Brevet FR2102321A1 — publié le 19720407

La présente invention concerne un dispositif de protection de tube électronique au moyen d'une soupape électrique commandée qui est amorcée en cas de claquage dans le tube, et qui sert à décharger les accumulateurs d'énergie. ^ Les puissances toujours croissantes des émetteurs modernes ne sont possibles que grâce à l'adaptation des composants utilisés aux exigences accrues à satisfaire. Le désir d'obtenir simultanément une forte puissance et une grande amplification par étage conduit souvent 10 à. des distances relativement petites entre les électrodes. Au moyen de traitements de surfaces particuliers et d'une sélection sévère des matières premières, le risque de claquagé est maintenu très faible ; il ne peut cependant être complètement évité. Ceci est surtout vrai pour les tubes neufs ,qui ne dur-15 cissent qu'au cours de leur première période de fonctionnement. L'arc qui s'établit en cas de claquage engendre en ses points d'origine des détériorations telles que des cratères, des perles de soudure, etc., ce qui peut favoriser des amorçages ultérieurso 20 On essaye par conséquent d'éviter cet état, au moyen de dispositifs particuliers. Il faut considérer, pour cela, que l'énergie emmagasinée dans les dispositifs de filtrage et le courant de court-circuit du redresseur s'écoulent à travers l'arc électrique. 25 Pour réduire l'énergie dissipée dans le tube considéré, en cas de claquage interne, il est courant aujourd'hui de court-circuiter les condensateurs utilisés pour le filtrage (batterie de condensateurs), au moyen d'un dispositif connu maintenant sous le nom de Cro'wbar-system, et d'éviter jO ainsi le passage à travers le tube du courant de décharge des condensateurs, ainsi que du courant de suite délivré par la source d'alimentation. Dans les montages émetteurs, par exemple, avec de grosses capacités disposées en différents endroits, il 55 est connu de court-circuiter chaque condensateur (ou chaque batterie de condensateurs) au moyen d'une soupape commandée séparée. Dans le "Elektrotechnische Zeitschrift" (ETZ) , volume 21, 1969» aux pages 54- et suivantes, sont décrits 71 29679 a 2102321 des dispositifs de protection pour les tubes d'émission de grande puissance, en cas de claquages internes» Un montage émetteur schématiquement indiqué avec un Growbar-System qu'il faut considérer comme faisant par-^ tie de l'état actuel de la technique, est également représenté dans la Revue Brown Boveri 1969, N° 10, page 518. Ce montage est reproduit sur la figure 1, où l'on a désigné par 21 un dispositif d'alimentation de courant, par 22 et 22' des ignitrons, et par 25 un appareil de commande» Par ailleurs, les différents numéros 10 repères désignent respectivement t 6, un condensateur de.filtrage ; 7, un condensateur de modulation ; 15, un transformateur de modulation ; 14, une self de filtrage ; 15, une self de modulation } 24 et 25, des transformateurs de mesure ; 26, une résistance de mesure ; 51 et 31* un étage B3? ; 32, le circuit 15 oscillant d'un étage HE } et 32', un tube amplificateur dans cet étage HE1. Si l'on suppose qu'il se produit un claquage à l'intérieur du tube amplificateur 32', cela signifie que, du fait .de ce court-circuit, les courants de décharge des con-20 densateurs 6 et 7 augmentent brusquement. Cet acrroissement du courant est signalé par les transformateurs de mesure 24 et 25 à l'appareil de commande 23, et celui-ci allume les ignitrons 22 et 22'• Ainsi, l'énergie emmagasinée dans les con-25 densateurs 6 et 7 se trouve dérivée à la masse à travers les i-gnitrons 22 et 22' ; elle ne peut donc plus endommager le tube amplificateur 32* « L'inconvénient cependant est que, dans les dispositifs connus, les systèmes Crowbar, avec leurs dispositifs 50 d'allumage, sont compliqués et chers par conséquent, et que, de ce fait, les coûts pour le dispositif de protection des tubes lui-même sont très élevés, s'il faut prévoir, pour chaque accumulateur d'énergie (inductance, capacité), une soupape électrique commandée séparée» 55 L'objet de la présente invention est donc d'éviter les inconvénients des dispositifs connug. Le problème précité est résolu par la jpré-sente invention en ce que la soupape électrique commandée est reliée en parallèle, par l'intermédiaire de diodes de découplage, 71 29679 3 2102321 aux accumulâteurs d* énergie disposés en différents points du montage. L'avantage de l'invention téside, en particulier, en ce que la dépense pour le montage du dispositif de 5 protection des tubes, par exemple pour un.