Brevet FR2386214A1 — publié le 19781027

La présente invention se rapporte aux alimentations régulées permettant de délivrer une tension continue stable pouvant prendre différentes valeurs. Elle concerne plus particulièrement une alimentation très haute tension régulée apte à délivrer la tension de commande d'un tube cathodique polychrome, par exemple du type à pénétration variable d'électrons et à barrière de potentiel, pour l'affichage de tracés en différentes couleurs. Cette tension de commande est la tension d'accélération du faisceau d'électrons et constitue la tension anodique du tube cathodique se comportant comme une charge capacitive ; c'est la valeur de la tension anodique qui définit la couleur des tracés sur l'écran. On connais des circuits convertisseurs de tension permettant de modifier la valeur de la tension délivrée par une source continue. Dans un tel circuit convertisseur de tension, la tension continue de la source est appliquée à un circuit inductif associé à un circuit de régulation, par exemple à un transformateur associé à un commutateur monté en série avec l'enroulement primaire d'un transformateur, la tension alternative induite créée est redressée et filtrée pour obtenir la tension continue de sortie. De manière connue, pour maintenir la tension de sortie à une valeur constante, malgré des fluctuations possibles de la source et/ou des variations possibles de consommation de la charge, on fait varier la durée de fermeture du commutateur. La présente invention a pour but à partir d'un circuit convertisseur de tension du type indiqué ci-avant, de créer une tension continue pouvant prendre différentes valeurs stables. La présente invention a également pour but, lors de la commutation de la tension de sortie d'une valeur à une autre valeur inférieure, de permettre une récupération d'énergie correspondant à llécart entre ces deux valeurs de la tension de sortie. La présente invention a pour objet une alimentation régulée, permettant de délivrer une tension continue de sortie pouvant prendre différentes valeurs, comportant un convertisseur de tension ayant un transformateur dont un premier enroulement monté en série avec un premier commutateur à conduction unidirectionnelle est relié à une source de courant continu, et dont un deuxième enroulement couplé au premier est connecté à un circuit de redressement monoalternance et de filtrage pour délivrer une tension continue de sortie, et comportant un circuit de commande dudit premier commutateur pour assurer une régulation de ladite tension de sortie par variation de la durée de fermeture dudit premier commutateur, caractérisée en ce que ledit circuit de commande comporte un générateur de signaux rectangulaires modulés en largeur par un signal d'erreur élaboré entre un premier signal, dit de consigne, représentatif d'une valeur définie parmi les différentes valeurs souhaitées de tension de sortie et un deuxième signal, dit de mesure, représentatif de la valeur de la tension de sortie délivrée, pour assurer une brusque augmentation de la valeur de la tension de sortie lors d'un changement correspondant de valeur dudit signal de consigne et pour assurer la régulation de la tension de sortie, et en ce qu'elle comporte, en outre, un deuxième commutateur à conduction unidirectionnelle monté en parallèle, avec un sens opposé de conduction, sur ledit circuit de redressement monoalternance et commandé par ledit circuit de commande pour assurer une diminution brusque de la valeur de tension de sortie lors d'un changement correspondant de la valeur du signal de consigne. Selon une autre caractéristique, le transformateur présente un troisième enroulement couplé audit deuxième enroulement et relié aux bornes d'un condensateur lui- même monté entre les bornes de la source de courant continu, des éléments de blocage évitant le débit de la source dans ledit troisième enroulement et imposant une récupération d'énergie dans ledit condensateur lors d'une brusque diminution de la tension de sortie. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description dkin exemple de réalisation schématisé dans la figure unique du dessin ci-annexé. Dans la figure, une source 1 de tension continue VO alimente, à travers un circuit de conduction unidirectionnelle, constitué ici par une diode 2, un ensemble série comprenant un premier enroulement 3 d'un transformateur 4 et un transistor 5 de type NPN. I base de ce transistor 5 est reliée à une sortie 15 d'un circuit de commande 6 recevant sur une première entrée 7 un premier signal de commande réglable dit signal de consigne, et sur une deuxième entrée 8 un deuxième signal de commande, dit signal de mesure, prélevé dans le montage.Ce circuit de commande 6 applique sur la base du transistor 5 des créneaux de commande de durée t variable par rapport aux intervales de tempstles séparant, le rapport cyclique de ces créneaux, de valeur t est variable en fonction des valeurs du signal de consigne et du signal de mesure comparés dans le circuit 6. Ce circuit 6 délivre sur sa sortie 15 