Brevet FR2231049A1 — publié le 19741220

La présente invention oonoerne d'une manière générale les alimentations électriques à régulation de tension, et plus particulièrement un circuit de protection d'une teile alimen ttion contre les surtensions. Un inconvénient majeur des alimentations régulées du type série, utilisant par exemple un trarsistor en série entre la source électrique et une borne de sortie, est qu'en cas de mise en court-circuit du transistor soit par un mauvais fonctionnement de son circuit de commande, soit par la destruction physique du transistor lui-mEme, la tension d'entrée de llalimen- tation est directement appliquée aux circuits de charge avec les conséquences néfastes que l'on itnagine. La présente invention a donc pour objet un circuit de protection contre les surtensions évitant la destruction des circuits de charge qui sont reliés à une alimentation électrique régulée. L'invention a dgaZement pour obJet un circuit de détec- tion de surtension dans les alimentations dlectriqueB régulées utilisant certains éléments de la boucle de régulation de tension. Le circuit e l'invention est avantageusement utilisable its le circuit de balayage horizontal d'un récepteur de télévision. L'inconvénient précédemment mentionné des alimentations électriques classiques quiut;ilisent un circuit de régulation de tension en série avec un éliment de coupure entre une source électrique et une borne de sortie, est résolu selon l'invention par l'emploi d'un circuit de protection comprenant un détecteur de tension de sortie qui mesure la différence de potentiel entre la borne de sortie et un potentiel de référence pour produire une tension de commande, et un circuit de dérivation shuntant à la masse le point de jonction de l'élément de coupure et du circuit de rdgu- lation lorsque ladite tension de commande dépasse une valeur prddé- terminée. Belon une caractéristique essentielle de l'invention, le régulateur de tension comprend un potentiomètre connecté entre la borne de sortie et la masse du circuit, une source de potentiel de référence, un premier transistor ayant une électrode de commande et deux électrodes de conduction, un éliment de régulation en série avec l'élément de core et la borne de sortie déterminant le courant qui circule en fonction d'une tension d'entrée, l'électrode de commande du premier transistor étant reliée au curseur du potentiomètre, sa première électrode de conduction étant reliée à la source de potentiel de référence et sa seconde électrode de conduction étant reliée à l'entrée de l'élent de régulation. le circuit de détection de tension comprend un second transistor ayant une électrode de commande et.deux électrodes de conduotion dont la première est reliée au curseur du potentiomètre, l'électrode de commande étant reliée à la source de potentiel de référence et la seconde électrode de conduction étant reliée à l'élément de dérivation de courant. Une forme du circuit de régulation de tension comprend un transistor en série entre l'élément de coupure et la borne de sortie. Ce transistor travaille en mode commutation, sa conduction étant déclenchée par des impulsions de sortie d'un circuit modulateur dont l'entrée est reliée à la seconde électrode du premier transis- tor. Dans une autre forme de l'invention, ltélectrode de de commande du transistor série de régulation est directement reliée à la seconde électrode du premier transistor de façon que le transistor de régulation travaille en amplificateur de courant. Dans tous les cava, le circuit de dérivation à la masse comprend un élément semi-conducteur commandé à forte capacité de conduction, tel qu'un thyristor au silichm ou un commutateur déclenché. L'anode et la cathode de l'élément de commutation sont reliées à la masse du circuit et au point de jonction du régu;La- teur de tension et de l'élément de coupure. L'éledrode de déclen- chement du dispositif de commutation est reliée à la seconde électrode du second transistor. Dans une application particulièrement avantageuse, le circuit de privation comprend l'élément de commutation du balayage horizontal d'un récepteur de télévision. