Brevet FR2253309A1 — publié le 19750627

la présente invention concerne un montage d'alimentation en courant d'un dispositif utilisateur à partir d'un secteur de tension alternative par commande de division de phase de la tension alternative, ledit montage présentant des thyristors anti-parallèles montes en série avec le dispositif utilisateur et une bascule monostable commnndant les thyristors. T > e tels montages trouvent leur application principale dans l'abaissement, sans pertes importantes, de la tension secteur a' la tension de travail du dispositif utilisateur Dans un- montage connu de ce type, l'alimentation en tension de la bascule monostable s'effectue par l'intermédiaire de condensateurs montés chacun en parallèle avec l'un des thyristors. L'en- trée de la bascule monostable est branchée, par l'intermédiaire d'une résistance à valeur de seuil variable, dans le circuit de charge du condensateur. Au moyen de la réssistance à seuil variable, le montage peut subir une régulation interne telle que le dispositif utilisateur reçoive sa tension de travail prédéterminée, quelle que soit la mesure dans laquelle la tension secteur dépasse la tension de travail du dispositif utilisateur. L'inconvénient du montage qui vient d'être décrit réside en ce que c'est seulement après son branchement sur une tension secteur d'une valeur affective supérieure à la tension de travail du dispositif utilisateur que le montage peut être ajusté au moyen de la résistance variable de telle manière que la tension de travail du dispositif utilisateur soit atteinte. Lors d'un transfert sur un réseau d'alimentation en courant ayant une autre tension secteur, un nouveau réglage du montage doit être effectué pour fournir au dispositif utilisateur sa tension de travail correcte. Sn outre,le montage est incapable de compenser par régulation les fluctuations de la tension secteur -et la tension de travail du dispositif utilisateur varie dans la même proportion que la tension secteur. Compte tenu de ce qui précède, -l'invention a, notamment, pour objet de créer un montage du type ci-dessus défini permettant, sans commutation ni opération de réglage particulière, de brancher le dispositif utilisateur à des réseaux d'alimentation de tensions secteur différentes et fournissant en même temps, pour une tension secteur fluctuante, au dispositif utilisateur, une tension de travail constante. A cet effet, suivant l'invention, la bascule monostable du montage-est reliée à une tension continue proportionnelle à la ten sion alternative secteur et sa résistance connectee au couplage capacitif de ses transistors et qui détermine son temps de rétablissement, est reliée à une tension continue constante. L'invention a, en outre, pour but de créer un montage d'alimentation en courant d'un dispositif utilisateur à partir d'un secteur de tension alternative du type ci-dessus défini, permettant, sans commutation ni opération de réglage particulière, de brancher le dispositif utilisateur sur des secteurs d'alimentation de fréquences de réseau différentes et fournissant, dans chaque cas, une tension de travail constante au dispositif utilisateur. A cet effet, selon une disposition de l'invention, la résistance connectée au couplage capacitif des transistors de la bascule monostable et déterminant le temps de rétablissement de celleci, est réalisée sous la forme d'un diviseur de tension, dont le rapport de division peut être-modifié par l'intermédiaire d'un circuit identificateur de fréquence. En outre, suivant un autre perfectionnement de l'invention, le curseur du diviseur de tension est relié, par l'intermédiaire d'un transistor commandé par le circuit identificateur de fréquence, au pôle négatif de la tension continue alimentant la bascule.Le circuit identificateur de fréquence est agencé de telle manière que le transistor devienne conducteur à une fréquence plus basse, de sorte que le rapport de division du diviseur de tension est modifié de telle façon que le temps de rétablissement de la bascule monostable de l'état métastable à l'état stable, est prolongé. Etant donné que souvent, dans les divers pays, les réseaux d'alimentation en courant ont à la fois des valeurs de tension secteur et des fréquences de réseau différentes, il est avantageux de combiner les