Brevet FR2144632A1 — publié le 19730216

La présente invention concerne un procédé d'obtention d' une tension d'alimentation constante à partir d'une source de tension quelconque et l'appareillage pour sa mise en oeuvre. Actuellement, on ne connaît aucun procédé ni aucun appareillage permettant d'obtenir ce résultat. Il en résulte que des appareils prévus pour fonctionner sous une tension d'alimentation déterminée et branchés sur une source de tension plus élevée sont détériorés. Ceci se produit souvent lorsqu'un même usager dispose de plusieurs appareils prévus pour des tensions d' alimentation différentes. La présente invention vise à pallier cette lacune. A cet effet, le procédé qu'elle concerne consiste à injecter périçdique- ment la tension d'alimentation, redréssée si c'est une tension alternative, aux bornes du primaire d'un transformateur et à régler le temps d'injection de cette tension au cours de la période de telle manière qu'aulx bornes du secondaire du transformateur, apparaisse une tension constante moyenne de la valeur désirée. Avantageusement, pour rendre très stable le fonctionnement du transformateur, son primaire et son secondaire sont rendus rigoureusement indépendants l'un de l'autre en utilisant sur le secondaire, seulement la tension induite par la démagnétisation du circuit magnétique. L'appareillage pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend deux bornes d'entrée connectables à la source de tension de valeur quelconque, un transformateur dont le secondaire est relié, à travers un élément redresseur, au circuit d'utilisation et dont le primaire est relié aux bornes précitées, à travers un pont redresseur, et un interrupteur associé à des moyens de pilotage de son temps de fermeture en fonction de la tension désiréé, de la tension de la source et des caractéristiques de l'interrupteur et du circuit d'utilisation. Avantageusement, l'interrupteur est un interrupteur électronique et les moyens de pilotage de son temps de fermeture sont constitués par un oscillateur de fréquence ajustable et un organe calculateur du temps de fermeture de l'interrupteur en fonction de la tension d'alimentation, cet organe recevant les impulsions du générateur et commandant directement l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur. L'organe calculateur peut être du type intégrateur compor tant un multi-vibrateur monostable, dont une sortie est reliée à l'interrupteur et dont l'autre sortie est reliée, par 1' intermédiaire d'un transistor, à un circuit RO, dont le temps de charge est directement lié à la valeur de la tension de la source, de telle sorte que pendant ce temps de charge, l'autre sortie est à l'état correspondant à la fermeture de l'interrupteur. Dans une variante, cet organe calculateur est constitué par un dispositif de mesure du courant de magnétisation du transformateur. Suivant une forme d'exécution préférée de l'invention le transformateur comporte un enroulement secondaire auxiliaire pour l'alimentation à travers un élément redresseur, des organes auxiliaires de l'appareillage. Avantageusement, entre les bornes de chaque enroulement secondaire, en aval de l'élément redresseur, est monté un condensateur de filtrage. Pour absorber le courant de self de fuite, de préférence, une diode et une diode zener sont montées en série entre les bornes du primaire du transformateur. Enuue du démarrage de l'oscillateur, lors de la mise eous tension de l'appareillage, entre les bornes du secondaire auxiliaire sont montés, en parallèle, un condensateur de forte valeur et la bobine d'un relais dont le contact mobile, au repos, relie l'une des bornes communes du condensateur et de la borne précités à l'une des bornes du primaire du transformateur, et, lorsqu'il est excité, relie la borne commune précitée à la ligne d'alimentation des organes auxiliaires. Lorsqu'un condensateur de filtrage est prévu aux bornes du secondaire principal, l'impédance de ce dernier, au démarrage, est pratiquement nulle de sorte qu'il absorbe tout le courant de démagnétisation et que l'oscillateur ne peut pas démarrer. Pour y remédier, un thyristor piloté par un circuit RC est monté en aval de l'élément redresseur du secondaire, et en amont du condensateur de filtrage. Pour compenser, lors de l'utilisation d'une source de haute tension, le retard dû au temps de réponse de l'interrupteur, à l'ouverture, la résistance à travers laquelle se charge le condensateur de l'intégrateur est associée à un élément dont la valeur de résistance varie en sens inverse de la tension qui lui est appliquée. En outre, pour compenser la non linéarité, aux