Brevet FR2388435A1 — publié le 19781117

La présente invention concerne un convertisseur statique alimenté par une source de tension continue et fournissant un courant alternatif à une charge qui peut, notamment, être un tube fluorescent à basse tension. De tels convertisseurs sont fréquemment dénommés "ballasts électroniques". On connalt déjà des convertisseurs de ce type, utilisant deux transistors fonctionnant en push-pull, un transistor étant conducteur lorsque l'autre est bloqué. En particulier, on connaît des convertisseurs statiques d'alimentation de tube fluorescent à deux transistors, avec 11 émetteur à la masse, dont les collecteurs sont couplés l'un à l'autre par capacité et sont reliés par des bobinages à un point milieu porté à la tension continue d'alimentation et dont les bases sont reliées l'une à l'autre par une inductance couplée aux bobinages collecteurs. Ces bases sont également reliées au point milieu d'alimentation par des résistances correspondantes servant de générateurs de courant base pour lesdits transistors.Quant à la charge, elle est placée,en série avec un bobinage secondaire couplé inductivement aux bobinages collecteurs servant de primaire. De tels convertisseurs présentent llinconvénient de nécessiter des résistances génératrices du courant base des transistors, qui doivent être d'une puissance importante lorsqu'ils alimentent des tubes fluorescents et que la tension d'alimentation varie beaucoup, par exemple de 18 à 32 Volts, de 50 à 96 Volts, ou de 100 à 150 Volts. Cette puissance est en effet généralement égale ou supérieure à 40 Watts. La présente invention a donc pour but principal de remédier à cet inconvénient et, pour ce faire, elle a pour objet un convertisseur du genre susmentionné qui se caractérise essentiellement en ce qu'il est prévu une alimentation annexe pour alimenter en courant les bases des deux transistors, cette alimentation délivrant le courant nécessaire à la saturation correcte desdits transistors par l'intermédiaire de deux résistances de valeur appropriée. Il est ainsi possible avec une source annexe de courant à une tension plus faible, par exemple 5 Volts, d'aboutir au même résultat de façon plus économique et avec une puissance dissipée moins élevée. Pour réaliser cette alimentation annexe, on ajoutera tout simplement au transformateur unique alimentant les transistors et le tube fluorescent, soit un bobinage à point milieu à la masse associé à deux diodes de redressement rapideS soit un bobinage simple associé à quatre diodes de -redressement rapides. Bien entendu, lorsque les fonctions alimentation des transistors et alimentation du tube fluorescent sont nettement séparées au moyen de transformateurs distincts, on pourra placer le bobinage de l'alimentation annexe sur l'un ou l'autre de ces transformateurs. Pour optimiser le fonctionnement des transistors, on peut également réguler la génération du courant annexe, soit au moyen d'une régulation de tension en parallele, avec par exemple une diode Zener et une résistance, soit au moyen d'un générateur de courant constant placé en série, soit encore en utilisant des régulateurs plus complexes avec montage Darlington ou amplificateur d'erreur. Plusieurs formes d'exécution de l'invention sont décrites ci-apres à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente le schema d'un convertisseur statique de type connu - la figure 2 représente le schéma d'un convertisseur conforme à la présente invention ; et - les figures 3, 4, 5 et 6 sont des schémas partiels illustrant des variantes de réalisation de l'invention. En se référant tout d'abord à la figure I, on peut voir un convertisseur conforme à l'étant antérieur de la technique qui comprend deux transistors de commutation 10 et 11 de type NPN. Les émetteurs de ces transistors sont reliés directement à la masse Les collecteurs sont couplés l'un à l'autre par un condensateur 12 et ils sont reliés par des bobinages 13 et 14 montés sur un noyau magnétique à un point milieu C qui est porté à la tension continue d'alimentation +UN par l'intermédiaire d'une cellule de filtrage comprenant deux selfs 15,16 et deux condensateurs I7,18. Ces collecteurs sont en outre découplés à la masse par des diodes de commutation 19 et 20. Quant aux bases des transistors 10 et 11, elles sont reliées par des résistances 21 et 22, généralement au point milieu C, mais plus avantageusement au point commun 23 entre les deux selfs 15 et 16, comme illustré d'ailleurs sur la figure. Les bases sont également reliées entre elles par l'intermédiaire d'un bobinage 24 monté sur le meme noyau magnétique que les bobinages collecteurs et donc couplé à ceux-ci. Ce bobinage 24 fait office de générateur de tension base pour les transistors, tandis que les résistances 21 et 22 jouent respectivement le rôle de générateurs de courant base. La charge, constituée par un tube fluorescent 25, est montée dans un circuit série comprenant un condensateur 26 et un bobinage 27 qui est couplé inductivement aux bobinages collecteurs 13 et 14. A cet effet, il sera évidemment monté sur le mme noyau magnétique. Un tel convertisseur présente, ainsi que cela a été indiqué plus haut,un certain nombre d'inconvénients qui apparaîtront mieux en se référant à un exemple pratique. Supposons que l1on ait à alimenter un tube fluorescent de 65 Volts. Il est alors nécessaire de prévoir un convertisseur délivrant au maximum 72 Watts. Par conséquent, avec une alimentation en 72 Volts qui peut varier de 50 à 96 Volts, nous aurons un courant collecteur dans les transistors 10 et 11 sensiblement égal à I Ampere. Afin entre sûr de saturer les transistors, le courant base sera égal au dixième du courant collecteur, soit de 0,1 Ampère-à la tension de 50 Volts. La valeur des résistances 21 ou 22 sera donc de 50 500 Ohms 0,I il s'ensuit évidemment qu'à 96 Volts, ces résistances de base 21 et 22 dissiperont chacune une puissance de (96)2 = 18 Watts, 500 ce qui entraîne une élévation de température à l'intérieur de l'appareil, difficilement acceptable, et exige l'emploi de résistances spéciales de coût élevé. Le convertisseur