Brevet FR2282186A1 — publié le 19760312

On sait que les alternateurs de petite puissance utili-r sés pour l'alimentation électrique des véhicules automobiles, sont associés à des régulateurs permettant de maintenir à un niveau sensiblement constant la tension de sortie de l'alternateur. Un tel régulateur est branché en parallèle sur les bornes de sortie de l'alternateur et alimente, par tout ou rien, ltenroulement d'excitation dudit alternateur.On a déjà décrit des régulateurs électroniques de ce type : dans le brevet français n 72-07694, la figure 3 représente le schéma du circuit d'un tel régulateur électronique de type connu dans lequel la tension de sortie est appliquée, par I'intermédiaire d'un pont diviseur, sur un déte- teur de seuil provoquant le fonctionnement d'un composant interrupteur disposé en série sur l'alimentation de l'excitation. Pour tenir compte de la variation de la tension de sortie que l'on sou haite avoir en fonction de la température, le pont diviseur peut comporter une thermistance. On a constaté que, lors de l'utilisation de tels régulateurs, la tension de sortie de l'alternateur diminue lorsque le courant débité par l t alternateur augmente ; cette chute de tension est d'environ 10 mV par ampère. Ce phénomène connu sous le nom de "effet de recul" est dû au fait qu'en premier lieu, le rap1 port de l'intensité débitée à l'intensité d'excitation dans un alternateur varie en fonction du courant débité, qu'en deuxièie lieu, le régulateur fonctionne en tout ou rien, c'est-à-dire de façon non linéaire et qu'en troisième lieu, la thermistance peut etre soumise à la dissipation de chaleur de certains composants Ae puissance et supporte en conséquence une température accrue lorsque le débit de l'alternateur augmente. La;; troisième cause ci-dessus sentionnék est secondaire par rapport aux deux premire causes. La présente invention a pour but de décrire un régulas teur électronique permettant d'éviter partiellement 1 effet de recul ci-dessus défini. Il convient en effet de ne pas supprimer complètement l'effet de recul, une partie devant être maintenue pour conférer au système une stabilité suffisante. On considère que pour maintenir la stabilité, il ne convient pas de diminuer l'effet de recul au delà de 4,5 mV par ampère environ. La pré- sente invention a donc pour but d'amener l'effet de recul au volsinage de la valeur la plus basse souhaitable. On sait que les circuits électroniques peuvent être réalisés en utilisant la technique des couches épaisses. Dans cette technique, on dessine sur une plaquette-substrat des conducteurs réalisés au moyen d'une encre sérigraphique conductrice, ces conducteurs constituant une couche d'épaisseur constante et permettant le passage du courant d'un composant du circuit à un autre composant. Lorsque le circuit comporte des résistances, on réalise lesdites résistances en déposant, entre deux points des conducteurs précités, une pâte résistante, qui est étalée sur le substrat selon un tracé qui constitue alors la résistance désirée. Dans cette technique connue, on sait que les conducteurs ont memes une résistance parasite que l'on évalue en ohm par carré de surface. Selon l'invention, on a constaté que l'interposition d'une résistance en série avec le composant interrupteur qui comme mande l'alimentation de l'excitation de l'alternateur permettait t de réduire l'effet de recul et l'on a utilisé les résistances parasites d'un circuit à couches épaisses pour constituer la résistance permettant de diminuer lteffet de recul. La présente invention a donc pour objet le produit indus triel nouveau que constitue un régulateur électronique destiné à maintenir une tension de sortie prédéterminée pour un alternateur de petite puissance utilisable en particulier pour l'alimen- tation électrique des véhicules automobiles, ledit régulateur étant branché en parallèle sur les bornes de sortie dudit alternateur et alimentant, par tout ou rien, l'enroulement d'excitation dudit alternateur, la tension de sortie de l'alternateur étant appliquée, par l'intermédiaire d'un pont diviseur, sur un détecteur de seuil provoquant le