Brevet FR2214187A1 — publié le 19740809

La présente invention concerne un dispositif de protection contre des surcharges thermiques temporaires des transistors de puissance équipant le circuit de balayage horizontal d'un récepteur de télévision, ledit circuit comportant au moins un transistor de commande (ou "driver") relié à une première source à courant continu de tension relativement basse, et les traneistors de puissance précités, dont le nombre est réduit à une unité dans certains récepteurs de télévision, étant reliés à une seconde source de courant continu de tension relativement élevée , les deux sources précitées ayant une borne commune de même polarité. Les circuits de balayage définis ci-dessus équipent très généras lement les récepteurs de télévision transistorisés, tant monochromes que polychromes. Il est apparu que pour certains types d'apparails, la durée de vie des transistors de puissance était compromise par suite de surcharges thermiques temporaires se manifestant pendant un laps de temps inférieur à la seconde suivant immédiatement 1'ar- rAet du téléviseur; ceci est dt au fait que la source de tension continue alimentant l'étage de puissance est équipée de condensa teurs de filtrage de valeur très élevée en raison du débit instant tané considérable demandé à ladite source.Dans ces conditions, après l'arrêt du téléviseur, lténergie stockée dans ces condensa~ teurs maintent à un niveau élevé la tension d'alimentation de l1 étage de puissance alors que la tension dtalimentation de ltétage de commande décrott rapidement. I1 en résulte que le transistor de puissance cesse de fonctionner en régime de "tout ou rien", c'est-à-dire en saturation ou en blocage pour fonctionner pendant un certain temps en régime linéaire, earactékisé par un VCE très important et un IC relativement faible. Malgré la brièveté de ce régime de fonctionnement anormal, inférieur à une demi-Beconde, la puissance dissipée en chaleur au niveau de la jonction est telle quelle peut entratner la des- truction du transistor. Indépendemment de 11 aspect durée de vie du transistor de puissance, la présence dtune tension résiduelle élevée au niveau des circuits du téléviseur après coupure de ce lui-ci présente des risques certains de chocs électriques pour un eAtre humain, lors d'un dépannage par exemple. On a pensé coupler mécaniquement à l'interrupteur général du téléviseur un second interrupteur déchargeant dans une résistance la source d'alimentation de l'étage de puissa--c. Cette solution est toutefois inopérante dans le cas où l'usager arrete son télé- viseur en débranchant la prise de courais au secteur. Un des buts de la présente invention est de réaliser un dispositif absorbant automatiquement et très rapidement dès l'arrtt du téléviseur l'énergie stockée dans les condensateurs de filtrage de la source d'alimentation de ltétage de puissance. Selon l'invention, le dispositif de protection contre des surcharges thermiques temporaires des transistors de puissance équipant le circuit de balayage-horizontal d'un reeepteur de telévision, ledit circuit comportant au moins un transistor de commande (ot "driver") relié à une première source de courant continu de tension relativement basse, et les transistors de puissance précités, dont le nombre est réduit à une unité dans certains récepteurs. de télévision, étant reliés à une seconde source de courant continu de tension relativement élevée, les deux sources précitées ayant une borne commune de mtme polarité, est notamment remarquable par la mise en oeuvre d'un dispositif semiconducteur à conductibilité unilatérale et à effet de commutation muni -de deux électrodes principales et d'une électrode auxiliaire de come mande, les deux électrodes principales étant respectivement-reo liées-aux deux bornes de la seconde source de courant continu, l'une directement et l'autre par une résistance, et l'électrode auxiliaire de commande étant reliée par deux résistances, respee tivement à une borne de polarité donnée de la seconde source à courant continu, et à une borne de polarité oppose d'une trois sième source de courant continu à faible constante de temps dont l'autre borne est reliée aux deux bornes communes des deux autres sources. Le dispositif semiconducteur à