Brevet FR2416590A1 — publié le 19790831

L'invention se rapporte à un dispositif générateur d'impulsions haute tension1 utilisable notamment pour provoquer des décharges électriques et/ou des étincelles. Elle a plus particulièrement pour objet un perfectionnement adaptable dans un tel type de générateur pour en réduire la consommation en énergie électrique et par conséquent en augmenter l'autonomie. On connatt-un dispositif formant générateur d'impulsions et adapté pour produire des décharges électriques dans un circuit d'utilisation quelconque. Ce dispositif est principalement constitué d'un oscillateur formant convertisseur alimenté par une source de courant continu, par exemple une pile ou un accumulateur électrochimique, un circuit redresseurintégrateur connecté à la sortie de l'oscillateur et un circuit de déclenchement à seuil, de préférence d thyristor, interconnecté entre le circuit redresseur-intégrateur et le primaire d'un transformateur élevateur ; les bornes du secondaire de ce meme transformateur étant destinées a être connectées au circuit d'utilisation.Un tel montage a étX notamment expérimenté avec succès pour constituer le système d'allumage d'un briquet ; ledit circuit d'utilisation étant alors simplement constitué de deux électrodes rapprochées entre lesquelles une étincelle est engendrée lorsqu'une haute tension est induite dans le bobinage secondaire. On peut bien entendu imaginer d'autres applications parmi lesquelles l'alimentation d'une clôture électrique. Dans ce dernier cas, la clôture est reliée au secondaire du transformateur élévateur de sorte que le circuit d'utilisation peut être considéré comme pratiquement ouvert en permanence ; les impulsions de décharge électrique n'étant évacuées par le bobinage secondaire dudit transformateur que lorsqu'un corps partiellement conducteur entre en contact avec la clôture. Dans un tel système, comme l'énergie de la décharge électrique est en fait fournie par la décharge du circuit redresseur-intégrateur dans le bobinage primaire du transformateur et à travers le thyristor amorcé, celle-ci est pratiquement indépendante de la quantité réélle d'énergie électrique susceptible d'être dissipée dans le circuit d'utilisation (c'est-à-dire en considérant les deux applications mentionnées ci-dessus, pour provoquer l'étincelle ou la décharge éventuelle dans la clôture).Par conséquent, au moins une partie de l'énergie induite dans le bobinage secondaire du transformateur élévateur est renvoyée subséquemment vers le primaire où elle doit être dissipée si on veut éviter la détérioration du thyristor. Jusqu'à présent, on prévoyait donc une diode en dérivation connectée au point de raccordement du thyristor et de l'enroulement primaire. On pouvait ainsi renvoyer vers la masse l'énergie électrique excédentaire induite en retour dans l'enroulement primaire sous forme d'impulsions négatives. Cependant, on peut remarquer que toute l'énergie excédentair est ainsi dissipée en pure perte ce qui, dans le cas où l'oscillateur formant convertisseur est alimenté par une source autonome telle qu'une pile ou une batterie électrochimique, réduit coxtdérabiment l'autmomie M sysEne.Particulièrement, si on considère l'application à la clôture électrique, on peut remarquer que c'est pratiquement la totalité de l'énergie électrique fournie par la source d'alimentation à chaque décharge qui est dissipée enture perte dans la diode puisque le circuit d'utilisation peut être considéré comme ouvert la plupart du temps. L'invention a principalement pour but de résoudre cet inconvénient en récupérant l'énergie électrique renvoyée vers le bobinage primaire du transformateur élévateur et en adaptant le circuit électronique pour que cette énergie électrique récupérée puisse être utilisable pour alimenter partiellement l'oscillateur formant convertisseur en lieu et place de la source d'alimentation en courant continu. Plus précisément, l'invention concerne donc un dispositif générateur d'impulsions de décharge électrique , du type comprenant une source d'alimentation en courant continu, un oscillateur formant convertisseur alimenté par ladite source, un circuit redresseur-intégrateur connecté à la sortie dudit oscillateur formant convertisseur, un transformateur élévateur comportant un bobinage primaire et un bobinage secondaire relié à une sortie d'utilisation et un circuit de déclenchement à seuil interconnecté entre ledit redresseur-intégrateur et ledit bobinage primaire, caractérisé en ce que le générateur électrique constitué par la sortie dudit circuit redresseurintégrateur est connecté en série avec ladite source d'alimentation en courant continu et qu'une boucle de transmission d'énergie électrique est connectée entre ledit bobinageprimaire et la borne de ladite source d'alimentation qui n'est pas directement connectée audit générateur électrique. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de deux modes de réalisation actuellement préférés d'un dispositif selon l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux schémas électriques annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement un dispositif générateur d'impulsions selon 1'art antérieur - la figure 2 est un schéma électrique d'un générateur d'impulsions adapté et complété pour y apporter le perfec tiônnement selon l'invention ; et - la figure 3 représente un schéma électrique d'une variante de détail du dispositif de la figure 2. En se référant à la figure 1, on a représenté la structure de base d'un dispositif générateur d'impulsions de type connu, comportant un oscillateur 11 formant convertisseur, alimenté par une source d'alimentation en courant continu 12 (une simple pile dans l'exemple décrit) à travers un interrupteur 13. La sortie S1 de cet oscillateur 11 est connectée à un circuit redresseur-intégrateur 14 constitué d'une diode de redressement D1 et d'un condensateur d'intégration C1. L' anode de la diode est connectée à la sortie S1 et sa cathode est connectée au condensateur. Le point commun de la diode D1 et du condensateur C1 est connecté à un circuit de déclenchement à seuil 15 constitué dans cet exemple par un thyristorMh,uB diode ze-ner Z et une résistance R.La diode zener et la résistance sont connectées en série auxbornesdu thyristor ; la gachette du thyristor Th étant connectée au point commun de la diode et de la résistance. Ce circuit de déclenchement à seuil 15 est interconnecté entre le circuit redresseur-intégrateur 14 et le bobinage primaire 17 d'un transformateur élévateur 18. Le bobinage secondaire 19 de ce même transformateur est connecté à une sortie S2 destinée à être reliée à un circuit d'utilisation tel que l'un de ceux qui ont été mentionnés ci-dessus. Une diode D2 est connectée en parallèle sur le bobinage primaire 17 avec sa cat reliée au thyristor'Ih. Iefonctionnement de ce dispositif est des plus simple Lorsqu'on ferme l'interrupteur 13, l'oscillateur 11 est alimenté et fournit à sa sortie S1 des oscillations qui sont redressées par la diode D1 et chargent progressivement le condensateur C1 dont la capacité est assez forte.Lorsque la tension aux bornes du condensateur C1 atteint la tension zener de la diode Z, celle-ci devient conductrice et une tension est appliquée sur la gachette du thyristor Th. Celui-ci s'amorce et le condensateur C1 se décharge dans le bobinage primaire 17. L'énergie électrique en provenance du condensateur C1 est alors induite vers le bobinage secondaire 19 et dissipée, éventuellement, dans le circuit d'utilisation relié à la sortie S2. Comme l'énergie électrique transmise depuis le condensateur C1 n'est pratiquement jamais entièrement consommée par le circuit d'utilisation, l'énergie électrique excédentaire est induite en retour vers le bobinage primaire 17 sous forme d'impulsions de polarité opposée. La diode D2 permet alors de dissiper cette énergie excédentaire pour éviter que des surtensions nuisibles viennent endommager le circuit de déclenchement à seuil 15 et notamment le thyristor Th. Cependant, il faut remarquer que cette énergie excédentaire est dissipée en pure perte après chaque décharge du condensateur C1. Le rendement d'un tel dispositif dépend donc essentiellement de la nature du circuit d'utilisation et de la valeur du conden sateur C1 calculée en fonction des caractéristiques du circuit d'utilisation, lorsque cela est possible. Lorsque le choix du condensateur C1 n'est pas correct ou bien lorsque les caractéristiques du circuit d'utilisation ne sont pas constantes (cas d'une clôture électrique par exemple), le rendement est mauvais et la pile 12 s'use prématurément.Le montage de la figure 2, conforme au principe de l'invention, permet d'éviter cet inconvénient. En se référant maintenant principalement à la figure 2 dans laquelle des composants analogues à ceux de la figure 1 portent les mêmes chiffres ou lettres de référence, on voit que le générateur électrique de tension Vr constitué par la sortie du circuit redresseur-intégrateur 14 est connectée en série avec la source d'alimentation 12 de tension Vu. Autrement dit, dans le cadre de l'invention, on a déterminé qu'il était nécessaire de choisir, parmi tous les types de montage connus, une forme de circuit réalisant une mise en série de la source d'alimentation 12 avec la tension variable engendrée par le redresseur-intégrateur (c'est-à-dire un circuit dans lequel il existe deux points A et B entre lesquels la tension Vu + Vr est disponible). Cela implique notamment un choix judicieux du type de l'oscillateur 11. A titre d'exemple non limitatif, on a représenté sur la figure 2 un montage de base d'un type d'oscillateur 11 convenant pour l'application envisagée. Cet oscillateur comporte un transistor Q,du type NPN dont le collecteur est connecté à un enroulement 21 d'un transformateur 20.La base du transistor Q est reliée Par ailleurs, une boucle de transmission d'énergie électrique 25 est connectée entre le bobinage primaire 17 et la borne de la source d'alimentation 12 qui n'est pas directement connectée audit générateur électrique de tension Vr. Dans l'exemple représenté, ladite boucle de transmission d'énergie 25 est donc connectée entre le bobinage primaire et la borne négative de la pile 