Brevet FR2132235A1 — publié le 19721117

La présente invention se rapporte aux appareils d'alimentation en courant continu filtré et concerne plus particulièrement mais pas exclusivement les appareils à redresseur età filtrage destinés à la charge des batteries téléphoniques Jusqu'ici il a été de pratique courante dans les appareils de charge pour batteries téléphoniques de prévoir un filtrage effectué par l'intermédiaire de réseaux de filtrage inductifs et capacitifs montés entre un redresseur destiné à redresser une alimentation principale et la batterie en cours de charge. Eu égard aux exigences de la bande des fréquences psophométriques d'un appareil téléphonique, il est souhaitable qu'une spécification sûre et rigoureuse soit prévue pour les filtres électriques de manière qu'en aucune circonstance les fréquences harmoniques d'ondulation puissent pénétrer dans un réseau téléphonique ali menté par les batteries. Du fait de ces exigences, les filtres tendent à être coûteux et sont en outre munis de dispositifs d'alarme destinés à indiquer immédiatement l'apparition d'un défaut dans un tel filtre de manière que cette panne puisse être éliminée dans les plus brefs délais. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et d'apporter une solution à ce problème. Elle est matérialisée dans un appareil d'alimentation en courant continu filtré, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'alimentation destiné à fournir du courant continu à une charge, la sortie de ce dispositif étant reliée à des bornes de sortie de manière à pouvoir être connectée à la charge et ces bornes de sortie étant associées à un amplificateur qui est connecté entre elles et qui est couplé en courant alternatif de manière à pouvoir être commandé par la sortie du dispositif, le gain de cet amplificateur étant choisi de façon qu'il constitue un circuit shunt ou un trajet de court-circuit pour des courants d'ondulation suivant la tension d'ondulation apparaissant au niveau de la sortie du dispositif de manière à tendre à réduire l'ondulation appliquée à la charge. La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. Les fig. 1, 2 et 3 sont des représentations schématiques montrant des modes de réalisation équivalents du circuit de l'appareil selon l'invention. La fig. 4 est une représentation schématique détaillée d'un mode de réalisation préféré de l'appareil selon l'invention. Si l'on se réfère maintenant à la fig. 1, celle-ci montre un chargeur de batterie pour standard téléphonique qui est supposé comporter une sortie en courant continu représentée par E s et sur laquelle est imposée une tension d'ondulation vR. Le signal de sortie est appliqué par l'intermédiaire d'une inductance série de valeur convenable et représentée sur les dessins par l'impédance ZF un courant i circulant pour atteindre s les impédances de la batterie et de la charge ZB et Z , la batterie ayant une tension représentée par EB. Un amplificateur à gain élevé est désigné par G et, comme cela est visible sur la figure, cet amplificateur doit fonctionner comme un dispositif consommateur ou d'appel pour les composantes de courant d'ondulation apparaissant aux bornes de la sortie du redresseur par l'intermédiaire de l'impédance série ZF Pour obtenir ce résultat, l'amplificateur détermine son signal de tension d'entrée par dérivation à partir de sa propre ligne de puissance qui, dans le cas présent, est la ligne de sortie provenant du redresseur. De plus, on suppose que le couplage de la ligne par rapport à l'amplificateur est un couplage purement alternatif. Pour faire une étude simplifiée de l'invention, la tension de sortie peut être désignée par vO et l'appel de courant dans l'amplificateur à gain élevé peut être désigné par i. Dans ces conditions, les éléments suivants peuvent être considérés comme valables en ce qui concerne l'ondulation I1 est visible qu'en fait les équations précédentes ainsi que les équations qui vont suivre concernent des fonctions complexes. De plus, il est possible d'écrire i=is iL iL B de sorte qu'en remplaçant les éléments de cette dernière équation par les éléments précités il vient cette expression pouvant s'écrire successivement ou encore Dans le cas ou G est beaucoup plus grand que l'équation précédente peut s'écrite sous la forme D'après ce qui précède, en considérant le fait que ces relations sont complexes, en supposant que des relations de phase appropriées soient choisies entre l'amplificateur opérationnel et l'ondulation