Brevet FR2301863A1 — publié le 19760917

La présente invention concerne un procédé et dispositif de détection des variations de l'intensité d'un courant continu. Elle se rapporte plus particulièrement à un procédé de détection d'une surintensité d > un courant continu délivré par un dispositif d'alimentation et de régulation en courant continu ainsi qutau dispositif associé. On connait de nombreux procédés et dispositifs permettant, par exemple, de détecter les surintensités de courant dans les alimentations stabilisées, Le procédé le plus simple (mis à part les fusibles qui sont un système peu précis et trop lent) consiste à prélever la tension aux bornes d'une résistance de valeur déterminée traversée par ledit courant et de comparer cette tension à une tension de référence. Dès que ladite tension devient superieure à la tension de référence, un signal de blocage provoque la coupure du courant0 Ce système, très simple à réaliser, présente cependant de nombreux inconvénients en particulier lorsque l'intensité du courant débité est très forte, par exemple 50 Ampères, sous une tension faible de, par exemple, 5 Volts. (ce qui est le cas, en particulier des alimentations de dispositifs tels que calculateurs numériques).En effet, si la résistance mise en série a une valeur de par exemple 1/50 d'ohm, la chute de tension provoquée sera de 1 volt lorsque le courant atteindra 50 Ampères. Ceci veut dire que la puissance dissipée dans cette résistance sera de 50 Watts. La puissance totale délivrée par ladite alimentation étant de 5 x 50 = 250 Watts, la perte due à un tel dispositif de mesure de surintensité sera donc de 20 %. Une telle solution est donc inacceptable dans ce cas. Il existe d'autres procédés et dispositifs de détection de surintensité qui présentent tous l'un ou plusieurs des inconvénients suivants : perte importante de puissance, manque de précision dans la mesure de la surintensité, retard excessif de la coupure par rapport à l'instant où ladite surintensité est détectée, etc... Le procédé selon l'invention permet d'éviter ces in convénients. A cet effet, il est caractérisé en ce qutun tore de matériau ferromagnétique, traversé en son centre par un conducteur véhiculant ledit courant continu, comporte un enroulement formant une inductance à travers laquelle est envoyée une tension de forme rectangulaire, le courant, issu de ladite inductance et résultant de l'application de ladite tension, variant en dents de scie avec une amplitude maximale qui est comparée à une référence fixe pré-réglable, de sorte que, lorsque l'intensité du courant traversant le tore varie il se produit une variation de la valeur de l'inductance, ce qui produit une variation de l'amplitude maximale de la dent de scie, la comparaison de cette amplitude maximale avec la référence fixe permettant d'agir sur la régulation dudit dispositif. Suivant un mode préférentiel de réalisation, dans lequel la régulation de l'intensité du courant est assurée par découpage, à l'aide d'une horloge, d'une tension continue non régulée, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que lorsque, l'amplitude maximale de la dent de scie est supérieure à la valeur de la référence fixe, un signal de blocage est engendré en direction de l'horloge, ce qui provoque dtune part l'arrêt du découpage de la tension continue non régulée et d'autre part l'arrêt des signaux carrés, de sorte que la tension de sortie délivrée par le dispositif d'alimentation et de régulation devient nulle. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif, conjointement avec la figure unique qui représente un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Sur cette figure, une source de tension alternative 10 (qui sera généralement le secteur") voit sa tension abaissée par le transformateur 9, redressée par le pont redresseur 8 et filtrée par le condensateur C3 dont l'autre extrémité est à la masse. La tension continue aux bornes du condensateur C3 est égale à + Vi. Cette tension V1 est transmise au dispositif de régulation 1 dans lequel ont été représentés trois transistors Ti, T2, T3 montés en parallèle(c'est-à-dire collecteurs, bases et émetteurs respectivement connectés entre eux) afin de rappeler la forte intensité du courant débité.Entre bases et émetteurs desdits transistors est connecté le secondaire d'un transformateur d'impulsions 2 dont le primaire est relié à la sortie d'un dispositif de découpage 4 dont l'entrée 6 est reliée d'une part à une horloge 3 et d'autre part à l'entrée d'un générateur de signaux rectangulaires 5. Le courant issu des émetteurs des transistors du dispositif 1 est filtré par les diodes D1 et D2 l'inductance Li et le condensateur Cl dont l'armature négative est à la masse. La tension aux bornes du condensateur Ci est égale à V3, tandis que la résistance Rt permet à l'alimentation de débiter en permanence un faible courant. Un tore de ferrite L2 est traversé en son centre par le courant issu du filtre L1, Ci. Sur ce tore se trouve un enroulement L2 dont une première extrémité est reliée au collecteur du transistor T4 et dont la seconde extrémité est connectée d'une part à la