Brevet FR2308253A1 — publié le 19761112

La présente invention concerne un relais statique de sécurité permettant, en présence d'une tension de commande continue, d'alimenter un circuit d'utilisation à partir d'une tension alternative. De tels relais sont par exemple utilisés pour alimenter les feux de signalisation des réseaux de chemins de fer. Dans ce cas, ils ne doivent évidemment pas créer d'harmoniques risquant de troubler d'autres circuits. De plus, ils doivent être de sécurité, c est-à-dire que la défaillance d'un composant quelconque doit se traduire par une non-alimentation du circuit d'utilisation en l'absence de la tension de commande. A cette fin, on pourrait utiliser des relais classiques, mais ceux-ci présentent les inconvénients inhérents à tout dispositif électromécanique. On connaît également des dispositifs comportant un oscillateur ou un amplificateur de sécurité, mais leur alimentation doit obligatoirement se faire en courant continu. De plus, il est assez difficile avec ces dispositifs d'engendrer une tension sinusoldale sans se heurter à des problèmes de dissipation thermique et de rendement. On connaît enfin des dispositifs à amplificateur magnétique, dans lesquels on est obligé d'utiliser un circuit magnétique spécial coûteux en raison des impératifs de sécurité. La présente invention a pour but principal de remédier à tous ces inconvénients et, pour ce faire, elle a pour objet un relais statique du type susmentionné qui se caractérise essentiellement en ce qu'il comprend des moyens pour redresser la tension alternative à double alternance, un circuit amplificateur alimenté par cette tension redressée fonctionnant en synchronisme avec la tension alternative en présence de la tension de commande, et un transformateur de sortie reliant ledit circuit amplificateur au circuit d'utilisation. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, le circuit amplificateur est constitué par au moins deux transistors dont les bases reçoivent alternativement la tension de commande par l'intermédiaire de dispositifs de couplage contrôlés par la tension alternative. De préférence, les dispositifs de couplage sont constitués par des photocoup leurs. Comme on le verra plus clairement par la suite, le relais statique ainsi constitué n'utilise que des composants électroniques standards et il est donc de réalisation peu coûteuse. Il présente en outre peu de pertes énergétiques et ne pose par conséquent aucun problème de dissipation thermique. Enfin, il va de soi qu'un tel dispositif n'engendre que très peu d'harmoniques sur sa sortie. Une forme d'execution de l'invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique représente le schéma d'un relais statique conforme à l'invention. Sur cette figure, on voit tout d'abord en TR1 le transformateur d'entrée, dont le primaire reçoit la tension alternative Ve du réseau d'alimentation. La tension recueillie au secondaire de ce transformateur est redressée à double alternance au moyen de deux diodes D1, D2 et sert ensuite à alimenter un circuit amplificateur constitué essentiellement ici de deux transistors de type NPN Q1 et Q2 Les cathodes des diodes D1 et D2 sont en effet connectées directement au point milieu de l'enroulement primaire d'un transformateur de sortie TR2, tandis que le point milieu de l'enroulement secondaire de TR1 est relié respectivement aux deux extrémités de l'enroulement primaire de TR2 par l'intermé- diaire de la jonction émetteur-collecteur de Q1 et Q2.Le secondairddu transformateur de sortie TR2 est relié à un circuit d'utilisation non représenté, constitué par exemple par des feux de signalisation. On notera que la présence de ce transformateur de sortie procure une isolation galvanique entre le réseau alternatif et le circuit d'utilisation. Conformément à l'invention, les transistors Q1 et Q2 fonctionnent en régime de commutation et en synchronisme avec la fréquence du réseau d'alimentation, sous l'action d'une tension de commande continue Vo, dont l'application sur les bases de ces transistors est contrôlée au moyen de deux photocoupleurs PHI et PH2, constitués chacun d'une diode luminescente-associée à un phototransistor. A cet effet, les émetteurs de Q1 et Q2 sont connectés directement au pile négatif de la tension de commande Vo, tandis que les bases sont reliées respectivement au pôle positif par l'intermédiaire des phototransistors de PN1 et PH2 et d'une résistance de limitation de courant R1. Quant aux diodes luminescentes de ces photocoupleurs, elles sont montées tête-bêche, entre le point milieu de l'enroulement secondaire de TR1 et l'une des extrémités de cet enroulement, par l'intermédiaire d'une résistance de limitation de courant R2. On comprendra aisément qu'ainsi, la tension de commande Vo, lorsqu'elle est présente, se trouve appliquée alternativement sur les bases de Q1 et Q2. Ceux-ci se mettent alors à conduire à tour de rôle et en synchronisme avec la fréquence du réseau d'alimentation, de sorte que l'on obtient finalement sur le secondaire du transformateur de sortie TR2 une tension alternative Vs de même fréquence, qui ne présente que très peu d'harmoniques et peut par conséquent alimenter en toute sécurité un circuit d'utilisation quelconque, par exemple des feux de signalisation de chemin de fer. On notera en particulier qu'en cas de coupure ou de court-circuit sur les transistors Q1 et Q2, on recueillera sur le transformateur de sortie TR2 une tension alternative réduite et un courant continu qui va saturer le circuit magnétique, de sorte que la puissance disponible sera en définitive négligeable et de toute façon insuffisante pour alimenter le circuit d'utilisation. La présente invention n'est bien entendu pas limitée au mode de réalisation représenté et il est possible d'imaginer de nombreuses variantes, utilisant par exemple d'autres types de coupleurs ou d'autres types de semiconducteurs. Dans le cas ou l'on aurait besoin d'une forte puissance de sortie, on pourrait en particulier utiliser plusieurs semiconducteurs en cascade afin d'obtenir un grand gain. On peut également imaginer une réalisation dans laquelle le transformateur d'entrée TR serait commun à plusieurs circuits amplificateurs. Enfin, il va de soi que ce transformateur d'entrée n'est pas absolument indispensable et que l'on pourrait tout aussi bien redresser directement la tension du réseau par un moyen approprié quelconque. REVENDICATIONS 1.- Relais statique de sécurité permettant, en présence d'une tension de commande continue, d'alimenter un circuit d'utilisation à partir d'une tension alternative, caractérisé en ce qutil comprend des moyens pour redresser la tension alternative à double alternance, un circuit amplificateur alimenté par cette tension redressée, fonctionnant en synchronisme avec la tension alternative en présence de la tension de commande, et un transformateur de sortie reliant ledit circuit amplificateur au circuit d'utilisation. 2.- Relais statique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit amplificateur est constitué par au moins deux transistors dont les bases reçoivent alternativement la tension de commande par l'intermédiaire de dispositifs de couplage contrôlés par la tension alternative. 3.- Relais statique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les dispositifs de couplage sont constitués par des photocoupleurs.