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description- détaillée qui suit et des designs sur lesquels la figure 1 représente schématiquement une forme du circuit de l'invention pour la protection contre les surtensions la figure 2 est un schéma représentant une application du montage de l'invention au circuit de balayage horizontal d'un récepteur de télévision la figure 3 représente une troisième forme du circuit de i'invention. a figure 1 représente un circuit de régulation automatique de tension à commutation série. La borne d'entrée 1 du circuit est reliée à une source électrique non représentée. La borne 1 est reliée à travers un dispositif de coupure, tel qu'un fusible 2, au collecteur d'un transistor de commutation 3. L'émetteur du transistor 3 est relié à travers une bobine d'arrêt 5 à la borne de sortie 7 du circuit. La cathode d'une diode 4 est reliée à l'émetteur du transistor 3 et son anode est à la masse. Un condensteur 6 relie la borne de sortie 7 à la masse et folie avec la bobine 5 un filtre passe-bas. La base du transistor 3 est reliée à la sortie d'un modulateur de largeur d'impulsion 12. L'entrée du modulateur 12 vst reliée par une résistance 12a à la borne de sortie 7.Une résistance 8 est connectée entre la borne de sortie 7 et la cathode d'une diode Zener 9 dont l'anode est reliée à la masse. La cathode de la diode Zener 9 est utilisée comme source dG potentiel de référence. Un potentiomètre 11 est connectée entre la borne de sortie 7 et la masse du circuit en parallèle avec un circuit de charge 13, le curseur lia du potentiomètre 11 est relié à la base d'un premier transistor PNP 10. le collecteur du transistor 10 est reliée à l'entrée du modulateur 12 et son émetteur est relié à la cathode de la diode Zener 9. Le circuit comprend un second transistor RIP 14 dont l'émetteur est relié au curseur 11a du potentiomètre et dont la base est reliée à la cathode de la diode Zener 9. le collecteur du transistor 14 est relié à la gachette d'un thyristor au silicium 16. La gachette du thyristor 16 est également reliée à la masse à travers une résistance 15. L'anode du thyristor 16 est reliée à travers une résistance 17 au collecteur du transistor 3. En fonctionnement, un signal de tension fourni par le curseur lia du szotentiomètre est appliqué à la base du transistor 10. Un signal d'erreur représentant la différence entre le potentiel mesuré et le potentiel de référence (cathode de la disse Zener) apparat ainsi au collecteur du transistor 10. Ce signal d'erreur est appliqué à l'entrée du modulateur 12 et détermine la largeur des impulsions d'un signal de commande qui est appliqué à la base du transistor 3 pour régler sa conduction0 lorsque le signal d'erreur augmente, la largeur des impulsiens de commande diminue, ce qui réduit les périodes de conduction du transistor 3 de façon à abaisser le potentiel de la borne de sortie 7, L'inverse se produit lorsque le potentiel de la borne 7 diminue. Pour régler le potentiel continu de la borne de sortie 7, il suffit d'ajuster la position du curseur du potentiomètre 11. Ainsi, lorsqu'on rapproche le curseur du pointde connexion à la borne 7, le potentiel du collecteur du transistor 10 augmente et la largeur des impulsions de commande du transistor 3 diminue, oe qui réduit la tension de sortie à la borne 7. inversement, lorsqu'on déplace le curseur Ila vers le point de connexion à la masse du potentiomètre, la tension de sortie diminue. Si l'on fait abstra*ion du transistor 14, du thyristor 16 et des résistances 15 et 17, le montage qui vient d'entre décrit est semblable à celui des circuits régulateurs classiques. On se rappelle qu'un inconvénient de ces circuits est qu'en cas de mise en court-circuit du collecteur et de l'émetteur du transistor 3 (par suite d'un mauvais fonctionnement du modulateur 12 ou de la destruction physique du transistor), la tension disponible est intégralement appliquée à la charge 13, soit par exemple 300 volts au lieu d'une tension nominale de 100 volts. il estatsé de comprendre qu'une telle surtension détériore les composants de la charge, tels que transistors, diodes, etc. Dans le circuit de la présente invention, cet inónshient est résolu de la manlbre suivante. lorsque le potentiel du curseur lia est inférieur au potentiel