Brevet FR2397675A1 — publié le 19790209

La présente invention concerne les convertisseurs statiques alimentés par une source de tension continue et four naissant un courant alternatif à une charge qui peut notamment entre un tube fluorescent à basse tension. De tels convertisseurs sont fréquemment dénommés "ballasts électroniques11. Elle concerne plus particulièrement les convertisseurs du type comportant au moins un transistor oscillateur alimenté par une source de courant continu et fournissant sur son collecteur une tension alternative dont la valeur et la fréquence sont fonction du nombre de spires d'une inductance,pouvant constituer le primaire d'un transformateur d'alimentation de la charge, telle qu'un tube ,et d'une capacité de couplage et/ou d'accord placée en parallèle avec l'inductance. Les sources de courant continu disponibles sont souvent à tension variable, soit par défaut de stabilisation, soit parce qu'en cas de panne d'une alimentation principale on lui subtitue une alimentation à tension plus faible. Les convertisseurs actuels tolèrent difficilement des variations importantes de tension d'alimentation, et ces variations se traduisent de plus par.- des. variations de la tension de sortie que ne peuvent accepter certaines charges. L'invention vise notamment à fournir un convertisseur statique susceptible d'être alimenté par une source dont la tension peut prendre plusieurs valeurs,tout en conservant un fonctionnement normal et sûr. Dans ce but, l'invention propose un convertisseur du type ci-dessus défini comprenant des moyens de commutation sensibles à la tension de la source d'alimentation et qui augmentent le nombre de spires de l'inductance et diminuent ladite capacité de couplage lorsque la tension d'alimentation diminue au dessous d'un seuil. L'invention trouve une application particulierement intéressante - mais non exclusive - dans les convertisseurs du type comprenant deux transistors dont l'un est conducteur lorsque 11 autre est bloque. On connait de tels convertisseurs statiques d'alimentation de tubes fluorescents à deux transistors dont les bases sont reliées par des résistances respectives, servant de générateurs de courant base pour les transistors, à un point milieu porté à la tension continue d'alimentation, et sont reliées l';;ne a' l'autre par voie inductive, et dont les collecteurs sont couplés l'un à l'autre par capacité, sont reliés au point milieu par des bibines couplées à l'inductance de base et sont découplés par des diodes de commutation respec tives Dans tous les cas, les moyens commutateurs peuvent comporter un relais dont le bobinage est alimenté par un transistor qui n'est rendu passant que lorsque la tension est soit inférieure,soit supérieure au seuil. Les moyens commutateurs peuvent être prévus pour modifier le nombre de spires et/ou la capacité pour différents seuils de tension d'alimentation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titres d'exemples non limitatifs. La-description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: - les figures 1 et 2 sont des schémas de principe de convertisseurs, - la figure 3 est un schéma partiel d'une variante du convertisseur-de la figure 1. Le convertisseur représenté schématiquement en figure 1 présente la même constitution générale que celui décrit dans le brevet n" EN 74.36.018 auquel on pourra se reporter. Il comporte deux transistors 10 et 11 de type NPN. Les emetteurs de ces transistors sont relies au pôle moins de la source. Les collecteurs sont relies à un point milieu C par des bobines respectives 12 et 13 montées sur un noyau magnétique et sont couplés l'un à l'autre par un condensateur 14. Des diodes de commutation respectives 15 et 16 relient egalement les collecteurs des transistors 10 et 11 en p8le moins de la source d'alimentation S. Les bases des transistors 10 et Il sont reliées par des résistances respectives 17 et 18 au point milieu C. De plus, ce point milieu est relié au pôle plus de la source de courant continu d'alimentation. Les résistances 17 et 18 Jouent le raie de générateurs de courant de base, tandis que le rale de générateur de tension de base est ioulé par une bobine 19 montée sur le noyau magnétique, donc couplée aux bobines 12 et 13-reliant les bases. Les bobines 12,13 et 19,20 constituent un circuit de pilotage en fréquence. Le dispositif qui vient d'etre décrit fournit, en l'absence de