Brevet FR2335082A1 — publié le 19770708

L'invention est relative à un dispositif de commutation réseau-batterie pour appareils électroniques, qui assure la mise en circuit automatique de la batterie en vue de l'alimen- tation des appareils, en cas d'interruption de l'alimentation par le réseau 1' invention répond au besoin existant en parti culer pour des pendules électroniques, qui fonctionnent à volonté sur réseau ou sur batterie et dans lesquelles une transi tison sans interruption entre les modes d'alimentation doit t.re garantie pour éviter la perte des informations emmagasinées dans la pendule e. Il est connu d'utiliser des montages à relais pour la commutation automatique réseau-batterie. Les montages connus ne permettent cependant pas d'obtenir une transition sans interuup tion entre les iodes d'alimentation. De plus, ces montages ne sont pas de fonctionnement silencieux et ont nne consommation propre importante. On connalt également des montages comportant une diode à retour de courant dans le circuit de la batterie. lls ont l'inconvénient que la tension de la batterie doit être notablement plus faible que la tension utilisatrice, afin que la batterie ne se décharge pas lorsque le réseau fournit une tension in férieure à la normale. Il en résulte toutefois un saut important de la tension utilisatrice au moment de la commutation dn réseau sur la batterie. L'invention a pour hnt de fournir un dispositif de comm- tation automatique réseau-batterie, qui est exempt des inconvé- nients des montages connus, garantit notamment un passage rapide sans transition d'un mode d'alimentation à l'autre et permet de choisir un rapport pratiquement quelconque entre les tensions de la batterie et du réseau d'alimentation Conformément à l'invention, ce but est atteint dans un dispositif de commutation caractérisé en ce. que en alimentation par le réseau, un premier interrupteur électronique ouvre un deuxième interrupteur électronique branché en série avec la batterie et l'appareil utili- sateur séparant ainsi la batterie du réseau d' alimentation, tandis qu'en cas d'interruption de l'alimentation par le réseau, le premier interrupteur ferme le deuxième interrupteur et con- necte ainsi la batterie en vue de l'alimentation en courant. On va décrire maintenant de façon plus détaillée un exemple d'un dispositif suivant l'invention en se référant au dessin annexé, qui montre des exemples de réalisation préférés et dans lequel: Fig.1 représente une première forme de réalisation du dispositif de commutation réseau-batterie selon l'invention; Fig.2 représente une variante du dispositif suivant la Fig.1. L'exemple choisi pour les dispositifs suivant les Fig.1 et 2 est la commutation réseau-batterie pour pendules électro niques On n' a représenté que ceux des éIements de connexion du dispositif de commutation qui sont nécessaires à la compréhen- sion de l'invention. A partir d'un transformateur 1 a lieu ltalimentation par le réseau de la pendule électronique (point 2) avec diode redres- sense 3 et condensateur de filtrage 4. En alimentation par le réseau, la tension du réseau est donc appliquée au ciSSensateur de filtrage 4 et à une résistance 5 qui lui est reliée. En même temps, en alimentation par le réseau, une tension de polarité opposée à celle du condensateur 4 est appliquée à une résistance 10, par l'intermédiaire d'une diode redresseuse 6 branchée en opposition à la diode redresseuse 3,- d'une résistance 7, d'un deuxième condensateur 8 et d'une résistance 9.Les résistances 5 et 10 forment un diviseur de tension, duquel est prélevée une tension pour la base d'un premier transistor 11, qui sert à attaquer la base d'un deuxième transistor 12. Le circuit émetteur- collecteur du deuxième transistor 12 est branché en série avec la batterie 13 et l'appareil utilisateur (point 2), tandis que sa base est reliée, d'une part, par une résistance de valeur obiîque élevée 14, à l'un des piles de la batterie 13 et, d'autre part, par une résistance 15, au circuit collecteur-emetteur du premier transistor 11.De plus, la base et le collecteur du deuxième transistor 12 sont reliés au moyen d'une diode 16. Dans son principe, le mode de fonctionnement du dispositif représenté