dispositifs suivant l'invention définis ci-dessus. On obtient ainsi un montage d'alimentation en courant d'un dispositif utilisateur du type ci-dessus mentionné agencé pour une tension de travail déterminée et caractérisé en ce que la bascule monostable est relise à une tension continue proportionnelle à la tension alternative du secteur et en ce que. sa résistance connectée- au couplage capacitif de ses transistors et déterminant son temps de rétablissement est réalisée sous la forme d'un diviseur de tension et est reliée à une tension continue constante, tandis que le rapport de division du diviseur de tension est ajustable par l'intermédiaire d'un circuit identificateur de fréquence. Dans ces conditions, le dispositif utilisateur prévu pour une tension de travail déterminée peut être alimenté sur des secteurs de tensions et de fréquences différentes sans qulune commutation ni un réajustement soient nécessaires. le montage permet, par exemple, de brancher au moins un dispositif utilisateur d'une tension de travail de Ueff = 90 volts sur des réseaux dont la tension efficace est comprise dans la gamme de 100 à 140 volts ou sur un réseau qui présente des fluctuations de tension de 100 à 140 volts. Un même dispositif utilisateur peut, avec ce montage, fonetionner sur des tensions alternatives de secteur d'une fréquence de réseau de 50 Hz ou de o0 Hz. suivant une autre caractéristique de l'invention, il- est prévu, dans le montage, un commutateur à valeur de seuil à la sortie duquel, au-dessous d'une valeur prédéterminée de la tension continue alimentant la bascule monostable, un signal électrique peut etre recueilli. Ce signal électrique est appliqué, d'une part, par l'intermédiaire d'un couplage capacitif, à l'entrée de la bascule monostable et, d'autre part, par l'intermédiaire d'un autre couplage capacitif, à l'entrée du circuit identificateur de fréquence, lui-meme relié à une tension continue constante. Le circuit identificateur de fréquence présente, suivant un autre perfectionnement avantageux de invention, un condensateur, qui peut être chargé, par l'intermédiaire d'une résistance, à partir de la source de tension continue, et peut être déchargé par 1' intermédiaire d'un transistor commandé par le signal électrique, ce condensateur étant connecté, par l'intermédiaire d'un disposi- tif déterminateur de valeur de seuil, à la base du transistor commande par le circuit identificateur de fréquence. D'autres ets, caractéristiques et avantages de llinven- tion apparattront ci-après. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen du dessin joint, qui en représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation. Sur ce dessin: - La figure unique représente le schéma de câblage du montage suivant l'invention. Un dispositif utilisateur 1 est monté en série avec un triac 2 et est branché, par l'intermédiaire de conducteurs d'alimentation en courant 3 et 4, sur un secteur de tension alternative 5. Entre les conducteurs d'alimentation en courant 3 et 4 est monts l'enroulement primaire d'un transformateur 6, dont l'enroulement secondai re est connecté à l'entrée d'un montage en pont redresseur des deux alternances 7.A la sortie du montage en pont 7, est relié un diviseur de tension constitué par les résistances 8, 8' et avec lequel est branché en parallèle le montage en série d'une diode 9 et d'un condensateur de filtrage 10, aux bornes duquel est recueillie la tension d'alimentation de la bascule monostable ll. En parallèle' le avec le condensateur 10, est branché le montage en série d'une autre résistance 18 et d'une diode Zener 13. La diode Zener 13 fournit une tension continue constante pour l'alimentation en courant du circuit identificateur de fréquence 14. En parallèle avec diode Zener 13, est branché le montage en série d'une résistance 15 et du chemin collecteur-émetteur d'un transistor 16 du type npn. La base du transistor 16 est reliée à la prise médiane du diviseur de tension 8, 8'.La résistance 8' du diviseur de tension peut être variable. Le-collecteur du transistor 16 est connecté, par l'intermédiaire du condensateur 17, à l1 entrée de la bascule monostable 11 et, par l'intermédiaire du condensateur 18, à l'entrée du circuit identificateur de fréquence 14. La bascule monostable ll est