basses tensions, du temps de charge du condensateur de l'intégrateur, en augmentant ce temps de charge, une résistance de fuite est montée en parallèle aux bornes du dit condensateur. De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la description, qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d' exécution de cet appareillage et illustrant son fonctionnement Figure 1 en est une vue schématique simplifiée Figure 2 est une vue plus détaillée de l'appareillage de figure 1) Figure 3 montre des courbes illustrant le fonctionnement de l'appareillage de figure 2. Cet appareillage comprend un transformateur 2 dont le primaire 2a est relié par l'intermédiaire d'un interrupteur 5 et d'un pont redresseur 6 aux bornes 3 et 4 d'une source de tension de valeur quelconque et pouvant varier par exemple de 12 à 80V. En aval du pont redresseur 6 est monté un condensateur de filtrage 7. Le circuit d'utilisation 8 est connecté aux bornes du secondaire 2b du transformateur 2, en aval duquel est monté un redresseur 9 ne laissant passer que le courant de démagnétisation du circuit magnétique 2c du transformateur 2. Un condensateur de filtrage Il est monté entre les bornes du secondaire 2b du transformateur 2, en aval du. redresseur 9. Comme il a été indiqué précédemment, l'interrupteur 5 a pour r8le de limiter à l'intérieur de chaque période, le courant de magnétisation du primaire 2a du transformateur 2, de telle manière que, compte tenu de la tensiqn entre les bornes 3 et 4 de la source d'alimentation et des caractéristiques de l'interrupteur 5 et du circuit d'utilisation 8, la tension moyenne aux bornes de sortie du secondaire 2b du transformateur 2 soit constante et à la valeur désirée. Ce résultat est obtenu à l'aide des moyens de pilotage de l'interrupteur 5 qui comprennent un oscillateur La figure 2 montre une forme d'exacution plus détaillée de l'appareillage de figure 1. Dans cet exemple, l'interrupteur 5 est un interrupteur du type électronique, comportant trois transis tors, un transistor 14 et deux transistors 15 et 16 montés en "Darlington". La réception d'un signal de tension sur la base d'un transistor 14 entraîne la conduction de ce transistor et par conséquent, la conduction du montage Darlington 15 et 16. Par conséquent, tant que dure le signal de tension sur la base du transistor 14, le courant de magnétisation traverse le primaire 2a du transformateur 2. L'oscillateur 12 est du type à résistances 17, capacités 18 associées à un transistor uni-jonction 19 auxquels sont associées des résistances de charge et d'adaptation 21 et 22. Comme le montre le dessin, la résistance 17 comporte au moins une partie réglable permettant d'ajuster la fréquence de cet oscillateur 12 à la valeur désirée. L'organe calculateur 13 est constitué par un intégrateur comportant un multivibrateur mono stable 23 dont une sortie Q est reliée à l'entrée de pilotage de l'interrupteur 5 et dont la sortie complémentaire ç est reliée, par l'intermédiaire d'un transistor 24, à un circuit RC de résistance 25 et capacité 26 dont le temps de charge est directement lié à la valeur de la tension délivrée par le pont redresseur 6, c'est à dire régnant entre les bornes 3 et 4o En effet, lorsque la sortie Q du monostable 23 est à l'état (1) sa sortie complémentaire Q est à l'état (0).Dans ce cas, comme indiqué précédemment, l'interrupteur 5 est à l'état fermé, c'est à dire passant, et le transistor 24 est bloqué, c'est à dire non passant. Le courant qui traverse la résistance 25 charge donc le c-ondensateur 26 jusqu'au seuil de déclenchement d'un transistor uni-jonction ?7 monté en aval du condensateur 26.La conduction dtransistor uni-jonction 27 engendre une impulsion positive qui, amplifiée et inversée par un transistor 28 monté en aval du transistor uni-jonction -72, est injectée dans le multi-vibrateur monostable J2 pour faire basculer ce dernier à l'état (O)(sortie Q) de sorte que sa sortie passe à l'état (1), ce qui a pour effet de débloquer le transistor 24 et par conséquent, de finir de décharger le condensateur 26 jusqu'à la prochaine impulsion délivrée par l'oscillateur 12 qui aura pour effet de faire basculer à nouveau le multivibrateur 23 à l'état (1), et le cycle recommence. La constante de temps R C26 étant très grande, par rapport au temps de charge du condensateur 26, jusqu'au seuil de déclen chement du transistor uni-jonction 27, on peut considérer que cette charge est, en première approximation, une fonction linéaire du temps. Le seuil de déclenchement du transistor uni-jonction 27, étant fixe, le temps de charge du condensateur 26 est donc inversement