Brevet FR2320660A1 — publié le 19770304

L'invention a pour objet un convertisseur statique. Les convertisseurs statiques actuellement utilisés, pour transformer un courant continu en un courant périodique, notamment sinusoidal, d'une fréquence F prédéterminée, sont prévus pour interrompre à ladite fréquence la circulation d'un courant provenant d'une source de tension continue, cette opération étant quelquefois appelée découpage ou hachage et, à partir des créneaux de tension obtenus, opérer des filtrages pour en faire ressortir la fréquence fondamentale. Pour obtenir des fréquences de l'ordre de 50 Hz à quelques centaines de Hz, qui sont les plus fréquemment utilisées, il faut faire appel à des bobinages (transformateurs ou inductances) lourds et encombrants. En outre, des moyens doivent être prévus pour faire face aux courants qui naissent dans les bobinages du fait du découpage, ce qui représente un encombrement et un poids supplémentaires. On sait, d'autre part, qu'on a proposé de faire varier la largeur des créneaux résultant du découpage afin de maintenir à l'amplitude souhaitée la tension alternative fournie par le convertisseur. L'invention propose de partir d'une tension sinusordale auxi faire, ou tension pilote, ayant la fréquence qu'on souhaite pour la tension alternative mais d'une faible amplitude, comme fournie par un oscillateur, de tirer, à partir de ladite tension sinusoi- dale, des créneaux d'une fréquence de récurrence élevée, de l'ordre de kHz ou de la dizaine ou de plusieurs dizaines de kHz, et dont la largeur est représentative de l'amplitude de ladite tension sinusoidale à ladite fréquence élevée, et de traiter lesdits créneaux pour en tirer la tension alternative de fréquence souhaitée. Etant donnée la fréquence de récurrence élevée des créneaux, le traitement fait appel à des bobinages et des capacités de très faibles dimensions. L'invention est en outre caractérisée par ce fait que le circuit alimenté par les créneaux comprend une inductance et qu'un second circuit est prévu, comprenant également l'inductance, pour l'évacuation de l'énergie présente dans celle-ci lors de l'interruption de son alimentation. Elle est en outre caractérisée par ce fait que ledit second circuit est sous la commande de moyens qui le rendent opératoire seulement lors de l'interruption de l'alimentation de l'inductance, rendant ainsi possible un montage général en push-pull, avec les avantages qui en découlent. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est un schéma d'un dispositif générateur de créneaux utilisable dans le convertisseur selon l'invention - la figure 2 est un diagramme - la figure 3 est un autre diagramme - la figure 4 est encore un autre diagramme - la figure 5 est un schéma d'un convertisseur selon l'invention. Un oscillateur 1 (figure 1) fournit à sa sortie une tension sinusoidale ayant la fréquence de la tension alternative souhaitée, par exemple 400 Hz. Cette sortie est reliée à l'entrée 2 d'un comparateur-amplificateur 3 qui reçoit sur sa seconde entrée 4 une tension alternative de la forme kU, U étant la tension alternative de sortie du convertisseur, et k un coefficient introduit par un dispositif 5. la sortie 6 de l'amplificateur 3 est appliquée à un redresseur sans seuil 7 et à la sortie 8 dudit redresseur on dispose d'une tension représentable par une succession de parties positives (ou négatives) d'une sinusolde, par exemple positives comme montré sur la figure 2. Cette tension est appliquée à une première entrée 9 d'un comparateur-amplificateur 10 et une tension en dents de scie est appliquée à une seconde entrée Il dudit comparateur-amplificateur. la tension en dents de scie est fournie à partir d'un géné- rateur d'impulsions 12 comprenant un transistor unijonction 13 suivi d'un transistor intégrateur 14. Le diagramme de la figure 3 montre la demi-sînusoide s représentative d'une alternance de la tension appliquée à l'entrée 9 et la ligne brisée d est représentative de la tension en dents de scie appliquée à l'entrée 11. A la sortie 15 de l'amplificateur-comparateur 10 est présente une tension représentable par une succession de créneaux comme représenté sur la figure 4. Les largeurs desdits créneaux sont représentatives de l'amplitude instantanée de ladite tension sinusoldale. Les créneaux sont appliqués alternativement à la base 211 d'un premier transistor 221 (figure 5) pour les créneaux correspondant à une première demi-sinusoide, puis à la base 212 d'un second transistor 222 pour les créneaux correspondant à la demi-sinusolde suivante, puis à nouveau à la base 211, etc. les transistors 221 et 222 étant montés en push-pull. Les émetteurs 