Brevet FR2174784A1 — publié le 19731019

L'invention est du domaine des installations destinées à fournir une alimentation en courant continu assurée en principe par un redresseur connecté au secteur alternatif, et équipées d'une batterie fonctionnant en tampon, c'est-à-dire rechargée par le redresseur , qui maintient l'alimentation en courant continu en cas de panne du secteur. Elle concerne un montage simple qui assure aux diverses grandeurs électriques, en particulier courant de charge de la batterie, courant débité dans l'utilisation des valeurs correctes quelle que soit la situation rencontrée. Elle est utilisable dans tous les cas où un tel fonctionnement est exigé, et en particulier dans l'alimentation de certaines installations téléphoniques. Une alimentation du type "tampon" indiqué ci-dessus doit prendre une configuration qui s'adapte aux diverses circonstances, de façon que, d'une part, le débit dans l'utilisation soit toujours assuré dans une fourchette de valeurs données, et que d'autre part, le courant de charge de la batterie atteigne, mais ne dépasse pas une valeur prédéterminée, car un courant de recharge trop faible n'assure pas une charge satisfaisante, et un courant de recharge trop élevé nuit à la conservation de la batterie. Les alimentations tampons sont en général équipées d'un relais qui effectue les branchements nécessaires. L'invention fournit une solution sans relais, comportant essentiellement entre le redresseur et la batterie un réseau formé par une résistance relativement élevée par rapport à la résistance de l'utilisation, shuntée par une diode, l'utilisation étant connectée aux bornes de sortie du redresseur. L'invention va être décrite ci-dessous en se référant aux figures annexées dans lesquelles La figure 1 est un schéma général d'une alimentation selon l'invention; Les figures 2, 3, 4 et 5 sont des schémas équivalents correspondant à des conditions de fonctionnement types. FIGURE 1 - Les bornes 1 et 2 du dispositif sont connectées à un secteur alternatif. La borne 1 est reliée à travers un fusible 3, au primaire d'un transformateur 4, en général à deux prises 220V et 127V, dont le secondaire débite sur un redresseur 5 de bornes 6 et 7 suivi d'une cellule de filtrage 8 comprenant deux condensateurs C1, C2 et une résistance R1. Une sortie 9 de la cellule de filtrage 8 est reliée à un ple 10 d'une batterie B, par exemple pôle négatif, à travers un réseau formé d'une résistance R2 shuntée par une diode D. Le pôle positif de la batterie B, 11, est relié au pôle positif 7 du redresseur 5. Une utilisation, de résistance Rc, peut être connectée entre les points 9 et 11. On désigne par E la force électromotrice du redresseur, par U la tension aux bornes de la batterie B, par Vc la tension entre les points 9 et 11. FIGURE 2 - La figure 2 correspond au cas de la recharge de la batterie en l'absence d'utilisation entre les points 9 et 11. On admet que le transformateur et le redresseur en fonctionnement ont une résistance interne r. Pour faciliter la discussion, on suppose que les grandeurs électriques ont les valeurs suivantes E = 24V, U = 12V, r = 100 Q, R1 = 100 Q, R2 = 2800 Q. Bien entendu, ces valeurs ne sont nullement critiques et sont données uniquement à titre d'exemple. On notera cependant que E est notablement plus élevé que U et que, de même, R2 est notablement plus élevé que R1. Soit Io le courant de charge dans ces conditions. Il traverse la diode D en inverse. La diode D, polarisée en inverse, a une résistance pratiquement infinie, pour cette raison on l'a dessinée en pointillée. On trouve pour Io la valeur suivante : Io = r + Ri + R2 = 4 mA, valeur considérée comme convenable. La différence de potentiel Vc est ici égale à environ 23 V. FIGURE 3 - La figure 3 correspond au circuit complet, avec une utilisation Rc connectée entre les points 9 et 11. On suppose Rc = 240 Q, à titre d'exemple. Soit Ic le courant passant dans l'utilisation, Ic + I1 le courant débité par le redresseur. Le courant I1 traverse la batterie B et R2 dans le sens marqué la diode D est encore polarisée en inverse et présente encore une résistance pratiquement infinie. Soit Vc la tension sur l'utilisation. Un calcul simple fournit