selon l'invention illustré par la figure 2, où pour plus de clarté les organes correspondant à ceux de la figure 1 portent les mêmes références, permet d'éliminer cet inconvénient grâce à une alimentation annexe délivrant le courant nécessaire à la saturation correcte des transistors. Dans exemple particulier décrit ici, l'alimentation annexe est essentiellement constituée par deux demi-bobinages 28 et 29 ayant leur point milieu 30 à la masse et qui sont couplés inductivement aux bobinages collecteurs 13 et 14. Deux diodes de redressement rapides 31 et 32 sont en outre interposées entre ces bobinages ef les résistances 21 et 22. Entre le point positif et le point négatif de l'alimentation, on place un condensateur de filtrage 33. De plus, l'arrivée de courant continu, ou plus précisément le point commun 23, est relié à la base de l'un des transistors, en l'occurrence le transistor 10, par une résistance de forte valeur 34, afin de créer un très léger déséquilibre entre les deux transistors et amorcer ainsi les oscillations push-pull. Enfin, pour accélérer la mise sous tension du condensateur de filtrage 33 de l'alimentation annexe,celle-ci est également reliée au point commun 23 de l'arrivée de courant continu par une résistance 35 de valeur élevée. En calculant convenablement les bobinages 28 et 29, on obtient une tension annexe de l'ordre de 3 à 7 Volts pour une tension d'alimentation de convertisseur de 50 Volts, et donc 7 Volts pour une tension de 96 Volts en considérant que cette tension n'est pas stabilisée. La valeur des résistances génératrices de courant base 21 et 22 est alors de 03 1 = 30 Ohms. Sous 7 Volts, chacune de 0,1 base ces résistances dissipera donc une puissance de 30 = 1,6 Watts, ce qui est facilement réalisable. Bien entendu, la présente invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation. On pourra par exemple, comme illustré sur la figure 3, remplacer les deux demi-bobinages 28 et 29 de l'alimentation annexe, par un bobinage unique 36, à condition d'ajouter deux diodes de redressement rapides supplémentaires 37 et 38. La présente invention est également applicable aux convertisseurs dans lesquels la fonction pilote des transistors et la fonction d'alimentation du tube fluorescent sont séparées au moyen de deux transformateurs distincts, au lieu d'un seul comme dans les exemples décrits jusqu'à maintenant. Dans ce cas, le ou les bobinages de l'alimentation annexe pourront naturellement être places, soit sur le transformateur pilotant les transistors, soit sur le transformateur alimentant le tube fluorescent. Pour optimiser le fonetionnement des transistors, on peut également réguler le courant fourni par l'alimentation annexe. Cette régulation peut se faire par exemple, comme illustré sur la -figure 4, au moyen d'une résistance 39 de valeur suffisamment élevée interposée entre la génération positive et les deux resis- tances de base 21 et 22. On peut aussi, comme illustré sur la figure 5, utiliser une régulation parallèle constituée par une diode Zener 40 en série avec une résistance 41, l'ensemble étant monté en parallèle sur le condensateur de filtrage 33 et dérivant à la masse le surplus de tension. il est également possible d'utiliser une régulation série, en interposant, entre la génération du courant annexe et les bases des transistors, un générateur de courant constant. Dans l'exemple illustré par la figure 6, ce générateur à courant constant est constitue par un transistor 42, une diode Zener 43 et deux résistances 44 et 45. Levas échéant et suivant la puissance à réguler et la précision désirée, on pourrait utiliser des systèmes de régulation plus complexes, par exemple à découpage, à montage Darlington, ou à amplification d'erreur intégrée. Enfin, il va de soi que les transistors de commutat1on 10 et 11, qui sont ici du type NPN, pourraient tout aussi bien-etre remplacés par des transistors de type PNP, à condition naturellement de modifier les -3larités en conséquence. REVENDICATIONS 1.- Convertisseur statique continu-alternatif, notamment pour l'alimentation d'un tube fluorescent, du type comprenant deux transistors avec l'émetteur à la masse, dont les collecteurs sont couplés l'un à l'autre par capacité et sont reliés par des bobinages à un point milieu porté à la tension continue dtalimen- tation et dont les bases sont reliées l'une à l'autre par une inductance couplée aux bobinages collecteurs, constituant un générateur de tension de base, carac térisé en ce qu' il est prévu une alimentation annexe pour alimenter en courant les bases des deux transistors, cette alimentation délivrant le courant nécessaire à la saturation correcte desdits transistors par l'intermédiaire de deux résistances de valeur appropriée. 2.- Convertisseur statique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation annexe est constituée par un bobinage ayant un point milieu à la masse et qui est associé à deux diodes de redressement rapides. 3.- Convertisseur statique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation annexe est eonstituee par un bobinage simple associé à quatre diodes de redressement rapides. 4.- Convertisseur statique selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le bobinage de l'alimentation auxiliaire est couplé inductivement aux bobi nages collecteurs 5.- Convertisseur statique selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la fonction de pilotage des transistors et la fonction d'alimentation du tube fluorescent sont séparées au moyen de deux transformateurs distincts, caractérisé en ce que le bobinage de l'alimentation annexe est placé, soit sur le transformateur de pilotage des transistors, soit sur le transformateur d'alimentation du tube fluorescent. 6.- Convertisseur statique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de régulation parallèle du courant base, constitué par une diode Zener en série avec une résistance. 7.- Convertisseur statique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de régulation série de courant base, constitué par un générateur de courant constant -à diode Zener et transistor.