constituée, d'une manière connue en soi, par deux transistors 19 et 20, dont les collecteurs sont relies, par l'intermédiaire de résistances respectives 21 et 22, à la cathode de la diode 9 et à l'armature positive du condensateur 10, respectivement. Le collecteur du transistor 20 est connecté, par l'intermédiaire d'une résistance 23,à la base du transistor 19 et le collecteur du transistor 19 est relié, par l'intermédiaire d'un condensateur 24 et d'une diode 25, à la base du transistor 20. Le eollecteur du transistor 20 est-connecté, par l'intermédiaire d'un condensateur 26, à la base d'un transistor 27 du type pnp, base qui est, par ailleurs, reliée, par l'intermJdiaire d'une résistance 28, à 11 émetteur de ce transistor 27. Avec le chemin émetteur-collecteur du transistor 27 est branché en parallèle le condensateur de filtrage 10. A la branche du collecteur est incorporé un circuit diviseur de tension 29, 29' dont la prise médiane est connectée à l'électrode de commande du triac 2.Le couplage capacitif des transistors 19 et 20 de la bascule monostable est relié, à partir du noeud 30, par l'intermédiaire d'un circuit diviseur de tension constitué par les résistances 31, 32 et 33, à la cathode de la diode Zener 13. la résistance 31 est variable pour permettre un ajustement. Le noeud entre les résistances 32 et 33 est connecté, par l'intermédiaire d'une résistance 34 et du chemin collecteur-émetteur d1 un transistor 35 du type npn, à la sortie négative du montage en pont 7. Le transistor 35 est commandé par le circuit identificateur de fréquence 14. Le circuit identificateur de fréquence 14 est constitué par un transistor 36, dont le chemin collecteur-émetteur est monté en série avec une résistance 37, ce montage en série étant, à son tour, branché en parallèle avec la diode Zener 13. La base du transistor 36 est reliée, par l'intermédiaire du condensateur 18 déjà mentionné, au collecteur du transistor 16. En parallèle avec le chemin collecteur-émetteur du transistor 36, est branché le montage en série d'une résistance 38 et d'un condensateur 39, avec lequel le diviseur de tension constitué par les résistances 40 et 40' est monté en parallèle. La prise médiane du diviseur de tension est connectée, par l'intermédiaire d'une diode Zener 41, à la base du transistor 35.La diode Zener 41 et le diviseur de tension 40' forment un dispositif déterminateur de valeur de seuil, dont le seuil peut etre ajusté au moyen de la résistance variable 40'. Les bases des transistors 76 et 35 sont-connectées, par l'intermédiaire de résistances respectives 43 et 42, à la sortie négative du montage en pont, moyennant quoi ces transistors sont bloqués d'une manière sûre en cas d'absence de commande de leurs bases. Le mode de fonctionnement du montage suivant l'invention, est décrit ci-après: A la sortie du montage en pont redresseur des deux alternances 7 apparaissent des demi-ondes sinusoldales positives qui parviennent, par l'intermédiaire du circuit diviseur de tension 8, à la base du transistor 16 et rendent celui-ci conducteur. Le diviseur de tension 8, 8' est calculé de telle manière qu'au-dessous d'une valeur de tension déterminée de la demi-onde sinusoldale positive, apparaissant à la sortie du montage en pont, le transistor 16 se bloque.Le potentiel du collecteur du transistor 16 augmente - alors et la vitesse de la variation correspondant à cet accroissement-de potentiel est transmise, par l'intermédiaire des condensateurs 17 et 18, à la bascule monostable 1l et au circuit identificateur de fréquence 14. A l'état stable, le transistor 20 de la bascule monostable Il est toujours conducteur, car sa base est reliée, par l'intermédiaire des résistances 31, 32, 33 au potentiel positif de la diode Zener 13. Ainsi, la base du transistor 19 est connectée, par l'intermédiaire de la résistance 23, à la sortie négative du montage en pont 7, de sorte que le transistor 19 du type pnp se bloque d'- une manière sure. Sur le condensateur 24 règne, entre le collecteur du transistor 19 et la base du transistor 20, une tension, dont la grandeur est déterminée par la tension aux bornes du condensateur 10 diminuée de la tension de conduction de la diode 25 et du chemin base-émetteur du transistor 20. Si, maintenant, 11 impulsion positive produite par la