Brevet FR2177091A1 — publié le 19731102

La présente invention concerne un montage de régulateur de commutation qui, inséré entre la source d'alimentation et l'utilisation, délivre soit une tension réglée seule, soit une tension réglée et au moins une tension entrainée, avec séparation galvanique entre la tension délivrée à l'utilisation et la source d'alimentation. De tels montages utilisent généralement une tension de sortie comme critère de régulation quand plusieurs tensions réglées sont nécessaires pour un nombre correspondant d'utilisations. La tension est réglée dans ce cas uniquement en fonction d'une utilisation, les tensions destinées aux autres utilisations étant entrainées de la même façon. I1 faut noter que des écarts de tension en résultent dans le cas d'une charge variable. Les autres tensions d'utilisation peuvent en outre différer aussi. Les écarts des tensions entratnées par rapport à leur valeur de consigne dépendent essentiellement de la résistance interne des circuits de courant non communs du régulateur de commutation. La séparation galvanique entre les utilisations et la source d'alimentation est un autre point important. Les montages habituels utilisent dans ce but un transformateur, dont les enroulements sont branchés en série avec ceux des bobines, de sorte que l'influence de la charge sur les tensions entrainées devient notable. L'invention a pour objet un montage satisfaisant à la condition essentielle de faible résistance des circuits de courant non communs. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les bases de deux transistors, attaqués en push-pull et dont les collecteurs sont reliés chacun à un enroulement primaire d'une bobine correspondante, sont connectées à un bloc de commande et leurs émetteurs à la source d'alimentation; les bornes de sortie, auxquelles est reliée l'utilisation, sont chacune en parallèle avec une capacité; un enroulement secondaire des bobines est affecté à chaque sortie, l'extrémité libre-de chaque enroulement secondaire étant reliée par une diode polarisée dans le sens passant à la borne de l'autre enroulement, à laquelle est connectée l'utilisation; et un amplificateur-régulateur, relié au bloc de commande, est en parallèle avec une entrée de l'utilisation. Afin de réduire les discontinuités de courant susceptibles dlinflu- encer l'amplificateur-régulateur, d'autres diodes sont branchées entre les extrémités libres des enroulements secondaires correspondants des deux bobines. Lorsque le régulateur de commutation ne doit délivrer qu'une tension réglée, chaque bobine, ne comportant qu'un seul enroulement secondaire, est reliée à une utilisation, l'amplificateur-régulateur délivrant un signal d'attaque au bloc de commande. Dans le cas d'une tension réglée et d'une tension entrainée, chaque bobine comporte deux enroulements secondaires, la tension réglée par un amplificateur-régulateur et la tension entraînée étant reliées chacune à une utilisation pouvant présenter un potentiel de référence commun.Une tension réglée et plusieurs tensions entratnées peuvent s'obtenir comme suit : chaque bobine comporte un nombre d'enroulements secondaires égal à celui des tensions à régler, la tension réglée par un amplificateur-régulateur et les tensions entraînées étant reliées chacune à une utilisation et toutes les utilisations pouvant présenter un potentiel de référence commun. L'invention permet des valeurs différentes des diverses tensions d'utilisation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et du dessin annexé, sur lequel la figure unique représente un exemple de rétli- sation délivrant une tension réglée et une tension entraînée, c'est-àdire relié à deux utilisations. Le fonctionnement du montage est le suivant. Une source Q, délivrant par exemple une tension de 90 V=, constitue la source d'alimentation de deux utilisations V1 et V2. L'utilisation V1 est alimentée par une tension entrainée U1 et l'utilisation V2 par une tension réglée U2. Cette dernière est en parallèle avec un amplificateurrégulateur RV, qui influence le bloc de commande en fonction de la valeur de la tension U2. Ce bloc de commande St attaque les deux transistors Tsl et Ts2 fonctionnant en push-pull. Ces transistors sont du type npn dans l'exemple de réalisation décrit; la base de chacun est reliée au bloc de commande