de référence de la diode Zener 9, le transistor 14 n'est pas conducteur et auoune tension n'apparat dans la résistance 15 pour déclencher le thyristor 16. Par contre, lorsque le potentiel du curseur Ila dépasse le potentiel de réfé renoue de la diode Zener 9, le transistor de détection 14 devient conducteur et la tension qui apparat aux bornes de la résistance 15 déclenche la conduction du thyristor 16.Dans ces conditions, le thyristor 16 dérive vers la masse un courant important en amont du transistor 3, ce qui a pour effet de faire sauter le fusible 2 et de protéger le circuit de charge 13 contre la surtension0 On comprend que le potentiomètre il appartient à la fois au circuit de fixation de la tension nominale de régulation et au circuit de détection des surtensions. Ainsi, lorsqu'onaugmente la tension nominale de sortie en déplaçant le curseur lia vers le ctté masse du potentiomètre, le potentiel du curseur diminue. Ce potentiel qui est appliqué à l'émetteur du transistor de détection 14 est une plus petite proportion de la tension de sortie accrue, de sorte que l'effet reste sensiblement le même c'est-à-dire que lorsque le potentiel de la borne de sortie 7 dépasse une valeur prédéterminée fixée par la diode Zener 9, le transistor 14 devient conducteur et déclenche la conduction du thyristor 16, ce dernier devenant alors un shunt entre le collecteur du transistor 3 et la masse du circuit. La figure 2 représente une application de la présente invention au circuit de balayage horizontal d'un récepteur de télévision. Les éléments correspondant à ceux de la figure i portent les mêmB références numériques. La borne de sortie 7 alimente divers circuits de charge 39 et l'un des côtés du primaire 31 d'un transformateur de retour de spot 30. l'autre côté du primaire 31 est relié à l-'anode d'un commutateur déclenché 25. La cathode du commutateur déclenché 25 est reliée à la masse du circuit. Une diode d'amortissement 26 est reliée à la masse par son anode et à l'anode du commutateur 25 par sa cathode. Un conden sauteur 27 est connecté en parallèle avec la diode 26 et un circuit série comprenant une bobine de déflexion 28 et un condensateur 29. Le secondaire 32 du transformateur de retour de spot 30 est connecté entre la masse du circuit et un ensemble de redressement haute tension 33. le transformateur comporte également un enroulement tertiaire 34 qui est connecté entre la masse du circuit et un circuit redresseur basse tension 35. La sortie du circuit redresseur 35 est appliquée à travers une diode de protection 36 montée en inverse à une ligne 42 qui fournit la basse tension continue de polarisation nécessaire au fonctionnement d'un circuit multivibrateur 18, d'un circuit d'attaque 19, d'un circuit oscil- lateur 23 et d'un circuit d'attaque 24.Cette tension de polarisation est prise sur l'enrôuîement te tiare du transformateur de retour de spot pluttt que directement à la borne de sortie 7 pour réduire la consommation du circuit. L'électrode de commande du commutateur 25 est reliée à la sortie du circuit d'attaque 24 dont l'entrée est reliée à la sortie du circuit oscillateur 23. la sortie du circuit oscillateur 23 est reliée d'une part à la masse à travers un condensateur 21 et une résistance 22 en série, d'autre part au collecteur d'un transistor NPN 20 dont l'émetteur est à la masse. La base du transistor 20 est reliée à la masse par une résistance 15 et au collecteur du transistor 14. L'émetteur du transistor 14 est relié à la base du transistor 10 et au curseur lia du potentiomètre. La base du transistor 14 est reliée à l'anode de la diode Zener 9 et à 11 émetteur du transistor 10. l'émetteur du transistor 10 est relié à la ligne de polarisation 42 à travers la résistance 8. le collecteur du transistor 10 est relié à l'entrée d'un multivibrateur monostable 18 dont la sortie est appliquée à un circuit d'attaque 19. La sortie du circuit d'attaque 19 est appliquée entre la base et l'émetteur du transistor 3. le condensateur 21 et la résistance 22 forment un circuit différentiateur qui transforme la sortie du circuit oscillateur 23 en un signal de déclenchement appltgd à une seconde entrée du multivibrateur 18. La première entrée du