fonctionnement d'un composant interrupteur disposé en série sur l'alimentation de l'excitation,? ledit régulateur étant réalisé sur un substrat en reliant ses différents composants par des conducteurs sérigraphiés, caractérisé par le fait qu'une portion de conducteur-sérigraphié ayant une résistance parasite est interposée entre ltentrée du composant interrupteur et l'alimentat4on constituée par une des bornes de sortie de l'alternateur, ladite entrée du composant interrupteur étant reliée à la sortie du détecteur de seuil par l'intermédiaire d'une résistance. Dans un mode préféré de réalisation, le composant interrupteur interposé en série sur l'alimentation de l'excitation de l'alternateur est un transistor interrupteur, la sortie du détecteur de seuil étant reliée à la base d'un premier transistor dont la sortie est également reliée à la base d'un deuxième tran sistor, la base du transistor interrupteur étant reliée au collez teur d'entrée de ce deuxième transistor pour former un montage "Darlington", le collecteur d'entrée du premier transistor étant relié au collecteur d'entrée du transistor interrupteur en un t point disposé entre la résistance qui assure la liaison avec la aortie du détecteur de seuil et la résistance parasite disposée en série avec le transistor interrupteur ; la résistance parasite disposée en série avec le transistor interrupteur a une valeur comprise entre 0,2 ohm et 0,05 ohm, et de préférence voisi- ne de 0,1 ohm ; le pont diviseur comporte, dans une de ses bran ches, une résistance mise en parallèle avec un condensateur et, dans son autre branche, une thermistance ; une diode est disposée aux bornes de l'enroulement d'excitation de l'alternateur et un conducteur sérigraphié ayant une résistance parasite est inter posé entre chacune des bornes de la diode et les extrémités du bobinage d1excitation, la sortie du transistor interrupteur étant branchée entre l'une des résistances parasites précitées et la borne correspondante de la diode ; celle des résistances parasi tes encadrant la diode, qui se trouve connecté à la sortie du transistor interrupteur, a une valeur inférieure à 0,1 ohm envi ron, l'autre résistance parasite encadrant li diode ayant une valeur inférieure à 2 ohms environ ;; ùn conducteur sérigraphié relie le pont diviseur à la résistance parasite en série avec le transistor interrupteur, ledit conducteur ayant une résistance parasite négligeable devant les résistances du pont diviseur, ladite résistance parasite étant de préférence inférieure à 2 ohJ o le circuit sérigraphié du régulateur est protégé par un capot, par exemple en matière plastique, recouvrant le substrat et tous les composants du circuit à l'exception de l'une des résistances du pont diviseur et de la thermistance ; le substrat équipé de son capot est disposé à l'intérieur d'un bottier bon ccnducteur de la chaleur tel qu'un bottier en aluminium en forme de radiateur. L'intéret du régulateur selon l'invention est de permet tre une compensation de l'effet de recul en utilisant les résis tances parasites d'un circuit sérigraphié ; de plus, les condi tions indiquées ci-dessus pour les résistances parasites disposCarl entre le bobinage d'excitation et la diode placée aux bornes de ce bobinage, permettent d'éviter tout déréglage de la tension de sortie de l'alternateur. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 représente, vu en plan, un circuit séri graphié selon l'invention - la figure 2 représente le schéma électrique correspondant au circuit de la figure 1. En se référant au dessin, on voit que le régulateur selon l'invention est associé à un alternateur 11 équipé d'un pont redresseur, ledit alternateur ayant deux bornes de sortie lla, llb. ta borne négative lla est reliée à la masse ; la borne llb est la borne positive. L'alternateur 11 comporte un enrouleme d'excitation 12 dont une extrémité est reliée à la masse par la borne 27. Aux bornes de l'alternateur 11 se trouvent placés en parallèle, d'une part le circuit d'utilisation 30 et d'autre part,1 la batterie 29 (12 volts) du véhicule auquel est associé I'alte nateur 11.Le régulateur selon