Brevet FR2260892A1 — publié le 19750905

L'invention concerne un dispositif convertisseur permettant d'obtenir à partir d'une source primaire de tension continue une source de tension continue régulée et isolée. Afin d'obtenir un meilleur rendement on utilise généralement un dispositif de découpage de la tension primaire Uo ; cette dernière polarise des transistors de puissance dont les bases sont reliées à la sortie d'un étage de commande les transistors de puissance sont suivis 9'un transformateur de transfert de puissance connecté à un circuit de redressement et de filtrage délivrant une tension de sortie U. Un étage de régulation est connecté entre la sortie du circuit de redressement et de filtrage et 1' entrée dudit étage de commande. Dans les convertisseurs connus, l'étage de régulation comporte un amplificateur d'erreur dont une première entrée est attaquée par une fraction de la tension de sortie U à réguler, et dont une seconde entrée est attaquée par une tension continue de référence. La sortie de l'amplificateur d'erreur est connectée à la diode émissive d'un photocoupleur; dans le phototransistor de ce photocoupleur passe un courant proportionnel à celui qui circule dans la diode, le rapport de proportionnalitd tant appele rapport de transfert du photocoupleur. On constate qu'un tel dispositif presente des inconvénients ; en effet, le rapport de transfert varie d'un photocoupleur a l'autre et, pour un photocoupleur donné, ce rapport diminue en fonction du temps de fonctionnement. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif convertisseur de tensions susceptible de pallier ces inconvénients, c'est-à-dire de présenter une bonne fiabilité. La presente invention a donc pour objet un dispositif convertisseur d'une première tension continue en une seconde tension continue comportant d'une part un circuit amplificateur de puissance, muni d'au moins un transistor polarisé par ladite première tension, relié à un premier transformateur dont la sortie est connectée à un premier circuit de redressement et de filtrage délivrant ladite seconde tension ; il comporte d'autre art un étage ae régulation dont l'entrée est reliée a la sortie dudit premier circuit de redressement et de filtrage et dont la sortie est reliée a une entrée de ltetaCe de commande dudit circuit amplificateur de puissance ; ce convertisseur est caractérisé notamment par le fait que ledit étage de régulation comporte un oscillateur blockîng alimentant le primaire d'un second transformateur dont le secondaire est connecte auuit extase de commande par l'intermédiaire d'un second circuit de redressement et de filtrage. L'étage de rcOulation d'un convertisseur selon 1 invention présente un rapport de transfert oie eXini et constant dans le temps. Par ailleurs, lediL premier transformateur transmettant: la puissance dudit circuit amplificaceur et ledit second transformateur transmettant les ordres de régulation audit circuit de commande permettent d'isoler parfaitement l'entrée et la sortie du convertisseur car il n'existe entre elles aucun potentiel commun. Selon un mode de réalisation avantageux, ledit étage de commande du circuit de puissance est un générateur de signaux rectangulaires de largeur variable eomportallt un comparateur dont une première entrée est attaquée par une dent de scie de référence et dont une seconde entrée est attaquée par le signal continu de sortie dudit étage de régulation. La sortie dudit comparateur est de préférence connectée audit circuit de puissance par l'intermédiaire d'un amplificateur pu & -pull. Selon une variante de réalisation, ledit dispositif convertisseur comporte un étage de référence alimente par ladite première tension, et susceptible de délivrer d'une part ladite dent de scie de référence et d'autre part ladite tension contillue de référence. D'autres particularités et les avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante qui sera faite à l'aide du dessin annexé donné à titre illustratif rIaiS nullement limitatif et dans lequel - La figure I est un schéma synoptique d'un exemple de convertisseur selon l'invention ; - la figure 2 est un exemple de réalisation de l'ensemble référencé 40 dans la figure 1 ; - la figure 3 est un exemple de réalisation de l'étage de référence 7 apparaissant dans la figure 1 ; - la figure 4 est un exemple de réalisation de l'étage de commande 6 associé à l'étage de régulation 5 apparaissant dans la figure 1 ;; - les figures 5a, Sb, 5c, 5d, 5f, 5g sont des diagrammes illustrant des signaux de tension apparaissant en différentes bornes des circuits schématisés par les figures 2, 3 et 4. ' Sur la figure 1 on a donc illustré un convertisseur susceptible de transformer une tension continue Uo en une autre tension continue U ; il comporte très schématiquement un circuit de puissance 1 polarisé par la tension Uo et