St et l'émetteur de chacun à la borne négative de la source Q. Leurs collecteurs sont reliés en push-pull à la borne positive de la source Q, par les enroulements primaires wl et wl' des deux bobines Drl et Dr2. Lebloc de commande St attaque alternativement les transistors Tsl et Ts2, le réglage de la tension U2 s'effectuant par variation du rapport cyclique. Les transistors Tsl et Ts2 sont ainsi conducteurs alternativement, un intervalle plus ou moins long séparant le temps de conduction d'un transistor de celui de l'autre transistor. Des possibilités de commande sont données par une fréquence constante et une variation simultanée du temps de conduction des transistors Tsl et Ts2, ce qui correspond à un rapport cyclique variable, ou par des temps de conduction constants et une variation de la fréquence. Le bloc de commande est essentiellement constitué par une bascule astable, un multivibrateur par exemple, qui prélève de l'énergie sur la source Q pour attaquer le transistor Tsl ou Ts2. Les deux bobines Drl et Dr2 fonctionnant en push-pull délivrent chacune, à l'aide de diodes de redressement Grl à Gr6, une tension continue, redressée et réglée, aux utilisations. Le détail du fonctionnement est le suivant. Lorsque le transistor Tsl par exemple est conducteur, la bobine Drl absorbe de l'énergie par l'enroulement wl et la bobine Dr2 délivre de l'énergie au condensateur CI et à l'utilisation V1, par l'enroulement w2' et la diode Gr5, ainsi qu'au condensateur C2 et à l'utilisation V2, par l'enroulement w3' et la diode Gr2. Lorsque le transistor Ts2 est conducteur, l'énergie fournie par la bobine Dr2 aux utilisations VI et V2 est récupérée par l'enroulement wl' de cette bobine Dr2.Pendant ce temps, la bobine Drl délivre une énergie au condensateur C1 et à l'utilisation V1, par l'enroulement w2 et la diode Gr6, ainsi qu'au condensateur C2 et à l'utilisation V2, par l'enroulement w3 et la diode Cr3. Lorsque les deux transistors Tsl et Ts2 sont bloqués, les deux bobines Drl et Dr2 délivrent de l'énergie en parallèle aux deux circuits précddemment décrits. Une discontinuité apparaît quand le courant d'une bobine s'ajoute à celui de l'autre. La diode Grl ou Gr4, représentée en tirets, réduit cette discontinuité de courant à la différence des courants magnétisants des deux bobines Drl et Dr2. En d'autres termes, lorsque les deux transistors sont bloqués, l'intensité du courant circulant dans la diode Grl ou Gr4 est déterminée par la bobine parcourue par le courant minimal. (Une bobine a déjà délivré de l'énergie aux sorties, tandis que l'autre bobine a récupéré de l'énergie). Le courant, déterminé par la bobine parcourue par le courant minimal, circule ainsi dans l'enroulement w3' de la bobine Dr2, la diode Grl et l'enroulement w3 de la bobine Drl, pour atteindre le condensateur C2 et l'utilisation V2, ou dans l'enroulement w2' de la bobine Dr2, la diode Gr4 et l'enroulement w2 de la bobine Drl, pour atteindre le condensateur Ci et l'utilisation V1. Les diodes Gr2 ou Gr3 et Gr5 ou Gr6 sont parcourues par la différence des courants magnétisants. Les tensions d'utilisation présentent un potentiel de référence commun, sont totalement indépendantes ou certaines présentent un potentiel de référence commun. Dans l'exemple considéré, les utilisations V1 et V2 ont un point de référence commun 0. L'utilisation V1 a une tension de service positive +Ul, de +12 V par exemple, par rapport à ce potentiel commun 0, et l'utilisation V2 une tension de service négative -U2 de -12 V. I1 n'est pas nécessaire que les deux tensions aient un meme potentiel de 12 V chacune. Les deux tensions peuvent aussi etre différentes. I1 en va autrement des courants. On peut admettre des conditions identiques dans les deux branches quand les courants des utilisations V1 et V2 sont égaux. Lorsque le courant décuple dans l'utilisation V2, les éléments du circuit (redresseurs, enroulements de bobine) produisent une chute de tension corrigée par l'amplificateur-régulateur RV. La tension entraînée U1 de l'utilisation V1 augmente toutefois simultanément de la valeur correspondant à la correction. Une décharge de l'utilisation V2 produit de méme une baisse de la tension U1 de l'utilisation V1. Une charge variable de la branche réglée produit ainsi des écarts dans la branche entraînée.Une charge variable de