s'écoulant par l'intermédiaire de l'impédance serie ZF et en tenant également compte du fait que le gain de l'amplificateur est élevé, il est facile de se rendre compte qu'il est possible de s'arranger pour que l'ondulation de sortie soit négligeable dans les limites d'une bande de fréquences con sidérable pouvant inclure, par exemple, la région de réponse psophométrique dans un appareil de central téléphonique. Selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, l'amplificateur G peut être conçu de manière à fonctionner avec une détection du courant de la composante d'ondulation. Dans ce cas, le couplage alternatif de l'amplificateur peut être obtenu aux bornes d'un shunt série convenable. Un tel mode de réalisation est représenté à titre d'exemple sur la fig. 2, dans laquelle le courant d'appel ou de consommation d'ondulation appliqué à l'amplificateur dont la résistance shunt est désignée par R est donné par la formule i = Gv. qui peut également s'écrire i = Gi R s Une certaine valeur finie du gain G peut permettre d'obtenir GR régal à l'unité et, dans ce cas, on obtient i=i s de sorte que la tension et le courant d'ondulation appliqués à l'impédance ZL sont nuls. Par conséquent, ce montage permet d'obtenir idéalement une ondulation nulle pour un amplificateur à gain déterminé et permet également d'éliminer les problèmes complexes de la stabilité de la charge. Selon un autre mode de réalisation qui est visible sur la fig. 3 -et qui est une variante du processus de détection de courant visible sur la fig. 2, la résistance shunt série R est utilisée dans l'autre sens, la consommation ou l'appel du courant s'effectuant au niveau de son côté d'entrée. Dans ce cas,- le courant d'appel ou de consommation i est donné par la formule i = Gv1 = GiLR Dans cette éventualité, si GR est rendu important, il en résulte que iL i et que i 21 i s de telle sorte que i L s pour obtenir une ondulation de sortie approchant la valeur nulle. Si l'on se réfère maintenant à la fig. 4 qui montre un mode préféré de réalisation d'un circuit d'amplification destiné à être utilisé dans un appareil d'alimentation en courant continu selon l'invention, le circuit visible sur la fig.4 est constitué essentiellement par deux parties qui sont connectées séparément, par l'intermédiaire de fusibles, à la sortie d'un redresseur dans un montage tel que celui décrit ci-avant en se référant à la fig. 1.Ces deux parties comprennent d'une part un amplificateur de détection d'ondulation se présentant sous la forme d'un amplificateur transistorisé qui, comme cela apparaîtra à l'évidence, supporte un courant continu permanent de l'ordre de 6 ampères et par l'intermédiaire duquel l'ondulation provenant du redresseur est consommée ou appelée pour l'empêcher d'apparaître dans le circuit de charge qui est. alimenté par l'intermédiaire du redresseur. Les quatre bornes ducircuit sont désignées par 1, 2, 3 et 4 et ces bornes sont connectées aux bornes de sortie du dispositif d'alimentation par l'intermédiaire de fusibles associés 5, 6, 7 et 8. L'alimentation de l'amplificateur opérationnel à circuit intégré, qui est désigné par la référence nu mérique 9, est obtenue par l'intermédiaire des bornes .2 et 3. Le signal d'entrée de commande appliqué à l'amplificateur est obtenu à partir de la borne 1, par l'intermédiaire d'un condensateur de découplage 10 et d'une rpsistance convenable 11. Un diviseur de tension est prévu aux bornes d'une ligne d'alimentation de l'amplificateur opérationnel et est constitué par une résistance 12, un potentiomètre 13 et une résistance 14. Le contact mobile du potentiomètre 13 est connecté, par l'in- termédiaire d'une résistance 15, à la résistance 11 et ce point de connexion constitue une borne d'entrée pour l'amplificateur opérationnel 9. L'autre borne d'entrée de l'amplificateur opérationnel est connectée à un point de liaison entre une paire de diodes Zener 18 et 19 par l'intermédiaire d'une résistance 16 et d'une résistance 17 comme le montre la figure. Ces éléments, en même temps que la résistance 34' qui est montée en série avec le circuit d'alimentation provenant de la borne 3 fournissent une entrée de tension stabilisée. Cette tension est une tension intermédiaire dont la valeur est située par exemple à mi-chemin entre des tensions positives et négatives apparaissant sur les lignes d'alimentation et de l'ordre de 15 volts.Les diodes Zener 18 et 19 sont associées à des condensateurs convenables 20 et 21 qui sont connectés