résistance R2 dont l'autre extrémité est à la masse et d'autre part à l'anode de la diode D3 dont la cathode est reliée à une extrémité du condensateur C2 dont l'autre extrémité est à la masse, à une extrémité de la résistance R7 dont l'autre extrémité est à la masse, et la résistance R8 dont l'autre extrémité est connectée à l'entrée "non inverseuse" du comparateur 7. L'entrée inverseuse dudit comparateur 7 est reliée à une tension de référence réglable V4 par l'intermédiaire de la résistance R9 tandis que la sortie dudit comparateur 7 est reliée à la base du transistor T7 dont le collecteur est à la tension + V2 et dont l'émetteur est relié à la cathode d'une diode Zener D4 dont l'anode est connectée à la base du transistorT8 par l'intermédiaire de la résistance RiO. L'émetteur dudit transistor T8 est à la masse tandis que son collecteur est relié à l'horloge 3. L'émetteur du transistor T4 est à la tension + V2 de même qu'une extrémité de la résistance R3 dont l'autre extrémité est reliée à la base du transistor ainsi qu'à la résistance R4 dont l'autre extrémité est connectée au collecteur du transistor T5. L'émetteur dudit transistor T5 est à la masse tandis que sa base est reliée d'une part à la résistance R6 dont l'autreextré- mité est à la masse et d'autre part à la résistance R5 dont l'autre extrémité est reliée à la sortie du générateur de signaux reo tangulaires 5, Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant La tension alternative 10 après transformation et redressement est filtrée par le condensateur C3 aux bornes duquel se trouve une tension continue + V1. Cette tension continue + Vi est découpée, suivant une technique bien connue à l'aide des transistors Ti, T2, T3, qui sont rendus alternativement conducteurs ou bloqués par le dispositif de découpage 4 qui engendre à travers le transformateur 2 des impulsions entre base et émetteur desdits transistors. Le signal alternatif ainsi obtenu est débarrassé de ses parties éventuellement négatives par les diodes DI et D2 puis est filtré par l'ensemble Li - Ci de sorte qu'une tension régulée continue + V3 est obtenue à la sortie du filtre Lt - Ci. L'horloge 3 commande le découpage en envoyant régulièrement des impulsions de commande au dispositif 4 qui comporte notamment, de façon connue un monostable. Supposons que pour une raison quelconque, une surintensité de courant apparaisse à la sortie de la self-inductance Li. Le tore de ferrite (par exemple) il, qui est traversé en permanence par le courant débité par ce dispositif d'alimentation dans une charge non représentée sur la figure, est soumis à l'action de l'induction magnétique B créée par le courant débité dans la charge. I1 existe donc à chaque instant un champ magnétique H à l'intérieur du matériau magnétique, qui est relié à chaque instant à l'induction B par la relation B = /' H. Le coefficient /L qui est caractéristique du matériau magnétique et des conditions extérieures, varie suivant la valeur de l'induction magnétique B : le cycle d'hystérésies bien connu d'un matériau magnétique montre en effet que la pente de la courbe B en fonction H (donc le coefficient ^) varie. Il en résulte donc qu'à chaque variation du courant débité par l'alimentation (donc du champ magnétique créé par ce courant) se produit une variation du coefficient / du matériau magnétique. L'inductance L2, qui est constituée par un enroulement de fil autour du tore de ferrite, voit donc son coefficient de self-induction varier à chaque variation du courant débité par l'alimentation. Le générateur de signaux rectangulaire 5 rend alternativement bloqué et conducteur le transistor T5 qui rend lui-même alternativement bloqué et conducteur le transistor T4. Celui-ci fournit donc sur son collecteur un signal rectangulaire au mime rythffie que le générateur 5. Ce signal rectangulaire qui est envoyé dans le circuit L2-R2 est différencié par celui-ci de sorte qu'un courant en dents de scie est issu de l'inductance L2. La tension en dents de scie ainsi engendrée aux bornes de la résistance R2 est intégrée par le détecteur de crêtes constitass par la diode D3, le condensateur C2 et la résistance R7, La tension aux bornes du condensateur C2 est comparée à la tension de référence V4 programmable. Supposons que le courant débité par l'alimentation soit limité à 50 Ampères. Le réglage s'effectue comme suit : On fait débiter par l'alimentation un courant de 50 Ampères dans une charge adaptée tandis que le générateur de signaux rectangulaires fonctionne. On mesure la tension aux bornes du condensateur C2 et l'on règle la tension V4 à la même valeur. Les deux résistances R8 et R9 ayant même valeur, la tension à la sortie de l'amplificateur opérationnel 7 est nulle et le transistor T7 est bloqué ainsi que le transistor T8. Lorsqu'en cours de manipulation, l'intensité du courant débité par l'alimentation devient supérieure à 50 Ampères, le coefficient rc du matériau magnétique diminue ce qui provoque une diminution du coefficient de self-induction de L2. Le générateur de signaux rectangulaires engendrant des signaux de "hauteur" constante, le courant qui traverse la résistance R2 