Brevet FR2417207A1 — publié le 19790907

La présente invention concerne un conveL-tisseur de courant continu en courant alternatif à semi-conducteurs, et plus particulièrement un convertisseur continu-alternatif utilisable dans la technique des mesures et en tant que générateur de courant alternatif pour l'alimentation d'un appareil radio-électrique. On connait un convertisseur continu-alternatif à multivibrateur à transistors avec couplages collecteur-base par résistanceset inductances et constitué de deux transistors principaux, de deux résistances et d'une thèrmistance placée dans le circuit émetteur et qui a l'une de ses connexions raccordée à l'une des bornes de la source de courant continu dont l'autre borne est reliée au point milieu du primaire du transformateur de sortie, lequel a ses sorties raccordées aux collecteurs des transistors. Une variation considérable de tension de la source de courant continu (20 à 30X) venant par le primaire du transformateur de sortie et par les résistances sur les bases des transistors peut perturber le régime requis pour le fonctionnement du multivibrateur. D'autre part, étant donné le degré différent de modification de l'inductance du primaire du transformateur de sortie et de la résistance active de la thermistance, une variation de température dans de larges limites ( -400C à +500C) fait changer la fréquence d'oscillation du multivibrateur à transistors, ce qui conduit à l'instabilité des caractéristiques du convertis -seur. I1 en résulte que la stabilité du courant alternatif de sortie baisse parfois jusqu'à son extinction. Pour assurer au convertisseur connu précité la stabilité de fonctionnement voulue dans une plage étendue de températures, tout comme dans le cas de variations importantes de tension de la source de courant continu, cette dernière est ordinairement raccordée à l'entrée du convertisseur à travers un stabilisateur de tension continue spécial. Ce stabilisateur consomme cependant une puissance considérable, croissant avec la tension (surtout sous fortes intensités) ce qui se solde par un abaissement du rendement de conversion. La présente invention vise à fournir un convertisseur continu-alternatif capable, grâce à une conception nouvelle du multivibrateur à transistors, d'une bonne stabilité de fonctionnement dans un plage étendue de températures, aussi bien que dans le cas de variations considérables de tension de la source de courant continu, ce qui doit permettre d'obtenir une amélioration simultanée du rendement de conversion et de la stabilité du courant alternatif de sortie. Ce problème est résolu par le fait que le convertisseur continu-alternatif comprend essentiellement un multivibrateur à transistors comportant dans le circuit émetteur une thermistance dont l'une des connexions est raccordée à l'une des bornes de la source de courant continu, l'autre borne de cette dernière étant reliée au point milieu du primaire du transformateur de sortie du convertisseur, ledit convertisseur étant, selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comporte une source de tension continue stabilisée, ledit multivibrateur à transistors étant du type à couplages collecteur-base par résistances et capacités entre deux transistors principaux dont les collecteurs sont raccordés à la source de tension continue stabilisée, l'émetteur de chacun des transistors principaux étant relié à la base d'un transistor de commutation et à l'une des connexions d'une résistance dont l'autre connexion est reliée à la première connexion précitée de la thermistance, et en ce que les transistors de commutation ont leurs émetteurs reliés à la seconde connexion de la thermistance, et leurs collecteurs raccordés aux bornes du primaire du transformateur de sortie du convertisseur. I1 est également utile que le convertisseur soit doté d'un limiteur de tension non linéaire, placé entre la seconde connexion de la thermistance et le point milieu du primaire du transformateur de sortie du convertisseur. Des modes dtexéCUtiOn de l'invention vont maintenant être décrits à titre d'exemples nullement lilitatifs, avec référence aux figures du dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente un schéma de principe d'un convertisseur continu-alternatif selon l'invention; - la figure 2 un tel convertisseur avec limiteur de tension non linéaire aion ltinvention; et - la figure 3 encore un tel convertisseur avec limiteur de tension non linéaire sous une autre forme d'exécution particulière de l'invention. comporte Le convertisseur continu-alternatif de la figure i/un multivibrateur 1 à transistors en montage à couplages par résistances et capacités.Ce montage comprend deux transistors principaux 2 et 3, une résistance 4 du circuit collecteur du transistor 2, une résistance 5 du circuit collecteur du transistor 3, une résistance 6 du circuit base du transistor 2, une résistance 7 du circuit base du transistor 3 et des condensateurs 8 et 9. Le multivibrateur 1 