des signaux rectangulaires périodiques modulés en largeur par la fonction d'erreur, ou signal d'erreur, entre les signaux de consigne et de mesure.Il comprendra par exemple, un générateur de signaux périodiques en dents de scie associé à un circuit de type comparateur de niveaux, délivrant des signaux rectangulaires de meme période que celle des dents de scie mais dont la largeur variable est déterminée par la coihcidence des niveaux du signal en dents de scie et du signal d'erreur. Le premier enroulement 3 est couplé à un deuxième enroulement 9 du transformateur 4. Ce deuxième enroulement 9 et un circuit de conduction unidirectionnelle en série, constitué par une diode 10, sont associés à un condensateur de filtrage il monté en parallèle et alimentent un récepteur 12. Le rapport de transformation entre les enroulements 3 et 9 étant défini et ayant une valeur nl, la tension redressée et filtrée présente aux bornes de récepteur 12 a une valeur V1, avec V1 7/ nl VO V1 étant rendue supérieure à nl VO par le transformateur 4 travaillant alors en surtension. Un potentiomètre 13 est monté en parallèle sur le récepteur 12, il permet de prélever, sur une prise intermédiaire 14, une tension v image de la tension V1 aux bornes du récepteur. Cette tension v, variable avec V1, constitue le signal de mesure appliqué sur la deuxième entrée 8 du circuit de commande 6. Le circuit de la figure 1 est, en outre, complété par un transistor 16, de type NPN, de sens de conduction inverse de celui de la diode 10 sur laquelle il est monté en parallèle. La base de ce transistor 16 est reliée à une deuxième sortie 26 du circuit de commande 6. Le signal sur la sortie 26, significatif d'un changement et d'une décroissance de la tension de sortie V1, commande la conduction en régime saturé du transistor 16. Un troisième enroulement 17 du transformateur 4, couplé à l'enroulement 9 de ce transformateur, est relié, à travers un circuit de conduction unidirectionnelle, constitué par une diode 18, aux bornes d'un condensateur 19. Ce condensateur 19 est monté en parallèle sur l'ensemble source 1 et diode 2 en série.Le rapport de transformation entre les enroulements 9 et 17 est défini et a une valeur n2 choisie supérieure à l'inverse de nl, n2 > I n1 Le fonctionnement de ce circuit est le suivant: La valeur du signal de consigne appliqué à l'entrée 7 du circuit de commande 6 définit la valeur de tension souhaitée aux bornes du récepteur 12, le signal de consigne et la tension souhaitée étant dans le même rapport que celui existant entre les valeurs du signal de mesure v prélevé et de la tension V1 présente aux bornes du récepteur. La valeur de ce signal de consigne est appliquée sur l'entrée 7 du circuit 6 en réponse à une commande programmée extérieure correspondant à la valeur de tension souhaitée aux bornes du récepteur 12.Ainsi à toute modification de la valeur du signal de consigne correspond une modification de la valeur de la tension V1 aux bornes du récepteur 12, accompagnée d'une charge ou décharge correspondante du condensateur de filtrage 11, cette modification de la valeur de la tension V1 étant suivie d'une régulation pour le maintien de la tension V1 à la valeur précise souhaitée. Lors d'une augmentation de la valeur de consigne, le circuit 6 délivre sur sa sortie 15 des créneaux de commande de rapport cyclique tilde valeur élevée appliqués sur la base du transistor 5 et commandant en saturation ce transistor 5. Le transistor 5 fonctionne alors comme un commutateur fermé pendant de longues durées. Dans ces conditions, la tension V1 aux bornes du récepteur tend rapidement vers la valeur souhaitée. L'écart entre le signal de consigne et le signal de mesure devenant faible, le circuit de commande 6 applique sur la base du transistor 5 des créneaux de commande en saturation du transistor, de rapport cyclique t fol'devenu faible. Le transistor 5 fonctionne alors comme un commutateur commandé en fermeture pendant de très faibles durées, fonction de l'écart entre le signal de consigne et le signal de mesure, pour la régulation de la tension V1 aux bornes du récepteur à la valeur souhaitée. Cette commande de conduction du transistor 5, pendant des durées variables, découpe la tension V en créneaux de durée variable o proportionnellement à l'écart entre la valeur de consigne et la valeur du signal de mesure.La tension aux bornes du récepteur 12 est, par cette régulation, rendue indépendante d'une variation de débit du récepteur et/ou d'une fluctuation de la tension VOde la source 1. Pour toute augmentation de la tension aux bornes du récepteur et la régulation de la tension aux bornes du récepteur, le transistor 5 est seul commandé en saturation, le transistor 16 est maintenu bloqué. Lors d'une diminution brusque de la valeur du signal de consigne appliqué en 7, le circuit 6 commande le transistor 16 en saturation tandis que le transistor 5 est maintenu bloqué, jusque concordance entre la valeur du signal de consigne et celle du signal de mesure v. Le transistor 16 est rendu passant, le transformateur 