Brevet FR2400819A1 — publié le 19790316

L'invention concerne un circuit auto oscillateur de type ballast de haut rendement, notamment destiné â être utilisé pour la commande des lampes fluorescentes, et plus particulièrement un circuit ballast à oscillateur réglable-pourvu d'un circuit de contre réaction pour commander l'oscillateur. On sait que, les circuits ballast du type à auto-transformateur sont couramment employés dans les dispositifs d'éclairage à lampes fluorescentes. Ils présentent l'inconvénient d'etre particulièrement lourds et encombrants par rapport aux circuits ballast électroniques. En outre, ils ont un faible rendement, et engendrent des températures excessives, De plus, leur fréquence (60 Hz) de fonctionnement se situe dans la gamme des fréquences audibles. Selon une autre forme connue de réalisation d'un tel circuit on utilise une bascule flip-flop conjointement avec un transformateur à noyau saturable. Les caractéristiques de saturation du noyau sont alors mises en oeuvre pour limiter le courant. Cependant les caractéristiques de saturation du noyau magnétique du transformateur sont irrégulièrts et imprévisibles, rendant le circuit difficile à utiliser et à contrôler. La présente invention a pour but d'obvier à ces inconvénients à l'aide d'un circuit ballast fiable pourvu d'un dispositif auto protecteur. Selon la présente invention, le circuit ballast comprend un redresseur double alternance relié à une source de courant alternatif et à un oscillateur réglable qui est, à son tour, connecté à un circuit de commande de charge et à un circuit de commande de loscilla- teur. Un second redresseur, relié au circuit de charge, est disposé dans une boucle de contre réaction, et permet d'assurer la charge d'un condensateur de fanon à appliquer une tension pratiquement constante à l'oscillateur, ce dernier étant commandé par le courant appliqué au circuit de charge. La présente invention sera mieux comprise, et, d'autres buts, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui suit, en se reportant au dessin annexé, description et dessin étant donnés à titre d'exemple non limitatif pour illustrer certaines formes de réalisation de l'invention. La Figure 1 représente le schéma électrique d'un premier mode de réalisation du circuit ballast conforme à l'invention, et La Figure 2 représente le schéma électrique d'un second mode de réalisation du circuit ballast dont la complexité est réduite. Sur la figure 1, on voit que le circuit ballast conforme à l'invention est relié à une source de tension alternative 3 par l'intermédiaire d'un circuit de filtrage 5. Le circuit 7 est un redresseur double alternance dont les bornes de sortie sont connectées aux bornes d'entrée de l'oscillateur 9, dont les bornes de sortie sont connectées au circuit de commande 11 de charge 13. Un second redresseur 15 est connecté au circuit de commande 11 et à un circuit capacitif 17 aux bornes du redresseur 7.Le circuit de commande 19 de lloscillateur est relié au circuit de commande li de la charge et à l'oscillateur 9 et permet d'engendrer les tensions nécessaires à la commande de ltoscilla- teur 9 Plus précisément, le circuit de filtrage 5 comporte un dispositif supprimant les transitoires 20 disposé entre les bornes de la source de tension alternative 3. Un interrupteur 21, un fusible 23 et un dernier bobinage 25 sont reliés en série à lune des bornes de la source ae tension alternative 3, alors qu'à l'autre borne est reliée un second bobinage 27.Un condensateur -respectivement 29 et 31- est connecté d'une part à la sortie du bobinage -respectivement 25 et 27et d'autre part à la masse. Le circuit redresseur 7 est constitué par quatre diodes 35, 37, 39 et 41 disposées en pont; entre ses bornes de sortie est disposé un condensateur 33 de façon à corriger le facteur puissance du circuit. Comme décrit dans la demande de brevet frangais 77 38362 déposée le 20/12/1977 les bornes d'entrée du redresseur 7 sont respectivement reliées aux bornes de sortie du circuit de filtrage 5. L'oscillateur 9 comprend un premier et un second transistors 43 et 45 reliés en série entre les bornes du redresseur 7. Une résistance 51 est disposée entre la base et le collecteur du premier transistor 43. En outre, une diode 47 en parallele avec un condensateur 49 et, d'une part, reliée à la base de ce transistor 43, et d'autre part, par l'intermédiaire d'un circuit série constitué