l'invention comporte trois bornes 1, 2 et 3 reliées respectivement à la borne llb, à la borne t et à l'extrémité de l'enroulement d'excitation qui n'est pas liée à la borne 27. Le détecteur de seuil du régulateur est constitué par une diode Zener 14 dont entrée 15 constitue la séparation des deux branches d'un pont diviseur. Sur la branche du pont diviseur qui est reliée à la masse, on trouve en parallèle une résistance 16 de 140 ohms et un ensemble constitué par une thermistance 17a et une résistance 17. ta thermistance 17a a une valeur de 220 ohms à une température de 25 OC et un coefficient de variation de 3 300. ta résistance 17 a une valeur de 75 ohms.Sur l'autre branche du pont diviseur, on trouve, en parallèle, un condensateur 18 de 0,01 microfarad et une résistance 19 ayant une valeur comprise entre 180 ohms et 440 ohms, la valeur de la résistance 19 étant ajustée au moment du réglage du régulateur en 1 1échancrant au moyen d' un faisceau Laser : on a désigné par l9a l'échancrure de réglage ainsi pratiquée. La diode Zener 14 a sa sortie reliée à la base d'un premier transistor 8 ; une résistance de polarisation 22 de 1500 ohms relie la base du transistor 8 à son-collecteur d'entrée et à l'alimentation positivé constituée par la bor ne 1.Le transistor 8 est un transistor WPNP" ; son collecteur est relié à la base d'un deuxième transistor "PNP" 24, une résistance de polarisation 25 de 1200 ohms étant interposée entre l'alimentation négative de la borne 2 et la base du transistor 24. L'émetteur du transistor 24 est relié à la base du transistor interrupteur 21 ; le transistor 21 est un transistor "PNP" dont l'émet- teur est relié à l'alimentation positive de la borne 1 et dont le collecteur est relié à l'une des extrémités de l'enroulement d'excitation 12 de l'alternateur 11. Aux bornes de l'enroulement d'excitation 12 se trouve une diode 28. Des résistances parasites se trouvent interposées entre certains points du circuit qui vient d'être décrit.On a désigné par 31 la résistance interposée entre la borne 3 et le collecteur du transistor 21, par 32 la résistance parasite interposée entre la ligne de connexion négative 26 du régulateur et la diode 28, par 33 la résistance parasite interposée entre le pont diviseur et la borne 1, et enfin par 34 la résistance parasite interposée entre la borne 1 et le point de jonction A des émetteurs des transistors 8 et 21. Le circuit, qui vient d'être décrit, est réalisé par la technique des couches épaisses sur un substrat constitué par une plaquette rectangulaire d'alumine 40, sur laquelle on a déposé des traits d'encre conductrice constituant les conducteurs sérigraphiés du circuit. La couche conductrice est une couche or-palladium. Les composants 8, 14, 24, 21, 28, 17a et 18 sont posés sur les zones appropriées des conducteurs sérigraphiés, ces zones ayant été préalablement étamées comme il est représenté schématiquement sur la figure 1 par des hachures obliques. Les bornes des composants précités, qui ne sont pas en contact avec les zones étamées du circuit, sont reNiées aux points convenables du circuit par des fils d'aluminium de 50 à 100 microns de diamètre.Les zones de soudure sur les conducteurs sérigraphiés des fils de connexion associés aux différents composants du circuit, sont recouvertes d'une couche d'or et sont représentées schématiquement sur la figure 1 sous forme de zones remplies de points. L'ensemble du circuit sérigraphié est recouvert par un capot en matière plastique dont la trace est dessinée sur la figure 1 en trait mixte.Les parties des trois conducteurs sérigraphiés, qui aboutissent aux bornes 1, 2 et 3 du régulateur et qui se trouvent à l'extérieur du capot, sont étamées comme indiqué par les hachures obliques sur la figure l.ta thermistance 17 et la résistance de réglage 19 sont disposées à ltextérieur du capot précité ; cette disposition de la résistance 19 permet de mettre en place le capot de protection et de realiser, ensuite, le réglage du régulateur en faisant agir un rayon laser sur la résistance 19 pour faire varier la valeur de ladite résistance par modification de l'échancrure