est également employée comme borne de l'élément, et par le fait qu'un fil est relié à l'élément en forme de tranche pour constituer une autre borne de la diode. 7. Redresseur de courant à tension stabilisée suivant la revendication 1, caracterisé par le fait qu'un élément de redressage et un élément de stabilisation sont montés, sous forme de tranches, dans des creusures correspondantes ménagées sur une ailette de dissipation de chaleur commune, laquelle est également employée comme borne commune pour ces deux éléments, un autre élément de redressage et un autre élément de stabilisation étant montés de façon similaire, sous forme de tranches, dans des creusures ménagées dans une autre ailette de dissipation de chaleur, laquelle est également utilisée comme borne commune de ces deux éléments, un fil étant relié à chacun des éléments en forme de tranche pour constituer une autre borne de ceux-ci, lesdites ailettes étant reliées l'une à l'autre de telle manière que les bornes des deux éléments similaires soient reliées pour former un circuit de redressage à pont.