toute charge extérieure, une tension de sortie entre les collecteurs des transistors 10 et 11 qui est sensiblement sinusodale avec une amplitude qui se rapproche de 3Y , sans lui être égale du fait des amortisseents.. La fréquence de cette tension est essentiellement fonction de la capacité du condensateur 14 et du nombre de spires des bobines 12 et 13. La. charge ou chacune des charges à alimenter par le convertisseur est montée en série avec le secondaire d'un transformateur 31 dont le primaire est branché entre les collecteurs des transistors 10 et 11. Le convertisseur suivant l'invention montré en figure 1 est prévu pour être alimenté sous l'une et/ou l'autre de deux tensions continues V1 et V2, respectivement inférieure et supé rieure 'a un seuil V a Dans ce but : - le primaire du transformateur 31 comporte deux bobines 32 et 33 dont Itune peut etre mise soit en série avec la première, soit hors circuit, - - un condensateur supplémentaire 34 est prévu pour outre mis soit en parallèle avec le condensateur 14, soit hors circuit, des moyens commutateurs 35 sensibles à la tension de la source S mettent en circuit ou hors circuit la bobine 33 et le condensateur 34. Dans le mode de réalisation illustré en figure 1, les moyens commutateurs 35 comprennent un relais comportant deux contacts mobiles 36 et 37, Lorsque le relais est au repos (figure 1) le contact 36 met'. hors circuit le condensateur 34 et le contact 37 met le bobinage 32 seul en circuit entre les collecteurs des transistors 10 et 11. Lorsque le relais est excité, le contact 36 met le condensateur 34 en parallèle avec le condensateur 14 et la bobine 33 en série avec la bobine 32. L'enroulement 38 du relais,en parallèle avec une diode 39, est alimenté par un circuit inverseur à deux transistors NPN 40 et 41 en cascade. La tension d'alimentation fournie par la source S est appliquée entre l'émetteur ou le collecteur du premier transistor 40, dont la base est reliée ,au collecteur par l'intermédiaire d'une zener dont la tension d'amorçage, qui fixe Vat est choisie entre Vt et V2. Le fonctionnement des moyens commutateurs 35 apparat immédiatement. Si le convertisseur est alimenté sous la tension V1 C Vå le transistor 40 reste bloqué; le transistor 41 est alors saturé. Les contacts 36 et 37 viennent en position de travail : la capacité entre les collecteurs des transistors 10 et Il est maximum et le primaire du transformateur 31 a un nombre de spires minimum. Inversement, sile convertisseur eståLimente sous la ténsion VS > Va, la diode zoner est amorcée, le transistor 40 saturé et le transistor- 41 bloqué. Le relais reste au repos. Le primaire prend un nombre de spires maximum et la capacité une valeur minimum. La capacité de 34 et le nombre de spires de 33 peuvent évidemment être choisis pour que la fréquence de sortie du secondaire reste approximativement la même dans les deux cas. Il faut remarquer que les deux tensions V1 et V2 peuvent être simultanément appliquées, le convertisseur prenant alors la configuration correspondant à la tension la plus éle- - vée, ce qui est un facteur de sécurité et de fiabilité. Naturellement il serait possible de placer les deux condenåteursl4 et 34 en série, la commutation s'effectuant alors en court-circuitant l'un des condensateurs. Comme il a été indiqué plus haut, l'invention est applicable à de nombreux types de convertisseurs. A titre d'exemple la figure 2 montre son application à un convertisseur démuni de circuit de pilotage. Les éléments de la figure 2 qui correspondent à ceux de la figure 1 sont désignés par le même numéro de référence et ne seront pas décrits de nouveau. Dans le mode de réalisation de la figure 2, la charge est branchée directement entre les collecteurs des transistors 10 et 11. Le relais comporte trois contacts mobiles qui, au repos, mettent deux bobines supplémentaires 43 et 44 en série avec ,les bobines 12 et 13 et, en position de travail, -court- circuitent les bobines 43 et 44 et mettent un condensateur supplémentaire 34 en parallèle avec le condensateur 14. Dans ce cas, comme dans le précédent, -il peut y avoir couplage des condensateurs en série plutat qu'en parallèle. Le convertisseur peut êtrE'prévu pour pouvoir fonctionner sous un nombre de tensions différentes supérieur à deux ou sous une tension non stabilisée variable dans de larges limites. La figure 3 montre à titre d'exemple, une variante