conductibilitë unilatérale et à effet de. commutation peut notamment Aetre un transistor apte à etre traversé par une intensité de courant déterminée par les. éléments du- montage. Dans une forme avantageuse de réalisation de l'invention, le dispositif semiconducteur à conductibilité unilatérale et à effet de commutation est un thyristor. Au moment de l'arrkt du téléviseur, la décroissance rapide de la tension de la troisième source de courant continu provoque l'inversion de la polarité de l'électrode de commande du dispo sitif seriiconducteur de façon à rentre ce vernier conaucteur, dis- sipant ainsi rapidement l'énergie stockée par le-s condensateurs de filtrage dans la résistance disposée e série avec le disposi- tif semiconducteur. La disparition quasi-immediate de la tension d'alimentation du transistor de puissance évite toute surcharge thermique de ce dernier et annhile tout danger de choc électrique. La description qui va suivre en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'inven- tion peut autre réalisée. La figure 1 représente le schéma de principe simplifié d'un circuit de balayage horizontal de téléviseur équipé d'une forme avantageuse de réalisation du dispositif de protection selon l'invention. La figure 2 représente les courbes de décroissance en fonc- tion du temps, après coupure du téléviseur, respectivement de la tension d'alimentation de l'étage de commande et de la tension d'alimentation de l'étage de puissance, suivant que le dispositif de protection selon l'i-avention est ou non-en service. Sur la figure 1, la base d'un transistor de commande I, de type NPN est relié par-un condensateur 2 à l'une des sorties d'un générateur 3 de signaux à la fréquence du balayage horizontal, l'autre sortie du générateur 3 étant conneetée à un conducteur négatif 4 réuni à une masse commune 5 ; le collecteur du transistor 1 est relié à travers l'enroulement primaire 6 d'un transformateur 7 à un premier conducteur 8 aboutissant-à la borne posi- tive 9 d'une source de basse tension Vbl dont la borne négative 10 est reliée au conducteur 4, ltémetteur du transistor 1 étant par ailleurs directement relié à ce mQme conducteur 4. Le conducteur d'alimentation du générateur 3 est directement relié au conducteur positif 8,, tondis que la base du transistor I est réunie à ce même conducteur par une résistance 11. Les extrémités de l'enroulement secondaire 12 du transformateur 7 sont respectivement reliées au conducteur négatif 4 et à la base d'un transistor de puissance 13, du type NPN, ledit enroulement 12 étant par ailleurs shunté par une diode de récupération 14, l'anode de cette dernière ainsi que l'émetteur du transistor 13 étant réunis au conducteur négatif 4. Le collecteur du transistor 13 est relié, à travers l'enrou- lement primaire 15 d'un transformateur 16 muni dtun enroulement 17 de très haute tension, à un second conducteur 1.8 relié à la borne positive 19 d'une source de haute tension Vb2 dont la borne négative 10 est commune avec celle de la source Vb1. Entre le collecteur du transistor 13 et le conducteur négatif 4 est disposée une bobine de dé flexion horizontale 20 en série avec un condensateur réservoir 21, un autre condensateur d'accord 22 étant directement connecté entre le collecteur et le conducteur négatif 4. Le dispositif de protection proprement dit selon l'invention est représenté à l'intérieur d'-une zone 23 délimitée par un cadre en traits interrompus et comporte un thyristor 24 dont la cathode est directement reliée au conducteur négatif 4, et l'anode au con ducteur positif 18 par une résistance dissipatrice 25.Entre les conducteurspositif 18 et négatif 4, est disposée une ehatne-de trois résistances 26, 27 et 28, la gâchette du thyristor. 