Brevet FR2453529A1 — publié le 19801031

La présente invention se rapporte aux dispositifs d'alimentation à découpage protégés contre les courts-circuits et qui permettent d'obtenir par hachage d'une tension continue d'entrée une tension de sortie régulée en amplitude dans une large gamme de la tension d'entrée d'une part, et de la puissance débitée en sortie d'autre part. La technique du découpage permet de limiter les pertes a' un strict minimum. On économise ainsi une énergie importante, ce qui est précieux dans des applications telles que, par exemple, l'alimentation des téléviseurs. De telles alimentations sont connues et ont été décrites notamment dans la demande de brevet français nO 76 o8 933 déposée par la Demanderesse le 26 Mars 1976 sous le titre : "Alimentation lt à découpage avec régulation de tension. On a représenté sur la figure 1 le schéma simplifié de l'alimentation décrite dans cette demandée. Entre les bornes + et - d'une source de tension continue sont mis en série un primaire 11, une cellule d'amortissement comprenant en parallèle une résistance 21 et une diode 22, un transistor hacheur 7, et une résistance de mesure 8. Entre l'émetteur et le collecteur du transistor 7, est connectée une cellule de protection comprenant un condensateur 31 en série avec une diode 33 elle-même shuntée par une résistance 32. Un circuit de commande 90 envoie des signaux de déblocage sur la base du transistor 7. Ces signaux débutent par une impul sion de déblocage fournie par un générateur interne au circuit 90. Cette impulsion débloque le transistor-7, et le courant qui circule dans le primaire il induit une tension de réaction dans un premier secondaire 12, qui est relié au circuit de commande 90. Cette tension de réaction prend le relais de l'impulsion de déblocage fournie par le générateur interne, et le courant qui parcourt le primaire 11 croit ainsi sensiblement linéairement. Lorsque le courant dans le primaire il atteint une valeur déterminée par un circuit de régulation 80 en fonction de la tension d'alimentation et de la charge alimentée par le dispositif, le thyristor 61 passe en conduction. Ce thyristor ramène la base du transistor 7 à la borne - de la source de tension continue par l'intermédiaire d'une inductance 62 connectée en parallèle avec une résistance 63, et d'un générateur de tension 40 dont la borne négative est connectée à la base du transistor 7. Ceci désature le transistor 7 qui devient non conducteur et le courant dans. le primaire il est ainsi coupé. L'énergie ainsi accumulée pendant le passage du courant dans le primaire 11 dans le transformateur se décharge alors dans le circuit d'utilisation par l'intermédiaire d'un deuxième secondaire 14 et d'une diode de redressement 100. Le sens de l'enroulement 14 et le sens de branchement de la diode 100 sont tels que le circuit d'utilisation est effectivement alimenté lors de la décharge du transformateur. Le déclenchement du thyristor est assuré de la manière suivante : le potentiel de référence étant pris sur l'émetteur du transistor hacheur 7, la tension mesurée aux bornes de la résistance de mesure 8 par rapport à cette référence évolue négativement. Cette tension est appliquée à la cathode du thyristor 61. Ce dernier se déclenchera lorsque la tension de cathode sera de 0,6 V inférieure à sa tension de gachette.Pour permettre à la tension aux bornes de la résistance 8 et par conséquent au courant dans le primaire 11 d'avoir une dynamique compatible avec une puissance en sortie nominale donnée, on polarise la gachette du thyristor 61 négativement par rapport à l'émetteur du transistor 7. Cette polarisation négative est obtenue par un circuit de polarisation 50 à travers une résistance 65. Ce circuit de polarisation est alimenté à partir du secondaire 12. La tension négative fournie par le circuit de polarisation 50 est donc obtenue en redressant les impulsions de tension présentes sur le secondaire 12 pendant la décharge du transformateur. Ainsi, au démarrage cette tension continue est d'abord nulle puis augmente progressivement. Le circuit 80 mesure la tension qui est obtenue à partir d'un troisième secondaire 13 connecté d'une part à l'émetteur du transistor 7, et d'autre part au circuit 80, dans un sens tel qu'li fournisse au circuit 80 des impulsions positives pendant la décharge du transformateur. La tension mesurée par le circuit 80 est donc essentiellement la tension fournie par l'alimentation à sa charge, et qui dépend de la valeur de cette charge et de la tension du réseau. Le circuit 80 délivre à partir de la tension mesurée aux bornes de ltenroulement 13 une tension pratiquement continue positive variable, évoluant dans le même sens que la tension fournie par l'alimentation à sa charge. La tension positive fournie par le circuit 80 est ajoutée par l'intermédiaire de la résistance 88 à la tension négative fournie par le circuit de polarisation 50, la somme des deux restant toutefois négative par rapport à l'émetteur du transistor 7. Ainsi le circuit de régulation 80 va permettre à partir de la polarisation négative fournie par le circuit 50, de faire varier la polarisation de la gachette du