Brevet FR2124595A1 — publié le 19720922

L'invention concerne un convertisseur de courant continu comportant deux bornes d'entrée pour courant continu, un oscillateur, un circuit transformateur relié à ce dernier, un circuit redresseur, un condensateur d'uniformisation et deux bornes de sortie pour le courant 5 continu. De tels convertisseurs de courant continu fonctionnent comme des transformateurs pour le courant continu. Lors de la mise en circuit, le condensateur d'uniformisation forme un court-circuit. De ce fait le démarrage de l'oscillateur est rendu difficile. Pouf former, lors de la mise en circuit, une charge inductive pour l'oscillateur, cette charge 10 inductive étant réalisée comme une bobine d'inductance saturable de sorte que celle—ci est saturée par le courant de charge du condensateur d'uniformisation et pour réduire après la fin du phénomène de mise en circuit les pertes en rendant la charge inductive inagissante, l'invention est remarquable en ce qu'au moins un premier enroulement d'une des bobines 15 d'inductance saturable présentes dans le convertisseur de courant continu, avec au moins deux enroulements, est connecté dans une ligne entre une sortie du circuit transformateur et un pSle du condensateur d'uniformisation et qu'au moins un enroulement supplémentaire est connecté entre un pôle du condensateur d'uniformisation et une borne de sortie pour 20 le courant continu. Lors de la mise en circuit, le condensateur d'uniformisation a peu de charge et le courant de charge serait donc intense si ce n'était qu'entre l'oscillateur et le condensateur d'uniformisation le premier enroulement précite forme une impédance inductive élevée de 25 sorte que l'oscillateur entre en oscillation de façon normale. Lors de l'augmentation du courant fourni au condensateur d'uniformisation pendant une demi—période, le courant traversant ce premier enroulement amène à un instant donné la bobine d'inductance à saturation. De ce fait la charge inductive entre l'oscillateur et le condensateur d'uniformisation dispa-30 raît. Or cela ne se produit qu'après un certain temps après le début de la demi—période envisagée et ne constitue pas un empêchement pour la réalisation de cette demi—période par l'oscillateur. Du fait de la disparition de la charge inductive, il ne se produit que peu de perte de tension et par conséquent peu de perte de puissance (déwattée). 35 A la fin de la demi-période le courant baisse et la bobine d'inductance quitte la saturation de sorte que la demi—période suivant s'écoule de la meme façon. Avec la tension sur le condensateur d'uniformisation, le courant de sortie à fournir par le convertisseur augmente jusqu'à une valeur pour laquelle il sature au moyen de l'enrou-40 lement additionnel la bobine d'inductance. Mais à ce moment la tension du 72 04337 2 2124595 condensateur est égalentent élevée et ce condensateur ne constitue plus un court-circuit. Le but dé l'invention consiste donc à combiner une charge inductive temporaire pour amorcer l'oscillation avec le fait de 5 rendre inagissant cette charge inductive temporaire par le courant de charge. De ce fait on évite la perte de puissance déwattée et d'autre part l'énergie de magnétisation qui est autrement nécessaire à chaque demi—période de la bobine d'inductance qui doit chaque fois être à nouveau saturée. 10 Une forme de réalisation préférée de l'invention est remarquable en ce que le nombre de spires de l'enroulement supplémentaire précité est supérieur au nombre de spires de chacun d'au moins un premier enroulement précité. De ce fait lors du branchement de la charge après le phénomène de mise en circuit le sens du champ magnétique 15 dans le noyau de la bobine d'inductance est déterminé par le courant dan3 l'enroulement supplémentaire du fait que celui-ci a un nombre plus élevée d'ampères—tours. En particulier un convertisseur de courant continu conforme à l'invention peut être relié par ses bornes d'entrée à une 20 source de courant continu et à ses bornes de sortie à une charge alors qu'il est remarquable en ce que le nombre d'ampères—tours de l'enroulement supplémentaire précité sous l'influence du courant traversant la charge est tellement élevé qu'après la fin du phénomène de mise en circuit, la bobine d'inductance reste constamment saturée. 