Brevet FR2177583A1 — publié le 19731109

La présente invention a pour objet un dispositif pour contrôler la puissance électrique fournie à une charge par une source de courant alternatif par variation de la phase d'amorçage d'un organe commutateur à conduction déclenchée monté en série avec ladite charge. En connalt déjà des montages électriques utilisant à cet effet des éléments semiconducteurs par exemple des thyristors simples ou symétriques qui sont commandés par une tension produite à partir de la tension alternative d'alimentation de la charge au moyen dkiridispositif de commande comprenant des moyens déphaseurs tels qu'une combinaison résistancecondensateur et des moyens tels que des diodes ou diodes Zener destinés à établir une tension de seuil de façon à déclencher la conduction dès que la tension déphasée atteint ledit seuil. L'inconvénient majeur de ces dispositifs réside dans le fait que la prédétermination du seuil à une valeur fixe rend la phase d'amorçage dépendantede l'amplitude de la tension alternative, cequi a pour conséquence une alimentation en énergie de la charge extrêmement sensible à tout changement et irrégularité du réseau alternatif. La présente invention vise à palier cet inconvénient en proposant un dispositif dans lequel la tension déphasée et la tension de seuil sont issues de la même tension alternative et en dépendent de la même manière. Chaque tension est appliquée à une entrée de commande d'un montage commutateur constitué par deux transistors complémentaires reliés de façon à former un montage à deux entrées de commande équivalant à un thyristor à deux gâchettes. La phase d'amorçage imposée audit organe commutateur à conduction déclenchée monté en série avec ladite charge est donc indépendante de la tension alternative et ne dépend que des valeurs des éléments électriques formant le dispositif de commande. Le dispositif conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison au moins un montage commutateur formé de deux transistors comtlémentaires couplés par une double liaison base-collecteur, un circuit déphaseur comportant au moins un condensateur et une résistance rglable et un circuit diviseur de tension déterminant la phase de référence et le seuil de déclenchement du montage commutateur, dont les deux entrées de commande sont respectivement reliées audits circuit, alimentéspar la source de tension par l'intermédiaire d'un redresseur passif. Une autre caractéristique essentielle du dispositif conforme à l'invention réside dans le fait qu'il peut être adapté facilement à des modes d'application variés tels que commutation à simple ou double alternance pour commander un ou deux thyristors montés tête-bêche ou un triac ou analogue. Pour commander un thyristor monté en série avec la charge il suffit de relier la sortie du montage conforme à l'invention à la gachette dudit thyristor. Un tel agencement est muni d'une diode dans le cas d'un redressement à simple alternance ou d'un Unt redresseur dans le cas d'un redressement à double alternance, la diode et le pont étant interposés respectivement entre 1- targe et le thyristor précité. Pour laconindededeux thyristorsmontéstête-bêche en série avec la charge on emploie un dispositif, dans lequel chacun desdits thyristors est déclenché par un montage commutateur respectif commandé par un circuit déphaseur et un circuit diviseur symétriques Un dispositif conforme à l'invention adapté à la commande d'un triac est avantageusement caractérisé en ce que la gâchette du triac est reliée aux sorties respectives de deux montages commutateurs symétriques commandés par un même circuit déphaseur et par deux circuits diviseurs respectifs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtrot plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de plusieurs exemples d'application non limitatif illustrés par les dessins annexés sur lesquels - la figure 1 illustre schématiquement en a comment sont reliées les parties dopées différemment des deux transistors complémentaires pour équivaloir un thyristor à deux gâchettes, en b le montage des deux transistors e en c le thyristor à deux gâchettes équivalent à ce montage - la figure 2 donne le schéma électrique du dispositif de commande conforme à l'invention ;; - la figure 3 représente l'application du dispositif de la figure 2 à la commande d'un thyristor de puissance - la figure 4 illustre un dispositif conforme à l'invention adapté pour permettre le redressement à double alternance - la figure 5 représente un mode d'application pour la commande de deux thyristors montéa-tête-bêche; - la figure 6 montre un autre mode de réalisation pour la commande d'un triac - la figure 7 illustre un mode de réalisation de l'invention permettant la commande d'un montage de deux transistors conformes à l'invention,; et - la figure 8 montre