231 et 232 des transistors 221 et 222 sont reliés au pôle négatif ou masse 24 de la source continue dont la tension est à convertir et le pôle positif 25 est relié aux collecteurs 261 et 262 des transistors 221 et 222 par un circuit qui comprend deux conducteurs communs 27 et 27', respectivement des enroulements primaires de transformateur 281, 282, des inductances respectivement 291, 292. Les primaires 281 et 282 coopèrent avec une secondaire unique 35 faisant partie du circuit d'utilisation 32 dont la charge est schématisée par la résistance 33.Des capacités 341 342 sont montées en parallèle respectivement des enroulements 281 et 282, ou bien une capacité équivalente aux capacités 941 et est eBt montée en dérivation par rapport à la charge 33. Les inductances 291 et 292 coopèrent électromagnétiquement avec des enroulements, respectivement 351, 352, dont les extrémi- tés sont reliées respectivement à l'émetteur 561 362, et à travers des résistances 511 et 512 à la base 571 372 de transistors 381, 382. Les collecteurs 391 392 de ces transistors sont reliés aux inductances 291, 292 par l'intermédiaire de diodes-411, 412. Lorsque la tension d'un créneau est appliquée à la base 211 du transistor 221, celui-ci devient conducteur et un courant circule dans un premier circuit qui comprend, à partir du pôle positif 25, le conducteur 27, l'enroulement 281 avec la capacité 341, l'inductance 291, le transistor 22 , alors conducteur, jusqu'au pôle négatif 24 de la source continue ; du courant circule également dans la charge 33. tu cours de cette phase, le transistor 222 n'est pas conducteur. Le circuit comprenant l'enroulement 282 et ledit transistor est donc ouvert. Au cours de cette phase, puisque le transistor 222 est bloqué, le circuit comprenant l'enroulement 282, le transistor 382, la diode 412, n'est pas conducteur. Â la fin du créneau appliqué à la base 211, le transistor 22 redevient non-conducteur. L'interruption de la circulation du courant dans l'inductance 291 a pour effet de faire naître, entre les extrémités 441 et 451 de l'enroulement 551 une différence de potentiel à laquelle correspond une tension sur la base 371 du transistor 381 qui rend ledit transistor conducteur. L'énergie présente dans l'inductance 291 s'écoule alors au bénéfice de l'alimentation de l'enroulement 281 dans un circuit qui comprend ladite inductance 291 la diode 411, le transistor 381 le conducteur 27', l'enroulement 281, la capacité 341 et la charge 33. Au cours du créneau suivant, qui rend conducteur à nouveau le transistor 221, le processus peut alors se reproduire, l'inductance 291 pouvant à nouveau emmagasiner de l'énergie, etc. Lorsque, pour la demi-sinusoide qui suit, les créneaux de tension sont appliqués sur la base 212 de l'autre transistor 222, c'est le second enroulement primaire 282 qui est parcouru par un courant et ce sont les circuits 2 qui deviennent opératoires en lieu et place des circuits 1. Sur la figure 5 on a maraué par des points les extrémités des inductances et enroulements qui ont la même polarité. Le filtrage s'opère dans les meilleures conditions en raison de la fréquence élevée des découpages (plusieurs dizaines de kHz) et les enroulements et capacités restent d'un faible encombrement et d'un faible poids. Les circuits de réjection sont évités. REVENDICATIONS 1. Procédé pour convertir une tension continue en tension alternative de fréquence déterminée par découpage, caractérisé en ce qu'on part d'une tension sinusoïdale pilote de faible amplitude, ayant la fréquence souhaitée de la tension alternative, en ce qu'on crée des créneaux de tension à fréquence beaucoup plus élevée, dont les largeurs sont représentatives de l'amplitude instantanée de ladite tension sinusoïdale, en ce qu'on effectue le découpage de la tension continue à convertir à l'aide des créneaux ainsi créés et en ce qu'on opère un filtrage à ladite fréquence souhaitée de la tension ainsi découpée. 2. Convertisseur pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication- 1, caractérisé en ce que le circuit d'utilisation de la tension découpée comprend une inductance qui fait partie d'un circuit de récapération rendu conducteur seulement à l'interruption du courant découpé. 3. Convertisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le second circuit comprend un transistor dont la conduction est sous le contrôle d'un enroulement coopérant magnétiquement avec l'inductance. 4. Convertisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est monté en push-pull, l'une des moitiés étant opératoire pour une alternance de la tension sinusoidale pilote et l'autre moitié opératoire pour l'alternance suivante.