25 La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente une forme de réalisation possible d'un dispositif conforme à l'invention. 30 La figure 2 représente une autre forme de réalisa tion du dispositif conforme à l'invention. La figure 1 représente une forme de réalisation d'un convertisseur de courant continu conforme à l'invention qui comporte deux bornes d'entrée pour le courant continu A1 et A2, deux transistors T1 35 et T2, un transformateur TR avec les enroulements W1, W2, W3, W4 et E, une bobine d'inductance avec trois enroulements S1, S2 et S3, quatre diodes D1, D2, D7 et D8, un condensateur d'uniformisation C, deux résistances R1 et R2 et deux bornes de sortie B1 et B2. Les ber-aes d'entrée A1 çt A2 sont connectées res— 40 pectivement au pSle négatif et au pôle positif d'une source de courant 72 04337 3 2124595 continu. L'oscillateur constitué par l'enroulement E et les transistors T1 et T2 est conçu de telle façon qu'il y a toujours parmi les deux transistors un qui est conducteur et l'autre qui est bloqué. De ce fait les enroulements W1 et WB sont parcourus alternativement par des impulsions 5 de courant et ce dans le sens opposé. Au secondaire est engendré un courant transformé. Par rapport au point de liaison W2 et W4 les autres extrémités de ces enroulements reçoivent alternativement des tensions positives. Les courants sont redressés par les diodes D1 et D2. et uniformisés par le condensateur C. En supposant que le condensateur C ne soit 10 pas prévu et qu'entre les bornes D1 et D2 soit connectée une charge résistive qui peut être transformée vers le primaire du transformateur TH. Le primaire est donc chargé par deux résistances au lieu de l'etre par W1 et W3. Lors de la mise en circuit le coté "a" de l'enroulement E devient élevé par l'intermédiaire de R1 et de R2. Par conséquent le transistor T2 15 devient conducteur. De ce fait le courant dans W3 augmente. Par suite l'augmentation du courant à travers le transistor 2 la chute de tension aux bornes de T2 devient plus grande jusqu'à ce que la chute de tension soit tellement élevée que T2 se bloque de sorte que le courant à travers W3 diminue. De ce fait le courant à travers l'enroulement prend la pola— 20 rite opposée de sorte que le transistor T1 devient conducteur et que la demi—période suivante commence. Les diodes D7 et D8 servent à fermer le trajet de courant pour l'enroulement E le long d'un transistor bloquant, la résistance R1 limite le courant. On ob+\=nt ur ^vrtre mode d'os-.' 1 la/PT si le cou— 25 rant (dans la première demi-période) travereant W3 devient tellement élevé que le transformateur TR atteint la saturation : de ce fait la tension aux bornes de l'enroulement E diminue et le circuit bascule. On peut également utiliser au lieu de l'enroulement E un transformateur auxiliaire dont l'enroulement primaire est alimenté par l'intermédiaire 3C d'un enroulement auxiliaire sur le transformateur TR et où l'enroulement secondaire prend la place de E. Dans ce cas, le transformateur auxiliaire est dimensionné de telle façon qu'il atteigne la saturation. L'avantage de l'utilisation d'un transformateur saturable réside dans le fait que de ce fait la fréquence devient indépendante de la charge. On choisit par 35 exemple cette fréquence égale à 20.000Hz. Si le condensateur d'uniformisation C est prévu celui-ci est également transformé vers le primaire de sorte que la charge est constituée par une résistance avec un condensateur en parallèle. Lors de la mise en circuit le potentiel élevé de a rend le transistor T2 40 conducteur. Le courant traversant T2 augmente alors très rapidement en. 72 04337 4 2124595 (court—circuit par C) et la tension aux bornes de T change également à nouveau très rapidement de signe : de ce fait Tr est à nouveau bloqué. On obtient ainsi une vitesse de basculement beaucoup plus élevée. L'oscillateur est alors difficile à démarrer. 