Brevet FR2344175A1 — publié le 19771007

I)ispositif bistable de commutation statique. La présente invention concerne un dispositif assurant la commutation statique d'un circuit de puissanoe alimenté en courant alternatif. Dans les dispositifs connus de commutation statique par thyristors ou triacs,et alimentés en courant alternatif,l'inconvénient majeur résulte de la nécessité d'utiliser des moyens permettant de minimiser la génération de parasites ou d'en atténuer les effets.le but recherché n'est qu'imparfaitement obtenu,les parasites générés,bien qu'atténués par ces moyens ne pouvant être totalement supprimés. Le dispositif suivant l'invention évite ces inconvénients.Il ne requiert en effet aucun dispositif impulsionnel d'entretien de la oonduotion,ni aucun dispositif atténuateur de parasites,et apporte une bonne facilité de commutation puisqu'il est possible de le faire basculer d'un état stable à un autre par l'application,aus bornes d'une meme impédance,d'une seule impulsion de commande,état dans lequel il demeurera jusqutà ce qu'une nouvelle impulsion lui soit appliquée. Le dispositif objet de l'invention comporte: Un pont redresseur classique PR, assurant le redressement du courant alternatif alimentant la charge LR d'utilisation,ce pont fournissant ainsi une tension alternative redressée entre l'anode A et la cathode K du pont redresseur. Un circuit comprenant,en série,à partir de l'anode A,vers la cathode K,un thyristor TI,ou triac utilisé comme thyristor,et une résistance RI. Un circuit assurant une chute de tension de quelques volts,en parallèle avec la résistance RI.Ce circuit est commodémènt constitué par quelques diodes DI,D2,D3,..,D6tmontées en série. Un circuit liant la cathode K à la gâchette du thyristor TI,constitué,à partir de K: d'une capacité,commodément électrochimique,d'une résistance R2 qui peut être remplacée par une diode tolérant le passage du courant de cette capacité électrochimique CI vers la gâchette du thyristor TI. Une diode D7 autorisant la charge de la capacité CI à partir de la tension eiistant aux bornes de RI,et interdisant la décharge de CI dans cette résis tance RI. Un thyristor T2,ou un triac utilisé comme thyristor,connecté en parallèle avec la capacité CI. Un circuit comprenant,en série,deux résistances R3 et R8,joignant l'anode A à la cathode E,formant diviseur de tension,la tension aux bornes de R8 étant par exemple le I/IO ième de la tension totale entre A et K. Un circuit en parallèle avec la résistance R8 et comprenant,en série partir de la cathode K:une résistance R6,une capacité C2 et une resistance R7. Une résistance R5insérée dans le circuit de gâchette du thyristor T2, servant à limiter le courant de gâchette de ce thyristor. Une diode D8dont la cathode est connectée entre la résistance Rz et la capacité C2,l'anode de D8 étant liée à une résistance R10 aux bornes de laquelle sont appliquées les impulsions de commande du dispositif. Un circuit,raccordé à la gâchette du thyristor principal TI,et comprenant, en série,une résistance R4 servant à limiter le courant de g chette,et une diode D9 dont l'anode est liée à la résistance RI0. Un circuit liant l'anode A à la cathode K du pont PR et comprenant,en sé rie,une résistance R9 et une diode Zener ZI. Un circuit en parallèle avec la diode Zener ZI et comprenant,en série,une résistance RII et une capacité C3. Un circuit en parallèle avec la diode Zener ZI et comprenant,en sérietune résistance RI2 et une capacité C4. Un transistor Unijonction 1U1 ayant la cathode liée à la résistance RI0, la gâchette connectée entre la résistance RII et la capacité C3,l'anode connectée entre la résistance RI2 et la capacité C4. Une petite plaque conductrice PI liée à l'anode de TUI par l'intermédiaire d'une résistance RI3. Les caractéristiques des éléments les plus variables,retenues dans un dispositif expérimental éxécuté selon l'invention sont,à titre d'exemple, et sans que les valeurs citées soient contraignantes: RI=R2=R4=R5=100 ohms;R6=RIOI000 ohms;R9=330.000 ohms;R8=I Mégohm R3--R7=RII=RI2=RI3=I0 Mégohms;CI=64 microfarads;C2=0,022 microfarads Ci=C4=I5.000 picofarads;ZI=I0 volts,à faible