Brevet FR2265198A1 — publié le 19751017

La présente invention concerne les disjoncteurs statiques courant continu, utilisant des transistors, dont la fonction est la limitation du courant, à un seuil prédéterminé lorsque la consommation augmente dangereusement dans un circuit. Pour cela, le disjoncteur doit laisser apparaître entre sa borne d'entrée et sa borne de sortie une différence de potentiel suffisante qui risque de correspondre à une dissipation d'énergie thermique incompatible avec l'utilisation d'un transistor comme élément de commutation. Dans le but de conserver la souplesse d'une commutation progressive par transistor, des solutions sont connues qui permettent de faire dissiper la plus grande partie de l'énergie calorifique hors du transistor principal. Une solution consiste, en particulier, à monter en parallèle sur le transistor'principal un ensemble comprenant un second transistor en série avec une résistance de dissipation. Dans la phase limitation de courant, le second transistor est saturé alors que le transistor principal est partiellement dessaturé. Une telle disposition permet avec un transistor de puissance P de contrôler une puissance thermique égale à environ 4 P entre les deux bornes du disjoncteur. Le dispositif selon l'invention a pour but d'augmenter de façon sensible le rapport de puissance entre utilisation et transistor de commutation. La fonction régulation d'intensité est assurée au moyen d'un seul transistor "chopper", d'une diode et d'une self. Le transistor et la self sont en série avec la charge du circuit. Le courant traversant cet ensemble est mesuré par des moyens connus et agit, au travers d'un dispositif de commande sur la base du transistor, en tout ou rien à une fréquence de 50 KHz environ avec un rapport cyclique qui permet à chaque instant de maintenir l'intensité à une valeur prédéterminée. Une diode rapide boucle la charge et la self de manière à ce que l'intensité traversant la charge reste sensiblement continue avec un taux d'ondulation réduit. Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention. - La figure 1 est un schéma de principe, - La figure 2 est un diagramme de fonctionnement. Soit la charge Z alimentée au travers d'un circuit tel que représenté figure 1. Un transistor de commutation T est en série avec la charge et une self L,r. Une diode D forme une boucle FoC.B.F. Un élément de mesure 1 contrôle en permanence le courant I dans le circuit et agit sur la base du transistor T par l'intermédiaire d'un bloc de commande 2. Admettons que l'on désire maintenir le courant I En régime de conduction pure, c'est à dire I 1,4 IN, le système assurant la commande du transistor T change de mode de fonctionnement et actionne alors le transistor en tout ou rien à une fréquence de 50 KHz environ. C'est l'ensemble diode rapide D et self L qui permet à l'intensité I traversant la charge Z de rester approximativement continue entre les valeurs 1M et I (voir figure 2). En effet, à l'instant m t1 le système de commande sature T, le courant I s'accroit selon une exponentielle de constante de temps L jusqu'à une valeur Z+r 1M légèrement supérieure à 1,4 IN A l'instant t2 le transistor T est bloqué, suivant la deuxième Loi de Lenz , la self s'oppose à la variation de IM, il apparaît une polarité C- et B+ à ses bornes tendant à continuer à faire circuler le courant 1M Ce courant circule alors dans la boucle B.F.C.B. par l'intermédiaire de la diode D.Le courant décroit depuis sa valeur 1M jusqu'à sa valeur I légèrement m inférieure à 1,4 IN et le cycle recommence. Si E est la tension d'alimentation, fo la fréquence de découpage et A I le taux d'ondulation du courant I, on peut déterminer la valeur de la self de filtrage L nécessaire, soit En pratique, pour E = 28 V, IN = 20 A, fo = 50 KHz et A I = 4 A, on obtient pour L : 270 H, soit une self réalisable avec un noyau magnétique de section 0:7 cm2 , de 8 cm de long, 0,2 mm d'entrefer et 30 spires environ. Avec un fil de 1,5 mm de diamètre, le calcul de r donne 10 mQ ce qui, pour un courant continu IN de 15 A donne une chute,de tension de 150 mV aux bornes de la self. Ce dispositif permet une régulation d'intensité sans dissipation calorifique importante entre A et B au moyen d'un seul transistor de puissance plus faible que par les procédés connus à ce jour. Une application pratique est la réalisation de disjoncteurs statiques utilisables en Aéronautique. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de protection automatique d'une installation électrique à courant continu destiné à maintenir à une valeur maximale déterminée l'intensité du courant de défaut caractérisé par le fait qu'il comprend d'une part, en série entre le pôle positif de la source et la charge, un élément sensible à l'intensité du courant, un transistor "chopper" et une bobine d'inductance, et, d'autre part, en parallèle sur ladite bobine et la charge, une diode rapide de récupération dont l'anode est branchée au pôle négatif de la source. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le transistor "chopper" fonctionne à fréquence fixe et à rapport cyclique variable grâce aux signaux émis sur sa base par un circuit de commande piloté par l'élément sensible au courant.