à leurs bornes de manière à contribuer à la stabilisation des tensions de ces diodes. Des condensateurs supplémentaires 22 et 23, qui sont connectés entre les points de liaison des diodes Zener 18 et 19 et des lignes d'alimentation supérieure et inférieure destinées à l'amplificateur opérationnel remplissent une fonction similaire. Le signal de sortie obtenu à partir de l'amplificateur opérationnel est appliqué, par l'intermédiaire d'une résistance convenable 24, à la base d'un transistor 25 dont le collecteur est connecté en commun aux collecteurs de deux transistors supplémentaires 26 et 27 constituant une paire de transistors. L'émetteur du transistor 25 est connecté aux bases des transistors 26 et 27 et ces deux derniers transistors sont associés à des résistances d'émetteurs individuelles 28' et 29' qui sont elles-mêmes connectées à la borne 4 par l'intermédiaire d'une résistance commune supplémentaire 30 et du fusible 8 précité. Les collecteurs de ces trois transistors 25, 26 et 27 sont connectés à la borne 3 déjà citée par l'intermédiaire du fusible 7. Des condensateurs 28 et 29 sont connectés, comme visible sur la figure, entre les émetteurs des transistors 26 et 27 et le fusible 8.Ces condensateurs permettent d'obtenir de façon convenable un circuit de dérivation ou trajet de courtcircuit à faible impédance pour les courants d'ondulation, tout en laissant les courants continus permanents résiduels existant dans les transistors 26 et 27 circuler dans les résistances d' émetteurs précédemment mentionnées. Pour permettre de réduire le bruit appliqué à l'électrode de base du transistor 25 à charge d'émetteur, il est prévu un condensateur 31 et pour permettre d'obtenir la stabilité, un circuit de réaction provenant de l'émetteur du transistor 26 est connecté par l'intermédiaire d'une résistance 32 au point de liaison existant entre les résistances 16 et 17, injectant ainsi un signal de réaction dans l'amplificateur opérationnel 9. De plus, des composants tels que la résistance 33 et le condensateur 34, qui sont connectés à l'amplificateur opérationnel, contribuent à la commande du gain et de la stabilité de ce dernier. La limitation de la tension d'entrée appliquée à l'amplificateur opérationnel 9 est obtenue à l'aide d'une paire de diodes 35 à montage parallele inverse. En ce qui concerne le fonctionnement du circuit visible sur la fig. 4, il est évident que les bornes 1 et 3 sont con nectées à la borne de sortie positive de l'appareil d'alimentation en courant continu et que les bornes 2 et 4 sont connectées aux bornes de sortie négatives de cet appareil d'alimentation en courant continu, étant entendu que les bornes de sortie de l'appareil sont connectées à une charge qui, dans le cas présent, est supposée être une batterie associée à un circuit de charge ou d'utilisation quelconque pouvant être connecté à cette batterie dont il est nécessaire de maintenir la charge.Le réglage du contact mobile du potentiomètre 13 est établi de telle sorte que lorsqu'il n'existe aucune ondulation, le signal de sortie moyen obtenu à partir de l'amplificateur opérationnel 9 et appliqué à la base du transistor 25 est tel qu'il établisse un courant continu permanent convenable dans les transistors 26 et 27 par l'intermédiaire de la résistance 30 et des bornes 3 et 4. Ce courant continu permanent est choisi de manière à présenter une valeur telle qu'il s'adapte au degré d'ondulation devant être absorbé par les transistors 26 et 27. Dans le présent exemple, le courant permanent est par exemple de l'ordre de 6 ampères. Il est maintenant possible de se rendre compte du fait que des alimentations séparées sont prévues en premier lieu pour les transistors 26 et 27, par l'intermédiaire des bornes 3 et 4 et,en second lieu, pour permettre d'obtenir un signal d'attaque destiné à l'amplificateur opérationnel 9, du fait que l'amplitude de la chute de tension qui apparait dans les conducteurs alimentant les transistors 26 et 2i est du même ordre de grandeur que la composante de tension d'ondulation qui est ap pliquée à l'amplificateur opérationnel. Grâce au montage précité, ces éléments sont nettement séparés. La tension d'ondulation apparaissant au niveau de la borne 1 est appliquée par l'intermédiaire du condensateur de découplage 10 à l'amplificateur opérationnel, et le transistor 25 qui reçoit le signal de sortie de cet amplificateur opérationnel fournit un niveau de puissance et présente une impédance convenable pour attaquer les