Brevet FR2216712A1 — publié le 19740830

La présente invention concerne un mode de réalisation des multiplicateurs de tension a plusieurs étages, dits multiplicateurs de tension en cascade, utilisés en fin de circuit des générateurs de haute tension continue. De tels multiplicateurs de tension sont constitués, de manière connue en soi, par une succession d'étages redresseurs à diodes et condensateurs, et peuvent tre soit de type série, suivant le montage classique de Greinacher, soit de type parallèle, soit de type hybride, ces différentes sortes de montages connus étant, par exemple, décrits à la page 1081 de la revue néerlandaise :"Bedrijf en Techniek", du 10 juin 1971. Un montage série est caractérisé par le fait que chacune des capacités relatives a un étage de rang N est referencie par rapport à la capacité de l'étage de rang (N-1) ; un montage parallèle est caractérisé par le fait que les capacités de chacun des étages sont rfrencies tout a tour par rapport à l'une et l'autre des bornes d'entree alternative de la cascade multiplicatrice ; un montage hybride enfin est caractérisé par le fait que les capacités de chaque étage sont chacune rfrencies par rapport a. une capacité choisie d'un étage précédent. Dans le cas où l'on désire obtenir une tension de sortie très elevee, par exemple de l'ordre de 60 a 80 kV comme c'est le cas des générateurs de haute tension destinés à alimenter un pistolet de peinture ou de poudrage électrostatique, il est nécessaire d'utiliser des diodes pouvant supporter la tension mise en jeu. De telles diodes sont constituées par un ensemble compact comprenant une série de plusieurs diodes élémentaires dont le nombre peut aller jusqu'à plusieurs centaines. La mise en série de ces diodes élémentaires n'est pas sans présenter un grave inconvénient. En effet, si théoriquement chacune des diodes 619menti- res doit supporter une tension inverse égale a une portion inversement proportionnelle au nombre de diodes de la tension inverse totale, en réalité il n'en est malheureusement pas toujours ainsi. Par exemple, dans le cas où toutes les diodes élémentaires en série sont réparties sur une mme surface ëquipotentielle, on comprend aisément que seules la première et la dernière des diodes elementai- res verront a leurs bornes une différence de potentiel instantanée ; par suite elles seront chacune soumises a la moitié de la tension instantanée, c'. est-a- dire à une valeur de tension inverse très supérieure a celle qu'elles peuvent supporter. On a donc souvent constate-que les diodes utilisées dans les montages multiplicateurs de tension pour appareils fournissant des tensions élevées avaient une durée de vie très courte, mais sans toutefois, jusqu'à présent, trouver un remède satisfaisant a cet inconvénient. Le mode de réalisation des multiplicateurs de tension selon l'invention permet d'éviter cet inconvénient. Grâce a celui-ci en effet chaque diode élémentaire faisant partie de la diode globale est soumise a une tension inverse qui est approximativement la mme pour chacune d'entre elles. On évite ainsi que les différentes diodes constituant la cascade soient détériorées après un court temps de fonctionnement. Il est caractérisé en ce que chacune des diodes globales formant la cascade est disposée entre deux surfaces de manière soit perpendiculaire, soit légèrement oblique par rapport a ces surfaces, de façon que le champ électrique le long de la diode globale soit approximativement constant. De telle manière, on obtient une différence de potentiel instantanée variant uniformément le long de la diode globale, et par suite une différence de potentiel aux bornes de chacune des diodes élémentaires sensiblement identique pour chacune d'elles a chaque instant. L'invention sera mieux comprise a l'aide de la description suivante d'un mode de réalisation possible d'une cascade de type parallèle destinée a tre utilisée pour l'alimentation en haute tension d'un pistolet de peinture ou de poudrage électrostatique, ladite cascade étant miniaturisée de maniere à pouvoir tre incorporée dans le canon dudit pistolet. Les dessins annexes dans lesquels la figure 1 represente un schéma électrique de la cascade et la figure 2 un schéma de réalisation de celle-ci aideront également a la compréhension de l'invention. Sur la figure 1, la référence (1) désigne le transformateur de sortie d'un onduleur (2) fonctionnant à une fréquence d'environ 30 kHz et équipant la partie antérieure du générateur de haute tension., La tension d'environ une vingtaine de volts recueillie au secondaire du transformateur (1) est propagée par l'interme- diaire du câble (3) jusqu'A un transformateur (4) place dans le corps du pistolet et délivrant a son secondaire une tension de sortie d'une amplitude d'environ 5. kV. Aux bornes du secondaire du transformateur (4) est placée une cascade du type parallèle comprenant six étages, et fournissant a sa sortie (5) une haute tension continue d'une valeur suffisante pour alimenter l'électrode du pistolet de pulvérisation électrostatique. De manière connue en soi, la sortie (5) du générateur haute tension est reliée au point de tension le plus élevé (6) de la cascade par l'intermédiaire d'une résistance (7) d'une valeur de quelques mégohms servant a protéger le générateur. La figure 2 représente un mode de réalisation de la cascade de type parallèle utilisée sur la figure 1, et conforme à l'invention. De manière connue en soi chacune des capacités équipant la cascade de type parallèle est réalisée par mtallisation de chacune des faces d'une plaque plane isolante (8,9) semblable aux plaques utilisées pour les circuits imprimés. Par exemple, chacune des plaques (8,9) est constituée par une feuille en Epoxy d'une épaisseur de 2,6 mm. Conformément a l'invention, les plaques (8) et (9) sont placées l'une dessus l'autre dans des plans parallèles, les diodes globales (10) a (21) constituant la cascade étant placées de manière perpendiculaire ou légèrement oblique a ces plans. De la sorte, chacune des diodes globales (10) (21) est placée dans une zone où le champ électrique est sensiblement constant. On évite ainsi que chacu ne des diodes élémentaires, constituant chacune des diodes globales, ne soit soumise a des tensions inverses non sensiblement identiques en valeur instantanee. Dans 1'exemple de réalisation schématisé sur la figure 2, les surfaces (8) et (9) sont planes. Il va de soi qu'on pourrait leur donner une autre forme quelconque, telle qu'une forme incurvee, sans sortir du cadre de l'invention, pourvu que la direction générale de chacune des diodes globales coincide sensiblement avec une direction suivant laquelle le champ électrique est sensiblement constant. Le mode de réalisation objet de l'invention peut tre utilisé pour tous les types de multiplicateurs de tension en cascade, soit du type série, soit parallele, soit hybride, utilisés dans les générateurs de haute tension continue. Il trouve une application particulièrement intéressante dans la réalisation des générateurs de haute tension pour les pistolets de pulvérisation électrostati- que, dans lesquels on désire que le multiplicateur soit incorporé au pistolet. REVENDICATIONS 1-Mode de réalisation d'un multiplicateur de tension en cascade a diodes et condensateurs caractérise en ce que chacune des diodes formant la cascade est disposée entre deux surfaces de manière soit perpendiculaire soit légèrement oblique par rapport à ces surfaces, de façon que le champ électrique le long de ladite diode soit approximativement constant. 2-Mode de réalisation selon la revendication 1, caractérise en. ce que lesdites surfaces sont des surfaces planes parallèles et placées l'une dessus l'autre. 3-Mode de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites surfaces sont des surfaces courbes placées l'une dessus l'autre.