par une diode 55 et une résistance 53, à l'emetteur du premier transistor 43. Identiquement, une résistance 61 est disposée entre la base et le collecteur du second transistor 45. En outre, une diode 57 en parallèle avec un condensateur 59 est, d'une part, reliée à la base de ce transistor, et, d'autre part, par l'intermédiaire d'un circuit série constitué par une diode 65 et une résistance 63, à l'émetteur du second transistor 45. Le circuit 11 de commande de la charge comprend un transformateur 67 dont un enroulement primaire 69 est relié,d'une part, par l'intermédiaire d'un bobinage inductif 71 en série avec un condensateur 73, au point de jonction entre l'émetteur du premier transistor 43 et le collecteur du second transistor 45 de ltoscillateur g, et d'autre part, au redresseur 15. Le transformateur 67 comprend également un premier enroulement secondaire 75 constitué par deux enroulements en série 77 et 79, un second enroulement secondaire 81 constitué également par deux enroulements en série 83 et 85, et un troisième enroulement secondaire 87 également constitué par deux enroulements en série 89 et 91.Ces trois enroulements secondaires 75, 81 et 87 sont respectivement connectés aux premier, second et troisième enroulements primaires 93, 95 et 97 du transformateur 99 du circuit de commande 19 et au circuit de charge 13. Le circuit constitué par la résistance 96 et le condensateur 98 disposés en parallèle, assure la mise à la terre de la charge 13 et sert lors de la mise en service du circuit0 Les premier, second et troisième enroulements primaires 93, 95 et 97 du transformateur 99 du circuit de commande 19 sont couplés aux premier et second enroulements secondaires 101 et 103 qui sont reliés aux premier et second transistors 43 et 45 auxquels ils délivrent la tension de commande. Le circuit de charge 13 est constitué par deux lampes fluorescentes 105 et 107 reliées aux trois enroulements secondaires 75 > 81 et 87 du transformateur 67. L'enroulement primaire 69 du transformateur 67 du circuit de commande 11 est relié à un redresseur 15 constitué, dtune part, par un enroulement inductif 109 reliant l'enroulement primaire 69 à une source de tension de référence, et d'autre part, par un condensateur 111 reliant le dit enroulement primaire 69 au point de jonction des pre mière et seconde diodes en série 113 et 115. Cette seconde diode 115 est reliée au point de jonction d'un condensateur 117 et d'une diode 119 du circuit capacitif t7 disposé entre les bornes du redresseur 7. En outre, pour supprimer les transitoires, une diode zener 121 est disposée entre1 d'une part, le point de jonction du condensateur 117 et de la diode 119, reliée à la diode 115 du redresseur 15, et d'autre part, au redresseur 7. La figure 2 représente un autre mode de réalisation du même circuit ballast. Les éléments communs aux deux figures sont référencés identiquement sauf en ce qui concerne le circuit de commande il de la charge t3, le circuit 19 et la diode zener 121 de la figure 1. Sur la figure 2, le circuit de commande 11 de la charge comporte un transformateur 123 dont l'enroulement primaire 125 est relié, dune part, au moyen d'un enroulement inductif 71 en série avec un condensateur 73, au point de Jonction des transistors 43 et 45 de loscillateur 9, et, dtautre part à la terre au moyen de l'enroulement inductif 109 relié au redresseur 15. Le transformateur 123 comporte en outre un premier enroulement secondaire 127 constitué de deux enroulements en série 129 et 131, un second enroulement secondaire 133 constitué de deux enroulements en série 135 et 137, un troisième enroulement secondaire 199 constitué de deux enroulements en série 14t et 143. Le circuit de commande 19 de l'oscillateur comprend un transformateur 145 dont lI enroulement primaire unique 147 est relié en série avec le second enroulement secondaire 133 du transformateur 123. Llenroulement primaire 147 est couplé aux premier et second enroulements secondaires 149 et 151 reliés respecti vement à l'un des transistors 43 et 45 de l'oscillateur 9. La diode 153 dont la fonction est de supprimer les transitoires, est disposée entre les bornes du circuit redresseur 15 et est reliée, d'une part, au circuit de commande 11 de la charge et, d'autre part, au circuit capacitif 17. En fonctionnement, en se référant à nouveau à la figure 1, le circuit 5 permet de filtrer les impulsions transitoires et d'éviter