transistors 26 et 27 dans lesquels le courant varie donc autour du niveau du courant continu permanent de manière à absorber les composantes d'ondulation apparaissant au niveau de la sortie du circuit d'alimentation. Les composantes d'ondulation sont largement absorbées par l'intermédiaire des condensateurs 28 et 29 déjà cités tandis que le courant continu permanent passe par l'intermédiaire des résistances 28', 29' et 30. Bien que dans l'étude et dans la description particulière précédentes d'un mode préféré de réalisation de l'invention l'amplificateur soit monté de manière à fonctionner en classe A avec un courant continu permanent destiné à permettre la compensation de l'ondulation, l'invention n'est en aucune façon limitée à un tel fonctionnement. I1 est évident que des spécialistes de cette technique peuvent concevoir des circuits basés sur la présente invention et conçus de manière à fonctionner dans un montage d'amplification en classe B. Dans le cas d'un fonctionnement en classe B, il y a lieu de prévoir une source d'alimentation effectivement séparée pour l'amplificateur, l'amplitude de cette tension étant de façon souhaitable supérieure à la tension apparaissant au niveau de la sortie du dispositif d'alimentation en cours de filtrage. Des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Appareil d'alimentation en courant continu filtré, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'alimentation destiné à fournir du courant continu à une charge, la sortie de ce dispositif étant reliée à des bornes de sortie de manière à pouvoir être connectée à la charge et ces bornes de sortie étant associées à un amplificateur qui est connecté entre elles et qui est couplé en courant alternatif de manière à être commandé par la sortie du dispositif, le gain de cet amplificateur étant choisi de façon qu'il constitue un circuit shunt ou un trajet de court-circuit pour des courants d'ondulation suivant la tension d'ondulation apparaissant au niveau de la sortie dudispositif de maniere à tendre à réduire l'ondulation appliquée à la charge. 2.- Appareil d'alimentation encourant continu filtré suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une impédance série, de préférence une inductance de filtrage électrique, qui est montée entre le dispositif d'alimentation et les bornes de sortie. 3.- Appareil d'alimentation en courant continu filtré suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'amplificateur comprend un dispositif destiné à le polariser de manière à obtenir un fonctionnement en classe A et à fournir un courant continu permanent dont l'amplitude s'adapte à l'amplitude des courants d'ondulation. 4.- Appareil d'alimentation en courant continu filtré suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le trajet ou circuit destiné aux courants d'ondulation comprend un étage amplificateur transistorisé dont l'attaque de base est commandée par le signal de sortie provenant d'un amplificateur opérationnel qui est commandé par un couplage en courant alternatif par rapport aux bornes de sortie. 5.- Appareil d'alimentation en courant continu filtré suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend des trajets ou circuits séparés pour le couplage en courant alternatif vis-à-vis des bornes de sortie d'une part, et pour les courants d'ondulation passant par l'étage transistorisé d'autre part. 6.- Appareil d'alimentation en courant continu filtré suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de court-circuitage ou de dérivation capacitif monté aux bornes de la résistance d'émetteur de l'étage amplificateur transistorisé de manière à permettre le passage des courants d'ondulation. 7.- Appareil d'alimentation en courant continu filtré suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend une alimentation en courant continu stabilisée appliquée à l'amplificateur opérationnel et obtenue lors du fonctionnement à partir des bornes de sortie. 8.- Appareil d'alimentation en courant continu filtré suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'amplificateur est couplé de manière à être commandé par une tension produite aux bornes d'une impédance montée en série avec le dispositif et les bornes de sortie. 9.- Appareil d'alimentation en courant continu filtré suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'amplificateur comprend un amplificateur monté de manière à fonctionner en classe B, une alimentation en courant continu effectivement séparée étant prévue pour ce dernier.