pour les courants et tensions les valeurs suivantes: Ic ~ 54 mA, I1 " 0,35 mA, Vc ~ 13 V. En prenant le pôle + comme référence, on voit que l'on a les potentiels -12V en 10 et -13V en 9. La diode D est bien polarisée en inverse. Dans exemple selon la figure 3, le courant débité dans l'utilisation est fourni totalement par le redresseur. La batterie ne débite pas dans l'utilisation; au contraire, elle est parcourue par un faible courant de charge (I2 = 0,35 mA). Mais on peut aussi dimensionner le circuit de façon à faire débiter la batterie dans l'utilisation. FIGURE 4 - La figure 4 présente la configuration effective du circuit dans le cas où la batterie coopère avec le redresseur au débit dans l'utilisation. Le courant dans l'utilisation est toujours désigné par Ic. En donnant à R1 une valeur R'1 convenable plus grande que R1, on obtient une condition pour laquelle la chute de tension dans R'1 est suffisante pour que la diode D soit polarisée dans le sens passant. La batterie débite alors dans Rc. Le courant Ic a alors deux composantes : I2 débité par le redresseur, I3 débité par la batterie. Par exemple, avec R'1 = 380 Q, il vient r + R'1 = 480 Q. On voit qu'on a. alors I2 = I3 = 25 mA, avec Vc = (24 - 12) V, égal à U. Cette determination est approximative, ne tenant pas compte de la chute de tension dans la diode D, considérée comme négligeable. Pour des valeurs croissantes de R'1, la diode D de débloque quand la quantité (r + R'1) atteint la valeur 240 Q. A partir de ce moment, la tension Vc est maintenue constante, égale à 12 volts, par la batterie ; la proportion du courant débitée par la batterie augmente à mesure que R'1 augmente. FIGURE 5 - On suppose que, selon le branchement des figures 3 ou 4, le secteur alternatif est interrompu. Le redresseur 5 a alors une résistance interne infinie, les diodes qui le constituent n'étant pas rendues passantes par le passage du courant. Le courant I dans l'utilisation est fourni en totalité par la batterie B qui débite dans l'utilisation Rc un courant Ic égal à 12/240 = 50 mA. Ce courant traverse la diode D dans le sens passant, sa résistance est négligeable. La tension sur l'utilisation Vc est maintenant égale à U, à quelques dixièmes de volt près. On voit que le montage de l'invention avec les valeurs indiquées pour les grandeurs électriques présente les propriétés remarquables suivantes 10 Il fournit un courant de charge à vide convenablement dimensionné. 20 Entre le secteur en fonctionnement et le- secteur en panne, les différences de courant dans l'utilisation et de tension à ses bornes sont dans une fourchette de l'ordre de 10 X, qui est considérée comme tout à fait satisfaisante. 3 Le montage fonctionne sans relais, ce qui assure une augmentation de fiabilité et une réduction de prix. 40 Il permet, par le changement d'une seule résistance, soit de maintenir la batterie en charge permanente, le redresseur assumant alors la totalité de la fourniture du courant dans l'utilisation, soit de subdiviser la fourniture du courant dans l'utilisation entre le redresseur et la batterie. 5 La lecture d'un voltmètre branché entre les points 9 et 11 fournit une indication immédiate sur l'état de fonctionnement du circuit. 60 En cas de défaillance de la batterie, par exemple après une immobilisation très prolongée, l'alimentation de l'utilisation est assurée dès la remise en service par le redresseur sans aucun retard : ce n'est pas le cas en général dans les alinentations à batterie-tampon. REVENDICATION Alimentation constituée par un redresseur de courant alternatif et une batterie montée en tampon, caractérisée en ce qu'elle comporte essentiellement, entre ledit redresseur et ladite batterie, un réseau formé par une résistance shuntée par une diode orientée dans le sens passant du courant débité par ladite batterie, avec une utilisation connectée en parallèle sur la sortie du redresseur, ladite résistance ayant une valeur ohmique notablement plus élevée que la valeur ohmique de l'utilisation, par exemple de l'ordre de dix fois plus élevée, et le redresseur fournissant une tension de sortie notablement plus élevée que la tension aux bornes de la batterie, par exemple environ deux fois plus élevée.