Brevet FR2469035A1 — publié le 19810508

L'invention concerne des perfectionnements aux dispositifs électroniques portables, alimentés par une sourçe primaire, et destinés à proauire des impulsions à haute tension, propres à électrifier, par exemple, une clôture électrique. Dans des dispositifs électroniques connus de ce genre, le principe de fonc- tionnement est le suivant: une sourçe primaire, batterie d'accumulateurs ou de piles, alimente, sous basse tension continue, un convertisseur continu continu qui charge en un temps donné un condensateur C, à une tension V; dès que ladite tension V est atteinte, un dispositif électronique commute l'énergie emmagasinée dans le susdit condensa teur C sur le primaire d'un transformateur élévateur de tension T dont le secondaire fournit l'impulsion à très-S.aute tension recherchée.L'énergie W stockée dans le condensateur C est telle que: W=1/2CV. Pour fixer les idées, posons W2250mJ; dans cette hypothèse, l'on peut donner à C une valeur enlevée ou faible; dans le premier cas, prenons, par exemple, C=iOOuP et dans le second cas, C=1. Pour emmagasiner l'énergie voulue, dans le premier cas, la tension V sera de 50 V et dans le second cas, de 500 V. Dans le premier cas, C étant de forte valeur, pour des raisons de codt de revi- ent, l'on sera contraint d'employer un condensateur électrolytique; ce type de condensateur est bon marché, mais, du fait de sa tangente de l'angle de pertes élevée, il souffre d'un rendement énergétique charge/décharge, faible. Cette selution, appliquée à un dispositif alimenté par une sourçe primaire n'est pas ap daptée, car cette dernière ne pourrait assurer qu'une autonomie de fonctionnement trop restreinte. Dans le second cas, le condensateur C sera avantageusement du type film plastique dont la tangente de l'angle de pertes faible autorise un bon rendement énergétique charge/décharge. En contrepartie, pour obtenir une énergie de décharge constante, il faudrait prélever directement le signal de décharge aux bornes du condensateur C; or, à une tension aussi élevée, un élément à seuil, diode Zener par exemple, se caractérise par une dispersion importante ( +2 $ environ ) dans le tri de sa caractéristique de coude et, partant, l'énergie de décharge d'un dispositif peut varier d'un dispositif à l'autre dans des proportions importan- tes ( ± 44V0 environ ).L'on est donc contraint de recourir à un système de déclenchement différent: en l'occurence, un relaxateur alimenté par la sourçe primaire; ce relaxateur fournit directement une impulsion de déclenchement à période stable. Dans ce cas, la décharge du condensateur C s'opère à intervalle de temps déterminé; ainsi, dans le cas où le convertisseur continu-continu fonctionne à puissance constante, la tension V de charge du condensateur C sera constante; or, dans la pratique, la puissance de sortie du convertisseur continu-continu suit la tension de la sourçe primaire d'alimentation, et comme cette tension décroit en fonctionnement, l'énergie à chaque impulsion décroit elle aussi.Ain si, par exemple, dans le cas de dispositifs alimentés par pile, l'énergie de chaque impulsion en fin de vie de la pile est couramment inférieure de moitié à l'énergie d'une impulsion générée par la même pile au début de sa vie. Les dispositifs connus de genre souffrent donc de deux inconvénients principaux: le mauvais rendement énergétique ou l'instabilité de l'énergie de décharge. D' autres inconvénients existent, à savoir: fiabilité douteuse du circuit lors de la décharge du condensateur C, décharge qui, dans certains cas, doit pouvoir libérer une énergie considérable; fiabilité douteuse du circuit lors du parasitage atmosphèrique de la ligne de clôture; coût de fabrication élevé; etc... Le dispositif objet de l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Il est, en effet, possible avec ce dernier d'obtenir un bon rendement énergétique, d'obtenir une énergie de décharge stable d'un bout à l'autre du temps de décharge de la sourçe primaire, d1 obtenir