commandé ar un étaie de co-t;anae 6 susceptible ae delivrer des signaux rectangulaires. Le circuit de puissance 1 est connecté au transformateur 2 dont le secondaire est relié a un circuit redresseur 3 suivi par un circuit de filtrage 4. Un étage de régulation 5, connecte entre la sortie de l'organe de filtrage 4 et une entrée de l'étage de commande 6, comporte un amplificateur d'erreur 10 dont une première entrée est attaquée par une fraction de la tension de sortie U et dont une seconde entrée est attaquée par une tension continue de référence issue d'un generateur 12; la sortie de l'amplificateur d'erreur 10 est connectée à un oscillateur bloctin Il dont la sortie est connectée au primaire d'un transtonJa- teur 13 dont le secondaire est relie a un organe de redressement 14 et un organe de filtrage 15.Une tension continue dite signal d'erreur n apparaît donc à la sortie de l'organe de filtrage 15 de l'étage de régulation 5. L'étage de commande 6 du circuit de puissance 1 comporte essentiellement un comparateur 20 dont une première entrée est attaquée par une dent de scie de référence issue d'un générateur 31 et dont une seconde entrée est attaquée par le signal d'erreur u. La sortie du comparateur 20 est avantageusement connectée au circuit de puissance 1 par l'intermédiaire d'un amplificateur 21. Le générateur de tension continue 33 et le générateur de dent de scie 31 appartiennent à un étage de référence 7 alimenté par la source de tension Uo, et comportant un oscillateur 30 susceptible de délivrer un signal en dent de scie, et par ailleurs des signaux d'horloge 32 transmis à une bascule 34 et amplifiés par un amplificateur 35. Les signaux carrés obtenus sont amplifiés par le transformateur 36, redressés par l'organe 37 et filtrés par l'organe de filtrage 38. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, une fraction de la tension continue obtenue à la sortie de l'organe de filtrage 38 constitue la tension de référence 12 appliquée à l'amplificateur d'erreur 10. La présence des trois transformateurs 2, 13 et 36 permet d'isoler comple tement entrée et la sortie du convertisseur. La figure 2 est un exemple de réalisation de l'ensemble référencé 40 de la figure 1. On retrouve dans cette figure la source de tension primaire Uo destinée à polariser deux transistors de puissance Q10 et Qll dont les sorties sont reliées au primaire d'un transformateur T1 de transfert de puissance ; les sorties du secondaire de ce transformateur T1 sont reliées à un ensemble de redressement et de filtrage aux bornes de sortie duquel on obtient la tension de sortie U. Entre les bornes A et B est connecté l'étage de référence 7 ; entre les bornes C et n est connecté l'étage 6 de commande du circuit de puissance ; entre les bornes E et F d'une part et G et Il d'autre part est connecte l'étage de régulation 5. L'étage de référence 7 illustré par la figure 3 comporte d'abord un oscillateur composé des résistances R3, R4, R6, du condensateur C2, du transistor Q2, de la diode CR4, de la résistance R7, du transistor Q3, et des résis- tances R8 et R9. Aux bornes du condensateur C2 on obtient un signal de référence en dent de scie, et aux bornes de la résistance R9 des signaux d'horloge. L'oscillateur est relié à une bascule AI coiirLandée par les signaux d'horloge précédents et qui fournit un signal carré, amplifié par un transistor Q4 et un transformateur T3. Les signaux obtenus en sortie du transformateur T3 sont redressés et filtres, et il apparaît - aux bornes K et Q deux signaux carrés amplifiés en opposition de phase, - entre L et N et entre P et N deux tensions continues de référence, - à la borne H un signal de référence en dent de scie, - entre R et S une tension continue de référence. Dans la figure 4, on a donné un exemple d'étage 6 de comnande du circuit de puissance 1. Un comparateur A2 reçoit à sa borne M un signal de référence en dent de scie et à a borne N un signal u dont on définira l'origine plus loin. Le signal de sortie de l'amplificateur A2 est envoyé sur deux oscillateurs push-pull, composés respectivement par des transistors Q5, Q6 et des transistors Q7, Q8. Q5 et Q6 sont attaqués également par l'intermédiaire de la résistance R14 par le signal carré apparaissant à la borne K, tandis que les transistors Q7 et Q8 sont attaqués par l'intermediaire d'une résistance R17 par un signal carré en opposition de phase apparaissant à la borne Q. Les sorties des amplificateurs push-pull sont reliées respectivement aux bornes C et D, c'est-à-dire aux bases des transistors de puissance Q10 et Qll illustrés dans la figure 2. La figure 4 illustre également l1étage de régulation 5 connecté aux bornes G et H à la sortie du convertisseur et comprenant un amplificateur opérationnel A3 ; sur une première entrée de ce dernier est envoyée une fraction de la tension U, et sur une seconde entrée