schématiquement le processus de la variation de la phase d'amorçage. Comme cela ressort clairement de la figure 2, le dispositif de commande conforme à l'invention comprend un montage de deux transistors complémentaires T1, T2. Ce montage de transistors est commandé par un circuit diviseur de tension comprenant des résistances R1, R2 et un circuit de déphasage constitué d'un condensateur C1 et d'une résistance réglable R. La figure 1 illustre comment sont reliées les parties dopées différemment des deux transistors T1, T2 complémentaires. Dans le montage choisi le transistor T1 est du type PNP et le transistor T2 du type NPN. La base du type N du transistor T1 est connectée au connecteur du type N du transistor T2, tandis que la base du type P du transistor T2 est reliée au collecteur du type P du transistor T1.On remarque que la structure ainsi obtenue équivaut à un thyristor Ty1 du type PNPN à deux gâchettes G1, G2, qui représente dans les dessins suivants le montage des tiansistoes T1 T2 Comme montré sur la figure 2, la base du transistor T1 et le collecteur du transistor T2 sont reliées au point de jonction des résistances R1 et R2, tandis que l'émetteur du transistor Ta est connecté au point de jonction du condensateur C1 et de la résistance réglable R4. lie collecteur du transistor T1 et la base du transistor T2 sont reliés par l'intermédiaire d'une résistance de stabilisation R3 au point de jonction de la,iésistance R2 et du condensateur C1 qui est également une borne de connexion au réseau alternatif.L'autre borne de connexion est reliée au moyen d'une diode D1 aux résistances R4 et à R1. la tension de sortie peut être prélevée sur l'émetteur du transistor T2. Dans le mode de réalisation rqrésenté sur la figure7, le dispositif conforme à l'invention commande un thyristor Ty2 monté en série avec la charge Ch. L'agencement électrique selon la figure 2 est à cet effet monté en parallèle sur le thyristor Ty2, la sortie, à savoir l'émetteur du transistor T2, étant reliée directement à la gâchette de commande du thyristor. La charge peut être un moteur asynchrome ou à collec-teur ou également une résistance de chauffage ou une lampe à puissance de chauffage ou luminosité variable. la figure 4 représente un agencement correspondant à celui de la figure 3, avec la différence que la simple diode D1 est remplacée par un pzt de diode P monté directement dans le circuit de charge. Ce mode d'application permet le redressement à double alternance de la tension alternative d'alimentation. Selon un autre mode de réalisation représenté dans la figure 5 et conçu pour utiliser les deux alternances de la tension d'alimentation, deux thyristors Ty3, Ty4 sont montés tête-bêche en série avec la charge Ch. Chaque thyristor TD, T4 est commandé par un montage commutateur conforme à l'invention Tyl, Ty1,. Aux deux montages Tyl, Tyl, est associé un circuit diviseur de tension symétrique formé de deux condensateurs C2, C3 respectivement shuntés par les diodes D2, D3 permettant le décharge des condensateurs, et reliés par une résistance réglable R5. Chaque borne de la résistance R5 du circuit déphaseur est reliée à une entrée de commande du montage Tyl, Tel,, comme cela a été décrit ci-avant. L'autre entrée de commande de chaque montage est connectée à une borne de la r ésistance centrale R6 d'un circuit diviseur de tension formé des trois résistances R6, R7, R8. La figure 6 illustre un autre mode de réalisation conforme à l'invention adapté à commander un triac monté en série avec la charge Ch. La gâchette du triac est reliée aux sorties respectives du montage commutateur symétrique 5T1, Ty1,à sens inverse de conduction. Ce dispositif comprend un circuit déphaseur R4, C1 auquel est connectée par l'intermédiaire d'une diode de polarisation D4, D5 une entrée de commande de 51r Ty2 respective. Chaque montage Ty1, Ty1, a son propre diviseur R1, R2. Ces deux circuits sont disposés parallèlement. La figure 7 est relative à un dispositif conforme à l'invention et identique à celui de la figure 4 avec la différence que le thyristor ty3 est remplacé par un montage de deux transistors complémentaires T3, T4 équivalent, conformément à l'invention, à un thyristor. lies deux liaisons base-collecteur sont reliées par un condensateur C4 destiné à augmenter le temps de commutation. Labase du transistor 24 est connectée à la sortie de commande du thyristor équivalent 5 En parallèle sur les jonctions base-émetteur des transistors T3, T4 sont montées des résistances identiques R9, R10 respectives. lies transistors T3, T4 peuvent etre portés à conduction par un faible courant de commande. lie fonctionnement du dispositif conforme à l'invention sera expliqué ci-après en se basant sur la figure 8, dans laquelle sont représentées les courbes caractéristiques A, B du potentiel électrique