12. Cette boucle peut se résumer à une simple diode de récupération D3 connectée pour être conductrice lorsqu'un courant de polarité opposé à celui qui est fourni par le circuit de déclenchement 15, circule dans ledit bobinage primaire 17. Dans l'exemple de la figure 2, la diode D3 a donc sa cathode reliée au bobinage 17. Par ailleurs, notamment dans le cas où la source d'alimentation 12 est une simple pile, on prévoit un condensateur C2 aux bornes de celle-ci par emmagasiner de l'énergie électrique fournie par la boucle 27, laquelle énergie électrique pourra donc être restituée à l'oscillateur 11 et alimenter partiellement celui-ci en lieu et place de la pile 12.Par conséquent, on a trouvé un moyen de restituer l'énergie excédentaire, non consommée par le circuit d'utilisation relié à la sortie S2, à l'oscillateur 11, pour en entretenir le fonctionnement. Le rendement de l'ensemble du système est donc dans tous les cas excellent et la durée de vie de la pile 12 est considérablement augmentée. Selon une autre caractéristique de l'invention, on prévoit également une capacité C4 connectée en parallèle sur le bobinage secondaire 19. En effet, dans certains cas l'énergie renvoyée au primaire sous forme d'impulsions négatives a une amplitude telle qu'elle a tendance à être dissipée, notamment par ionisation au voisinage des bobinages du transformateur 18, au lieu d'être réellement récupérée par la diode D3. Le condensateur C4 permet d'amortir l'amplitude de cette énergie électrique en retour et donc de la rendre récupérable par la boucle de transmission 25. Dans la variante représentée sur la figure 3, la borne du condensateur d'intégration C1 qui n'est pas reliée directement à la diode de redressement D1 a été cette fois connectée à la borne négative de la source d'alimentation 12. Dans ce cas, on dispose toujours de la somme des tensions Vu et Vr aux bornes du condensateur C1. Le fonctionnement est comparable à celui du dispositif de la figure 2. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits . Elle comprend tous les équivalents techniques des moyens mis en jeux si ceux-ci le sont dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Dispositif générateur d'impulsions de décharge électrique, du type comprenant une source d'alimentation en courant continu, un oscillateur formant convertisseur alimenté par ladite source, un circuit redresseur-intégrateur connecté à la sortie dudit oscillateur formant convertisseur, un transformateur élévateur comportant un bobinage primaire et un bobinage secondaire relié à une sortie d'utilisation et un circuit de déclenchement à seuil interconnecté entre ledit redresseur intégrateur et ledit bobinage primaire, caractérisé en ce que le générateur électrique constitué par la sortie dudit circuit redresseur-intégrateur est connecté en série avec ladite source d'alimentation en courant continu et qu'une boucle de transmission d'énergie électrique est connectée entre ledit bobinage primaire et la borne de ladite source d'alimentation qui n'est pas directement connectée audit générateur électrique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qutun condensateur est connecté aux bornes de ladite source d'alimentation pour emmagasiner de l'énergie électrique fournie par ladite boucle de transmission d'énergie électrique. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite boucle de transmission d'énergie électrique comporte une diode de récupération connectée pour être conductrice lorsqu'un courant de polarité opposée à celui qui est fourni par ledit circuit de déclenchement circule dans ledit bobinage primaire. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une capacité est connectée en parallèle sur ledit bobinage secondaire ; pour amortir l'amplitude de l'énergie électrique en retour sous forme d'impulsions de ladite polarité opposée, dans ledit bobinage primaire et rendre cette énergie électrique en retour récupérable par ladite boucle de transmission 5.Dispositif selon la revendication 3 ou 4, du type dans lequel ledit circuit redresseur-intégrateur comporte au moins une diode de redressement et un condensateur d'intégration connecté. à lacaNxie de celle-ci, = anode étant reliée audit oscillateur, et dans lequel ledit circuit de déclenchement à seuil comporte un thyristor interconnecté entre ladite cathode de ladite diode de redressement et ledit bobinage primaire dudit transformateur élévateur, caractérisé en ce que ladite diode de récupération à sa cathodereliée au point commun dudit bobinage primaire et dudit thyristor et son anode reliée à la borne négative de ladite source d'alimentation an courant continu. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la borne dudit condensateur d'intégration qui n'est pas reliée à ladite diode de redressement est connectée à la borne positive de ladite source d'alimentation en cou^- rant continu. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la borne dudit condensateur d'intégration qui n'est pas reliée à ladite diode de redressement est connectée à la borne négative de ladite source d'alimentation en courant continu.