l9a. Le fait d'avoir placé la thermistance 17a à l'extérieur du capot permet, en disposant le substrat 40 à l'intérieur d'un bottier en aluminium formant radiateur, de soumettre la thermistance aux variations de la température ambiante.Les résistances 16, 17, 25, 22 et 19 sont réalisées selon le dessin de la figure 1 au moyen d'une pâte ayant une résistance de 100 ohms par carré. Lorsque la tension aux bornes de l'alternateur 11 dépasse la valeur de régulation prédéterminée, la diode Zener 14 devient passante, laepase du transistor 8 est polarisée négative ar rapport a 1 emetteur ment: de sorte que le transistor 8 conduit le courant, ce qui polarise positivement la base du transistor 24. Le transistor 24 n'est pas conducteur, de sorte que la base du transistor 21 est polarisée positivement. Le transistor 21 n'est donc plus conducteur, ce qui coupe l'alimentation de l'enroulement d'excitation 12.Inversement. lorsque la tension de sortie de l'alternateur 11 diminue, la diode Zener 14 n'est plus passante, la base du transistor 8 est polarisée positivement, le transistor 8 n'est plus conducteur, la base du transistor 24 est polarisée négativement, le transistor 24 est conducteur, la base du transistor 21 est polarisée négativement et le transistor 21 devient conducteur: il en résulte que l'enroulement d'excitation 12 est à nouveau alimenté. La présence du condensateur 18 permet de limiter la fréquence du hachage du courant d'excitation en introduisant une constante de temps dans les variations de potentiel de l'entrée de la diode Zener 14. La présence de la thermistance 17 permet de faire varier le rapport des résistances dans le pont diviseur en fonction de la température de l'air ambiant. Quand la valeur moyenne du courant d'excitation augmente, c'est-à-dire quand le courant débité par l'alternateur augmente, la tension au point A du circuit diminue en raison de la présence de la résistance parasite 34 constituée par la résistance inhérente à une partie de conducteur sérigraphié. On retarde donc le début de la conduction de la diode Zener 14 et l'on retarde par conséquent le blocage du transistor 21 ; le courant d'excitation crott donc jusqu'à une valeur plus élevée que celle qu'il aurait atteinte sans la présence de la résistance parasite 34 et la ten sion de régulation est donc plus élevée. Grâce d cette dispositio l'effet de recul normal de l'alternateur est compensé partielle ment et on peut l'amener de 10 millivolts par ampère jusqu'à en viron 4,5 millivolts par ampère.Il n'est pas sothaitable de des cendre au-dessous de cette limite en raison de la nécessité qu'in y a de préserver la stabilité du système. La résistance parasite 34 a une valeur d'environ 0,1 ohm. Lorsque la bobine d'excitation 12 se décharge à travers la diode 28, on risque, s'il existe une résistance sur la ligne de conduction négative 26, de provoquer un déréglage de la tension de sortie de l'alternateur par action sur la tension de l'anode de la diode Zener 14. Dans le circuit représenté sur la figure 1, la. ligne de conduction négative 26 a une très faible résistance parasite ce qui évite l'inconvénient précité.Cependant, la diode 28 est en série avec une résistance parasite 32 et au moment de la décharge de la bobine d'excitation 12, le courant de décharge traverse la diode 28 et les résistances parasites 31 et 32. I1 en résulte, puisque la résistance parasite 32 est parcourue par le courant de décharge, que l'on tend à baisser le potentiel du collecteur du transistor 21 au-dessous du potentiel de la masse on fait donc en sorte, pour limiter cet inconv lent, de limiter la valeur de la résistance parasite 32 à un maximum de 2 ohms.La valeur de la résistance parasite 31 est de même limitée à une valeur maximum de 0,1 ohm car elle esst en série asec la~bobine d'excitation 12 et tend par conséquent à limiter le courant d'est citation. Enfin,la résistance parasite 33 doit être négligeable vis-à-vis des résistances du pont diviseur ; elle doit être de préférence inférieure à 2 ohms. On constate que le régulateur qui vient d'entre décrit permet de limiter l'effet de recul à 4,5 millivolts par