24 étant reliée au point commun aux résistances 26 et 27 par une résistance de protection 29, tandis que le point commun aux résistances 27 et 28 constitue la borne négative 30 d'une source de tension dont la borne positive est commune à celle des bornes négatives 10 des sources Vbl et Vb2. La cathode d'une diode redresseuse 31 est reliée à l'extrémité de l'enroulement secondaire 32 d'un trans- formateur d'alimentation 33 > l'autre extrémité dudit enroulement étant réunie à la borne négative commune 10. L'anode de la diode 31 est reliée à la borne 30 par une résis- tance 34, un condensateur électrochimique de filtrage 35 étant par ailleurs disposé entre ladite anode et le conducteur négatif 4. Le transformateur 33 comporte deux autres enroulements secondaires 36 et 37 et un enroulement primaire 38 raccordé par deuxbornes 39 et 40 au secteur électrique, un interrupteur 41 étant. inséré entre l'une des extrémités du primaire et la borne 39. Ltune des extrémités de chacun des enroulements secondaires 36 et 37 est directement reliée à la borne 10, tandis que l'autre extrémité est réunie réspectivement à l'anode de deux diodes de re dresement 42 et 43 dont les cathodes aboutissent respectivement aux bornes 9 et 19, deux condensateurs électrochimiques 44 et 45 étant disposés entre lesdites bornes et la borne commune 10. Dans un but de simplification, le circuit e balayage Ae la figure 1 et ses alimentations ont été réduits à ltessentiel néces saire à la compréhension du fonctionnement du dispositif selon l'invention. Le fonctionnement du circuit de balayage horizontal de la figure I,est bien connu. Le transistor 1, normalement saturé en raison de la tension positive appliquée à la base, est bloqué périodiquement par le générateur 3. L'énergie emmagasinée dans le circuit magnétique du transformateur 7 pendant les périodes de conduction est restituée pendant les périodes de blocage au circuit de base du transistor de puissance 13, ce dernier devient conducteur- et la tension aux bornes du condensateur réservoir 21 fait croître linéairement un courant dans la bobine de déviation 20.Au moment où intervient la coupure du transistor 13, 11 énergie émmagasinée dans la bobine 20-est maximale et la tension aux bornes du condensateur d'accord 22 est sensiblement égale à la tensionaux bornes du condensateur réservoir 21 ; une demi-période d'oscillation libre s amorce, à la fin de laquelle le courant se referme par la diode de récupération 14 et la jonction basewémetteur du transistor 13. Le circuit est alors replacé dans les conditions initiales avec récupération de l'énergie, aux pertes près, sous forme de tension aux bornes du condensateur réservoir 21, et le cycle recommence. En raison des courants de crête très importants débités par le transistor 13, le condensateur 45 de filtrage de la source à haute tension Vb2 est de très forte valeur, quelques centaines de microfarads par exemple. Au moment où ltusager arrete le fonctionnement du téléviseur en ouvrant l'interrupteur 41 (en l'absence du dispositif de protection 23) la tension de la source Vbl à-basse tension commence de décrotte régulièrement et- assez rapidement (courbe 50, fig. 2) ce qui réduit l'amplitude du signal délivré par ltoscillateur 3 et par conséquent la tension fournie par le secondaire 12 du transformateur 7 ; tant que cette ampli tude est néanmoins suffisante pour fournir à la base du transis-- tor 13 le courant nécessaire pour le porter périodiquement à saturation, la source Vb2 continue de fournir de l'énergie et sa ten- sion décret tout d'abord régulièrement, mais très lentement en raison de la valeur élevée du condensateur 45 (courbe 51, fig. 2). partir du moment où le courant de base ï transistor 15 devient insuffisant pour le porter en saturation, ce dernier fonctionne alors en régime linéaire avec un VCE très élevé et un IC relativement faible. I1 en résulte une puissance très élevée :lis- sipée en chaleur au niveau de la jonction et qui peut se prolonger, en décroissant toutefois, tant que la tension Vbl reste suffisamment élevée pour fournir un courant de base au transistor 13 ; cette dissipation anormale peut entraîner immédiatement ou à terme la destruction du transistor 13.On peut voir nettement sur la courbe 51 de la figure 2 le point d'infléchissement corres- pondant au momént où cesse le régime de saturation : en effet le débit du transistor 13 devenant faible, la tension Vb2 2 ne déeroSt plus que d'une façon insensible en raison de la valeur élevée du condensateur 45, ce qui confère à la courbe une allure pratiquement horizontale. Le dispositif de protection 23 agit de la façon suivante le thyristor 24, disposé entre le + Vb2 et la masse est normalement bloqué car sa gâchette est polarisée négativement ; en effet la polarité de ladite gâchette résulte de deux tensions antagonistes qui lui sont appliquées, l'une positive issue de la source Vb2 par la résistance 26, et l'autre de la borne négative 30,-dé de' valeur plus élevée, provenant du redressement par la diode 31 de la tension délivrée par l'enroulement 32 du transformateur d'ali- mentation 33.