Brevet FR2339906A1 — publié le 19770826

Un réollateur de courant se place en serie avec une charge aux bornes d'une source d'energie electrique afin de stabiliser le courant dans la charge. En regime normal la majeure partie de la tension électrique de la source se retrouve aux bornes de la charge. Mais, il peut arriver que la presque totalite de la tension de la source d'energie soit apnliquee aux bornes du regulateur de courant, par exemple, en raison dtun court-circuit dans la charge. Pour eviter les risques de destruction du regulateur, on peut connecter, en parallele sur ce dernier des elements à seuil de tension tels que des diodes Zener. lais cette protection a pour effet de supprimer la régulation du courant dans la charge au moment où l'impedance de cette derniere est faible et où, par conséquent, les surintensites peuvent prendre des valeurs elevees. La présente invention a pour but de protéger un régulateur de courant contre les surtensions tout en evitant le defaut précite. Elle a pour objet un ballast auxiliaire destinera être connecté en serie avec un regulateur de courant. Ce ballast auxiliaire comporte d'une part un circuit ballast muni d'une impedance variable traversee par le courant stabilise issu du regulateur de courant et d'autre part un circuit pilote contrôlant la valeur de I'impedance du circuit ballast en fonction de la tension aux bornes du regulateur de courant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront des revendications jointes et de la description ci-apres d'un mode de realisation donne a titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel la figure unique represente un schéma fonctionnel d'un ballast auxiliaire conforme 1 l'invention destine un regulateur de courant continu de type connu par exemple un regulateur de courant a transistors du genre ballast ou hacheur. Le regulateur de courant est represente dans la figure par un dipole 1 dont les bornes ont ete indexees par les chiffres 20 et 30. Le sens du courant qui le traverse a etc choisi arbitrairement de la borne 20 vers la borne 30. Une diode Zener 2 disposée en parallèle assure la protections du regulateur de courant 2 contre d'eventuelles surtensions, Elle est le plus souvent constituée par une chaine de diodes Zener elementaires. Le ballast auxiliaire est represente de manière détaillée dans la figure. Il comporte essentiellement un circuit ballast traverse par le courant stabilise issu du regulateur de courant 1 et forme par la mise en parallèle d'une resistance 5 et de l'espace emetteur collecteur d'un transistor de puissance 6, et un circuit pilote contrôlant le point de fonctionnement du transistor de puissance 6. Le circuit ballast est connecté en serie avec le regulateur de courant 1 par l'intermediaire de plusieurs diodes 10 traversees dans le sens passant par le courant stabilise. Ta chute de tension que subit le courant stabilise dans ces diodes 10 est utilisée pour l'alimentation du circuit nilote. Le circuit pilote comporte trois etages à transistors : un étage comparateur, un préamplificateur et un amplificateur.. L'etage comparateur est réalisé à l'aide du transistor 9. Celui-ci est de type PNP et a sa base connectee au point milieu d'un premier diviseur de tension à resistances 11, 12 lui même connecte en parallèle sur la resistance 4 d'un deuxième diviseur de tension à resistances 3, 4 place en parallèle sur le régulateur de courant 1. L'emetteur du transistor 9 est connecte, par l'intermédiaire de deux résistances 16, 17, à la cathode d'une diode 13 dont l'anode est connectee au point milieu du deuxième diviseur de tension a résistances 3, 4. Une résistance 14 relie la cathode de la diode 13 au circuit collecteur du transistor 9. Elle permet le passage d'un courant de polarisation dans la diode 13 qui fixe un seuil de tension pour l'émetteur du transistor 9. Celui-ci reçoit, comme tension de commande base émetteur, une certaine fraction de la tension aux bornes du régulateur 1 diminuée de la tension presente aux bornes de la diode 13. il est bloqué tant que ladite fraction de la tension aux bornes du régulateur de courant 1 est inférieure à la tension developpee aux bornes de la diode 13. L'etage preamplificateur est réalisé a l'aide du transistor 8 du type PNP dont la base est connectee au collecteur du transistor 9. T'stage amplificateur de courant est constitue par le transistor 7 du type NPN monte en Darlington avec le transistor de puissance 6 de type NPN. Une diode Zener 19 ou une chaine de diodes Zener connectée entre l'émetteur et le collecteur du transistor 6 assure la protection de ce dernier contre d'éventuelles surtensions. La tension de seuil dite de saturation, appliquée aux bornes du régulateur de courant, au dessus de laquelle I'étage comparateur provoque la désaturation du transistor de puissance 6 du circuit ballastwest ajustable grâce aux rapports des ponts diviseurs résistifs 3, 4 et 11, 12, et à la valeur de la résistance ajustable 17. Elle est choisie en dessous de la-tension maximale supportable par le régulateur de courant, dite tension de claquage, mais au dessus d'une certaine plage de tension considérée comme plage de fonctionnement normale du régulateur de courant.Le niveau d'amplification des étages du circuit pilote est tel que le transistor de puissance 