Brevet FR2083390A1 — publié le 19711217

La présente invention a pour objet un dispositif de commutation réglable, destiné à mettre en circuit et hors circuit, en fonction d'un signal de commande, l'énergie consommée par une charge devant entre montée en série avec ce dispositif, qui comporte : un élément semi-conducteur commutateur qui est pourvu d'un contact de commande séparé et qui est aménagé pour que sa voie de courant principale puisse être montée en série avec la charge ; une diode commutatrice constituant un élément par l'intermédiaire duquel est fourni le courant de porte nécessaire pour amener le susdit élément semiconducteur à l'état conducteur ; un montage de commande à coupler à un réseau d'alimentation et servant à influencer, en fonction du signal de commande introduit dans ce montage, le susdit courant de porte nécessaire pour amener l'élément semiconducteur à l'état conducteur ; des moyens destinés à maintenir l'amenée du courant de porte à ltélément semi-conducteur commutateur sus-mentionné, après chaque fois que cet élément semi-conducteur a été amené à l'état conducteur, la diode commutatrice étant choisie de telle manière que le courant de retenue pour lequel ladite diode se trouve encore juste à l'état conducteur soit supérieur au courant de porte dont l'élément semi-conducteur commutateur a besoin pour rester à ltétat conducteur ; un amplificateur à transistors monté en parallèle avec la diode commutatrice, à laquelle il emprunte sa tension d'alimentation, amplificateur-qui a un circuit d'entrée pour recevoir le signal de commande et qui sert d'élément de réglage de courant pour la diode commutatrice, de telle manière que, en fonction du signal de commande, un courant prélevé sur le réseau d'alimentation est soit envoyé à travers la diode commutatrice pour amener à l'état conducteur l'élément semi-conducteur commutateur sus-mentionné, soit consommé par cet amplificateur, ce qui amène ledit élément à l'état non conducteur. Un dispositif de commutation du type venant d'autre décrit est révélé dans le brevet français 7 016 172. Le but de la présente invention est de perfectionner l'objet de cette demande dans ce sens que le technicien devant concevoir un projet de système ait plus de possibilités quant à la réalisation d'un dispositif de commutation du type dont il s'agit plus haut. Un aspect d'un tel perfectionnement réside dans le fait que le courant de porte nécessaire pour l'élément semiconducteur commutateur-, qui consiste chaque fois en une impulsion de courant continu dont la largeur détermine le temps durant lequel cet élément semi-conducteur reste à 11 état conducteur, peut non seulement être utilisé pour un thyristor bidireetionnela Comme dans la susdite demande plus ancienne, mais encore, si on le désire, pour un thyristor unidirectionnel ou un transistor. En d'autres termes : pour I'élément semi-conducteur commutateur sus-mentionné on peut choisir à volonté un thyristor bidirectionnel, un thyristor unidirectionnel ou un transistor. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés. La figure 1 représente un exemple de réalisation d'un dispositif de commutation selon l'invention, dans lequel le susdit élément semi-conducteur commutateur est un thyristor unidirectionnel. La tension d'alimentation sur les bornes 5 et 6 peut être aussi bien une tension alternative de forme queconque qu'une tension continue pulsatoire ; dans ce dernier cas il faut seulement que, périodiquement, la tension momentanée prenne une valeur minimale pendant une durée assez longue pour que le thyristor puisse s'éteindre-lorsqu'il n"y a pas de cpurant de porte. La figure 2 représente un exemple de réalisation d'un dispositif de commutation selon cette invention, dans lequel le susdit élément semi-conducteur commutateur est un transi sa tor. Il est clair que, si l'alimentation est risée par une tension continue raisonnablement constante, les moyens assurant l'amenée de tension continue à l'amplificateur à transsistors peuvent être simplifiés considérablement, eux aussi. A ces deux exemples, la figure 3 ajoute une variante dans laquelle on fait emploi de sources d'alimentation différentes. En réalisant des dispositifs de commutation de ce type, il se présente des difficultés Si, pour le susdit élément semiconducteur commutateur, on-choisit des thyristors (ou transistors) du type dont l'excitation demande un courant de porte (de base) relativement fort. Ce problème tient au fait que