dans la Fig.1 réside en ce que les deux transis- tors 11, 12 agissent comme interrupteurs électroniques, de telle façon qu'en alimentation par le réseau, le premier transistor 11 bloque Le deuxième transistor 12 branché en série avec la batterie 13, qui est ainsi séparée du réseau d'alimentation, tandis qu'au moment où l'alimentation par le réseau est interrompue, le premier transistor Il met en ligne le deuxième transistor 12, de sorte que la batterie est connectée pour l allmentation en courant. Em détail, les fonctions du dispositif selon La Fig.1 sont les suivantes:: .i aucune tension du réseau n'arrive du transformateur 1 et si la batterie 13 est branchée, le condensateur de filtrage 4 n'est pas sous tension. Il en résulte que les transistors Il, 12 sont bloqués et que la batterie n est pas connectée pour l'alimentation en courant.L'avantage obtenu de ce fait est qu'å sa première mise en place la batterie 13 ntest pas en circuit, au cas où l'utilisation de la pendule électronique n'est pas prévue dans limmdiat Lorsqu'une tension du réseau est appliquée brièvement au condensateur de filtrage 4 par l'intermédiaire de la diode 3 alors que la batterie est branchée et lorsque la tension disparait de nouveau ensuite, le transistor Il est rendu conducteur par les résistances 5, 17 et le transistor 12 est rendu conduc- teur par la résistance 15. De cette manière est garantie une commutation rapide et sans transition d'un mode d'alimentation à l'autre. Etant donné que la tension de service est appliquée toujours au condensateur de filtrage 4, les transistors 11, 12 sont à l'état conducteur et le montage est maintenu en état de marche lors d'une panne ou d'une coupnve du réseau. Le condensateur de filtrage 4 contenu dans l'alimentation en courant du réseau fournit donc en permanence la tension de connexion pour rendre conducteurs les transistors 11, 12 si l'alimentation par le réseau est interrompue. Une baisse de tension de la batterie 13 détermine également, par l'intermédiaire du diviseur de tension 5, 10, une diminution de la tension pour la base du premier transistor Il. Le diviseur de tension 5, 10 est établi de telle façon que, pour une tension de coupure inférieure désirée, la tension à la base du transistor Il ne soit plus suffisante pour le rendre conducteur De ce fait, les transistors 11, 12 se bloquent et séparent la batterie. De cette manière est réalisée la déconnexion de la batterie au moment où est atteinte la tension de service la plus basse encore acceptable pour l'ensemble du dispositif, ce qui empêche la baterle de se décharger. Il est ais a -e rendre compte que la batterie est dé- connectée parelllement s'il se produit en service un courtcircuit au condensateur de filtrage 4. On obtient par conséquent de même une protection efficace contre la décharge. A ltétat conducteur, le deuxième transistor 12 est ouvert entièrement en vue de l'obtention d'une chute de tension extremement faible en alimentation par la batterie. La tension résiduelle entre collecteur et émetteur de ce transistor est alors minimale (100 mV environ). Lorsque l'alimentation est assurée par le réseau au moyen de la diode 3, une tension de polarité opposée à celle du condensateur de filtrage 4 est appliquée à la résistance 10 par l'intermediaire de la diode 6, du condensateur 8 et de la résis- tance 9, tension qui bloque le transistor 11 ets par suite, le transistor 12. La batterie est ainsi déconnectée. Si la tension du réseau disparait, la tension au deuxième condensateur 8 doit baisser notablement plus vite qu'au premier condensateur 4, afin que la tension plus élevée au premier condensateur rende conducteur les transistors 11, 12 et que la batterie 13 soit ainsi branchée pour l'alimentation en courant. Dans ce but, le deuxième condensateur 8 possède une capacité plus faible que le premier condensateur 4 et, par conséquent, une constante de temps plus petite. Paur le cas où la tension d'utilisation est supérieure à la tension de la batterie, le fonctionnement du deuxième transistor 12 peut s' inverser pour faire circuler un courant sur le circuit collecteur-émetteur et injecter des porteurs de charge dans le circuit base-émettèur. Le transistor 12 ne