Brevet FR2076022A1 — publié le 19711015

la présente invention concerne un circuit redresseur de puissance stabilisable avec multiplication de tension pour des alimentations électriques à courant continu à faible perte, à partir d'une ligne d'alimentation de puissance à courant alternatif, en particulier pour un fonctionnement sans transformateur. Un circuit de ce type est utilisé de manière appropriée toutes les fois que la tension de sortie continue requise, la tension d'ondulation, les tolérances, la valeur de charge, et/ou la valeur de comnande, nécessitent un transformateur ou deux thyristors dans des circuits connus. Parmi les nombreux circuits d'alimentation électriques connus à courant continu, l'invention concerne les circuits qui fonctionnent sans transformateur et qui sont capables d'engendrer une tension continue dont la valeur est situee entre zéro et la valeur de crête de la tension de ligne à courant alternatif appliquée ou un multiple. Les circuits qui convertissent les variations de courant en variations de tension à partir d'une tension de ligne à courant alternatif redressé avec 11 aide d'un commutateur électronique et d'une bobine d'arrêt et dont les variations de tension sont ajoutées à la tension redressée ou en sont soustraites, ne sont pas inclus dans les circuits traités ici.Avec ces circuits, il est possible d'obtenir une tension de travail continue dans la gamme des valeurs instantanées de la tension au condensateur de charge, lesquelles valeurs varient avec la tension de ligne à courant alternatif et/ou la charge. Eh outre, en utilisant le circuit d'addition, il n'est pas possible d'atteindre une valeur qui est considérablement inférieure à la valeur de crête de la tension de ligne à courant alternatif ou dtun multiple. L'objectif d'un circuit sans transformateur ne peut pas être obtenu en utilisant un transformateur de tension appelé "transformateur de blocage" parce que le transformateur de blocage pour la puissance à transférer, doit être réalisé de la mame manière qu'un transformateur ordinaire. Tous les autres circuits doubleurs connus qui fonctionnent avec des redresseurs nécessitent une réduction subséquente de la tension de courant continu, ce qui implique des pertes indésirables. Un autre circuit a été réalisé dans lequel un redresseur du circuit doubleur est remplacé par un thyristor, auquel cas il est possible de commander la "phase de passage" de la tension de ligne à courant alternatif au cours d'un demi-cycle au moyen du thyristor. D'autres circuits utilisent deux thyristors controAlables pour des circuits doubleurs, de telle sorte que la phase de passage de chacun des deux demi-cycles et, en conséquence, la tension continue à la sortie du circuit peut oestre réglée. Etant donné que la valeur de la tension de travail continue requise (de préférence entre 160 et )10 volts continus pour une tension de ligne à courant alternatif de 220 volts, ou bien une tension de travail à courant continu comprise entre fois la valeur efficace de la tension de ligne à courant alterna -tif) ne peut pas être obtenue à l'aide des alimentations de puissance à bobines dlarrêt mentionnées précédemment qui fonctionnent avec des commutateurs électroniques, et étant donné que le circuit mentionné précédemment avec un transf or- -mateur de blocage nécessite un transformateur plutobt onéreux, on considère ici seulement des circuits multiplicateurs de- tension. Les circuits fonctionnant seulement avec des redresseurs nécessitent une division de tension subséquente impliquant des pertes élevées. Les pertes pourraient castre réduites au moyen de transformateurs de tension électroniques du type mentionné précédemment, mais le prix de revient deviendrait trop élevé. Les circuits-multiplicateurs utilisant des thyristors au lieu de redresseurs satisfont aux conditions seulement si au moins deux de ces thyristors sont utilisés pour la réduction de tension réglable. Toutefois, la réalisation est relativement complexe non seulement par suite du nombre double de thyristors, mais egalement par suite du circuit de commande compliqué. Un circuit connu utilisant seulement un thyristor et seulement un redresseur dans un montage doubleur n1 est pas avantageux, parce que le courant total doit être commandé au cours d'un seul demi-cycle. Le fonctionnement de commutation se produisant dans la ligne de puissance provoque des interférences dans la bande de radiodiffusion, pour