émetteur ou pour un générateur HE, est considérablement.réduite0 Il est particulièrement avantageux, pour saisir les courants de décharge des condensateurs, de prévoir en série avec chaque condensateur un transformateur de courant dif-10 férentiateur ("transformateur de di/dt"). Un transformateur différentiateur est connu par exemple par le brevet suisse n° 464- 862. Afin de pouvoir, en particulier, identifier sans ambiguïté un cas de dérangement, il est nécessaire de mesu-15 rer la vitesse de croissance du courant di/dt des courants de décharge des condensateurs.. Sur le dessin on a représenté un exemple de réalisation de l'invention, les figures représentent respectivement s . 20 la Eig. 1, un dispositif de protection se lon l'invention, dans un montage émetteur indiqué succinctement ; . la Eig. 2, un dispositif qui doit être considéré comme comptant dans l'état actuel de la technique. Sur les figures, on a repéré chaque fois 25 les .éléments homologues par des numéros repères identiques, qui désignent respectivement : 1 et 21 les dispositifs d'alimentation électrique, 2 une soupape électrique commandée, 3 un dispositif d'allumage, 4 et 5 des transformateurs de courant, 6 un condensateur de filtrage, 7 un condensateur de modulation, 30 8 et 9 des résistances d'amortissement ; 10, 11 et 12 des diodes de découplageo On a désigné, en outre, par 13 un transformateur de modulation, par 14 une self de filtrage , et par 15 une self de modulation. ^5 Ensuite, 22 et 22' représentent chacun Tin ignitfon, 3 un appareil de commande, 24 et 25 chacun un transformateur de mesure, 26 une résistance de mesure, 31 31* un étage BE, 32 le circuit oscillant d'un étage HE, et 32' un tube amplificateur dans cet étage HE . A et B sont des points 40 de mesure o 71 29679 4 2102321 On expliquera plus en détail le fonctionnement du dispositif de protection de tube selon l'invention, à l'aide de la figure 2» On n'a besoin ici que d'une soupape élec-5 trique commandée unique 2 qui, par l'intermédiaire des diodes de découplage 10, 11, est reliée aux capacités 6, 7 (accumulateurs d'énergie). La diode de découplage 12 indique que d'autres acctuaulateurs dt' énergie peuvent encore être court-circuitê au moyen de ce dispositif qui porte le nom de Orowbar system. 10 E21 fouetioimement normal, lorsque la sou pape électrique commandée 2 n'est pas amorcée, la différence de potentiel entre les point3 de mesure désignés par À et B est par exemple de 600 "^crgte s en basse fréquence. Aucun courant ne peut circuler à 15 travers les diodes de découplage 10, 11, qui sont montées en opposition, de sorte que le fonctionnement du montage émetteur n'est pas perturbé» Sis cependant, il se produit un claquage ou iin court-circuit dans l'émetteur, et que les condensateurs 20 6, 7 se déchargent à travers celui-ci, la croissance du courant de décharge des condensateurs est immédiatement saisie par les transformateurs de courant différentiateurs 4 ou 5, et, à travers le dispositif d'amorçage 3» la soupape électrique 2 est commandée, de sorte qu'elle devient un élément de faible résis™ 25 tance ohmique. Les condensateurs 6, 7» dont les points de mesure A, B se trouvent à un potentiel continu positif, sont ainsi court-circuités par cette soupape, à travers les diodes de découplage 10, 11 qui sont maintenant polarisées dans le sens passant et à travers les résistances d'amortissement 8, 9* 30 Ls énergie électrique emmagasinée dans les condensateurs 6, 7 est alors transformée enéiergie thermique, dans ces résistances d'amortissement 8, 9 î elle ne parvient donc pas au point perturbé du montage. On utilise aussi avantageusement une partie 55 du signal d'amorçage pour la soupape électrique commandée 2, pour déclencher moment anémeat le dispositif d'alimentation é-lectrique 1. Il n'est alors pas nécessaire de prévoir un dispositif d*extinction pour la soupape électrique commandée 2, puisqu'il est connu que celle-ci se rebloque instajfii^^3ftfgj}^|i 71 29679 5 2102321 l'on interrompt le passage du courant» Le dispositif d'alimentation électrique 1 et le dispositif d'amorçage 3 sont connus en soi, ce dernier