thyristor 61 par rapport à l'émetteur du transistor 7, agissant ainsi sur la dynamique du courant traversant le primaire 11 et sur le temps de conduction du transistor 7 de manière à maintenir constante la tension fournie par l'alimentation et cela quelque soient les variations de la charge et de la tension secteur. En fonctionnement normal lorsque la charge à laquelle l'alimentation à découpage doit fournir de l'énergie augmente, c'est-à-dire lorsque la puissance demandée par la charge à l'alimentation à découpage augmente, la tension de sortie de l'alimentation tend à diminuer. Le circuit de régulation 80 qui mesure la tension de sortie par l'intermédiaire de l'enroulement 13 délivre donc une tension de sortie positive plus faible. La tension de la gachette du thyristor 61 devient--donc plus négative par rapport à l'émetteur du transistor 7. La dynamique de tension aux bornes de la résistance 8 augmente donc. Ainsi, le courant dans le primaire il et le temps de conduction du transistor 7 augmentent, ce qui permet à l'alimentation de fournir la puissance demandée par la charge connectée à la sortie tout en conservant une tension de sortie constante. Toutefois, un tel mécanisme de régulation est limité et cette limite se situe lorsque la tension fournie par le circuit de régulation 80 devient nulle, ce qui correspond à une valeur déterminée de la charge connectée sur la sortie. La tension de îa gachette du thyristor est alors à une valeur négative maxi malte, celle-la même qui est fournie par le circuit de polarisation négativé 51. t1 excursion de la tension aux bornes de la résistance 8 aura alors une dynamique maximale et il en sera de même pour le courant dans le primaire 11. Ceci correspond donc à une puissance maximum délivrée à la charge par l'alimentation. Si alors, on cherche à faire débiter à l'alimentation une puissance supérieure à celle définie précédemment en diminuant par exemple la résistance équivalente de la charge connectée à sa sortie on sort des limites de la régulation et la tension de sortie appliquée à la charge diminue. Comme la tension de polarisation négative fournie par le circuit de polarisation 50 est directement liée à la valeur de la tension de sortie en raison du sens de connection de ce circuit, la valeur absolue de cette tension de polarisation diminue. Ceci réagit directement sur la dynamique de l'excursion de tension aux bornes de la résistance 8 et par voie de conséquence sur la dynamique du courant dans le primaire 11, qui diminue ainsi que le temps de conduction du transistor 7.Dans ces conditions, l'énergie stockée dans le transformateur lors de la charge diminue et cela entrasse une diminution supplémentaire de la tension de sortie de l'alimentation, qui va directement réagir sur la tension de polarisation fournie par le circuit 50. On voit donc que ce processus est cumulatif et correspond en fait à'une disjonction de l'alimentation. Dans l'état stable résultant de cette disjonction une valeur faible de la tension de sortie est appliquée à la charge. L'alimentation disJoncte tout particulièrement lorsque l'on court-circuite sa sortie. Dans ce cas, la tension de sortie est nulle à cause de ce court-circuit et la tension de polarisation fournie par le circuit 51 est elle aussi nulle. La valeur de repos de la tension appliquée à la gachette du thyristor 61 par rapport à l'émetteur du transistor 7 pris comme référence est donc nulle. De ce fait, l'excursion de la tension aux bornes de la résistance 8 est limitée au seuil de déelenchement du thyristor, soit sensiblement o,6 volts. Ainsi, la dynamique du courant qui parcourt le primaire 11 est très limitée, ce qui limite également le courant qui traverse le court-circuit et donc la diode 100 et le secondaire 14. On limite ainsi le courant de court-circuit, mais en raison du sens de brandiement des divers secondaires, au démarrage la tension mesurée par le circuit 80 est nulle, ainsi que la tension négative fournie par le circuit 50. La gachette du thyristor 61 se trouve alors ramenée à un potentiel nul par rapport à l'émetteur du transistor 7. La tension gachette-cathode du thyristor 61 est alors la tension développée aux bornes de la résistance 8. La dynamique de tension possible au démarrage aux bornes de la résistance 8 par rapport à l'émetteur du transistor 7 est donc le seuil de déclenchement du thyristor soit sensiblement - 0,6 volts. La dynamique de courant dans le primaire 11 du transformateur est alors très limitée ainsi que le temps de conduction du transistor. L'énergie fournie par l'alimentation à sa charge de sortie ne peut alors être que très faible. Si la charge au démarrage est trop importante, bien que d'une valeur acceptable en fonctionnement normal, l'alimentation ne pourra pas fournir l'énergie demandée en sortie. A cause de cela, ni la tension de polarisation négative fournie par le circuit 50, ni à fortiori la tension de régulation fournie par le circuit de régulation 80, ne peuvent s'établir. On a ainsi l'équivalent d'une disjonction au démarrage. Pour remédier à une telle disjonction au démarrage on a proposé une modification de cette alimentation qui a été décrite