Brevet FR2379944A1 — publié le 19780901

Les dispositifs de commutation électronique pour courant périodique, notamment ceux utilisés dans les régulations ou commandes périodiques répétitives, nécessitent des moyens d'antiparasitage qui sont généralement des circuits spéciaux dits de déclenchement à zéro interdisant l'amorçage de l'interrupteur électronique utilisé à partir d'un certain niveau de tension, et dont le coat n'est pas négligeable. La présente invention a pour objet avec un dispositif de coiiutation électronique à amplificateur différentiel, d'obtenir ce résultat de façon avantageuse et de permettre en m temps une alimentation simple pour 1 'amorçage de l'interrupteur. 3ssentiellement, le dispositif de commutation électronique selon l'invention, pour courant périodique, en particulier alternatif ou redressé, à simple ou double alternance, comprenant un interrupteur électronique et des moyens de commande de gtchette de celui-ci à alimentation continue et aaaplifioateur différentiel aux deux entrées duquel sont appliqués les signaux de commande, est caractérisé en ce que chaque polarité d'alternance passante est appliquée à une entrée de l'amplificateur différentiel afin de n'autoriser l'amorçage de l'interrupteur électronique qu'en début d' alternance et de l'inhiber au delà.En particulier, dans le cas d'emploi d'un thyristor comme interrupteur Olectronique, la polarité de chaque alternance passante sera simultanément ap- pliquée sur l'entrée inverseuse de l'amplificateur différentiel, ayant sa sortie connectée à la gâchette du thyristor. Dans le cas d'emploi d'un triac, les deux polarités d'alternances passantes seront respectivement appliquées aux deux entrées de l'amplitica- teur différentiel dont la sortie peut être directement connectée à la gSchette du triac.Dans ces deux cas, on obtient en Bême temps qu'une commutation au voisinage du zéro de tension une coi- mande par impulsion de l'interrupteur électronique, avantageuse pour l'alimentation continue à prévoir, Un aspect intéressant de l'invention dans le cas d'emploi d'un triac, consiste à interposer dans le circuit d'alimentation gâchette un transistor piloté par un amplificateur différentiel de faible puissance et coûts accompagne d'une alimentation contiez nue simple grâce à la commande par impulsion du transistor et du triac découlent du blocage obtenu par la voie de 1' amplificateur différentiel. D'autres particularités de la prosente invention apparat- tront dans la description suivante de trois dispositifs de commutation représentés à titre d'exemples au dessin annexé, dans lequel : la figure 1 est un schéma d'un dispositif de commutation à thyristor pour courant redressé monoalternance; la figure 2 est un schéma d'un dispositif de commutation à thyristor pour courant redressé à deux alternances; la figure 3 est un schéma d'un dispositif de commutation à triac pour courant alternatif; la figure 4 est un autre schéma d'un dispositif de commutation à triac; Les dispositifs de commutation représentés aux figures I à 3 le sont dans le cadre de dispositifs de régulation de température. Le schéma de la figure I correspond ainsi à celui d'un thermostat dans lequel la charge, représentée en 1, est alimentée par l'intermédiaire d'un thyristor 2. L'alimentation de g0hette du thyristor est assurée par l'intermédiaire d'un amplificateur différentiel 3 et d'une résistance 4, les deux entrées de l'ampli- ficateur étant respectivement reliées au point milieu de deux ponts diviseurs de tension, l'un à résistances 5, 6 et l'autre à résistance 7 et thermistance 8. Ces deux ponts sont alimentés par une source de courant continu constituée par un condensateur réservoir 9 chargé, à partir du courant secteur, à une tension stabilisée par une diode Zener 10, au travers d'une résistance et et d'une diode 12. En outre, chaque polarltédalternance de type passant pour le thyristor est appliquée, au travers de la diode 12 et d'une résistance 13, à la liaison de l'entrée inverseuse de l'amplificateur 3 avec le pont diviseur correspondant 5, 6, cette liaison pouvant comporter une résistance d'appropriation 14. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant La thermistance 8 étant disposée dans le milieu dont on veut réguler la température, si l'on suppose la température effective dudit milieu inférieure à celle désirée, la résistance relative de la thermistance dans le pont diviseur qu'elle forme avec la résistance 7, fait qu' l'entrée non izrverseuse de l'amplifi cateur 3 est appliquée une tension continue relativement plus élevée que celle appliquée à l'entrée inverseuse par le pont diviseur fixe 5, 6, en faisant abstraction pour l'instant du pont diviseur formé sur le circuit monoalternance passant par les résistances 13, 14 et 6. La tension continue plus élevée appliquée à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur 3 se traduit à la sortie de ce dernier par une tension de polarité positive alimentant convenablement la gâchette du thyristor 2 qui conduit, et avec lui la charge 1 échanffPLnt le milieu considéré. bu fur et à mesure que le thermistance 8 approche de la texpérature désire, sa résistance diminuant, la tension continue appliquée à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur 3 se rapproche de celle continue appliquée à l'entrée inverseuse, de sorte qu'il survient au moment oh la tension de sortie de l'ampli- ficateur devient insuffisante pour déclencher le thyristor en début d'alternance, avant de se trouver réduite par suite de la tension plus élevée qui se trouve périodiquement appliquée à l'en- trée inverseuse par le diviseur 13, 14, 6 qu'alimente la diode 12, de sorte que tout déclenchement du thyristor en dehors d'une faible tension anode-cathode est alors inhibé.La charge n' étant plus alimentée, la thermistance se refroidit et le cycle prédécrit recommence à partir d'un certain écart entre températures réelle et désirée. La figure 2 illustre un dispositif analogue pour alimentation de la charge 1 en courant redressé double alternance, le thyristor 2 étant alors associé à un pont de diodes 17 dont les diodes remplacent la diode 13 du schéma précédent et assurent une charge double alternance du condensateur 9. Les autres composants du circuit sont disposés comme ceux de la figure 1 et désignés par les mêmes chiffres de référence, le fonctionnement de ce dispositif étant le même que celui exposé précédemment, pour chaque alternance redressée. Le schéma de la figure 3 correspond à celui d'un thermostsk dans lequel la charge 1 est alimentée par l'intermédiaire d'un triac 18. L'alimentation de gâchette du triac est également assurée à partir d'une source de courant continu comprenant un condensateur réservoir 19 chargé, à partir du courant secteur, à une tension stabilisée par une diode Zener 20 au travers d'une r6sis- tance 21 et d'une diode 22. Le circuit d'alimentation de gâcilet- te comprend un transistor 23 et une résistance 24, le transistor ayant sa hase reliée par une résistance 32 à la-sortie d'un amplificateur différentiel 25 qui gouverne ainsi sa conduction. Les deux entrées de l'amplificateur sont respectivement reliées au point milieu de deux ponts diviseurs de tension, l'un à résistances 26, 27 et l'autre à résistance 28 et thermistance 29. En outré, la polarité d'alternance passant ici par la diode 22 est appliquée, au travers d'une résistance 30, à la liaison de l'entrée non inverseuse de l'amplificateur 25 avec le pont diviseur 28, 29 pouvant comporter une résistance d'appropriation 31. L'autre polarité d'alternance est appliquée au travers d'une diode 33 et d'une résistance 34 à la liaison de l'entrée inverseuse de l'amplificateur 25 avec le pont diviseur 26, 27, pouvant comporter une résistance d'appropriation 35. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant, la thermistance 29 étant comme précédemment disposée dans le milieu dont on veut réguler la température. Si cette dernière est inférieure à la température désirée, la résistance relative de la thermistance dans le pont diviseur qu'elle forme avec la résistance 28 fait qu'à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur 3 est appliquée une tension continue relativement plus élevée que celle appliquée à l'entre inverseuse par le pont diviseur fixe 26, 27, abstraction faite des ponts diviseurs formés sur le circuit alternatif passant par les diodes 22 et 33 dont on reparlera plus loin.La tension continue plus élevée à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur 3 se traduit à la sortie de ce dernier par une tension de polarité positive assurant une polarisation du transistor 23 qui conduit, et alimente ainsi la gichette du triac 18 qui s'amorce et alimente la charge 1 qui échauffe le milieu considéré. Aulfur et à mesure que la thermistance 8 approche de la température désirée, sa résistance diminuant, la tension continue appliquée à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur se rapproche de celle continue appliquée à l'entrée inverseuse, de sorte qu'il survivent un moment où la tension de sortie de l'amplifica teur devient insuffisante pour qu'il y ait polarisation et conduction suffisante du transistor 23 pour alimenter la gâchette du triac 18 et la déclencher en début d'alternance, avant qu'elle se trouve encore réduite par suite des applications périodiques de la tension alternative faites alternativement aux entrées de l'amplificateur par la voie des diodes 22 et 33, de sorte que tout déclenchement du triac en dehors du début de chaque alter nance est inhibé.En effet, l'application de la polarité d'alternance passant par la diode 22 et le pont 30, 31, 28 rend rapidement l'entrée non inverseuse de l'amplificateur 3 plus négative que l'entrée inverseuse alors soumise à la seule tension continue du pont 26 27, de sorte que la polarisation du transistor 23 est rapidement réduite en début d'alternance au point d'inhiber tout amorçage du triac dans l'alternance considérée.De même l'application de l'autre polarité d'alternance passant par la diode 33 et le pont 34 35, 26 rend rapidement l'entrée inverseuse de l'amplificateur 3 plus positive que ltentrée non inverseuse alors soumise à la seule tension continue du pont 28, 29 de sorte que la polarisation du transistor 23 est rapidement réduite en début d'alternance au point d'inhiber tout amorçage du triac dans l'alternance considérée. Le refroidissement de la thermistance relance ensuite une nouvelle période de conduction du triac et ainsi de suite. On notera qu'en ce cas l'alimentation de la gâchette du triac est alternativement assurée à l'occasion d'une phase de charge du condensateur 19 au travers de la diode 22, et par la décharge du condensateur 19 dans l'alternance faisant suite à celle de charge, la commande d'amorçage par impulsion résultant de l'inhibition prédécrite contribue à permettre une alimentation continue aussi simple que celle décrite pour un fonctionnement cependant très satisfaisant. On a représenté un circuit à transistor 23 de type BPN, mais on a trouvé en outre intéressant du point de vue commuta- tion, d'utiliser un transistor de type PRP, les liaisons d'entrée sur l'amplificateur différentiel étant alors inversées et une réaction appropriée sur l'entrée positive de l'amplificateur pouvant être prévue à partir de l'émetteur du transistor the. Selon ses caractéristiques, l'amplificateur différentiel choisi peut aussi alimenter directement la gâchette du triac, c' est-à-dire que sa sortie sera alors directement reliée à la résistance 24, le transistor 23 étant supprimé. Les résistances 7 et 28 peuvent bien entendu être de type variable pour ajuster la température régulée à une valeur choisie. ainsi qu'il a été dit, l'intérêt d'un dispositif de commutation selon l'invention n'est pas limité à des commandes de r6- gulation mais il s'étend notamment aussi aux commandes périodi ques répétitives, et la figure 4 en donne un exemple d'applica tion à une commutation périodique d'éclairage à effet clignotant, dans laquelle la source lumineuse 37 est alimentée par un triac 38. L'alimentation de gåchette du triac est assurée à partir d'une source de courant continu à condensateur réservoir 39 chargé à une tension stabilisée par une diode Zener 40, au travers d'une résistance 41 et d'une diode 42. Cette