par exemple, étant décrit plus en détail dans le numéro préci-5 té de l'EDZ. Il faut cependant accorder une attention particulière aux diodes de découplage 10, 11 ,12. Premièrement il faut que l'intégrale limite de la puissance, même pour des temps très courts (par exemple inférieurs ou égaux à 30 JJ-s), 10 soit plus grande que J*i^dt du courant de décharge du condensateur, majoré du courant de suite délivré éventuellement par le dispositif d'alimentation électrique, afin d'éviter une surcharge thermique des diodes. La valeur Y* appelée aussi TTlclX 15 "intégrale limite de la puissance" , est indiquée, ainsi qu'on le sait, dans les feuilles de caractéristiques des tubes et des éléments à semi-conducteurs» Deuxièmement, il faut choisir la tension inverse de manière qu'en cas de claquage d'un condensateur, on ne 20 dépasse pas la valeur de la tension inverse de pointe de la diode de découplage qui se trouve soumise alors à la totalité de la tension de service» Sur la figure 1, on a donc représenté, avec les diodes dessinées en pointillé, la possibilité de connecter 25 en série plusieurs diodes individuelles, afin d'augmenter la valeur admissible de la tension inverse de crête» Troisièmement, il faut tenir compte du fait qu'avec des valeurs très grandes du di/dt du courant de décharge des condensateurs qui traverse les diodes de découplage 10, 11,12 30 il se produit un phénomène d'effet de peau dans la pastille de semi-conducteur des diodes, provoquant une répulsion des électrons traversants vers la zone périphérique de la pastille de semi-conducteur. Or, ceci est équivalent à une réduction de la section de passage effective du semi-conducteur, pour le courant 33 de décharge, donc de l'intégrale limite de la puissance de la diode» rii l'on utilise judicieusement, pour la saisie des courants de décharge des condensateurs, un transformateur différentiateur 4-, 5 ("transformateur de di/dt") 71 29679 2102321 disposé en série avec chacun des condensateurs 6, 7» le dispositif d'allumage pour la soupape électrique commandée peut avoir une structure beaucoup plus simple, la di'fférehtiation est alors assurée par le transformateur de mesure lui-même. 5 Sur le dessin, il est prévu un ignitron, mais celui-ci peut être remplacé, sans autres, par une soupape commandée à semi-conducteurs ou par un éclateur commandé. Bien que lron considère en premier lieu les condensateurs comme accumulateurs d'énergie, il faut évi-10 demment y ajouter aussi les inductances et les transformateurs. Aussi, l'utilisation du dispositif de protection de tube n'est elle pas limitée aux émetteurs, ce dispositif peut tout aussi bien être prévu dans d'autres installations o 71 29679 7 2102321 rbybmjicaiiohb lo Dispositif de protection de tube électronique avec une soupape électrique commandée, qui est allumée après une décharge à l'intérieur de la lampe et qui 5 sert à décharger les accumulateurs d'énergie, caractérisé en ce que la soupape électrique aommandée (2) est reliée en parallèle par l'intermédiaire de diodes de découplage (10, 11,12) à plusieurs accumulateurs d'énergie (6, 7) disposés en différents points du montage, lo 2. Dispositif de protection de tube électronique selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'anode de la soupape électrique commandée (2) est réunie aux cathodes des diodes de découplage (10, 11, 12) ; en ce que les anodes des diodes de découplage (10, 11,12) sont réuni,es cha-15 cune, à travers des résistances d'amortissement (8,9), avec les électrodes de branchement positives des condensateurs accumulateurs d'énergie correspondants (6, 7)» et en ce que la cathode de la soupape électrique commandée (2) est reliée aux électrodes de branchement négatives des condensateurs accumu-20 lateurs d'énergie (6,7)» chaque fois à travers l'enroulement primaire d'un transformateur de courant (4, 5) les enroulements secondaires des transformateurs de courant (4,5) étant raccordés à un dispositif d'allumage (3) pour la soupape électrique commandée (2). 25 3» Dispositif de protection de tube électronique selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, pour saisir la vitesse d'accroissement des courants de décharge des condensateurs, on prévoit comme transformateurs de courant (4,5) des transformateurs de courant différentia-50 teurs ("transformateurs de di/dt").