proportionnel à la tension appliquée aux bornes du circuit R, C26, c'est à dire inversement proportionnel à la tension aux bornes 3 et 4 de la source. La figure 3 illustre le fonctionnement de cet appareillage la courbe J2 montre la succession des Impulsions délivrées perlo- diquement par l'oscillateur 12. tes courbes 31 et 32 montrent les signaux apparaissant aux sorties respectivement Q et Q du multivibrateur 23. Chaque créneau de la courbe 31correspond donc au temps de fermeture de l'interrupteur 2 et par conséquent au temps de passage du courant de magnétisation. La partie représentée en pointillés sur cette courbe 3i montre le temps maximal de fermeture de l'interrupteur 5, c'est à dire le temps de charge du condensateur 26 correspondant à la tension minimale aux bornes 3 et 4 de la source de tension. La courbe 33 représente la tension aux bornes du condensateur 26. La courbe L4 représente la tension aux bornes de la résistance 35 de charge du circuit du transistor uni-jonction 27, c'est à dire qu'elle représente le signal transmis à la base du transistor 28. La courbe 36 représente la tension émetteur collecteur du transistor 28 courbe sur laquelle apparaissent les signaux faisant basculer le multivibrateur 23 à l'état (0) à à l'état (i)). Les courbes 2 et 38 représentent le courant respectivement de magnétisation circulant dans le primaire 2a et de démagnétisation circulant dans le secondaire 2b du transformateur 2. Comme le montre la figure 2, le transformateur 2 comporte un secondaire auxiliaire 2d et le courant engendré dans ce secondaire auxiliaire 2d, redressé par un redresseur 39 est utilisé pour l'alimentation de tous les organes auxiliaires de cet appareillage, et notamment pour l'alimentation de l'inter- rupteur 5 de l'oscillateur 12 et de l'intégrateur 15. L'énergie magnétique contenue dans la self de fuite du primaire 2a du transformateur 2, induit, en disparaissant, une tension dangereuse pour l'interrupteur électronique * Cette tension est limitée en branchant en parallèle sur le primaire 2a, une diode 41 et une diode zener 42 montées en série. Cet appareillage n'est pas autodémarreur. Pour lui permettre de démarrer, lors de sa mise sous tension, on a prévu, montés en parallèle aux bornes du secondaire auxilaire 2d, un condensateur 43 de forte capacité et la bobine 44 d'un relais dont le intact mobile 44a, au repos, relie, à l'une des bornes lu primaire 2a le point 45 commun au condensateur 43 et à la ovine 44, comme représenté sur la figure 2. Lorsque la bobine 44 test excitée, le contact mobile 44a bascule dans son autre posi ion et relie le point 45 à la ligne 46 d'alimentation des orga zles auxiliaire de cet appareillage. Après la mise sous tension de l'appareillage, suivie du basculement du contact mobile 44a du relais 44, le courant de décharge du condensateur 43 prolonge l'excitation de la bobine 44, Tondant un temps suffisant pour permettre à l'oscillateur et par conséquent à tout l'appareillage de démarrer. Au démarrage, en raison de la présence du condensateur de filtrage Il à ses bornes, l'impédance du secondaire 2b du transformateur 2 est pratiquement nul, de sorte qu'il absorbe tout le curant de démagnétisation et empêche ainsi l'oscillateur 12 d démarrer. Pour y remédier, un thyristor 47 piloté par un circuit RC de résistance 48 et capacité 49 est monté en aval du redresseur Let en amont du condensateur de filtrage 11. Suivant une autre caractéristique de l'intention, pour compenser, lors de l'utilisation d1une source de haute tension, le retard dû au temps de réponse de l'interrupteur 5 à l'ouverture, la résistance 25 à travers laquelle se charge le condensateur 26 de l'intégrateur 13 est associée à un élément 25a dont la valeur de résistance varie en sens inverse de la tension qui lui est appliquée. Enfin, pour compenser la non linéarité, aux basses tensions, du temps de charge du condensateur 26 de l'intégrateur 13, en aug neutaat ce temps de charge, une résistance 51 est montée en pari lèle aux bornes dudit condensateur. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cet appareillage qui a été décrite ci-dessus a titre d'exemple non limitatif ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. REVENDICATIONS 1. - Procédé d'obtention d'une tension d'alimentation constante à partir d'une source de tension quelconque, caractérisé en ce qu'il consiste à injecter périodiquement la tension d'alimentation, redréssée si c'est une tension alternative, aux bornes du primaire d'un transformateur et à régler le temps d'injection de cette tension au cours de la période de telle manière qu'aux bornes du secondaire du transformateur, apparaisse une tension constante moyenne de la valeur désirée. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour rendre très stable le fonctionnement du transformateur, son primaire et son secondaire sont rendus rigoureusement indépendants l'un de l'autre en utilisant, sur le secondaire, seulement la tension induite par la démagnétisation du circuit magnétique. 3. - Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux bornes d'entrée connectables à la source de tension de valeur quelconque, un transformateur dont le secondaire est relié, à travers un élément redresseur, au circuit d'utilisation et dont le primaire est relié aux bornes précitées, à travers un pont redresseur, et un interrupteur associé à des moyens de pilotage de son temps de fermeture en fonction de la tension désirée, de la tension de la source et des caractéristiques de l'interrupteur et du circuit d'utilisation. 4. - Appareillage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément redresseur monté aux bornes du secondaire du transformateur est orienté de façon à ne laisser passer que le courant induit par la démagnétisation du circuit magnétique dudit interrupteur. 5. - Appareillage selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que l'interrupteur est un interrupteur électronique et les moyens de pilotage de son temps de fermeture sont constitués par un oscillateur ae fréquence mutable, et un organe calculateur du temps de fermeture de l'interrupteur en ,fonction de la tension d'alimentation, cet organe recevant les impulsions du générateur et commandant directement l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur. 6. - Appareillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'organe calculateur est constitué par un intégrateur comportant un multi-vibrateur monostable, dont une sortie est reliée à l'interrupteur et dont l'autre sortie est reliée, par l'intermédiaire d'un transistor, à un circuit RC, dont le temps de charge est directement lié à la valeur de la tension de la source, de telle sorte que pendant ce temps de charge, 1' autre sortie est à l'état correspondant à la fermeture de 1' interrupteur. 7. - Appareillage selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'organe calculateur est constitué par un dispositif de mesure du courant de magnétisation du transformateur. 8. - Appareillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le transformateur comporte un enroulement secondaire auxiliaire pour l'alimentation à travers un élément redresseur, des organes auxiliaires de l'appareillage. 9. - Appareillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que entre les bornes de chaque enroulement secondaire, en aval de l'élément redresseur, est monté un condensateur de filtrage. 10.- Appareillage selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que pour absorber le courant de self de fuite, de préférence, une diode et une diode zener sont montées en série entre les bornes du primaire du transformateur. 11. - Appareillage selon l'une quelconque des revendications 3 à 10 caractérisé en ce que, pour permettre le démarrage de 1' oscillateur lors de la mise sous tension de l'appareillage, entre les bornes du secondaire auxiliaire sont montés, en parallèle, un condensateur de forte valeur et la bobine d'un relais dont le contact mobile, au repos, relie l'une des bornes communes du condensateur et de la borne précités, à l'une des bornes du primaire du transformateur, et, lorsqu'il est excité, relie la borne commune précitée à la ligne d'alimentation des organes auxiliaires 12. - Appareillage selon l'une quelconque des revendications 3 à 11, caractérisé en ce que, lorsqu'un condensateur de filtrage est monté aux bornes du secondaire principal, un thyristor piloté par un circuit RC est monté en aval de l'élément redresseur du secondaire, et en amont du condensateur de filtrage. 13. - Appareillage selon l'une quelconque des revendications 3à 12, caractérisé en ce que pour compenser, lors de l'utilisation d'une source de haute tension, le retard dû au temps de réponse de l'interrupteur, à l'ouverture, la résistance à travers laquelle se charge le condensateur de l'intégrateur est associée à un élément dont la valeur de résistance varie en sens inverse de la tension qui lui est appliquée. 14. - Appareillage selon ltune quelconque des revendications 3 à 13, caractérisé en ce que pour compenser la non linéarité, aux basses tensions, du temps de charge du condensateur de l'intégrateur, en augmentant ce temps de charge, une résistance de fuite est montée en parallèle aux bornes du dit condensateur.