varia- tion de potentiel sur le collecteur du transistor 16 parvient sur la base du transistor 19, celui-ci devient conducteur et l'armature du condensateur 24.reliée au-dit collecteur, est branchée sur la sortie négative du montage en pont 7. La discontinuité de poten- tiel est transmise à l'autre armature du condensateur 24, de sorte que le potentiel du noeud 30 tombe au-dessous du potentiel de la sortie négative du pont dans une mesure égale à la tension de charge du condensateur 24.La base du transistor 20 devient ainsi plu8 négative que son émetteur et le transistor 20 se bloque, jus qu a ce que le condensateur 24 transfère sa charge sur les résistances 33, 32 et 31 et que la base du transistor reçoive à nouveau un potentiel positif par rapport à son émetteur. Alors, le transistor 20 devient conducteur et le transistor 10 se bloque. Lorsque le transistor 20 devient conducteur, son potentiel de collecteur s affaisse et la vitesse de variation de ce potentiel provoque l'applieation, par l'intermédiaire du condensateur 26, d'une impulsion négative à la base du transistor 27 du type pnp, de sorte que celui-ci devient conducteur. I1 passe alors un courant dans le circuit diviseur de tension 29, 29' et la tension réduite par sa chute à travers la résistance 29' parvient, sous forme d'impulsion d'amorçage, à la gâchette de commande du triac, de sorte que celui-ci devient conducteur et que la partie arrière d'une demi-onde du courant alternatif produit par la tension secteur passe à travers le dispositif utilisateur. Selon l'instant auquel, au cours d'une demi-onde, l'impulsion d'amorçage parvient à la gâchette du triac, seule une partie déterminée de la tension parvient pour chaque demi-onde au dispositif utilisateur, tandis qu'une partie déterminée du flux de courant est supprimée à chaque demi-onde, moyennant quoi la valeur efficace de la tension et du courant appliqués. au dispositif utilisateur 1, peut être à volonté augmentée (jusqu' concurrence d'une valeur voisine d'une demi onde entière) ou réduite (au maximum Jusqu'à suppression complète de la demi-onde). instant de déclenchement du triac est détermi- né par le temps de rétablissement de la bascule monostable de 11- état métastable à l'état stable, c'est-à-dire également par le temps de transfert de charge du condensateur 24. Cette commande de division de phase initiale subit une modification en ce sens que le transfert de charge du condensateur 24 s' effectue par 1' intermédiaire dtune source de tension constante, tandis que la tension d'alimentation de la bascule monostable ll s'abaisse ou s'élève en fonction de la tension ou de la variation de tension dans le secteur 5. Si le montage est relié à un secteur de tension alternative à valeur de tension plus élevée (ou si la tension du secteur 5 varie), alors une différence de tension plus élevée est appliquée aux armatures du condensateur 24, si le transistor 20 est conducteur et si le transistor 19 est bloqué.Lorsque le transistor 19 devient conducteur, le potentiel de l'armatu- re de condensateur reliée à la base du transistor 20 par l'inter médiaire de la diode 25 (noeud 30) devient inférieur, dans cette mesure plus grande, au potentiel de la sortie négative du pont ou de 1' émetteur du transistor 20. (La diode 25 protège le transistor 20 contre une tension metteur-base négative inadmissiblement élevée).Comme le transfert de charge du condensateur 34 est assuré par la tension constante de la diode Zener 13 par lJintermEdiaire des résistances inchangées 33, 32 et 31, le temps de rétablissement de la bàscule monostable ll est prolongé, de sorte-qu'une impulsion de commande ne parvient au triac 2 que plus tard dans une mesure correspondante pour déclencher le passage du flux de courant à travers le dispositif utilisateur 1. Ainsi, pour une tension plus élevée, une plus glande partie de la demi-onde sinusoS- dale est supprimée dans le dispositif utilisateur, de sorte que la valeur efficace de la tension d'une demi-onde est indépendante de l'amplitude de la tension alternative du secteur appliquée.Cet effet est encore légèrement renforcé par le fait que le blocage du transistor 16 se produit au voisinage. de la fin de chaque demi-onde de la tension continue pulsatoire à la sortie du montage en pont 7. Comme le