comporte également deux transistors de commutation 10 et 11 qui ont chacun sa base raccordée à l'émetteur de l'un des transistors principaux 2 et 3 respectifs, des résistances 12 et 13 et une thermistance 14. Le point 15 de jonction de la base et de l'émetteur des transistors 11 et 3 est raccordé à l'une des connexions de la résistance 13, le point 16 commun à la base et à émetteur des transistors 10 et 2 étant relié à l'une des connexions de la résistance 12. Les secondes connexions des résistances 12 et 13 socit raccordées à l'une des connexions de la thermistance 14 dont la seconde connexion est raccordée au point 17 de jonction des émetteurs des transistors de commutation 10 et 11. Les collecteurs de ces transistors sont reliés aux bornes du primaire 18 d'un transformateur de sortie 19, les bornes du secondaire 20 de ce dernier constituant les sorties u convertisseur. Le point milieu 21 du primaire 18 est raccordé à la borne 22 reliée au négatif de la source de courant continu. La borne 23, reliée au positif de la source de courant continu, est raccordée au point 24 où aboutissent les connexions des résistances 12 et 13 et de la thermistance 14. Les collecteurs des transistors principaux 2 et 3 du multivibrateur 1 sont raccordés à une source de tension continue stabilisée 25 composée d'une résistance 26 et d'une diode de régulation de tension 27 qui a l'une de ses bornes réunie à l'une des connexions de la résistance 5 du circuit collecteur du transistor principal 3 et son autre borne raccordée à la borne 23. L'une des connexions de la résistance 26 est reliée à l'une des connexions de la résistance 4 du circuit collecteur du transistor principal 2, l'autre connexion de la résistance 26 étant raccordée à la borne 22. La figure 2 montre le raccordement du point 17 au point 21 à travers un limiteur de tension non linéaire comportant en série une résistance 28, une diode 29, montée en accord avec la polarité de la source de courant continu, et-une source de tension de référence 30. Le limiteur de tension non linéaire est réalisable sous forme d'un montage série de la résistance 28 (fig. 33 et de la diode de régulation de tension 31. Le convertisseur continu-alternatif selon l'invention fonctionne de la façon suivante. La variation (croissance) de tension de la source de courant continu de 10 à 15% fait augmenter la tension sur les collecteurs des transistors de commutation 10 et 11 (figure 13 et à l'entrée de la source de tension continue stabilisée 25, sans modifier pour autant la tension à la sortie de cette dernière. Le régime des circuits de constante de temps, composés des résistances 4 et 5 des circuits collecteur, des résistances 6 et 7 des circuit base des transistors 2 et 3, et des condensateurs 8 et 9, n'est pas perturbé et la fréquence d'oscillations du multivibrateur demeure inchangée. Le courant de collecteur des transistors principaux 2 et 3 traversant la jonction base-émetteur des transistors de commutation 10 et 11 ne change pas non plus. L'augmentation de tension sur les collecteurs des transistors de commutation 10 et 11 se compense de la manière suivante. La chute de tension dans la thermistance 14 à l'ouverture alternée des transistors de commutation 10 et 11 sous l'effet du courant de collecteur des transistors principaux 2 et 3 croit avec la tension sur les collecteurs de commutation 10 et 11. Cette chute de tension accrue dans la thermistance 14, qui s'applique à travers les résistances 12 et 13 aux jonctions baseémetteur des transistors de commutation 10 et 11, produit la polarisation dans le sens inverse desdites jonctions, réduisant le courant total à travers la jonction base-émetteur de l'un des transistors de commutation 10 et Il conducteur dans l'alternance donnée. L'effet en est que la diminution du courant total compense la croissance de la tension aux collecteurs des transistors de commutation 10 et 11. En cas d'augmentation de la température ambiante équivalant a l'augmentation de la tension de la source de courant continu, le convertisseur selon l'invention a un comportement analogue. Dans ce cas, le courant de arase iatial des transistor s de commutation 10 et 11 contrôlant de forts courants augmente, aussi bien que le courant à travers t r =S collecteurD de C á oerniers. La chute de tension augmentée dans la thermistance 14 s'applique aux jonctions base-émetteur des transistors de commutation 10 et 11. Le courant total à travers la jonction base-émetteur de l'un des transistors de commutation 10 et 11, passant dans cette alternance, diminue et simultanément augmente la tension de blocage appliquée à la base de l'un des transistors de commutation 10 et 11 coupé dans l'alternance donnée. La stabilisation supplémentaire du courant alternatif de sortie en cas de variation importante (de l'ordre de 20 à 30%) de la tension de la source de courant continu est assurée par le limiteur de tension non linéaire. La tension de référence de la source 30 (figure 