est envoyée une tension continue de référence apparaissant à la borne S. La sortie de cet amplificateur opérationnel A3 est reliée à un oscillateur blocking constitué par un transistor Q9, une résistance R21, deux condensateurs C9 et C10, et un transformateur T2 dont le secondaire est connecté à un organe de redressement et de filtrage. Le signal de correction u apparaissant aux bornes de ce dernier est appliqué à la borne d'entrée N de l'amplificateur A2. La figure 5a illustre le signal de référence en dent de scie appliqué à la borne M de l'amplificateur A2, et la tension de correction u issue de l'étage de régulation 5 est appliquée à la borne N. La figure 5b illustre la tension de sortie VS de l'amplificateur A2, qui est constituée par des signaux rectangulaires dont la largeur varie en fonction du niveau de la tension continue appliquée à la borne N c'est-à-dire de la tension de correction u. Les figures 5c et 5d illustrent les signaux carrés VR14 et VR17 en opposition de phase apparaissant respectivement aux bornes des résistances R14 et Ris7, et appliqués sur les bases des amplificateurs push-pull, Q5-Q6, Q7-Q8. La figure 5e illustre la tension VBQIO apparaissant à la borne C de sortie de l'amplificateur Q5-Q6 attaqué à la fois par la tension de sortie VSA2 du comparateur A2 et par la tension VR14 de même, la figure 5f illustre la tension VBQII apparaissant à la borne D de sortie de l'amplificateur Q7-Q8 attaqué par la tension de sortie du comparateur A2 et la tension VR17. Les Signaux VBQIO et VBQll sont appliques respectivement sur les bases des transistors de puissance Q10 et Qll. Enfin, on a illustré dans la figure 5g les signaux VSTI apparaissant à l'entrée du transformateur de transfert de puissance Tl. Si la tension Uà réguler augmente, la borne de l'amplificateur A3 attaquée par cette fraction de cette tension devient plus positive que la borne attaquée par la tension de référence ; il s'ensuit une augmentation de la tension de sortie de l'amplificateur A3. L'oscillateur blocking se trouve donc alimenté par une tension plus grande et les signaux se développant au primaire du transformateur T2 croissent en amplitude; il en est de meme pour les signaux se développant au secondaire de T2. Comme le montrent les figures 5a et 5b, ceci entraîne un retrecissement des signaux de commande VSA2 des deux amplificateurs push-pull qui conduisent moins longtemps. Les signaux VBQIO et VBQii ont tendance également a se rétrécir et la tension VSTl apparaissant au secondaire du transformateur Tl a donc tendance à diminuer : la tension U est bien regulee. Bien entendu, l'invention ntest pas limitée au mode de réalisation décrit et represente par les figures. UN pourra, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer certains circuits par des circuits équivalents. REVENDICATIONS 1, Dispositif convertisseur d'une première tension continue en une seconde tension continue comportant d'une part un circuit amplificateur de puissance, muni d'au moins un transistor de puissance polarisé par ladite première tension, et relië a un premier transformateur dont le secondaire est relie b un premier circuit de redressement et de filtrage délivrant ladite seconde tension, et d'autre part un étage de régulation dont l'entrée est reliée a la sortie dudit premier circuit de redressement et de filtrage et dont la sortie est reliée a une entrée de l'étage de commande dudit circuit amplificateur de puissance, caractérisé par le fait que ledit étage de régulation comporte un oscillateur blocking alimentant le primaire d'un second transformateur dont le secondaire est relié audit étage de commande par l'intermédiaire d'un second circuit de rearessen-ent et de filtrage. 2/ Dispositif convertisseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit étage de commande dudit circuit de puissance est un generaLeur de signaux rectangulaires de largeur variable comportant un comparateur dont une première entre est attaquée par un signal de référence en dent de scie et dont une seconde entre est attaquée par le signal de sortie dudit étage de régulation. 3/ Dispositif convertisseur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la sortie dudit comparateur est connectée audit transistor de puissance par l'intermédiaire d'un amplificateur push-pull. 4/ Dispositif convertisseur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit signal de référence en dent de scie est obtenu par un oscillateur alimente par ladite première tension continue. 5/ Dispositif convertisseur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite tension continue de référence est obtenue a partir d'un oscillateur délivrant des signaux d'horloge appliqués sur une bascule connectée au primaired'un troisième transformateur d'isolement dont le secondaire est relié à un troisième circuit te recressement et ae rilt:ra6-e.