une période entre chaque impulsion régulière, d'obtenir une fiabilité satisfaisante dans les pires cas, ce pour un coat de fabrication faible. Le dispositif objet de l'invention comprend un convertisseur continu-continu qui est alimenté par une source primaire, accumulateur ou pile; ce convertisseur comporte un transformateur élévateur- de tension dont le primaire est monté en série avec l'espace collecteur-émetteur d'un transistor, ce circuit série se refermant sur les bornes de la sourçe primaire; ledit transistor, commandé par un signal cyclique appliqué sur son espace base-émetteur, se comporte comme un interrupteur qui établit ou interrompt le courant dans le primaire dudit transformateur; à la fermeture dudit transistor, une surtension nait entre les bornes collecteur et émetteur de ce dernier; cette surtension se retrouve amplifiée aux bornes du secondaire dudit transformateur; ledit secondaire se referme, lui-meme, sur un circuit composé d'une diode convenablement polarisée et d'un condensateur tous deux montés en série; la borne commune dudit secondaire de dudit condensateur est connectée à une des bornes de la sourçe primaire. Les bornes du susdit condensateur se referment sur un circuit constitué par un thyristor correctement polarisé et monté en série avec le primaire d'un second transformateur élévateur de tension; une diode Zener convenablement polarisée est connectée entre le collecteur du susdit transistor et la gachette du susdit thyristor; ainsi, dès que la tension collecteur-émetteur du susdit transistor dépasse la tension d'avalanche de la susdite diode Zener, un courant traverse l'espace gâchette-cathode du susdit thyristor, ce qui en ourre l'espace anode-cathode et décharge le susdit condensateur dans le primaire du susdit second transformateur élévateur; une impulsion à très haute tension est alors engendrée aux bornes du susdit secondaire; cette impulsion est appliquée au circuit de clôture le susdit condensateur déchargé, l'espace anode-cathode du thyristor se referme et le cycle peut recommençer. La puissance fournie par le convertisseur est limitée à une valeur choisie de telle sorte que le temps de stockage de l'énergie dans le susdit condensateur est fixé à une valeur stable proche de la seconde. La figure 1, ci-annexée, illustre, à titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention. Tel qu'il est présenté, le dispositif comporte une sourçe primaire (1) dont la borne négative est connectée à la ligne négative (38) du circuit par l'intermédiaire des plots (2) et (5) ou (6) et (5) de l'interrupteur (15) à deux circuits et trois positions; la borne positive de ladite sourçe est relié à la ligne positive (37) du circuit par l'intermédiaire de la diode (39) dont l'anode est reliée à la sourçe et la cathode au circuit, de telle sorte que l'inversion accidentelle de polarité de la source par rapport au circuit n'entraine pas la destruction de ce dernier; en fonctionnement normal, la chute de tension aux bornes de la diode (39) se retranche de la tension utile de la sourçe, aussi aura-t-on intérêt à la choisir aussi faible que possible et utiliser dans cette fonction une diode au germanium dont la tension directe n'excèdera pas 0,20 V; le condensateur (4) a pour rôle de court-circuiter, en alternatif, la résistance interne de la sourçe primaire, ainsi que de servir de réservoir à l'énergie de décharge récupérable; le transistor (14) dont l'émetteur est relié à la ligne négative (38) du circuit, associé au transformateur (40) constitue un oscillateur du type "bloqué"; son collecteur est relié à la ligne positive (37) par l'intermédiaire de l'enroule- ment (12); sa base est reliée à la même ligne positive par l'intermédiaire de l'enroulement (10), bobiné dans le sens inverse de l'enroulement (12), et par l'intermédiaire de la résistance (9) qui ajuste le courant de polarisation de ladite base; le condensateur (7) a pour rôle de découpler, en alternatif, la résistance (9); la diode (11) connectée en parallèle sur