2) est choisie de manière que sous tension minimale de la source de courant continu, la diode 29 soit bloquée. La diode 29 passe à la conduction lorsque la tension de la source de courant continu devient supérieure à la tension de référence de la source 30, auquel cas dans la thermistance 14 apparait un courant de compensation provoquant une polarisation supplémentaire dans le sens inverse des jonctions base-émetteur des transistors de commutation 10 et 11. L'effet en est la réduction du courant commuté par la jonction collecteur-émetteur desdits transistors 10 et 11 en compensation de la tension accrue de la source de courant continu. La valeur de la résistance 28 est choisie telle que le courant à travers la thermistance 14 neutralise l'action de la tension croissante de la source de courant continu sur le courant de sortie du convertisseur. Le convertisseur représenté à la figure 3 a un comportement analogue à ceci près que le limiteur de tension non linéaire entre en action sous une tension de la source de courant continu déterminé par celle de stabilisation de la diode de régulation de courant 31. Dans un convertisseur selon l'invention, la réduction de la dépendance du courant de sortie vis-à-vis de la tension de la source de coursant continu et de la température du milieu ambiant s'obtient par l'effet de la stabilisation du courant de base des transistors de commutation 10 et 11, déterminant pour leur régime de fonctionnement principal, et de la régulation du courant de collecteur au moyen de la contre-réaction base émetteur des transistors de commutation 10 et Il qui compense les perturbations apportées par la variation de tension de la source de courant continu et de température ambiante. Ceci permet d'alimenter les transistors de commutation 10 er- 11, consommateurs principaux, sur une source de courant continu non stabilisée. On peut ainsi éviter les pertes d'énergie dans le convertis seur, existant en cas d'utilisation de stabilisateur de tension puissant, et améliorer le rendement de conversion. La réalisation du multivibrateur à transistors sous forme d'un montage à couplages collecteur-base par résistances et capa cités rend possible de supprimer la dépendance de la fréquence d'oscillations par rapport à la variation de tension de la source de courant continu aussi bien que de réduire d'une manière signi ficative la variation de la fréquence d'oscillations avec la température variable entre les larges limites, d'où une stabilité accrue du courant alternatif de sortie du convertisseur. Le convertisseur proposé peut être efficace comme générateur de courant alternatif dans les instruments de mesure. C'est ainsi que l'emploi dudit convertisseur comme généra teur de courant de référence dans un mesureur de microrésistances a conduit aux résultats suivants. Pour une décharge de la batterie d'accumulateurs servant de source de courant continu de 11 à 8V, soit pour un abaissement de tension de 27%, le courant de collecteur des transistors de commutation 10 et 11 accusait une variation de 0,66 à 0,6A, soit de 9% Or, après la mise entre les points 17 et 21 du circuit d'un limiteur de tension non linéaire, la variation du courant de collecteur ne dépassait pas 0,5%. Oans les deux cas, on a pu assurer au convertisseur les caractéristiques désirées pour une variation de la température ambiante dans la plage de -3O0C à +500 C. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà 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 , ele en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVEJCATIONS 1. Convertisseur continu-alternatif du type comportant un mltivibrateur à transistors comprenant une thermistance dans le circuit des émetteurs, l'une des connexions de ladite thermistance étant raccordée à l'une des bornes d'une source de courant continu dont l'autre borne est reliée au point milieu du primaire du transformateur de sortie, caractérisé par le fait qu'il comporte une source de tension continue stabilisée, que le multivibrateur à transistors est un montage à couplages collecteur-base par résistanees et capacités entre deux transistors principaux, que les circuits de collecteurs desdits transistors comprennent une source de tension continue stabilisée, le circuit d'émetteur de chacun des transistors principaux comprenant un transistor de commutation et une résistance, que l'émetteur du transistor principal est relié à la base d'un transistor de commutation et à l'une des connexions de la résistance, l'autre connexion de cette dernière étant reliée à la première connexion de la thermistance et les émetteurs des transistors de commutation étant reliés à la seconde connexion de la thermistance, leurs collecteurs étant raccordés aux bornes du primaire du transformateur de sortie. 2. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un limiteur de tension non linéaire, placé entre la seconde connexion de la thermistance et le point milieu du primaire du transformateur de sortie.