6 du circuit ballast se bloque pour une tension appliquée aux bornes du régulateur de courant, dite tension de blocage,infen.eure à la tension de claquage. Le seuil de la diode Zener 2 est choisi entre la tension de blocage et la tension de claquage de manière a assurer la protection ultime du régulateur de courant. il en résulte que l'ensemble formé par le générateur de courant 1 et le ballast auxiliaire présente trois modes de fonctionnement - un fonctionnement normal correspondant au cas où la tension aux bornes du régu lateur de courant 1 est dans la plage de fonctionnement normal de. ce dernier, le régulateur de courant intervenant seul, le ballast auxiliaire présentant une impédance negligeable du fait-de la saturation du transistor de puissance 6, - un fonctionnement en surcharge correspondant au cas où la tension aux bornes du régulateur de courant a dépassé la plage de fonctionnement normale et par conséquent la tension de désaturation mais reste inférieure à la tension de blocage, le régulateur de courant intervenant-avec le ballast auxiliaire oui ioule le rôle d'un complement de charge dont la valeur augmente avec ltannlitude de la surcharge en tension appliquez au regulateur de courant, - et un fonctionnement en limite de surcharge correspondant au cas où la tension aux bornes du régulateur de courant-atteint le seuil de la diode Zener 2, cette dernière derivant une tartie du courant à l'exterieur du régulateur de courant 1. Dans les fonctionnements en surcharge et en linite de surcharge, le ballast auxiliaire pressente une impédance non negligeable et fait subir au courant stabilise issu du regulateur de courant une chute de tension se retranchant de la tension qui serait appliquez, en son absence, au régulateur de courant. La présence du ballast auxiliaire permet de maintenir constamment le regulateur de courant dans les meilleurs conditions de polarisation et cela maigre une variation très importante de la tension appliquée à l'ensemble régulateur forme par le regulateur de courant et le ballast auxiliaire. L'ensemble régulateur que l'on vient de decrire s'applique avantageusement a la régulation de l'intensite d'un courant produit par une sou.rce de tension élevez, par exemple à la regulation du courant continu de telealimentation des repeteurs d'une ligne de telecommunication par cables où la tension de la source d'alimentation atteint plusieurs centaines de volts et est superieure a la tension maximale supporte par le transistor ballast d'un régulateur de courant classique. on peut, sans sortir du cadre de l'invention modifier certaines dispositions ou rempiacer certains moyens par d'autres equivalents. On peut notamment prendre a l'interieur même du regulateur de courant la tension de mesure utilisée par l'etage comparateur du circuit pilote comme image de la tension aux bornes du régulateur. Dans le cas par exemple d'un regulateur de courant à transistor ballast on peut prendre cette tension sur un pont diviseur resistif connecté entre l'metteur et le collecteur du transistor ballast. On peut egalement utiliser plusieurs ballasts auxiliaires pour un mêne regulateur de courant. REVENDICATIONS 1/ Ballast auxiliaire pour un régulateur de courant caracterisé en ce qu'i'l comporte : un circuit ballast muni d'une impedance variable traversée par le courant stabilisé issu du régulateur de courant et un circuit pilote contrôlant la valeur de l'impédance du circuit ballast en fonction de la tension aux bornes du régulateur de courant. 2/ Ballast auxiliaire selon la revendication 1 caracterise en ce que la valeur de l'imnedance du circuit ballast reste minimale tant que la tension aux bornes du regulateur de courant nta pas dépassé un certain seuil. 3/ Ballast auxiliaire selon la revendication 1 caractérisé par le fait que son circuit ballast est connecté en série avec le régulateur de courant bar l'inter médiaire d'une impédance dans laquelle le courant stabilise subit une chute de tension utilisee pour l'alimentation du circuit pilote. 4/ Ballast auxiliaire selon la revendication 1, pour un régulateur de courant continu (1) caractérisé en ce que l'impédance variable du circuit ballast est constituee par l'espace Metteur collecteur d'un transistor (6) shunte par une resistance (5). 5/ Ballast auxiliaire selon la revendication 3 pour un régulateur de courant continu (1) caractérise en ce que l'impedance connectée en serie entre le régulateur de courant (1) et le circuit ballast est constituée par plusieurs diodes (10) connectées en série et traversées dans le sens passant par le courant stabilisé. 6/ Ballast auxiliaire selon la revendication I pour un regulateur de courant continu (1) caracterise en ce que le circuit pilote comporte un étage comparateur comprenant un transistor (9) ayant - sa base connectee au point milieu d'un premier diviseur resistif (11, 12) lui même connecté en parallèle sur l'une (4) des resistances dtun deuxième diviseur resistif (3, 4) dispose en parallèle sur le regulateur de courant (1) - son emetteur connecté, par l'intermédiaire de deux résistances (16, 17) placees en serie avec une diode (13)-, au point milieu du deuxième diviseur resistif (3, 4), une résistance (14) reliant la diode (13) au circuit collecteur du transistor (9), - et son collecteur chargé par une résistance.