transistor 16 se bloque au-dessous d'une valeur de ten 51 on déterminée à la sortie du montage en pont 7, Itélévation de la tension continue pulsatoire décale encore davantage l'instant de blocage du transistor 16 vers la fin de la demi-onde. En conséquence, la commutation de la bascule monostable à l'état méta stable s'effectue plus tard dans une mesure correspondante et, indépendamment du temps de rétablissement modifié de la bascule monostable 11, le temps compris entre le début d'une demi-onde de tension et le déclenchement du triac 2, est prolongé. Si, par exemple, le secteur de tension alternative 5, présente une fréquence de réseau -de 60 Hz, alors le transistor 13 se bloque toutes les 8 ms. et l'impulsion provoquant la commutation de la baseule-monostable à l'état métastable parvient, également et simultanément, par l'intermédiaire du condensateur 18, àla base du transistor 36 du circuit identificateur de fréquence 14. Ainsi, le transistor 36 devient conducteur et le condensateur 39 chargé à une tension déterminée par l'intermédiaire des résistances 37, 38, se décharge sur la résistance 38. La charge et la décharge du condensateur 38 s'effectuent d'une manière qui correspond au déclenchement du -- transistor 16 à des intervalles rythmés de 8 ms.Ainsi s'établit, aux bornes du diviseur de tension 40, 40' une valeur efficace d'une grandeur déterminée. Le diviseur de tension 40, 40' est réglé au moyen de- la résistance variable 40' de telle manière què la valeur de tension résultant de la chute à travers la résistance 40' soit inférieure à la tension de Zener de la diode Zener 41.Le transistor 35 est relié, par 1' intermédiaire de la résistance 42, au potentiel négatif et se bloque ainsi dlune manière sûre. Si maintenant, le montage est branché sur un secteur 5 de tension alternative d'une fréquence-.de réseau de 50 Hz, alors le. transistor 13 est déclenché toutes les 10 ms. et le condensateur -39 est alternativement chargé et déchargé au même rythme. Ainsi s'établit sur le diviseur de tension 40, 40', une tension d'une valeur efficace globale plus élevée que dans le cas du fonctionnement sur 60 Hz.. La chute de tension à travers la résistance 40' est maintenant supérieure à la tension de Zener de la diode Zener 41, de sorte que la base du transistor 35 est reliée à un potentiel positif par rapport à son émetteur. Ceci rend conducteur le transistor 35 et la prise médiane du diviseur de tension 31, 32, 33 de la bascule monostable il est branchée par l'intermédiaire de la résistance 34, à la sortie négative du montage en pont 7. L'impulsion présente sur le collecteur du transistor 16a, en même temps, fait basculer la bascule monostable à son état métastable.Du fait que le transistor 35 devient conducteur, la prise médiane du diviseur de tension 31, 32, 33 présente maintenant, en raison de la division de tension assurée par les résistances 33, 32, 31, par rapport au fonctionnement sur 60 Hz, précédemment décrit, dans lequel le transistor 35 restait bloque, un potentiel plus bas et le temps de transfert de charge du condensateur 24 est prolongé ainsi que, par conséquent, le temps de rétablissement de la bascule monostable Il. En conséquence, le déclenchement du triac 2 au cours d'une demi-onde s'effec- tue à un instant plus tardif, ce qui était recherché car, en fonctionnement sur 50 Hz, les demi-ondes individuelles sont plus longues qu'en fonctionnement sur 60 Hz et, par conséquent, ltinterval- le des impulsions de déclenchement élémentaires du triac 2 doit être augmenté. Comme on le comprendra aisément, on obtient ainsi our le dispositif utilisateur, globalement, la même valeur efficace de la tension de travail. R3VENDIOATI0NS 1.- Montage d'alimentation en courant d'un dispositif utilisateur à partir d' un secteur de tension alternative par commande de division de phase de la tension alternative, -ledit montage présentant des thyristors anti-parallèles montés en série avec le dispositif utilisateur et une bascule monostable commandant les thyristors, caractérisé en ce que la bascule monostable est reliée à une tension continue proportionnelle à la tension alternative secteur et en ce que la résistance de ladite bascule connectée au couplage capacitif de ses transistors et qui détermine son temps de rétablissement, est reliée à une tension continue constante. 