multivibrateur 18 provenant du collecteur du transistor 10 détermine la largeur des impulsions de commande qui sont appliquées au circuit 19. Un condensateur 37 est connecté entre le collecteur du transistor 3 et la cathode d'une diode 38 dont l'anode est reliée à la masse. La cathode de la diode 38 est également reliée à la ligne de polarisation 42. En service, lorsque le téléviseur est mis sous tension, la tension de la borne d'entrée 1 n'est pas appliquée au transformateur de retour de spot 30 car le transistor 3 est initialement bloqué. De ce fait, le circuit redresseur 35 ne fournit pas la basse tension de polarisation à la ligne 42, ce qui empoche que les circuits 18 et 19 rendent le transistor 3 conducteur. Ce problème est résolu par le condensateur 37 qui fournit une impulsion initiale de tension à la ligne de polarisation 42 de façon que les circuits 18 et 19 puissent déclencher une brève conduction du transistor 3. Dès que le transistor 3 devient conducteur, le transformateur 30 est alimenté et le circuit redresseur 35 maintient la basse tension de polarisation sur la ligne 42. La diode 38 décharge le condensateur 37 lorsque l'alimenition du téléviseur est coupée. le fonctionnement du régulateur automattue de tension est sensiblement le même que dans le cas de la figure 1. La protection contre is surtension est assurée de la mEme manière. lorsque le potentiel continu de la borne de sortie 7 est inférieur à la valeur de surtension prédéterminée, le transistor 14 est rendu non conducteur et bloque le transistor 20. Dans ces conditions, le signal de sortie de l'oscillateur 23, différentié par la résistance 22 et le condensateur 21, est appliqué ai multivibrateur monostable 18, comme décrit ci-dessus. Cependant, si le potentiel continu de la borne de sortie 7 dépasse la valeur de surtension prédéterminée, le transistor 14 devient conducteur et le transistor 20 shunte la sortie du circuit oscillateur 23 vers la masse.Si l'on s'arrange pour que les impulsions de sorie de l'oscillateur 23 aient une phase inversée par rapport à la conduc tion et à la non conduction du commutateur commandé 25, une sortie nulle de ltoscillateur rendra et maintiendra conducteur le commutateur. En conséquence, le courant intense qui résulte de la surtension circule dans une boucle série comprenant la borne d'entre 1, le fusible 2, le transistor 3, la bobine d'arr8t 5, la borne de sortie 7, le primaire 31 du transformateur 30 et le commutateur commandé 25, vers la masse du circuit pour faire sauter le fusible 2 et protéger le circuit 39 doe surcharges. Le transistor 3 et le commutateur 25 ne sont pas endommagés par ils ne sont soumis au courant intense que pendant un tres court instant.Ainsi, dans le montage de la figure 2, le commutateur de balayage horizontal (commutateur commandé 25) a également un double rôle car il sert également à dériver les courants de surtension. La figure 3 représente un régulateur automatique de tension Jans lequi un dispositif semiseonducteur connecté entre les bornes d'entrée et de sortie est utilisé comme résistance variable plu'cet que comme commutateur. Dans ce montage, les éléments correspondant à ceux de la figure 1 sont désignés par les mimes références. le fusible 2 est connecté en série avec la jonction collecteur-émetteur d'un transistor NPXJ 40 entre la borne d'entrée 1 et la borne de sortie 7 du circuit. a base du transistor 40 est reliée à son collecteur par une résistance 41. le collecteur du transistor de détection 10 est relié à la base du transistor 40. Pour le reste, le circuit de la figure 3 est semblable au circuit de la figure 1 et son fonctionnement est analogue, c'est-à-dire que le signal de tension fourni par le curseur 11a est appliqué à travers le transistor 10 à la base du transistor 40 pour régler sa conduction collecteur-émetteur. lorsqu'une surtension apparat au niveau du curseur lia, le transistor 14 déclenche la conduction du thyristor 16 pour shunter l'entrée du circuit vers la masse. Bien que les montages des figures 1 et 3 utilisent comme shunt un thyristor 16, il sera évident pour les électroniciens que cette fonction peut etre assurée par un commutateur commandé ou meme par un transistor ordinaire