courant de fuite pour des tensions un peu inférieures. La description physique peut être utilement complétée par des explications sur le fonctionnement du dispositif: Le basculement du dispositif,de l'état conducteur à l'état non-conducteur, ou inversément,est toujours provoqué par l'application,aux bornes de la résistance RI0,d'une impulsion de commande. Si le dispositif est en non-conduction,pratiquement,toute la tension d'alimentation est présente entre les bornes A et K du pont redresseur. Le diviseur de tension R3,R8 applique une fraction de cette tension aux bornes de D8,ainsi polarisée en inverse. la tension d'impulsion,appliquée en RI0 étant supposée inférieure à cette tension de blocage appliquée à D8,aucun courant impulsionnel appreciable ne peut franchir D8,et,ainsi,ne peut amorcer le thyristor T2. Simultanémenttla tension aux bornes de CI est très faible et inférieure à la tension impulsionnelle.L'impulsion peut alors franchir D9 et amorcer TI, R2 empêchant l'impulsion d'être absorbée par l'impédance très faible de CI. Le courant principal crée alors une chute de tension aux bornes des diodes DI,D2,D3,,.,D6,ce qui charge rapidement CI,via la diode D7.Lorsque la tension d'alimentation diminue,et particulièrement lorsqu'elle devient trop faible pour assurer le maintien en conduction de TI,la capacité CI se décharge dans la gâchette de Tut ,ceci assurant un courant de gâchette suffisant pour que,dès la remontée de la tension,les conditions de maintien en conduction de TI soient à nouveau réunies. En supposant alors le circuit en état de conduction,la tension maximum entre A et K n'est plus que de quelques voltsset la fraction de cette tension,due à R8,beaucoup plus faible encore,est inférieure à la tension impulsionnelle appliquée en RI0.I1 en résulte que cette impulsion traverse C2 et amorce le thyristor T2.Simultanément,une partie de l'impulsion peut éventuellement traverser D9,tendant ainsi à amorcer TI,mais ceci est sans effet puique TI est déja en conduction.L'amorçage de T2 provoque la décharge de CI qui,en fin de demi-période,n'a plus assez de charge pour assurer un courant minimum de gâchette à TI::celui-ci se désamorce,et le courant princîpal,coupé,le restera tant qu'une nouvelle impulsion ne sera pas appliquée aux bornes de l'impédance RIO.La résistance Iq sert à temporiser la décharge de C2,et ainsi à interdire qu'après l'allumage l'extinction puisse survenir avant un temps dépendant des valeurs des éléments C2 et R?. Lorsque un opérateur touche la plaque conductrice PI,liée à l'anode du transistor unijonction TUI,l'impédance de la capacité C4 n'étant pas trop faible,il provoque l'apparition d'une tension différentielle entre le circuit anode et le circuit gâchette de ce transistor,entrainant la décharge de la capacité C4 dans l'impédance RIO,c'est-à-dire générant ainsi l'impulsion de commande du dispositif de commutation statique.L'utilisation de ce moyen de création de l'impulsion de commande requiert une connexion du pont au réseau d'alimentation telle que la sortie de la charge utilisatrice étant liée à ltentrée du pont,l'entrée de cette charge soit liée à la phase neutre du réseau d'alimentation RA. Le dispositif obJet de l'invention peut être utilisé pour des besoins de commutation statique en courant alternatif,particulièrement tour ceux requerrant des conditions très sévères d'antiparasitage,des conditions faciles de commutation par la mise en oeuvre de faibles énergies de commande, et des conditions de fonctionnement en mode bistable. REV0SICATI014S I.Dispositif bistable de commutation s.tatique,alimenté en courant alternatif redressé au moyen d'un pont redresseur classiaue,permet-tant d'assurer et de couper l'alimentation en courant alternatif d'une charge utilisatrice, cette alimentation étant sous le contrôle d'un thyristor principal TI lié aux bornes du pont redresseur,le dispositif étant commandé par l'aoplication d'une impulsion de commande aux bornes d'une même impédance, dispositif carac terisé par le fait qu'il comporte un moyen nermettant d'assurer a mise en état de conduction7un moyen permettant d'assurer l'entretien de son état de conduction sans génération de parasites,un moyen d'assurer sa mise en etat de non-conduction,un moyen d'assurer le contrôle du cheminement de l'impulsion de commande pour provoquer soit sa mise en conduction,soit sa mise en non-conduction,un moyen de créer l'impulsion de commande. 