serait plus bloqué alors. La diode 16 entre la base et le collecteur du transistor 12 établit toutefois un court-circuit collecteurémetteur, de sorte que le blocage en fonctionnement inversé est assuré. L'avantage ainsi obtenu réside en ce qu'il ne peut s'écouler dans la batterie qu'ut courant de retour minimal, lorsque le dispositif est en service sur le réseau.Un autre avantage est qu'il peut exister un rapport pratiquement quelconque entre les tensions de la batterie et du réseau d'alimentation, donc que la tension utilisatrice peut être supérieure, égale ou inférieure à celle de la batterie. La résistance 17 dans le conducteur de base vers le transistor 11 sert à éliminer des oscillations éventuelles à nan-Je fréquence de ce transistor. Au moyen de l'interrupteur 18 branché en parallèle à la résistance 10, le dispositif peut être mis à l'arrêt lorsqu'il fonctionne sur la batterie. ne ce fait, on dispose d'une possibilité simple de coupure à la main après ia séparation du re-'seau, en raison d'une interruption prolongée du fonctionnement Le dispositif revient de lui-même en position de service a moment où le branchement au réseau est rétabli. Â la demande, un courant de régénération peut être dirigé dans la batterie par la résistance 19 dessinée en pointillés. Le montage représenté sur la Fig.1 affre des avantages particuliers pour de faibles tensions d'alimentation, car la perte de tension en service sur la batterie est très petite. Le montage fonctionne également sans batterie si l'on renonce à surmonter des défaillances du réseau. La polarité peut etre quelconque moyennant un choix approprié des pôles de branchement des éléments de construction et du type des semi-conducteurs. la Fîg.2 montre une variante du dispositif suivant la Pig.1, qui convient pour des tensions de service plus élevées. Pour supprimer le fonctionnement inversé du transistor 12 en alimentation par le réseau et pour le cas où la tension de la batterie est plus faible que la tension utilisatrice, il est avantageux de placer une diode 20 dans la ligne de collecteur du transistor. La chute de tension, en service sur la batterie, est ainsi augmentée de la tension de coude de la diode 20. En alimentation par le réseau, même si la batterie 13 est branchée, aucune tension n'est alors appliquée au point 21, car le transistor 12 est bloqué. Une tension n'apparat au point 21 que lorsque l'alimentation par le réseau est interrompue et que le transistor 12 devient conducteur De ce fait, on peut obtenir sur la résistance 22 une tension, susceptible d'être utilisée avantageusement pour déconnecter un indicateur en vue d'un abaissement du courant consommé par une pendnle électrique fonctionnant sur batterie. Dans ce cas, il est fréquent de se servir d'un générateur d'horloge fonctionnant sur batterie. La résistance 22 constitue alors la charge du générateur pour la marche sur batterie Âvec le dispositif suivant la Fig.2 on a l'assurance que le générateur n'est branché que si,l'alimentation par le réseau est interrompue. Pour le reste, ce dispositif est identique à celui de La Fig.1 dans sa structure et son mode d'action, de sorte que le dispositif approprié pour des tensions de service plus élevées fournit également une tension de batterie qui n'agit certainement qu'en cas de panne du- réseau. REVENDICATIONS 1.-Dspositif de commutation; réseau-batterie pour appareils électroniques, en particulier pour pendules électroniques, assurant la mise en circuit automatique de la batterie en vue de l'alimentation des appareils en cas d'interruption de l'alimen tation par le réseau, caractérisé en ce que, en alimentation par le réseau, un premier interrupteur électronique (11) ouvre un deuxième interrupteur électronique (12) branché en série avec la batterie (13) et l'appareil utilisateur (2) séparant ainsi la batterie du réseau d' alimentation, tandis qu' en cas d'interruption de l'alimentation par le réseau, le premier interrupteur (11) ferme le deuxième interrupteur (12) et connecte ainsi la batterie en vue de I' alimentation en courant 2.-Dispositif de commutation réseau-battrie selon la revendication 1, caractérisé et ce que I alimentation en courant du réseau continent un condensateur (4), qui fournit la tension de commutation pour fermer les interrupteurs électroniques (11, 12) en cas d'interruption de l'alimentation par le réseau. 