la suppression desquelles des moyens supplémentaires doivent etre utilisés. Etant donné qu branche de redressement n1 est pas contrdlée, le condensa- teur de charge utilisé dans cette branche est chargé jusqu'à la tension de crête d'entrée à courant alternatif. Si on utilise un thyristor qui ne peut pas être "déconnecté", la tension d'égalisation ne peut pas etre amenée "au-dessous" de la valeur de la tension de charge de ce condensateur, sans perte. Dans ce cas, en conséquence, un transformateur onéreux supplémentaire est également nécessaire. la présente invention a pour objet de commander un circuit multiplicateur de tension sans transformateur, avec un thyristor pour une alimentation à courant continu stabilisable et/ou réglable dans la gamme mentionnée précédemment, de la tension de sortie continue comprise entre zéro et un multiple de la valeur de crête de ia tension de ligne à courant alternatif (de préférence entre une tension continue de 160 et 910 volts pour une tension de ligne à courant alternatif de 220 volts). La présente invention est caractérisée en ce que - il est prévu-un circuit redresseur en pont dans lequel les anodes des diodes sont reliées à la cathode d'un thyristor et les cathodes des diodes sont reliées à l'anode du thyristor ; - une borne à courant alternatif du circuit redresseur en pont est reliée au pôle de la ligne directement ou bien par l'intermédiaire d'une résistance efficace et/ou dtune réactance, tandis que l'autre borne à courant alternatif est reliée indirectement par l'intermédiaire d'une résistance efficace et/ou d'une réactance, ou bien directement, à une borne à courant alternatif d'une chaîne de diodes montée en multiplicateur, dont 11 autre borne à courant alternatif est reliée directement ou indirectement à l'autre p81e de la ligne. Une autre forme simplifiée du circuit selon l'invention est caractérisée en ce que - l'autre borne à courant alternatif du circuit redresseur en pont est interrompue entre l'anode d'une diode et la cathode de l'autre diode du bras du pont ; - les deux diodes sont reliées de manière à prendre la fonction des diodes doubleuses de tension rendues non nécessaires. Selon un autre exemple de réalisation d'un circuit selon l'invention,utilisé pour assurer une tension de doublement, un pôle de la ligne est relié directement ou indirectement ,par l'intermédiaire d'un condensateur, à une borne à courant alternatif du circuit redresseur en pont dont le bras de pont ouvert est monté en circuit doubleur, de telle sorte ou'une diode est reliée à l'autre pôle de la ligne, et que l'autre diode est reliée à la borne d'un condensateur de charge dont l'autre borne est reliée au pale de ligne mentionné en dernier. Bien que le dernier exemple de réalisation du circuit utilise un pôle de ligne comme poule de référence pour la tension de sortie à courant continu, la tension de sortie continue du circuit suivant est réalisée symétriquement par rapport aux poules de ligne, et le circuit est tel qu'un pôle de ligne est relié directement cu indirectement à la borne à courant alternatif du circuit redresseur en pont, tandis que les deux diodes de l'autre bras du pont sont reliées chacune à une borne dtun condensateur de charge, les autres bornes des condensateurs de charge étant reliées ensemble à l'autre poule de la ligne. Etant donné qutenQre l'anode et la cathode du thyristor les deux demi-ondes communtées de la tension de ligne sont présentes avec la polarité correcte pour les électrodes principales et les électrodes de commande du thyristor, il est approprié de dériver ici les impulsions de commutation pour le thyristor. La position de n'aase relative entre la tension de commutation et la tension d'anode du thyristor peut changer au moyen de circuits connus de mise en forme d'impulsions et de filtres connus de déphasage. Pour réaliser ceci, il est suffisant de rendre réglables une ou plusieurs des sections déterminatrices de chase des filtres, par exemple des chines RC. de La tension de commande7Whase peut être représentée par une tension ic ccurant continu variable qui peut être dérivée des variations de tension de lign ou des variations de charge. Si les variations de tension continue se produisant à la tension ce sortie continue du circuit doivent Aetre transmises comme une tension de commande de phase à l'électrode de commande du thysristor, le potentiel de la tension alternative variant largement