- La tension redressée est filtrée par une cellule RC dont la constante de temps de décharge est faible. Au moment où l'usager ferme l'interrupteur 41 pour mettre- le téléviseur en service, la contre tension négative de la borne 30 est appliquée plus rapidement sur la gâchette du thyristor 24 que la tension positive issue de la source Vb2, en rtison de la forte valeur du condensateur de filtrage 45 de cette dernière ; le-thyristor 24 reste donc constamment bloqué pendant cette phase d'é- tablissement des tensions Vbl et Vb2. Au contraire, à ltouverture de-l'interrupteur 41, la contre tension négative redressée de la borne 30 disparaît presque instantanément en raison de la faible constate de temps de décharge du condensateur 35, et la gâchette est alors portée à une tension positive issue de la source Vb2, ce qui provoque l'amorçage immédiat du thyristor 24. L'énergie stockée dans le condensateur 45 est alors très rapidement dissipée en chaleur dans la résistance 25, la valeur de cette dernière étant imposée par la nécessité de maintenir le courant de crête de décharge en deça des limites imposées par le type de condensateur utilisé.En tout état de cause, ce courant- de crAete maximal est largement inférieur au courant de crête admissible par le thyristor 24 ce qui permet à ce dernier de fonctionner dans des conditions de fiabilité particulièrement avantageuses. La courbe 52 (fig. 2) montre l'allure de la décroissance de la tension Vb2 après la mise en oeuvre du dispositif selon l'invention. Par comparaison avec la courbe 51, on peut voir que toute surcharge thermique du transistor 13 est devenue impossible puisque la tension Vb2 dé croit beaucoup plus rapidement que la tension Vbl. L'enroulement 32 utilisé pour fournir la contre-tension à la borne 30 est ltun des nombreux secondaires du transformateur dta- limentation-33J servant par exemple à fournir la tension dJali- mentation de l'amplificateur à audiofréquence du téléviseur. A titre indicatif, le dispositif selon l'invention a été réau lisée par la Demanderesse au moyen de composants dont lés valeurs et les rérérences sont indiquées ci-apres. Thyristor 24 : BT 109 - Diode 31 : BY 126 -Résistance 25 : 33 a - Résistance 26 : 18 K Q Résistance 27 : 220 g * Résistance 28 : 2,2 K # Résistance 29 : IO # - Résistance 74 : 22 Q Condensateur 35 : 32 F Vb2 = 280 V - V3O = 20 V - REVENDICTIONS 1. Dispositif de protection contre des surcharges thermiues temporaires des transistors de puissance équipant le circuit de balayage horizontal d'un récepteur de télévision, ledit circuit comportant au moins un transistor de commande (cu driver), relié à une première source de courant continu ie tension relativement basse, et les transistors de puissance précités, dont le nombre est réduit à une unité dans certains récepteurs de télévision, étant reliés à une seconde source de courant continu de tension relativement élevée > les deux source-s précitées agant une borne commune de même polarité, earactérisé par la mise en oeuvre d'un dispositif semiconducteur à conduetib-ilité unilatérale et à effet de commutation muni de deux électrodes principales et d'une électrode auxiliaire de commande, les deux électrodes principales étant respectivement reliées aux deux bornes de la seconde source de courant continu, l'une directement et l'autre par une résis- tance, et ltélectrode auxiliaire de commande étant reliée par deux résistances, respectivement à une borne de polarité donnée de la seconde source de courant continu, et à une borne de polar rité opposée d'une troisième source de courant continu à faible constante de temps dont l'autre borne est reliée aux deux bornes communes des deux autres sources. 2.- Dispositif de protection selon la revendication 1, carac térisé en ce que le dispositif semiconducteur à effet de commutation est un transistor. 3. - Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif semiconducteur est un thyristor.