la dissipation acceptable de la diode commutatrice 9 est el gêné- ral faible. Conformément à un autre aspect du perfectionnement doit il s'agit plus haut, la présente invention concerne un montage simple permettant d'obtenir le susdit courant de perte (de base) fort pour l'élément semi-conducteur commutateur, Les figures 4 et 5 montrent iceux formes de réalisation possibles d'un tel montage, dans lesquelles on a fait emploi d'un aiplificateur à diode commutatrice avec un transistor 59. Ici, la diode commutatrice donne le courant de base de ce transistor, qui, à son tour, peut produire as courant de commutation considérablement amplifié pour le thyristor (transistor) 1. Conformément à encore un autre aspect du susdit perfectionnement selon l'invention, l'amplificateur à transistors qui fait partie du dispositif de commutation selon l'in invention et qui est monté en parallèle avec la diode commutatrice, peut entre réalisé de plusieurs façons, comme il est montré à titre d'exemples sur les figures 6, 7, 8 et 9. La figure 6 représente une forme de réalisation aménagé gée pour la lecture d'un pont de résistance composé des résis- tances 63 à 66 incluse. Une des ritstances de ce pont, par exemple 64, peut être une résistance de réglage et 66 une sistance C.T.N. La lecture du pont est effeetuée au moyen d'un amplificateur différentiel du type npn/pnp. Quand les transistors 67 et 68 se trouvent à l'état conducteur, la diode commutatrice 9 ne fournit pas de courant de porte. La résistance de collecteur 69 du transistor 68 peut constituer une autre sortie. La figure 7 montre une solution extrêmement simple pour un régulateur de température à trois points. Cette solu tion assure une grande fiabilité. Par un régulateur de température à trois points, il faut entendre ici un appareil dans lequel peuvent se produire trois situations suivant la différence entre les températures mesurée et désirée : si la température mesurée est plus basse que la température désirée, il faut procéder à un chauffage ; si la température mesurée dépasse la température désirée, il faut refroidir ; si la température mesurée est sensiblement égale à la température désirée, on nta pas besoin d'intervenir dans la situation. Dans cette forme de réalisation, la lecture du pont de résis tante 65 à 66 incluse est effectuée par un amplificateur différentiel normal 70, 71 du type pnp. Le signal produit aux résistances de collecteur 72 et 73 est amplifié par les transistors 74 et 75. Sur les résistances 76 et 77 on. peut alors prdlever un courant de porte qui est propre à exciter un thyristor ou transistor. Tout cela est dimensionné de telle façon que, si le pont de résistances est en équilibre, la tension sur les résistances 72, 73 est juste insuffisante pour amener les transistors 74 et 75 à l'état conducteur. Il en résultera que la diode commutatrice 9, montée en parallèle avec le pont de résistances, deviendra conductrice. Une application importante réside dans l'utilisation comme "surveillants de cycles" dans l'automatisation, par exemple pour contrôler la cadence d'une presse à rogner. La figure 8 en donne un exemple de réalisation. L'amplificateur à transistors consiste ici en deux transistors 80 et 81 de polarité opposée, qui sont montés en série. Les deux transistors sont reliés à un condensateur 82 par l'intermédiaire de résistances de base appropriées. Au moyen d'un interrupteur à cycle 83, le condensateur 82 est connecté alternativement à la borne négative et à la borne positive de la tension d'ali mentationde l'amplificateur à transistors, par l'intermédiaire respectivement des résistances variables 84 et 85.En cas de fonctionnement normal du cycle, le condensateur 82 atteindra une valeur moyenne déterminée qui est juste suffisante pour amener les deux transistors 80 et 81 à l'état conducteur de sorte que la diode commutatrice 9 ne fournira pas de courant de porte ; si la tension sur le condensateur 82 devient trop élevée ou trop basse, l?un des deus transistors ne recevra pas assez de courant de base. Les deux transistors seront alors non conducteurs, la diode commutatrice 9 sera parcourue de courant et fournira le courant de porte nécessaire a l'organe 1, auquel on peut brancher par exemple une lampe d'alarmez Un montage réciproque est représenté sur la figure 9. Les transistors 86 et 87 sont couplés ici l'un à l'autre par leurs émetteurs, alors qu'ils sont en outre shuntés par les diodes Zéner 88 et.890 Par l'intermédiaire