l'utilisation V1 produit de mème des écarts de tension. Les deux écarts de tension augmentent avec la résistance interne des diverses branches des circuits de courant non communs. On s'efforce par suite de réduire la résistance interne des divers circuits de courant. L'invention représente une amélioration par rapport aux montages habituels, grâce au remplacement du transformateur par une seconde bobine. La résistance interne des circuits de courant non communs est ainsi réduite de la resistance interne des enroulements secondaires du transformateur. L'emploi d'un transformateur dans un tel montage présente en outre d'autres inconvénients. Dans le cas de dissymétries du montage push-pull, résultant par exemple des transistors ou du bloc de commande, le transformateur inséré présente très rapidement une saturation unilatérale, produisant de grandes pointes du courant absorbé. L'emploi exclusif de bobines présente par contre l'avantage d'éviter pratiquement de telles perturbations par suite de l'entrefer des bobines. La rigidité diélectrique des transistors doit en outre entre beaucoup plus élevée en cas d'emploi d'un transformateur. La tension de pointe apparaissant alors est en effet double au moins de la tension de service, tandis que dans le montage décrit, ne comportant que des bobines, la tension inverse est égale à la tension de service plus la tension d'utilisation réduite dans le rapport de transformation. Bien entendu, diverses modifications peuvent etre apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'etre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications I. Montage d'un régulateur de commutation, inséré entre une source d'alimentation et des utilisations, et délivrant soit une tension réglée, soit une tension réglée et au moins une tension entraînée, avec séparation galvanique entre la ou les tensions délivrées à la ou aux utilisations et la source d'alimentation, ledit montage étant caractérisé en ce que les bases de deux transistors, attaqués en push-pull et dont les collecteurs sont reliés chacun à un enroulement primaire d'une bobine correspondante, sont connectées à un bloc de commande et leurs émetteurs à la source d'alimentation; les bornes de sortie, auxquelles la ou les utilisations sont reliées, sont shuntées chacune par une capacité; un enroulement secondaire des deux bobines est affecté à chaque sortie, l'extrémité libre de chaque enroulement secondaire étant reliée par une diode polarisée dans le sens passant à la borne de l'autre enroulement, connectée à l'utilisation; et un amplificateur-régulateur, relié au bloc de commande, est en parallèle avec une entrée d'utilisation. 2. Montage d'un régulateur de commutation selon revendication 1, caractérisé par le branchement d'une diode supplémentaire entre chaque paire d'extrémités libres des enroulements secondaires correspondants des deux bobines. 3. Montage d'un régulateur de commutation à une tension réglée selon revendication 1, caractérisé en ce que chaque bobine ne comporte qu'un enroulement secondaire et est reliée à une utilisation, l'amplificateurrégulateur délivrant un signal d'attaque au bloc de commande. 4. Montage d'un régulateur de commutation à une tension réglée et une tension entraînée selon revendication 1, caractérisé en ce que chaque bobine comporte deux enroulements secondaires, la tension réglée par un amplificateur-régulateur et la tension entraînée étant reliées chacune à une utilisation. 5. Montage d'un régulateur de commutation à une tension réglée et plusieurs tensions entraînées selon revendication 1, caractérisé en ce que chaque bobine comporte un nombre d'enroulements secondaires égal à celui des tensions à régler, la tension réglée par un amplificateurrégulateur et les tensions entraînées étant reliées chacune à une utilisation. 6. Montage d'un régulateur de commutation selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractErisé par des valeurs différentes des tensions d'utilisation. 7. Montage d'un régulateur de commutation selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le réglage de la somme ou de la différence de deux ou plusieurs tensions d'utilisation. 8. Montage d'un régulateur de commutation selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par la régulation des courants de sortie au lieu des tensions de sortie.