4 bidirectionnel transmet l'énergie de décharge du condensateur il sur le condensateur 19, à travers l'enroulement 9 et le transistor 16, l'enroulement 17 et la diode 18 associée de sens de conduction convenable. La diode 2, de sens de conduction inverse, est alors non passante. Cette énergie, non passante. Cette énergie, est récupérée par le condensateur 19. Lorsque la valeur du signal de mesure v devient égale ou inférieure à celle du signal de consigne, le transistor 16 est bloqué tandis que la valeur de la tension V1 alors présente aux bornes du récepteur est régulée par le circuit 6 qui commande le transistor 5. Lors d'une nouvelle augmentation de la valeur de la tension V1, le condensateur 19 chargé à une valeur supérieure à la tension VO grâce à l'énergie récupérée précédemment, se substitue à la source 1, la tension aux bornes du condensateur 19 maintient la diode 2 bloquée. La source 1 ne débitera que lorsque la tension aux bornes du condensateur 19 sera suffisamment descendue pour rendre cette diode 2 conductrice. Ainsi dans ce montage, lors d'une modification de la valeur du signal de consigne, le sens du changement (augmentation ou diminution de la tension de sortie V1) définit le sens de fonctionnement du transformateur bi-directionnel 4 par la commande de conduction de l'un ou l'autre des transistors 5 et 16..tors d'une simple régulation de la tension de sortie, seul le transistor 5 est commandé en conduction. Une telle alimentation régulée peut notamment être utilisée dans les systèmes de visualisation de tracés en couleur. Celle délivre la tension anodique du tube cathodique polychrome pour l'affichage en couleur de tracés effectués sur l'écran. Ainsi tout change ment de couleur d'affichage des tracés effectués sera obtenu par un changement corres pondant de la valeur de la tension d'anode, les différentes valeurs de cette tension d'anode définissant les différentes couleurs d'affichage des tracés. Dans cette application où la tension d'anode sera de l'ordre de 10 kV pour l'affichage en rouge des tracés et de l'ordre de 20 kV pour l'affichage en vert des tracés, le commuta teur à conduction unidirectionnelle constitué ici par le transistor 5 sera formé par un ensemble de transistors tels que 5 montés en parallèle commandés simultanément par le signal sur la sortie 15 du circuit 6. Le commutateur à conduction unidirectionnelle constitué ici par le transistor 16 sera formé par un ensemble de transistors tels que 16 montés en série et commandés simultanément par le signal sur la sortie 26 du circuit 6. L'anode représentant une charge capacitive importante, la récupération d'énergie lors d'une diminution de la tension anodique devient importante. La présente invention a été décrite en regard d'un mode particulier de réalisation, il est évident que l'on peut y apporter des modifications de détail et/ou remplacer certains moyens par d'autres moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Alimentation régulée, permettant de délivrer une tension continue de sortie pouvant prendre différentes valeurs, comportant un convertisseur de tension ayant un transformateur dont un premier enroulement monté en série avec un premier commutateur à conduction unidirectionnelle est relié à une source de courant continu et dont un deuxième enroulement couplé au premier est connecté à un circuit de redressement monoalternance et de filtrage pour délivrer une tension continue de sortie, et comportant un circuit de commande dudit premier commutateur pour assurer une régulation de ladite tension de sortie par variation de la durée de fermeture dudit premier commutateur, caractérisée en ce que ledit circuit de commande comporte un générateur de signaux rectangulaires modulés en largeur par un signal d'erreur élaboré entre un premier signal, dit de consigne, représentatif d'une valeur définie parmi les différentes valeurs souhaitées de tension de sortie et un deuxième signal, dit de mesure, représentatif de la valeur de la tension de sortie délivrée, pour assurer une brusque augmentation de la valeur de la tension de sortie lors d'un changement correspondant de valeur dudit signal de consigne et pour assurer la régulation de la tension de sortie, et en ce qu'elle comporte, en outre, un deuxième commutateur à conduction unidirectionnelle monté en parallèle et en sens opposé de conduction sur ledit circuit de redressement monoalternance et commandé par ledit circuit de commande pour assurer une diminution brusque de la valeur de tension de sortie lors d'un changement correspondant de la valeur du signal de consigne. 2/ Alimentation régulée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le transformateur présente un troisième enroulement couplé audit deuxième enroulement et relié aux bornes d'un condensateur lui- même monté entre les bornes de la source de courant continu, des éléments de blocage évitant le débit de la source dans ledit troisième enroulement et imposant une récupération d'énergie dans ledit condensateur lors d'une brusque diminution de la tension de sortie.