de résistances appropriées, les bases des deux transistors sont reliées au condensateur 82. Lorsque la tension 82 a une valeur moyenne, les deux transistors sont bloqués, de sorte que la diode commutatrice 9 se trouvera à l'état conducteur. Lorsqu'il se produit un défaut dans le cycle, la tension de condensateur en 82 deviendra soit trop élevée soit trop basse. L'un des transistors pourra alors assurer la conduction par l'intermédiaire de la diode Zéner, qui est montée en parallèle avec l'autre transistor, de sorte que la diode commutatrice 9 se trouvera à l'état non conducteur. Il faut pour cela que la tension Zéner de 88 et de 89 soit inférieure talla tension minimale de la diode commutatrice 9 et que le total des tensions Zéner 88 et 89 soit supérieur à la tension maximale de la diode commutatrice 9. Bien entendu, diverses modifications peuvent titre appertées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'étire décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS dispositif de commutation réglable, destiné à mettre en circuit et hors circuit, en fonction d'un signal de comman- de, l'én:rgic consommée par une charge devant être montée en série avec ce dispositif, qui comporte : un élément semi-conducteur commutateur qui est pourvu d'un contact de commande séparé et qui est aménagé pour que sa voie de devant principale puisse titre montée en série avee la charge ; une dice commutatrice constituant un élément par l'intermédiaire duquel est fourni le courant de porte né cessaire pour amener le susdit élément sem:L-conducteur à l'état conducteur ; un montage de commande destiné à in fluencer ce courant de porte en fonction du signal de com mande introduit dans ce montage ; des moyens destinés à maintenir l'amende du courant de porte à l'élément semi conducteur commutateur sus-mentionné, par l'intermédiaire de la diode commutatrice, après chaque fois que cet élément semi-conducteur a été amené a l'état conducteur ; un ampli ficateur à transistors monté er parallèle avec la diode commutatrice, à laquelle il emprunte sa tension d'alimen tation, amplificateur qui e. un circuit d'entrée pour rece voir le signal de commande et qui sert d'élément de régla ge de courant pour la diode commutatrice, de telle manière que, en fonction du signal de commande, un courant est, soit envoyé à travers la diode commutatrice pour amener a l'état conducteur l'élément semi-conducteur commutateur sus-mentionné, soit consommé par cet amplificateur, ce qui amène ledit élément à l'état non conducteur, ce dispositif de commutation étant caractérisé en ce que l'élément semi conducteur commutateur est exécuté sous la forme d'un thy ristor unidirectionnel. 2 Dispositif de commutation rélable, destiné à mettre en circuit et hors circuit, en fonction d'un signal de com mande, l'énergie consommée par une charge devant être montée en série avec ce dispositif, qui comporte : un élément semi-conducteur commutateur qui est pourvu d1un contact de commande séparé et qui est aménagé pour que sa voie de courant principale puisse astre montée en série avec la charge ; une diode commutatrice constituant un élément par l'intermédiaire duquel est fourni le courant de porte nécessaire pour amener le susdit élément semi conducteur à l'état conducteur ; un montage de commande destiné à influencer ce courant de porte en fonction du signal de commande introduit dans ce montage ; des moyens destinés à maintenir l'amenée du courant de porte à l'élé ment semi-conducteur commutateur sus-mentionné, par ltin- termédiaire de la diode commutatrice, après chaque fois que cet élément semi-conducteur a été amené à l'état con ducteur ; un amplificateur à transistors monté en parallèle avec la diode commutatrice, à laquelle il emprunte sa ten sion d'alimentation, amplificateur qui a un circuit d'en trée pour recevoir le signal de commande et qui sert d'élé ment de réglage de courant pour la diode commutatrice, de telle manière que, en fonction du signal de commande, un courant est, soit envoyé à travers la diode commutatrice pour amener à l'état conducteur l'élément semi-conducteur commutateur sus-mentionné, soit consommé par cet amplifi cateur, ce qui amène ledit élément à l'état non conducteur, ce dispositif de commutation étant caractérisé en ce que l'élément semi-conducteur commutateur est exécuté sous la forme d'un transistor. 