entre les électrodes du thyristor et le potentiel de la tension continue, peuvent rendre impossible une transmission directe de la variation de tension continue de commande phase. Dans ce cas, il est approprié de rendre la variable commandée transférable sous la forme d'une tension alternative sans liaison électrique. En conséquence, un autre exemple de realisation de l'invention est caractéris en ce que - les variations de tension et/ou de charge influencent le courant alternatif ou bien la tension d'impulsions d'un circuit générateur dans son amplitude, sa fréquence, sa position de phase relative et/ou son coefficient d'utilisation d'impulsions ; - la tension dtimpulsions ou bien la tension alternative est utilisée directement ou indirectement comme facteur de commande phase. Selon une autre caractéristique de l'invention, la tension d'impulsions ou bien la tension alternative engendrée pour la commande de phase, traverse un circuit pour la démodulation de l'amplitude, de la fréquence ou de la phase et/ou de ltévolution du coefficient d'utilisation d'impulsions, et est appliquée ensuite comme tension de commande à ltélectrode de commande du circuit de commande de phas du thyristor. Le demodulateur peut être réalisé sous la forme d'un circuit de comptage connu dans lequel la tension moyenne à travers un condensateur- intégrateur varie avec la fréquence des impulsions de comptage appliquées. En particulier, l'invention présente les avantages suivants 1 - formation sans transformateur d'une tension de sortie continue stabilisable et/ou réglable dans la gamme comprise entre zéro et un multiple de la valeur de crete de la tension de ligne alternative, de préférence entremet et "2 fois de la valeur efficace de la tension de ligne alternative. 2 - le circuit est moins complexe que les agencements de circuits connus ; 3 - la tension de bruit délivrée sur la ligne de puissance est plus faible, c'est à-dire au plus égale à la moitié de celle dans les agencements de circuits connus avec des thyristors ; 4 - la valeur de la tension de sortie à courant continu demeure comprise entre zéro et la double valeur de crête de la tension d'entrée alternative ; elle n1 est pas limitée vers les valeurs inférieures comme cela est le cas dans les autres circuits connus. Le circuit utilisé pour la stabilisation présente une gamme de réajustement grande et très raide. Ainsi, il est possible de réaliser des circuits de sélectior automatique de tension de ligne, ctest-à-dire avec une stabilisation ou une compter satlcn des variations de courant en fonction du contenu de l'image par rapport à zle dimension de trame constante d'un récepteur de télévision. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-dessous. Bien entendu la description et le dessin ne sont donnés qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1 représente un circuit commun permettant une comparaison, et de mieux comprendre le mode de fonctionnement. La figure 2 représente un exemple de réalisation du circuit de base selon 1 invention. La figure 3 représente un autre exemple de réalisation avec une simplifioatic substantielle du circuit selon l'invention. Les figures 4, 5 et 6 représentent d'autres réalisations de circuits selon 1 invention. La figure 1 représente un circuit doubleur connu. Par l'intermédiaire du condensateur Cl > qui se charge jusqu a la tension de pointe du premier demi-cycle avec l'aide de la diode D1, le Pale de ligne El avec son pôle de référence E2 applique la tension de pointe double au thyristor Th du demi-cycle suivant du courant alternatif, laquelle tension de pointe résulte de l'addition de la tension de charge du condensateur C1 et du demi-cycle suivant de la tension alternative appliquée.Le thyristor Th peut être rendu conducteur par l'intermédiaire de son électrode de commande G par une commande de déphasage pour un angle de phase variable, de telle sorte que la tension continue souhaitée est obtenue à la sortie entre les points Al et A2 sur le condensateur de charge C2. Toutefois, cette ten- sion continue ne peut en aucun cas être inférieure à la valeur de croate de la tension de ligne alternative, dont la valeur existe comme tension de charge sur le condensateur C1. la ligure 2 représente le circuit de base de 12agencement selon l'invention, Le pont redresseur formé par les diodes Dv, D4, D5, D6 contient le thyristor Th monté entre ses pales c et d de tension continue. Etant