dans la demande de brevet français nO 79 032 22 déposée par la Demanderesse le 8 Février 1979 sous le titre : "Alimentation à découpages pouvant délivrer une puissance importante au démarrage". On a représenté sur la figure 2 le schéma simplifié de l'alimentation modifiée décrite dans cette demande. Cette modification consiste essentiellement à générer la tension de polarisation négative par un circuit de polarisation 51 semblable au circuit 50 en alimentant celui-ci par un secondaire supplémentaire 15 connecté de telle manière que les impulsions de tension nécessaires au circuit 51 pour développer la tension de polarisation négative continue proviennent de la charge du transformateur lorsque le transistor hacheur est saturé au lieu de provenir de la décharge du transformateur lorsque ce transistor est bloqué. Comme dans le cas de l'alnmentation ma plus haut, celle-ci présente une puissance maximum en sortie. Cette puissance maximum est obtenue pour une charge déterminée connectée sur sa sortie, lorsque le circuit de régulation 80 ne fournit plus de tension positive. La tension appliquée à la gachette du thyristor 61 en prenant pour potentiel de référence celui de ltémetteur du transistor 7 est dans ce cas uniquement celle fournie par le circuit de polarisation négative 51. L'excursion de tension aux bornes de la résistance 8 a alors une dynamique déterminée en fonction de cette tension. Par conséquent, la dynamique du courant dans le primaire il est maximale. Cependant, dans ce cas, la tension de polarisation négative fournie par le circuit 51 n'est plus liée à la tension de sortie de l'alimentation puisqu'elle est obtenue à partir des impulsions négatives redressées pendant la charge du transformateur. Cette tension est donc liée uniquement à la tension de la source continue à partir de laquelle fonctionne l'alimentation ; cette source de tension continue est le plus souvent une alimentation non régulée fonctionnant par redressement du secteur. Si donc, on dépasse la puissance maximum qui peut être fournie par l'alimentation la tension de sortie diminue puisque le circuit de régulation 80 est bloqué. Mais la tension négative fournie par le circuit 51 conserve alors une valeur fixe puisqu'elle ne dépend pas de la tension de sortie de l'alimentation mais de sa tension d'entrée.Le courant résiduel est-donc plus important que dans le cas décrit plus haut et la disjonction est moins franche. Ceci est particulièrement important lorsque la sortie de l'alimentation est court-circuitée. La polarisation de la gachette du thyristor sera alors très importante et l'excursion de tension aux bornes de la résistance 8 aura une dynamique bien plus grande que dans le premier cas. La dynamique du courant dans le primaire 11 sera elle aussi très grande et lton aura donc un courant dans le court-circuit et par là mAeme dans la diode 100 et dans le secondaire 14 très important. Ce courant de court-circuit aura même le plus souvent une valeur supérieure à celle admissible par la diode 100, et mme par le secondaire 14. Ainsi, si une telle modification présente l'avantage de permettre de démarrer avec une puissance en sortie importante, elle présente aussi l'inconvénient de permettre une destruction partielle de l'alimentation en cas de court-circuit sur la sortie. Pour remédier à cet inconvénient, l'invention propose une alimentation à découpage protégée contre les courts-circuits, du type comprenant une source de tension continue alimentant en série un primaire de transformateur et un transistor hacheur, un circuit de- commande permettant d'appliquer sur la base du transistor hacheur des impulsions récurrentes de débloquage, un premier secondaire du transformateur permettant d'appliquer sur la base du transistor hacheur après chaque impulsion de débloquage une tension de réaction destinée à prolonger l'action de l'impulsion de débloquage, un thyristor permettant sous l'action d'une tension de régulation délivrée par un circuit de régulation de court-circuiter la base du transistor hacheur pour le rebloquer, un deuxième secondaire du transformateur permettant d'appliquer au circuit de régulation après chaque rebloquage du transistor hacheur une première tension permettant de mesurer la valeur de la tension de sortie de l'alimentation, et des moyens permettant d'appliquer au thyristor une tension de polarisation opposée à la tension de régulation, principalement caractérisée en ce que les moyens de polarisation du thyristor comprennent simultanément des premiers moyens permettant de générer une partie de cette tension de polarisation à partir d'une deuxième tension induite dans le transformateur pendant le bloquage du transistor hacheur, et des deuxièmes moyens permettant de générer une deuxième partie de cette tension de polarisation à partir d'une troisième tension induite dans le transformateur pendant le débloquage du transistor hacheur. D'autres particularités et avantages de l'invention apparat- tront clairement dans la description suivante présentée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures annexées suivantes - la figure i qui représente le schéma- d'une première alimentation