alimentation est prévue par l'intermédiaire d'un amplificateur différentiel 43 dont la sortie est ici directement reliée à la gâchette du triac 38 avec interposition d'une résistance 44.Aux deux entrées de l'amplificateur sont resspeetivement appliqués les signaux alternés de sortie (choisis positifs) d'un multivibrateur 45 alimenté par la source continue précitée. C'est ainsi que le triao 38 sera rendu conducteur lorsque l'entrée inverseuse de l'amplificateur 43 se trouvera soumise au signal de sortie positif correspondant du multivibrateur 45. En outre, X polarité d'alternance passant par la diode 42 est appliquée au travers du pont diviseur 46, 47 à l'entrée inverseuse de l'amplificateur tandis que l'autre polarité d'alternance passante est appliquée, au travers d'une diode 48 et d'un pont diviseur 49, 50 à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur. Ces applications pério- diques alternatives de tension aux entrées de l'amplificateur ont alors pour effet de bloquer l'alimentation éventuelle de la gâchette du triac par l'amplificateur, lorsque le signal positif de sortie du multivibrateur 45 appliqué à l'entrée inverseuse de l'amplificateur pour déclencher le triac apparat en cours d'alternance, c'est-à-dire qu'une commutation au voisinage du zéro de tension est ainsi assurée à chaque allumage de 37, et donc sans parasites, tandis que l'extinction en fin de cycle est naturellement assurée au voisinage du zéro par le triac lui-même,. dès lors qu'il y a absence d'impulsion de commande sur sa g & het- te. D'autres circuits peuvent bien entendu être envisagés tout en restant dans le domaine de l'invention. BEVEETDICBiPIOIBS 1. Dispositif de commutation électronique pour courant périodique, en particulier alternatif ou redressé, comprenant un interrupteur électronique et des moyens de commande de la gâchette de celui-ci à alimentation continue et amplificateur dif férentiel aux deux entrées duquel sont appliqués les signaux de commande, caractérisé en ce que chaque polarité d'alternance passante est appliquée à une entrée de l'amplificateur différen- tiel, afin de n'autoriser l'amorçage de 1'interrupteur électronique qu'en début d'alternance et de l'inhiber au delà, 2.Dispositif de commutation électronique selon la revendication 1, dans lequel l'interrupteur électronique est un thyristor, caractérisé en ce que la polarité d'alternance passante dans le thyristor est appliquée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur différentiel par l'intermédiaire d'un pont diviseur. 3. Dispositif de commutation électronique selon la revendication 1, dans lequel l'interrupteur électronique est un triac, caractérisé en ce que les deux polarités d'alternances sont respectivement appliquées aux deux entrées de l'amplificateur différentiel par des ponts diviseurs à diodes de sélection d' alternan- ce. 4. Dispositif de commutation électronique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'amplificateur différentiel alimente le circuit de polarisation d'un transistor relais placé dans le circuit d'alimentation de gâchette du triac. 5. Dispositif de commutation électronique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source d'alimentation continue comprend une diode de charge d'un condensateur réservoir à diode.Zener en parallèle, et que cette diode est utilisée comme organe de sélection de la polarité d'alternance à appliquer à une entrée de l'amplificateur. 6. Dispositif de commutation électronique selon l'une des revendications précédentes, pour commutation de régulation ther mostatique, caractérisé en ce qu'il est appliqué aux entrées de l'amplificateur différentiel les tensions de point milieu de deux ponts diviseurs en parallèle dans l'alimentation continue préci tée, l'un des ponts incluant une thermistance. 7. Dispositif de commutation électronique selon l'une des revendications I à 5, pour commutation périodique d'éclairage, caractérisé en ce qu'il est appliqué aux entrées de l'ampli- ficateur différentiel les tensions de sortie d'un multivibrateur astable alimenté par l'alimentation continue précitée.