donné qu'entre c et d les demi-cycles commutés existent selon une polarité appropriée pour le courant direct pour le thyristor m, celui-ci peut hêtre rendu conducteur dans chaque demi-cycle. Cet état de conduction se communique de lui-mAme aux bornes à courant alternatif a et b du circuit redresseur en pont, de telle sorte que le passage entre ces points peut etre commandé à l'électrode de commande G du thyristor Th. Le circuit doubleur suivant avec le condensateur série C1 et les diodes D1 et D2 ainsi que le condensateur de charge C2 engendrent, d'une manière connue, une tensicn continue aux sorties Al et A2 qui correspond, au plus, à la double valeur de pointe de la tension alternative appliquée en 1 et ~2. Par une commande appropriée de la position de phase relative des impulsions de commande à l'électrode de commande G du thyristor Th, par rapport à sa tension d'anode alternative, la tension de sortie continue en Al et A2 peut Outre commandée de manière continue depuis la tension de crête du courant alternats Jusqu'à zéro. ta figure 3 représente un circuit simplifié selon l'invention, dans lequel le bras du pont avec les diodes D5 et D6 qui étaient précédemment jointes au point b, est divisé en points b' et b", de telle sorte que les diodes D5 et D6 peuvent prendre-la fonction de doublement. La diode D5 est reliée à une borne du condensateur de charge C2 dont l'autre borne est reliée au potentiel de réfé rence E2, A2. Ia diode D6 est reliée par l'intermédiaire de son point bt' au po- tentiel de référence. Le condensateur série Cl a été placé entre le Pale de ligne El et la borne a à courant alternatif du circuit redresseur en pont. La figure 4 représente un autre exemple de réalisation du circuit selon l1in- vention. Dans cet exemple, la tension de ligne d'entrée El est reliée directement ou indirectement au pole a d'alimentation de la tension alternative du circuit redresseur en pont. Le bras du pont fonctionnant comme un doubleur est relié par l'intermédiaire de la diode D5 à une borne du condensateur de charge C2 et par l'intermédiaire de sa diode D6 à une borne du condensateur de charge Cl. Les deux autres bornes des condensateurs de charge sont reliées au pOle de ligne El. Ainsi la tension continue des sorties Al et A2 se produit sgmétriquement aux pwoles de ligne El et E2. Le circuit représenté sur la figure 5 correspond dans sa fonction à celui représenté sur la figure 3. Dans ce cas, toutefois, la possibilité de commander le thyristor Th par l'intermédiaire de son électrode de commande G est représentés, laquelle commande est réalisée par l'intermédiaire d commutateur électronique bistable 1 (avec les bornes c, f, g) qui peut etre constitué par un-conducteur réglable à quatre couches ou bien un circuit équivalent à deux transistors. Relié à la borne G du commutateur électronique bistable, se trouve un réseau de déphasage avec la résistance Pl et le condensateur de déphasage C3 entre la cathode et l'anode du thyristor I e i , la tension de demi-onde requise se produit en conséquence entre les points d et c.Dans ce cas, l'élément variable 2 de la section de commande de phase est constitué par exemple par la résistance réglable R1. Si la tension de sortie à courant continu doit être stabilisée, la résistance R1. est remplacée de manière appropriée par un circuit réglable, tel que celui représente sur la figure 6. Dans ce cas, If élément de commande de phase comprend le transistor T2, la résistance de limitation R6 et la résistance de démarrage W. Le circuit représenté sur la figure 6, repré ente un exemple de réalisation détaillé pratique de l'invention. Par l'intermédiaire du Pale de ligne El, de la résistance dtécrEtage R2, de la bobine d'arrêt de courant Dr du condensateur série Cl, la tension de ligne atteint le point a du circuit redresseur en pont, dont la fonction correspond à celle représentée sur la figure 3. Le commutateur électronique bistable est représenté dans le circuit équivalent d'un conducteur réglable à quatre couches. Il engendre les impulsions de commutation pour l'électrode de commande G du thyristor Th à partir des demi-cycles comme tés, qui sont,dans la position de phase requise, appliqués par l'intermédiaire du condensateur de déphasage C3 et de l'élément de commande de phase 2 à la borne e du commutateur électronique bistable 1. R3, R4, et R5 représentent les résistances de division de tension.La quantité de commande