3. Dispositif de commutation réglable selon la revendication 1, caractérisé en ce que la diode commutatrice fait partie d'un amplificateur di courant de porte, et cela de telle manière qu'elle commande le courant de porte pour l'élément semi-conducteur commutateur, courant qui est fourni par un transistor de sortie de cet amplificateur de courant de porte. 4. Dispositif de commutation réglable, selon la revendication 2, caractérisé en ce que la diode commutatrice fait partie d'un amplificateur de courant de porte, et cela de telle manière qu'elle commande le courant de porte pour lsséle,lent semi-conducteur commutateur, courant qui est fourni par un transistor de sortie de cet amplificateur de courant de porte. 5. Dispositif de commutation réglable, destiné à mettre en circuit et hors circuit, en fonction dtun signal de com mande, l'énergie consommée par une charge devant être montée en série avec ce dispositif, qui comporte : un élément semi-conducteur commutateur qui est pourvu d'un contact de commande séparé et qui est aménagé pour que sa voie de courant principale puisse autre montée en série avec la charge ; une diode comoutatrice constituant un élément par l'intermédiaire duquel est fourni le courant de porte nécessaire pour amener le susdit élément semi conducteur à l'état conducteur ; un montage de commande destiné à influencer ce courant de porte en fonction du signal de commande introduit dans ce montage ; des moyens destinés à maintenir l'amenée du courant de porte à l'élé- ment semi-conducteur commutateur sus-mentionné, par l'in termédiaire de la diode commutatrice, chaque fois après que cet élément semi-conducteur a été amené à l'état con ducteur ; un amplificateur à transistors monté en parallè le avec la diode commutatrice, à laquelle il emprunte sa tension d'alimentation, amplificateur qui a un circuit d'entrée pour recevoir le signal de commande et qui sert d'élément de réglage de courant pour la diode commutatrice, de telle manière que, en fonction du signal de commande, un courant est, soit envoyé à travers la diode commutatri ce pour amener à l'état conducteur l'élément semi-conduc teur commutateur sus-mentionné, soit consommé par cet am plificateur, ce qui amène ledit élément à l'état non con ducteur, ce dispositif de commutation étant caractérisé en ce que la diode commutatrice fait partie d'un amplifi cateur de courant de porte, et cela de telle manière qu' elle commande le courant de porte pour l'élément semi conducteur commutateur, courant qui est fourni par un transistor de sortie de cet amplificateur de courant de porte. 6. Dispositif de commutation réglable selon l'une des reven dications 3 à 5, caractérisé en ce que la résistance de collecteur dudit transistor de sortie de l'amplificateur de courant de porte est montée en parallèle avec un cir cuit en série formé par la diode commutatrice et une résistance montée en série avec cette dernière. 7. Dispositif de commutation réglable selon l'une des reven dications 3 à 5, dont l'amplificateur à transistors sus mentionné, qui est monté en parallèle avec la diode commu tatrice, comporte un transistor du type pnp, caractérisé en ce que la-résistance de collecteur du transistor de sortie sus-mentionné de l'amplificateur de courant de por te est montée en parallèle avec la diode commutatrice. 8. Dispositif de commutation réglable, destiné à mettre en circuit et hors circuit, en fonction d'un signal de comman de, l'énergie consommée par unecharge devant être montée en série avec ce dispositif qui comporte : un élément semi-conducteur commutateur qui est pourvu d'un contact de commande séparé et qui est aménagé pour que sa voie de courant principale puisse être montée en série avec la charge ; une diode commutatrice constituant un élément par l'intermédiaire duquel est fourni le courant de porte nécessaire pour amener le susdit élément semi-conducteur à l'état conducteur ; un montage de commande destiné à influencer ce courant de porte en fonction du signal de commande introduit dans ce montage ; des moyens destinés à maintenir l'amenée du courant de porte à l'élément semi conducteur commutateur sus-mentionné, par l'intermédiaire de la diode commutatrice, chaque fois après que cet élément semi-conducteur a été amené à l'état conducteur ; un ampli ficateur à transistors monté en parallèle avec la diode commutatrice, à laquelle il emprunte sa tension d'alimen tation, amplificateur qui a un circuit d'entrée pour rece voir le signal de commande et qui sert d'élément de régla ge de courant pour la diode commutatrice, de telle