les interférences avec les fréquences radio. La tension alternative aux bornes de la source 3 est d'abord filtrée par le circuit 5 avant d'entre appliquée aux bornes d'entrée du redresseur 7 aux bornes de sortie duquel on peut obtenir une tension redressée à la fréquence double de celle de la source. Comme expliqué ci-après, la tension redressée est rendue pratiquement constante avant d'entre appliquée à l'oscillateur 9. L'oscillateur est pourvu d'un circuit résonnant série constitué par l'enroulement primaire 6 du transformateur 67 du circuit de commande 11 de la charge, dont la fréquence de résonnance est environ de 20 KHz de façon à fournirun traJet de basse impédance pour le courant. Lorsque le courant augmente dans l'enroulement primaire 69, une augmentation de courant apparaît dans les premier, second et troisième enroulements secondaires 75, 81 et 87 en série avec les enroulements primaires 93, 95 et 97 du circuit de commande 19 de l'oscillateur. Par suite, une augmentation de courant apparat dans les enroulements secondaires 101 et 103 qui commandent les transistors 43 et 45 de l'oscillateur. Une augmentation de courant apparat également dans l'enroulement inductif 109 disposé en série avec l'enroulement primaire 69. Le courant dans l'enroulement inductif 109 est redressé, et, dans le mode représenté, doublé pour charger le condensateur 117 du circuit 17. Le eondensateur 117 se décharge à travers la diode d'isolement 119 dans le redresseur 7 lorsque la tension redressée descend en dessous d'un niveau de référence donné. Par suite la tension appliquée à l'oscillateur 9 est pratiquement constante, et tout effet stroboscopique dans le circuit de charge 13 est complètement éliminé.En outre, la diode d'isolement 119 empêche le redresseur 15 de modifier le facteur puissance du circuit La mise en service du circuit est accompagnée par des courants transitoires inopportuns qui peuvent endommager les transistors 43 et 45 de l'oscillateur 9. Ces courants transitoires provoquent en meme temps la saturation des transistors 43 et 45, ce qui engendre un effet communément appelé Totem polo, ce qui signifie que la source de tension est court-circuitée par les transistors à travers lesquels passe un fort courant. Cependant, l'introduction d'un dispositif supprimant les courants transitoires, tel que la diode zener 121, élimine complètement cét inconvénient et le condensateur 117 du circuit 17 peut se charger.Dès qu'il est complètement chargé, le dispositif protecteur, ici la diode zener 121, devient inutile lors du fonctionnement ultérieur. L'enroulement inductif 71 permet d'amortir les cretes de tension et les régimes transitoires comme l'enroulement inductif 109 du redresseur 15 qui sert, en outre, à règler la tension de sortie appliquée au circuit de charge 13. De ce fait, l'enroulement inductif réglable 109 peut être utilisé comme réducteur d'éclairage lorsque la charge du circuit 13 est constituée par des lampes. Les deux transistors 43 et 45 sont pourvus d'un circuit d'assistance de commutation constitué par une résistance 53 en série avec une diode 55 -respectivement 63 et 65. Le circuit constitué par la résistance 96 et le condensateur 98 connecté en parallèle, et relié d'une part à la masse, et d'autre part au circuit de charge 13, est également utile lors de la mise en service du circuit. Dans le schéma de la figure 2, le transformateur 123 du circuit de commande 11 de la charge, comporte un premier, un second et un troisième enroulements secondaires 127, 133 et 139. Toutefois, les enroulements en série 135 et 137 de l'enroulement secondaire 133 sont reliés à 1enroulement primaire unique 147 du transformateur 145 du circuit de commande 19 de l'oscillateur. A son tour, l'enroulement primaire unique 147 est utilisé avec les enroulements secondaires 149 et 151 associés à chacun des transistors 43 et 45 de façon à appliquer une tension de commande à la base de ces derniers. En outre, le dispositif de protection contre les courants transitoires, ici la diode 153 > est connecté aux bornes du redresseur 15. Ainsi les tensions transitoires initiales qui pouraient provoquer l'effet de "Totem pole" dans les premier et second transistors 43 et 45 sont dirigées vers le trajet de basse impédance constitué par le circuit résonnant comportant le condensateur 73, l'enroulement inductif 71, l'enroulement primaire 69 et la diode 153, pour charger le