de capacité suffisante. Par ailleurs, le fusible d'entrée 2 peut évidemment outre remplacé par d'autres dispositifs de coupure, par exemple un disjoncteur. lies circuits 12, 18, 19, 23 et 24 du montage de la figure 2 n'ont pas été décrits en détail car ils sont bien connus des électroniciens. il va de soi que la description précédente n'est nullement limitative et qu'on pourra y apporter diverses modifications ou variantes entrant dans le cadre et dans l'esprit de l'invention. Revendications 1. Alimentation électrique régulée comprenant une borne d'entrée, une borne de sortie, un élément de promotion contre les surintensités relié à la borne d'entrée, un régulateur de tension sensible à un signal de commande et connecté en série entre l'élément de protection et la borne de sortie, ledit régulateur comprenant un premier transistor, une source de potentiel de référence et un détecteur de tension relié à la borne de sortie, les trois électrodes du premier transistor étant respectivement reliées au régulateur de tension, au détecteur de tension de sortie et à la source de potentiel de référence, ladite alimentation électrique étant caractérisée en ce qu'elle comprend un circuit de protection contre les surtensions des circuits de charge qui sont reliés à la borne de sortie, le circuit de protection recevant le potentiel que fournit le détecteur de tension de sortie et le potentiel de la source de référence pour produire un signal de différence qui est appliqué à un circuit de dérivation de tension shuntant les circuits de charge lorsque le signal de différence dépasse une valeur prédéterminée. 2. Alimentation électrique régulée selon la revendication I caractérisée en ce que le circuit qui fournit le signal de différence comprend un second transistor dont les électrodes sont respectivement reliées au circuit de dérivation de courant, à la source de potentiel de référence et au détecteur de tension de sortie, le second transistor étant polarisé de façon que le circuit de dérivation soit rendu conducteur lorsque le potentiel fourni par le détecteur de tension de sortie dépasse d'une quantité prédéterminée le potentiel de référence, de façon à protéger les circuits de charge externes. 3. Alimentation électrique régulée selon la revendication 2, caractérisée en ce que le régulateur de tension comprend un circuit de commabtion du type série et un modulateur de largeur d'impulsion agissant sur l'électrode de commande du premier transistor pour régler la conduction cyclique du circuit de régulation. 4. Alimentation électrique régulée selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit de masse, le circuit de dérivation de courant comprenant un élément de commutation connecté entre ladite masse et le régulateur de tension. So Alimentation électrique régulée selon la revendication 4 caractérisée en ce que l'élément de commutation et un dispositif semi-conducteur à quatre éléments ayant au moins une anode, une cathode et une électrode de déclenchement qui est reliée à la première électrode du second transistor. 6. Alimentation électrique régulée selon la revendiation 2 ou la revendication 5 destinée à un récepteur de télévision, caractérisée en ce que le circuit de dérivation utilise un élément de commutation du balayage horizonil du récepteur de télévision, celui-ci comportant au moins un circuit oscillateur qui alimente le circuit de balayage horizontal. 70 Alimentation électrique régulée selon la revendication 6 caractérisée en ce qu'un circuit de commutation associé au circuit oscillateur permet de rendre conducteur l'élément de commutation du circuit de balayage horizontal lorsque le second transistor est conducteur. 8.Alimentation électrique régulée selon la revendication 7 caractérisée en ce que le circuit de commutation comprend un troisième transistor dont les trois électrodes sont respecivement reliées au circuit oscillateur du récepteur de télévision, à la première électrode du second transistor et à la masse du circuit. 9. Alimentation électrique régulée selon la revendication 6 caractérisée en ce que le signal de sortie du circuit oscillateur est utilisé comme signal de déclenchement du circuit de modulation de largeur d'impulsion.