augmente ainsi que la tension aux bornes du condensateur C2. L'am- plificateur opérationnel 7 délivre alors une tension positive qui rend conducteur le transistor T7 et par conséquent qui rend conducteur le transistor T8.Une tension voisine de zéro volt s'établit donc rapidement sur le collecteur du transistor T8, ce qui constitue un signal de blocage pour l'horloge 3. I1 ne se produit donc plus de découpage de la tension + V1 étant donné que le dispositif de découpage 4 ne fonctionne plus. En conséquence, la tension + V3 s'annule, (le blocage de l'horloge 3 commande, cela va de soi, le blocage du générateur 5 par un signal de commande approprié envoyé, de façon connue au générateur 5). Dans le cas ou inversement l'intensité du courant débité est inférieure à 50 Ampères, le coefficient de self-induction de L2 est plus grand que lorsque ltintensité dudit courant est égale à 50 Ampères. En conséquence, la tension aux bornes de R2 a une valeur de croate inférieure à la valeur de V4 fixée par le réglage précédemment décrit. La tension négative délivrée par l'amplificateur 7 maintient les transistors T7 et T8 bloqués ce qui n'affecte pas le fonctionnement de l'horloge 3. L'exemple de réalisation décrit ci-dessus faisait appel à une alimentation à régulation par découpage. I1 est évident que le procédé selon l'invention s'applique à tous les types de régulation, en particulier la régulation du type série ou parallèle à l'aide d'un transistor "ballast". Dans ce cas, le signal de commande issu du collecteur du transistor T8, pourra de façon connue, bloquer le passage du courant, par exemple en le reliant à la gachette du thyristor (après inversion) dont l'anode et la cathode sont connectées au plus et au moins de ladite alimentation, ou en commandant tout autre moyen habituellement utilisé. D'autre part, pour simplifier la réalisation, on pourra créer les tensions V2 et V4 à l'aide de la tension VI et de dispositifs régulateurs de tension de types connus (circuits intégrés figurant dans les catalogues de tous les constructeurs, par exemple). REVENDICATIONS 1. Procédé de détection d'une surintensité d'un courant continu, caractérisé en ce qu'un tore de matériau ferromagnétique, traversé en son centre par un conducteur véhiculant ledit courant continu, comporte un enroulement formant une inductance à travers laquelle est envoyée une tension de forme rectangulaire, le courant issu de ladite inductance, et résultant de l'application de ladite tension, variant en dents de scie avec une amplitude maximale qui est comparée à une référence fixe pré-réglable, de sorte que, lorsque l'intensité du courant traversant le tore varie, il se produit une variation de la valeur de l'inductance, ce qui produit une variation de l'amplitude maximale de la dent de scie, la comparaison de cette amplitude maximale avec la référence fixe permettant de détecter une surintensité. 2. Procédé de détection d'une surintensité d'un courant continu délivré par un dispositif d'alimentation et de régulation en courant continu, selon la revendication 1 dans lequel la régulation de l'intensité du courant est assurée par découpage à l'aide d'une horloge, d'une tension continue non régulée, caractérisé en ce que lorsque l'amplitude maximale de la dent de scie est supérieure à la valeur de la référence fixe, un signal de blocage est engendré en direction de l'horloge, ce qui provoque d'une part l'arrêt du découpage de la tension continue non régulée et d'autre part l'arrêt des signaux rectangulaires, de sorte que la tension de sortie délivrée par le dispositif d'alimentation et de régulation devient nulle. 3. Dispositif -- de mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 comprenant des moyens de régulation d'une tension continue non régulée, des moyens de détection d'une surintensité du courant délivré et des moyens de blocage du courant délivré, caractérisé en ce que les moyens de détection d'une surintensité du courant délivré sont constitués par un tore de matériau ferromagnétique, traversé par ledit courant délivré d'une inductance connectée en série avec une résistance et d'un générateur de signaux rectangulaires, ledit générateur engendrant des signaux rectangulaires dans l'inductance dont le noyau est constitué par ledit tore de matériau ferromagnétique, le courant en dents de scie issue de ladite inductance étant envoyé dans la résistance aux bornes de laquelle est développée une tension qui est transmise aux moyens de blocage du courant de livré. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de blocage du courant délivré sont constitués par un circuit de comparaison de tensions et un générateur de signal de blocage de courant, le circuit de comparaison de tensions comparant la valeur de crête de la tension en dents de scie développée aux bornes de ladite résistance à une tension de référence programmable, ledit circuit de comparaison de tension commandant le générateur de signal de blocage dès que ladite valeur de crête est supèrieure à la tension de référence, un signal de blocage étant alors envoyé aux moyens de régulation de tension afin de court-circuiter la sortie de ceux-ci.