ampère et assure la régulation de tension d'un alternateur avec une pré cision et une fiabilité très satisfaisantes. I1 est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'in- vention. a E V E N D I C A T I O N S i - Régulateur électronique destiné à maintenir une tension de sortie prédéterminée pour un alternateur de petite puissance utilisable en particulier pour l'alimentation électrique des véhicules automobiles, ledit régulateur étant branché en parallèle sur les bornes de sortie dudit alternateur et alimentant, par tout ou rien, l'enroulement d'excitation dudit alternateur, la tension de sortie de l'alternateur étant appliquée, par l'intermédiaire d'un pont diviseur, sur un détecteur de seuil provoquant le fonctionnement d'un composant interrupteur disposé en série sur l'alimentation de l'excitation, ledit régulateur étant réalisé sur un substrat en reliant ces différents composants par des conducteurs sérigraphiés, caractérisé par le fait qu'une portion de conducteur sérigraphié ayant une résistance parasite est interposée entre l'entrée du composant interrupteur et l'ali- mentation constituée par une des bornes de sortie de l'alternateuS, ladite entrée du composant interrupteur étant reliée à la sortie du détecteur de seuil par l'intermédiaire d'une résistance. 2 - Régulateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le composant interrupteur interposé en série sur l'alimentation de l'excitation de l'alternateur, est un transistor interrupteur, la sortie du détecteur de seuil étant reliée à la base d'un premier transistor dont la sortie est également reliée à la base d'un deuxième transistor, la base du transistor interrupteur étant reliée au collecteur d'entrée de ce deuxième transistor pour former un montage "Darlington", le collecteur t d'entrée du premier transistor étant relié au collecteur d'entrée t du transistor interrupteur en un point disposé entre la résistance qui assure la liaison avec la sortie du détecteur de seuil et la résistance parasite disposée en série avec le transistor interrupteur. 3 - Régulateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la résistance parasite disposée en série avec le transistor interrupteur a une valeur compriae entre 0,200hm et 0,05 ohm, et de préférence voisine de 0,1 ohm 4 - Régulateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le pont diviseur comporte dans une de ses branches une résistance mise en parallèle avec un condensateur et dans son autre branche une thermistance. 5 - Régulateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'une diode est disposée aux bornes de ltenroulement d'excitation de l'alternateur et qu'un conducteur sérigraphié ayant une résistance parasite est interposé entre chacune des bornes de la diode et les extrémités du bobinage d'excitation, la sortie du transistor interrupteur étant branchée entre l'une des résistances parasites précitées et la borne cor respondante de la diode. 6. Régulateur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que celle des rOsistances parasites encadrant la diode, qui se trouve connectée à la sortie du transistor interrupteur, a une valeur inférieure à 0,01 ohm environ, l'autre résistance parasite encadrant la diode ayant une valeur inférieure à 2 obns environ. 7. Régulateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'un conducteur sérigraphié relie le pont diviseur à la résistance parasite en série avec le transistor interrupteur, ledit conducteur ayant une résistance parasite négligeable devant les résistances du pont diviseur, ladite résistance parasite étant de préférence inférieure a 2 ohms. 8. Régulateur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le circuit sérigraptié est protégé par un capot, par exemple en matière plastique, recouvrant le substrat et tous les composants du circuit à l'exception de l'une des résistances du pont diviseur et de la thermistance. 9. Régulateur selon l'une des revendications 1 a 8, caractérisé par le fait que le substrat équipé de son capot est disposé a l'intérieur d'un bottier bon conducteur de la chaleur tel qu'un bottier enX aluminium en forme de radiateur.