condensateur 117. Dès que la charge du condensateur 117 est achevée, la diode 153 présente à nouveau une impédance élevée pour les courants en provenance du second transistor 45 en raison de la tension négative existant entre la diode 153 et l'enroulement 109. Dans ces conditions, le dispositif de protection contre les transitoites, constitué ici par la diode 153, devient inutile dès que le condensateur 117 est chargé. La diode 153 est relativement peu coûteuse par rapport à la diode zener 121 de la figure 1. De ce qui précède, il résulte que le circuit ballast décrit permet d'utiliser le courant de charge pour commander l'oscillateur Dans ces conditions, le retrait de la charge,par exemple l'enlèvement d'une lampe, entraîne une réduction importante du courant de commande de l'oscillateur. Ainsi, ce dernier est protègé contre tout courant élevé nuisible lors d'une panne ou dtun retrait de la charge. Bien que seules quelques formes préférées de réalisation de l'invention aient été décrites, il est évident que toute modification apportée par l'Homme de l'Art dans lesprit de l'invention ne sortirait pas du cadre de la présente invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Circuit auto-oscillateur de type ballast prévu pour la commande de lampes fluorescentes à partir d'une source de tension alternative, caractérisé en ce qusil comprend en combinaison: - un redresseur double alternance connecté aux bornes de la dite source de tension alternative, au besoin par l'intermédiaire d'un circuit de filtrage, - un oscillateur connecté à la sortie du dit redresseur double alternance, - un circuit de commande de la charge comprenant un premier transformateur pourvu d'un enroulement primaire auquel est appliqué la tension haute fréquence engendrée par le dit oscil lateur, et de trois enroulements secondaires formés chacun de deux enroulements disposés en série reliés au circuit de charge constitué par les dites lampes fluorescentest - un circuit de commande du dit oscillateur comprenant un second transformateur pourvu au moins drun enroulement primaire connecté en série avec au moins un des dits trois enroulements secondaires du dit premier transformateur, et dtun enroulement secondaire couplé au dit oscillateur de telle sorte que de l'ouverture du dit circuit de charge résulte une réduction importante du courant de commande du dit oscillateur, - une boucle de contre-réaction reliant le dit enroulement primaire du dit premier transformateur du dit circuit de commande de la charge au dit redresseur double alternance, comprenant un circuit capacitif et un second redresseur, - des moyens de protection contre les courants transitoires reliés au dit circuit capacitif de la dite boucle de contre-réaction de telle sorte que l'impulsion initiale de commande soit appliquée au condensateur du dit circuit capacitif. 2 - Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dit circuit capacitif de la dite boucle de contre-réaction comprend une diode et un condensateur en série disposes entre les bornes de sortie du dit redresseur double alternance. 3 - Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que les dits moyens de protection contre les courants transitoires sont disposés entre le point de jonction entre la dite diode et le dit condensateur en série, et le dit enroulement primaire du dit premier transformateur du dit circuit de commande de la charge. 4 - Circuit selon la revendication 9 caractérisé en ce que les dits moyens de protection sont constitués par une diode. 5 - Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que les dits moyens de protection contre les courants transitoires sont disposés entre le point de jonction entre la dite diode et le dit condensateur en série, et une borne de sortie du dit redresseur double alternance. 6 - Circuit selon la revendication 5 caractérisé en ce que les dits moyens de protection sont constitués par une diode zener. 7 - Circuit selon la revendication t caractérisé en ce que le dit oscillateur comprend deux transistors disposés en série entre les bornes de sortie du dit redresseur double alternance, et un circuit résonnant série constitué par un enroulement inductif disposé en série avec un condensateur relié au point de Jonction entre les dits transistors. 8 - Circuit selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'entre la base et l'emetteur de chacun des dits transistors du dit oscillateur