de phase est engendrée à la sortie de tension continue Al, A2, à laquelle la charge est reliée au cours du fonctionnement, à l'aide d'un circuit générateur 5, dont la fréquence de répétition d'impulsions, l'amplitude des impulsions et/ou le coefficient d'utilisation des impulsions sont réglés par les variations de tension de fonctionnement et de ligne. Une section de filtre , montée entre le condensateur de charge C2 et la sortie de tension continue Al,est constituée par l'impédance de filtrage Z et le condensateur de filtrage C8. Ici encore, l'élément actif du circuit générateur 5 peut être par exemple un commutateur électronique bistable 4 ou son circuit équivalent avec les transistors T3 et T3'. Le mode de fonctionnement d'un tel générateur dtimpulsions est bien connu. La tension de fonctionnement de l'oscillateur, stabilisée par l'intermédiai: de la résistance chutrice Rl2 et de la diode zener D8, est appliquée au condensateur de constante de temps C7 par l'intermédiaire de la résistance d'écrêtage El3 et de la résistance réglable Rl4.Le potentiel augmentant après la commutation au point de connection e du commutateur électronique bistable 4 selon la constante de temps Rl3, Rl4, C7, la tension de fonctionnement stabilisée provoque un écoulement de courant à travers les transistors T3' et T3 montés en sortie, aussitôt que le potentiel sur la borne e du commutateur électronique 4 excède la valeur maximale déterminée à la borne g par l'intermédiaire du diviseur de tension R9, ElO. L'écoulement de courant résulte d'une décharge soudaine du condensateur C7. Ce processus se répète ensuite de lui-même à la sortie Al à tension continue. A2 est relié à l'oscillateur par l'intermédiaire du diviseur de tension réglable Rl5, Rl6 -et Rl7 à la borne h du commutateur électronique bistable 4. Ceci engendre une grande variation de la fréquence de répétition des impulsions en fonction de la tension continue de fonctionnement. La variation de fréquence est accompagnée par une grande variation du coefficient d'utilisation des impulsions.La combinaison d'émetteur de la résistance série d'émetteur Rîl et du condensateur C6 sert à la compensation de l'oscillateur en ce qui concerne la variation de la tension de fonctionnement appliquée à la base 2u point de connection h du commutateur élec tronque bistable 4. Les impulsions sont prélevées au point g du commutateur 4 et sont appliquées au discriminateur de comptage3. La tension d'égalisation souhaitée est réglée au moyen de Rl6. Le mode de fonctionnement du discriminateur de comptage v est bien connu. Le condensateur diftérentiel C5 est chargé jusqu'à la pleine tension d'inpulsioj dès le commencement de chaque impulsion pendant un temps court. Ceci s'effectue par l'intermédiaire de la diode D8. Au cours de l'intervalle entre impulsions, il donne sa charge, par l'intermédiaire de la diode D7, au condensateur C4, auquel une résistance de décharge peut être montée en parallèle. A travers le condensateur c4, une tension continue moyenne se développe et son amplitude est grande si la séquence d'impulsions est rapide, et faible si la séquence d'impulsions est longue. Cette tension est appliquée par l'intermédiaire de l'impédance d'équilibrage R8 à l'entrée de l'élément de commande de phase 2 comme tension de commande. Bien outil soit usuel avec un circuit normal de discriminateur de comptage de limiter à une valeur constante ltamplitude des impulsions appliquée, ceci n'est pas nécessaire avec le circuit décrit ici. En fonction des variations de tension de la tension d'égalisation à courant continu, l'oscillateur utilisé ne délivre pas seulement une fréquence de répétition variable des impulsions ou bien un coefficient d'utilisation variable d'impulsions, mais également une amplitude variable correspondante des impulsions. Etant donné que toutes ces variations se produisent avec le même effet de commande de phase, le circuit 3 appelé "discriminateur de comptage" est utilisé simultanément comme démodulateur d'amplitude. Ainsi, les variations d'amplitude de l'oscil- lateur 5 qui correspondent aux variations de la tension de fonction de la tension de sortie continue, sont utilisées comme tension de commande pour l'élément de commande de phase 2. Afin de compenser les variations de tension de ligne, il peut être souhaitable d'insérer une impédance élevée entre bl et h du commutateur électronique bistable 4. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec un exemple particulier de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Circuit redresseur de puissance stabilisable avec multiplication de tension pour une alimentation en courant continu à faible perte, à partir d'une ligne de puissance à courant alternatif, en particulier pour un fonctionnement sans transformateur, caractérisé en ce oue : - il comporte un circuit redresseur en pont dans lequel les anodes des diodes sont reliées à la cathode d'un thyristor et les cathodes des diodes sont reliées à l'anode du thyristor ; - une borne à courant alternatif du circuit redresseur en pont est reliée directement au pôle de ligne ou bien,indirectement.par l'intermédiaire d'une réactance et/ou d'une résistance efficace ;; - l'autre borne à coudanutnealternatif est reliée indirectement par l'intermédiaire d'une réactance et/ou/résistance efficace ou bien directement à une borne à courant alternatif d'une chaste de diodes montée en multiplicateur, dont l'autre borne à courant alternatif est reliée directement ou indirectement à autre pôle de la ligne. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que - l'autre borne à courant alternatif du circuit redresseur en pont est interrompue entre l'anode d'une diode et la cathode de l'autre diode du même bres de pont ; - les deux diodes sont montées afin de prendre la fonction de diodes doubleuses de tension renduesnon nécessaires. 3. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu ' un pôle de ligne est relié directement ou indirectement par l'intermédiaire d'un condensateur à une borne à courant alternatif du circuit redresseur en pont, dont l'autre bras ouvert du pont est monté en doubleur, de telle sorte aucune diode est reliée à l'autre poule de la ligne et que l'autre diode est reliée à une borne d'un condensateur de charge dont 11 autre borne est reliée au pale de la ligne mentionné précédemment. 4. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un pale de ligne est relié directement ou indirectement a la borne à courant alternatif du circuit redresseur en pont, tandis que les deux diodes de l'autre bras du pont sont reliées chacune respectivement à unt borne d'un condensateur de charge, les autres bornes de ces deux condensateurs de charge étant reliées en commun à l'autre pôle de la ligne. 5. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que - un composant déterminant de la fréquence, en particulier une résistance, est remplacé par un transistor à l'électrode de commande duquel la tension de commande de phase est appliquée ; - une variation de tension continue est utilisée comme tension de commande de phase - les variations de tension et/ou de charge influencent la tension d'impulsions ou à courant alternatif d'un circuit générateur en ce qui concerne son amplitude. sa fréquence, sa position relative de phase et/ou son coefficient d'utilisation d'impulsions ; - la tension dtimpulsions ou b courant alternatif est utilisée directement ou indirectement comme paramètre de commande de phase. 6. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que la tension d 'im- pulsions ou à courant alternatif délivrée pour la commande de phase est transmise au moyen d'un transformateur ou bien capacitivement, directement ou indirectement, à l'électrode du circuit de commande de phase du thyristor. 7. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que la tension d 'im- pulsions ou à courant alternatif, engendrée pour la commande de phase traverse un circuit pour une démodulation en amplitude, en fréquence ou en phase et/ou une évaluation du coefficient d'utilisation d'impulsions, et est ensuite appliquée comme tension de commande à l'électrode de commande du circuit de commande de phase du thyristor. 8. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que : - le démodulateur est réalisé comme un circuit de comptage dans lequel la tension moyenne travers un condensateur dtintégration,varie avec la fréquence des impulsions de comptage appliquées ; - la variable commandée est transférée au moyen d'impulsions de fréquence de répétition variable. 9. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence de la tension de commande de phase à transférer correspond à la fréquence de ligne ou à un multiple. 10. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un élément de transfert capacitif et/ou inductif du type transformateur fait partie d'un détecteur de fréquence ou de phase.