respectif appliqué aux entrée de commande du montage commutateur, A étant le potentiel de commande fourni par le circuit déphaseur, B celui fourni par le circuit déphaseur et E étant la tension alternative du réseau. les courbes A et B sont issues par redressement de la tension alternative E et sont déphasées selon l'angle s déterminé par la résistance R4 et le condensateur C1 de la manière connue. On constate que le montage commutateur devient conducteur lorsque les potentiels aux entrées de commande sont égaux, c'est-à-dire quand les courbes A et B se croisent. Le signal de commande produit à la sortie du commutateur et appliqué à la gâchette d'un thyristor peut porter ce dernier à conduction de façon que le thyristor ferme le circuit du cGUrarXt d'alimentation d'une charge Ch. Le courant est donc retardé selon l'angle par rapport à la tension d'alimentation e.Comme cela ressort clairement de la figure 8 la valeur moyenne du courant et donc l'énergie fournie à la charge varient en fonction de l'angle W , qui dépend des éléments des circuits déphaseur et diviseur, mais est indépendant de l'amplitude de la tension alternative du réseau, étant donné qu'aux bornes des deux circuits est imposée la même tension. la résistance réglable R4 permet la variation et le réglage de l'intensité du courant de charge d'une part en changeant l'angle Y , d'autre part en changeant le courant de commande appliqué à la gâchette du thyristor. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. - Dispositif pour contrôler la puissance électrique fournie à une charge par une source de courant alternatif par variation de la phase d'amorçage d'un organe commutateur à conduction déclenchée monté en série avec ladite charge, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison au moins un montage commutateur formé de deux transistors complémentaires couplés par une double liaison base-collecteur, un circuit déphaseur comportant au moins un condensateur et une résistance réglable et un circuit diviseur de tension déterminant la phase de référence et le seuil de déclenchement du montage commutateur, dont les deux entrées de commande sont respectivement reliées audits circuit alimentés par la source de tension par l'intermédiaire d'un redresseurpassif. 2. - Dispositif selon la revendicatoon 1, caractérisé en ce que la base d'un transistor et l'émetteur de l'autre transistor sont reliés au circuit diviseur et au circuit déphaseur respectivement,l'émetteur libre du second transistor constituant la sortie du montage commutateur. 3. - Dispositif selon la revendication 2 pour la commande d'un thyristor monté en série avecla charge, caractérisé en ce que la gachette dudit thyristor est reliée à la sortie du montage commutateur, monté aux bornes dudit thyristor. 4. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le redresseur passif précité est constitué par une diode montée en série avec le montage commutateur. 5. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le redresseur passif précité est constitué par un pait de diodesinterposé entre la charge et le thyristor précité. 6. - Dispositif selon la revendication 2 pour la commande de deux thyristors montés tête-bêche en sériiavec la charge, caractérisé en ce que chacun desdits thyristors est déclenché par un montage commutateur respectif commandé par un circuit déphaseur et un circuit diviseur symétriques 7. - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé enoe qutaudems montqgescommutateurssont associés un circuit diviseur de tension symétrique formé de trois résistances en série et > un circuit déphaseur symétrique formé de deux condensateurs shuntés par des diodes de polaritésopposées et reliés par une résistance réglable, aux bornes de laquelle sont respectivement reliées deux entrées de commande homologues desdits montages commutateurs, donb les deux autres entrées sont respectivement reliées aux bornes delarésistance centrale du circuit diviseur. 8. - Dispositif selon la revendication 2, pour la commande d'un thyristor symétrique, monté en série avec la charge, caractérisé en ce que la gâchette du triac est reliée aux sorties respectives de deux montages commutateurs symétriques commandés par un même circuit déphaseur et par deux circuits diviseurs respectifs. 9. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un premier montage commutateur de puissance monté en série avec la charge et commandé par un second montage commutateur pourvu de circuits associés reliés aux bornes dudit premier montage. 10. - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que pour ralentir la vitesse de commutation les collecteurs des deux transistors du premier montage commutateur sont couplés par un condensateur et respectivement reliés à l'émetteur du transistor correspondant par une résistance de faible valeur ohmique.