manière que, en fonction du signal de commande, un courant est soit envoyé à travers la diode commutatrice pour amener à l'état conducteur l'élément semi-conducteur commutateur sus mentionné, soit consommé par cet amplificateur, ce qui amène ledit élément à l'état non conducteur, ce dispositif de commutation étant caractérisé en ce que le susdit amplificateur à transistors, qui est monté en parallèle avec la diode commutatrice, est exécuté sous la forme d'un amplificateur différentiel aménagé pour la lecture d'un montage en point à quatre branches. g. Dispositif de commutation réglable selon l'une des reven dications 1 et 3, caractérisé en ce que le susdit amplifi cateur à transistors, qui est monté en parallèle avec la diode commutatrice, est exécuté sous la forme d'un ampli ficateur différentiel aménagé pour la lecture dtun montage en pont à quatre branches. 10. Dispositif de commutation réglable selon l'une des reven dications 2 et 4, caractérisé en ce que le susdit amplifi cateur à transistors, qui est monté en parallèle avec la diode commutatrice, est exécuté sous la forme d'un ampli ficateur différentiel aménagé pour la lecture d'un montage en pont à quatre branches. 11. Dispositif de commutation réglable, destiné à mettre en circuit et hors circuit, en fonction d'un signal de com mande, l'énergie consommée par une charge devant être montée en série avec ce dispositif, qui comporte : un élément semi-conducteur commutateur qui est pourvu d'un contact de commande séparé et qui est aménagé pour que sa voie de courant principale puisse être montée en série avec la charge ; une diode commutatrice constituant un élément par l'intermédiaire duquel est fourni le courant de porte nécessaire pour amener le susdit élément semi conducteur à l'état conducteur ; un montage de commande destiné à influencer ce courant de porte en fonction du signal de commande introduit dans ce montage ; des moyens destinés à maintenir l'amenée du courant de porte à l'élé- ment semi-conducteur commutateur sus-mentionné, par l'in termédiaire de la diode commutatrice, chaque fois après que cet élément semi-conducteur a été amené à l'état con ducteur ; un amplificateur à transistors monté en paral lèle avec la diode commutatrice, à laquelle il emprunte sa tension d'alimentation, amplificateur qui a un circuit d'entrée pour recevoir le signal de commande et qui sert d'élément de réglage de courant pour la diode commutatrice, de telle manière que, en fonction du signal de commande, un cqurant est soit envoyé à travers la diode commutatrice pour amener à l'état conducteur l'élément semi-conducteur commutateur sus-mentionné, soit consommé par cet ampli ficateur, ce qui amène ledit élément à l'état non conduc teur, ce dispositif de commutation étant caractérisé en ce que l'amplificateur à transistors comporte un conden sateur destiné à emmagasiner une charge dont la grandeur est représentative pour le rythme de mouvement d'un appa reil à surveiller, ainsi qu'un montage en cascade d'un transistor pnp et d'un transistor npn, de telle façon que, en fonction du rythme de mouvement de l'appareil à sur veiller, soit le montage en cascade s'amène à l'état con ducteur, soit la diode commutatrice fournisse un courant de porte à l'élément semi-conducteur commutateur. 12. Dispositif de commutation réglable selon l'une des reven dications 1 et 3, caractérisé en ce que l'amplificateur à transistors comporte un condensateur destiné à emmagasiner une charge dont la grandeur est représentative pour le rythme de mouvement d'un-appareil à surveiller, ainsi qu'un montage en cascade d'un transistor pnp et d'un transistor npn, de telle façon que, en fonction du rythme de mouve ment de l'appareil à surveiller, soit le montage en cascade s'amène à l'état conducteur, soit la diode commutatrice fournisse un courant de porte à l'élément semi-conducteur commutateur. 13. Dispositif de commutation réglable selon l'une des reven dications 2 et 4, caractérisé en ce que l'amplificateur à transistors comporte un condensateur destiné à emmagasiner une charge dont la grandeur est représentative pour le rythme de mouvement d'un appareil à surveiller, ainsi qu'un montage en cascade d'un transistor pnp et d'un transisbr npn, de telle façon que, en fonction du rythme de mouvement de l'appareil à surveiller, soit le montage en cascade s'amène à l'état conducteur, soit la diode commutatrice fournisse un courant de porte à ltélément semi-conducteur commutateur0