5 Or les bobines d'inductance S1 et S2 forment les premiers enroulements précités (dans ce cas il y en a donc deux) de sorte que le condensateur d'uniformisation C est isolé de l'oscillateur lors de la mise en circuit. Dans ce cas le démarrage se fait, convenablement. D'autre part S1 et 32 transmettent alternativement des impulsions de cou— 10 rant, de sorte qu'après le début de chaque demi—période, il sature le noyau de la bobine d'inductance. Chaque demi—période représente donc des pertes, en l'occurence des pertes déwattées du fait que le courant doit toujours croître ainsi que d'autre part l'énergie de magnétisation du noyau de la bobine d'inductance. Ceci est évité par l'enroulement supplé-15 mentaire S3 sur le même noyau. Un courant continu qui parcourt cet enroulement peut toujours maintenir la bobine d'inductance saturée de sorte qu'il ne se produit plus de pertes. Seulement directement après la mise en circuit la tension aux bornes du condensateur d'uniformisation est encore trop basse et S3 ne peut pas encore amener la bobine d'inductance 20 à saturation. Si les bornes B1 et B2 ne sont pas reliées à une charge cela n'est pas possible non plus. Dans ce cas le circuit ne consomme pas de courant et les pertes déwattées sont donc également très faibles. La figure 2 représente une autre forme de réalisation de l'invention. Le secondaire du transformateur ne comporte qu'un 25 seul enroulement W5» D'autre part, le circuit comprend les diodes D3, D4, D5 et D6 et la bobine d'inductance saturable avec le premier enrouleirent S4 (dans ce cas donc un seul enroulement) et l'enroulement supplémentaire 35, le condensateur d'uniformisation C et les bornes de sortie B1 et 32. Les quatre diodes forment un circuit de Graets. Le premier enroulement S4 30 transmet des courants à la fois positifs et négatifs. L'enroulement supplémentaire S5 a un nombre de spires tel que le courant fourni à la sortie sature la bobine d'inductance même si les sens de champs de S4 et S5 sont opposés. Donc la bobine d'inductance reste toujours saturée après la mise en circuit. En supposant que le courant de sortie nominale 35 soit de 10 A, le maximum du courant à travers S4 est supérieur à 10 A. Par conséquent S5 doit comporter un nombre d'enroulements plus élevé correspondant et d'autre part des spires supplémentaires pour maintenir la bobine d'inductance saturée. En pratique S5 aura par exemple deux fois plus de spires que S4» Différentes formes de réalisation de l'invention sont 72 04337 5 2124595 possibles. C'est ainsi que sur la figure 1 l'enroulement S3 peut être relié à l'autre pSle du condensateur d'uniformisation et les enroulements S1 et S2 entre les diodes respectives et un pôle du condensateur d'uniformisation. 72 04337 6 2124595 REVENDICATIONs; 1. Convertisseur de courant continu comportant deux bornes d'entrée pour courant continu, un oscillateur, un circuit transformateur relié à ce dernier, un circuit redresseur, un condèn- 5 sateur d'uniformisation et deux bornes de sortie pour le courant continu, ce convertisseur étant caractérisé en ce qu'au moins un premier enroulement d'une des bobines d'inductance saturable présentes dans le convertisseur de courant continu, avec au moins deux enroulements, est connecté dans une ligne entre un sortie du 10 circuit transformateur et un pôle du condensateur d'uniformisation et qu'au moins un enroulement supplémentaire est connecté entre un pôle du condensateur d'uniformisation et une borne de sortie pour le courant continu. 2. Convertisseur de courant continu selon la revendi-15 cation 1, caractérisé en ce que le nombre de spires de l'enroulement supplémentaire précité est supérieur au nombre de spires de chacun des premiers enroulements précités. 3- Convertisseur de courant continu selon la revendi cation 1 ou 2 avec lequel les bornes d'entrée de courant continu 20 sont connectées à une source de courant continu et les bornes de sortie à une charge, ce convertisseur étant caractérisé en ce que le nombre d'ampères-tours de l'enroulement supplémentaire précité sous l'influence du courant à travers la charge est tellement élevé qu'après la fin du phénomène de mise en circuit la bobine d'in-25 ductance reste constamment saturée.