2.- Montage d'alimentation en courant d'un dispositif utilisateur à partir d'un secteur de tension alternative par commande de division de phase de la tension alternative, ledit montage présentant des thyristors anti-parallèles montés en série avec le dispositif utilisateur et une bascule monostable commandant les thyristros, et étant caractérisé en ce que la résistance connectée au couplage capacitif des transistors de la bascule mono stable et déterminant le temps de rétablissement de celle-ci, est réalisée sous la forme d'un diviseur de tension, dont le rapport de division peut être modifié par l'intermédiaire d'un circuit identificateur de fréquence. 3.- Montage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance est réalisée sous la forme d'un diviseur de tension dont le rapport de division peut être modifié par l'intermédiaire d'un circuit identificateur de fréquence. 4.- Montage suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la prise médiane du diviseur de tension est connecté, par l'intermédiaire d'un transistor (35) commandé par le circuit identificateur de fréquence, au pôle négatif de la tension continue alimentant la bascule monostable. 5.- Montage suivant une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le circuit identificateur de fréquence est relié à une tension continue constante et peut être commandé par une tension continue proportionnelle à la tension secteur. 6.- Montage suivant une quelconque des revendications 1, 3 et 5,- caractérisé en ce que la tension continue proportionnelle à la tension alternative de secteur est recueillie à. la sortie d'un montage en pont redresseur des deux alternances couplé inductivement avec la tension alternative secteur du dispositif utilisateur. 7.- Montage suivant une quelconque des revendications 1 à 5 et la revendication 6,caractérisé par un commutateur à valeur de seuil à la sortie duquel, au-dessous d'une valeur de tension prédéterminée régnant à la sortie du montage en pont, un signal électrique peut être recueilli. 8.- Pontage suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le signal électrique peut être appliqué, par l'intermédiaire d'un couplage capacitif, à l'entrée de la bascule monostable. 9.- Montage suivant les revendications 5 et 7, caractérisé en ce que le signal électrique peut être appliqué, par l'intermé- diaire d'un couplage capacitif, à l'entrée du circuit identificateur de fréquence. 10.- Montage suivant une quelconque des revendications 2 à 5 et la revendication 9, caractérisé en ce que le circuit identificateur de fréquence présente un condensateur pouvant être chargé par l'intermédiaire d'une résistance et pouvant être déchargé par l'intermédiaire d1 un transistor (36 commandé par le signal électrique, condensateur qui est connecté, par l'intermédiaire d'un dispositif déterminateur de valeur de seuil, à la base du tran sistor (35) commande' par le circuit identificateur de fréquence. ll.- Montage suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le. commutateur de valeur de seuil présente un transistor i6) relié à l'alimentation enension continue de la bascule et dont la base est connectée à un diviseur de tension-monté à la sortie du montage en pont redresseur. 12.- Montage suivant les revendications 10 et 1l, caractérisé en ce que le collecteur du transistor (16)est connecté, par l'intermédiaire d'un condensateur, à la base du transistor (36) du circuit identificateur de fréquence. 13.- Montage suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le condensateur du circuit identificateur de fréquence est monté en parallèle avec un diviseur de tension, de préférence, réglable, dont la prise médiane est reliée par l'intermédiaire daine diode Zener, à la base du transistor (35) commandé par le circuit identificateur de fréquence. 14.- Montage suivant une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la sortie de la bascule monostable est couplée par une liaison capacitive avec la base d'un transistor (27) dont le collecteur est connecté à la gssehette de commande des thyristors snti-paralleles. 15.- Montage suivant une quelconque des revendications 1, 2 et 14, caractérisé en ce que les thyristors anti-parallèles sont réalisés sous la forme d'un triac4