du convertisseur de la figure 1 prévue pour fonctionner avec quatre configurations différentes, suivant la valeur de la tension d'alimenstation par rapport à trois tensions de référence Va, Yb et Vc Les éléments de la figure 3 - correspondant a' ceux de la figure 1 sont encore désignés par le même numéro de référence. Le convertisseur de la figure 3 utilise non plus un, mais trois blocs de commutation 35a, 35b et 35c, dont les diodes Zener sont respectivement choisies pour s'amorcer aux tensions V, Vb et Vc. Chaque bloc comporte un relais a deux contacts mobiles. On voit qu'au fur et a mesure que la tension V d'alimentation augmente, on;a les configurations suivantes V Z V : condensateurs 14, 36a, 36b, 36c tous en circuit, a bobine 32 alimentée bobines33a, 33b, 33c hors circuit. V C V C V diode Zener du bloc 35a seule amorcée a b condensateurs 14, 36b et 36c en circuit bobines32 et 33a en série. Vb condensateurs 14 et 36a en circuit bobines 32, 33a et 33b en série. V w V : condensateur 14 seul en circuit c bobines toutes en série. L'invention est susceptible de nombreuses autres variantes portant tant sur la constitution du convertisseur proprement dit que sur le mode de commutation. Elle est également susceptible de nombreuses applications. On peut en particulier citer la réalisation d'une installation comportant une alimentation normale sous une tension supérieure au seuil et une alimentation de secours inférieure au seuil. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs dé)à de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Convertisseur statique alimenté par une source de courant continu et comportant au moins un transistor oscillateur alimenté par la source et fournissant sur son collecteur une tension alternative dont la valeur et la fréquence sont fonction du nombre de spires d'une inductance, pouvant constituer le primaire d'un transformateur d'alimentation de la charge, telle qu'un tube, et d'une capacité de couplage et/ou d'accord placée en parallèle avec l'inductance, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commutation sensibles à la tension de la source d'alimentation et qui augmentent le nombre de spires de l'inductance et diminuent ladite capacite de couplage lorsque la tension d'alimentation diminue au dessous d'un seuil. 2. Convertisseur statique destiné à etre alimenté par une source de tension continue et à fournir un courant alternatif à au moins une charge, comprenant deux transistors de commu talion dont les bases sont reliées par des résistances respectives à un point milieu porté à la tension continue d'alimentation et sont reliées l'une à l'autre par voie inductive et dont les collecteurs sont reliés au point milieu par des bobines couplées à l'inductance de base et-sont découplés par des diodes de commutation respectives, l'inductance et les bobines constituant avec une capacité couplant les collecteurs, un circuit de pilotage en fréquence des transistors et entre les collecteurs des transistors, au moins un primaire d'un transformateur d'alimentation primaire constituant une charge inductance, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commutation sensibles à la tension de la source d'alimentation et qui augmentent le nombre de spires de l'inauctance et diminuent ladite capacité de couplage lorsque la tension d'alimentation diminue au dessous d'un seuil. 3. Convertisseur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent un relais dont ltenroulement est excité par un circuit commandé par une diode Zener dont la tension d'amorçage est égale au seuil. 4. Convertisseur suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il a la configuration correspondant à une tension supérieure au seuil lorsque le relais est au repos. 5. Convertisseur suivant la revendication 3-ou 4, caractérisé en ce que le circuit d'excitation du relais comprend deux transistors en cascade alimentés par la source, la polarisation du premier jetant fixee par la diode zener. 6. Convertisseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commutation comportent plusieurs blocs de commande de configurations différentes, excités pour des seuils différents de tension d'aZ limentation. 7. Installation comprenant au moins un convertisseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, une alimentation normale sous une tension supérieure au seuil et une alimentation de secours inférieure au seul