3.-Dispositif de commutation réseau-batterie selon la revendication 2, caractérisé en ce que, en l'absence de tension au condensateur (4), les interrupteurs électroniques (11, 12) sont ouverts, de sorte que la batterie (13) n'est pas branchée pour l'alimentation en courant. 4.-Dispositif de commutation réseau-batterie selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que I ' alimentation en courant du réseau comprend un transformateur ( avec un redresseur (3) et un condensateur de filtrage (4), qui fournit en même temps la tension de commutation pour les interrupteurs électroniques (11, 12). 5.-Dispositif de commutation réseau-batterie selon l'une quelconque des revendications 2 a' 4, caractérisé en ce que l'a limentation en courant du réseau contient un deuxième condensateur (8) qui, en alimentation par le réseau, reçoit une tension de polarité opposée i celle do premier condensateur (4), qui ouvre les interrupteurs électroniques (11, 12) et sépare ainsi la batterie (13) de l'alimentation en courant. 6.-Dispositif de commutation réseau-batterie selon la revendication 5, caractérisé en ce que, lorsque le courant du réseau est interrompu, la tension baisse notablement plus vite sur le deuxième condensateur (8) que sur le premier (4), de sorte que la tension plus élevée sur le premier condensateur (4.) terse les interrupteurs électroniques (11, 12) et connecte ainsi la batterie (13) en vue de l'alimentation en courant. 7..- Dispositif de commutation réseau-batterie selon la revendication 6, caractérisé en ce que, pour former une constante de temps plus petite, le deuxième condensateur (8) possède une capacité plus faible que le premier condensateur (4). 8.- Dispositif de commutation réseau-batterie selon l'me quelconque des revendications 2 a' 7, caractérisé en ce que, lorsque le courant du réseau est interrompu, la tension de service est appliquée au premier condensateur (4) et maintien fermés les interrupteurs électroniques (11 , 12). 9. Dispositif de commutation réseau-batterie selon l'une quelconque des revendications 2 è 8, caractérisé en ce que, lorsque le courant du réseau est interrompu, les interrupteurs électroniques (11, 12) s'ouvrent si la tension de la batterie et, par suite, la tension au premier condensateur (4), descendent au-dessous d'une valeur de seuil critique. 10,- Dispositif de commutation réseau-batterie selon L'nue quelconque des revendications I à 9, caractérisé en ce que les interrupteurs électroniques utilisés sont un premier transistor ( et un deuxième transistor complémentaire (12), en ce que le circuit émetteur-collecteur du deuxième transistor (12) est connecté en série avec la batterie (13) et l'appareil utilisateur (2), en ce que la base du deuxième transistor (12) est attaquée au moyen du circuit émetteur-collecteur du premier transistor (11) dont la base est appliquée à un point d'un diviseur de tension (5, 10) qui reçoit sa tension par le premier condensateur (4) ou par le premier (4) et le deuxième condensateur (8) dont les tensions sont de polarité opposée, et en ce que; en alimentation par le réseau, le premier et le deuxième condensateurs (4, 8) sont alimentés par le réseau, tandis que, lorsque le courant du réseau est interrompu, le premier condensateur (4) est alimenté par la batterie (13). 11.- Dispositif de commutation réseau-batterie selon la revendication 10 caractériaé par une diode, qui est branchée dans le circuit base-collecteur du deuxième transistor et bloque le fonctionnement inversé en alimentation par le réseau. 12.- Dispositif de commutation réseau-batterie selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'au circuit collecteur du deuxième transistor (12) est connectée une charge (22) pour former une chatte de tension qui assure la coupure d'un indicateur en cas dtiterruption du courant du réseau. 13. Dispositif de commutation réseau-batterie selon la revendication 12, caractérisé par une diode (20) branchée dans la ligne du collecteur du deuxième transistor (12) pour bloquer le fonctionnement inversé en alimentation par le réseau.