2.Dispositif selon la revendication I,caractérisé par le fait que le moyen assurant la mise en état de conduction du dispositif est un circuit, liant la gâchette du thyristor principal TI à l'impédance RIO d'application de l'impulsion de commande,et comprenant une résistance R4 limitant le courant de gâchette de TI,et une diode D9 n'autorisant le passage du courant que de l'impédance RIO vers la gâchette de TI. 3.Dispositif selon la revendication I,caractérisé par le fait que le moyen permettant d'assurer l'entretien de l'état de conduction sans génération de parasites résulte de l'utilisation de la décharge d'une capacité CI dans la gâchette du thyristor TI,à travers une impédance R2 liée à cette gâchette,cette impédance R2 empêchant l'impulsion d'allumage appliquée à la gâchette de TI d'être court-circuitée par l'impédance très faible de la ca -pacité CI,cette décharge de la capacité CI étant rendue possible par un moyen permettant d'en assurer la charge. 4.Dispositif selon la revendication 3,caractérisé par le fait que le moyen d'assurer la charge de la capacité CI est un circuit à chute de tension entiérement situé coté cathode du thyristor principal TI,alimenté par le courant de ce thyristor,et constitué d'une résistance RI en parallèle avec un circuit utilisant un moyen d'assurer une chute de tension de quelques volts lorsque traversé par le cournt principal du thyristor TI,et d'une diode DU interdisant la décharge de la capacité CI dans la résistance RI. 5.Dispositif selon la revendication 4,caractérisé par le fait que le moyen de créer une chute de tension de quelques volts à partir du courant principal du thyristor TI,résulte de l'utilisation d'un circuit comprenant quelques diodes,montées en série. 6.Dispositif selon la revendication I,caractérisé par le fait que le moyen d'assurer la mise en état de non-conduction du dispositif est un thyristor T2,en parallèle avec la capacité CI,dont le courant de gâchette est limité par une résistance R5,dont la tension d'amorçage est contrôlée par une résistance R6. 7.Dispositif selon la revendication I,caractérisé par le fait que le moyen de contrôler le cheminement de l'impulsion de commande est un circuit interdisant l'amorçage du thyristor T2 lorsque le dispositif est en état stabilisé de non-conduction,ce circuit divisant la tension existant aux bornes du pont redresseur par l'utilisation de 2 résistances R3 et R8,montées en série,la résistance R8 étant en parallèle avec un circuit comprenant, en série,une résistance R6,une capacité C2,et une résistance R7 temporisant la variation de tension de la capacité C2,ce dit circuit de contrôle de cheminement comportant en outre une diode D8 dont l'anode est liée à l1impé- dance RIO,et la cathode à l'anode de la capacité C2. REVEWDICATIONS 8.Dispositif selon la revendication I,caractérisé par le fait que le moyen de créer une impulsion de commande est un circuit comprenant une résistance R9 liée à l'anode du pont redresseur,en série avec une diode Zener ZI liée à la cathode du pont redresseur,comprenant un circuit en parallèle avec la diode Zener et constitué d'une résistance RII en série avec unecapacité C3 liée à la cathode du pont redresseur, comprenant un autre circuit en parallèle avec la diode Zener et constitué d'une résistance RI2 en série avec une capacité C4 liée à la cathode du pont redresseur, comprenant un transistor Unijonction TUI dont la gâchette est liée à l'anode de la capacité C3 et dont l'anode est liée à l'anode de la capacité C4,comprenant une petite plaque conductrice PI liée à l'anode du transistor unijonction par une résistance R13,l1adopticn de ce circuit créant l'impulsion de com- mande entrainant la nécessité de connecter le dispositif au réseau alternatif d'alimentation RA de manière à ce que l'entrée de la charge utilisatrice LE soit liée à la phase neutre du réseau.