de type connu, - la figure 2 qui représente le schéma d'une deuxième alimentation de type connu, - la figure 3 qui représente le schéma d'une alimentation suivant l'invention. Dans le mode de réalisation de l'invention représenté en figure 3, on combine les schémas des figures 1 et 2 pour conserver les avantages des deux alimentations décrites plus haut sans en avoir les inconvénients. C'est ainsi que l'on utilise un premier circuit de polarisation négative 50 fonctionnant à partir des impulsions délivrées par le secondaire 1? pendant la décharge du trans-formateur et délivrant une première tension de polarisation négative à la gachette du thyristor 61 par une résistance 66. On utilise aussi un deuxième circuit de polarisation négative 51 fonctionnant à partir des impulsions délivrées par un quatrième secondaire 15 pendant la charge du transformateur. Ce deuxième circuit 5i délivre une deuxième tension de polarisation négative à la gachette du thyristor 61 par l'intermédiaire d'une deuxième résistance 67. Ainsi, lors du démarrage, le circuit 51 fournit immédiatement une tension de polarisation négative qui permet le démarrage à pleine puissance de l'alimentation. En.fonctionnement normal,la gachette du thyristor 6i est polarisée par la somme des deux tensions de polarisation négative ves fournies par les circuits 50 et 51 an travers des résistances 66 et 67, ce qui détermine la puissance maximale à partir de laquelle 1 1alimentatlon - disjoncte. Dans le cas où la sortie de l'alimentation est court-circuitée le circuit de polarisation 50 ne fournit plus de tension de polarisation, mais par contre le circuit 51 continue à en fournir une et c'est celle-ci qui détermine le courant de court- circuit dans la diode 100 et dans le secondaire 14. On dose l'importance relative des deux tensions négatives fournies par les circuits 50 et 51 en agissant par exemple sur les valeurs des résistances 66 et 67. Ce dosage est réalisé pour obtenir une puissance de démarrage importante mais un courant de court-circuit non destructeur pour l'alimentation. Dans une réalisation particulière un tel résultat a été obtenu en prenant pour la résistance 66 une valeur de 4,7 K Q et pour la résistance 67 une valeur de 6,8 K;L REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation à découpage protégé contre les courts-circuits, du type comprenant une source de tension continue alimentant en série un primaire de transformateur et un transistor hacheur un circuit de commande permettant d'appliquer sur la base du transistor hacheur des impulsions récurrentes de débloquage, un premier secondaire du transformateur permettant d'appliquer sur la base du transistor hacheur après chaque impulsion de débloquage une tension de réaction destinée à prolonger l'action de l'impulsion de débloquage, un thyristor permettant sous l'action d'une tension de régulation délivrée par un circuit de régulation de court-circuiter la base du transistor hacheur pour le rebloquer, un deuxième secondaire-du transformateur permettant d'appliquer au circuit de régulation après chaque rebloquage du transistor hacheur une première tension permettant de mesurer la valeur de la tension de sortie de l'alimentation, et des moyens permettant d'appliquer au thyristor une tension de polarisation opposée à la tension de régulation, caractérisé en ce que les moyens de polarisation du thyristor comprennent simultanément des premiers moyens permettant de générer une partie de cette tension de polarisation à partir d'une deuxième tension induite dans le transformateur pendant le blocage du transistor hacheur, et des deuxièmes moyens permettant de générer une deuxième partie ce cette tension de polarisation à partir d'une troisième tension induite dans le transformateur pendant le déblocage du transistor hacheur. 2. Dispositif d'alimentation à découpage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens de polarisation sont connectés au premier secondaire du transformateur en un point où se développe la deuxième tension. 3. Dispositif .d'alimentation à découpage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de polarisation comprennent un troisième secondaire du transformateur délivrant la troisième tension. 4. Dispositif d'alimentation selon'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce-que le deuxième secondaire permet de délivrer également la troisième tension ; les première et troisième tensions étant isolées respectivement dans le circuit de régulation et dans les moyens de polarisation par des diodes. 5. Dispositif d'alimentation à découpage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de polarisation comprennent des moyens permettant de régler la deu xième partie de la tension de polarisation à une valeur entraînant un courant de court-circuit non destructif. 6. Dispositif d'alimentation selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent deux résistances permettant de déterminer la répartition de la fonction de polarisation entre la première et la seconde partie. 7. Récepteur de télévision caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'alimentation selon L'une quelconque des revendications 1 à 6.