l'espace base-émetteur du transistor (14) a sa cathode reliée à la base dudit transistor de manière à protéger ledit espace base-émetteur de toute surtension inverse dangereuse; 1' enroulement (13), de même sens que l'enroulement (12) éléve la surtension créée sur le collecteur du transistor (14) à une valeur de plusieurs centaines de volts; cette tension est stockée, grâce à la diode (16) dans le condensateur (23); le temps de charge de ce condensateur à la tension choisie, 300 7 par exemple, est dépendant de la puissance propre de l'oscillateur bloqué décrit plus haut, et c'est la résistance (9) qui permet de l'ajuster à environ une seconde; la diode Zener (25) est choisie de telle sorte que sa tension de coude corresponde environ à la tension collecteur du transistor (14) à l'instant précis où le condensateur (23) atteint la tension voulue; à cet instant précis, la dite diode Zener (25) est traversée par un courant suffisant qui rejoint la masse à travers l'espace gâchette-cathode du thyristor (26); ledit thyristor (26) entre en conduction et le condensateur (23) se décharge à travers son espace anode-cathode, l'enroulement primaire (33) du transformateur (35) et le condensateur de récupération (4); la diode (17) a pour rôle de protéger l'espace gâchette-cathode du thyristor (26) d'une surtension parasite inverse; la diode (18) a pour rôle de détruire toute tension transitoire inverse aux bornes du condensateur (23) au moment de sa décharge; la résistance (27j a pour rôle de stabiliser le courant de déclenchement du thyristor (26) à température élevée; le condensateur (30) a pour rôle de rendre la gâchette du thyristor (26) insensible aux parasites qui pourraient la déclencher intempestivement; la diode (31 a pour rôle de protéger l'espace gâchette-cathode du thyristor (26) de surten- sions inverses; la diode (29) a pour rOle de récupérer dans le condensateur (4) l'alternance négative de la décharge du condensateur (23) sur l'enroulement inductif (33); la diode (28) associée à la résistance (8) et au condensateur (7) a pour rôle de reporter une partie de la susdite alternance négative de décharge, afin de réaliser une contre-polarisation de la base du transistor (14), ce, pour obtenir une auto-régulation de la fréquence de décharge lorsque la tension fournie par la sourçe primaire subit des fluctuations importantes; la varistance (36) à l'oxyde de zinc protège le tr & sformateur (35) des effets des parasites atmosphèriques; la varistance (32) à l'oxyde de zinc protège le circuit d'éventuels parasites dont l'amplitude serait supérieure à la tension de décharge du condensateur (23); le condensateur (19), par l'intermédiaire des plots (20) et (24), peut être mis en parallèle sur le condensateur (23), ce pour une des positions de l'interrupteur (15); ainsi, lorsque l'interrupteur (15) est plaçé sur sa position médiane, plot (5) en contact avec le plot (3), plot (20) en contact avec le plot (22), le circuit est à l'arrêt; lorsque l'interrupteur (15) est plaçé sur sa position extrême de telle sorte que les plots (5) et (2), d'une part, et les plots (20) et (22), d'autre part, soient en contact, le circuit est alimenté et son énergie de décharge correspond à l'énergie emmagasinée dans le seul condensateur (23); par contre, lorsque l'interrupteur (15) est sur la position opposée à la précèdente, c'est à dire lorsque les plots (5) et (6), d'une part, les plots (20) et (24), d'autre part, sont en contact, le circuit est alimenté mais son énergie de décharge est supérieure au cas précèdent, cas elle correspond à la somme des énergies contenues dans les condensateurs (23) et (19); cette disposition permet de réaliser un dispositif selon l'invention qui présente l'avantage de fournir sur la ligne deux puissances de fonctionnement; lorsque le circuit fournit la plus faible énergie, l'intervalle entre deux impulsions consécutives serait, normalement, plus faible que dans autre cas, mais, du fait de l'action de la cellule de contre-polarisation constituée par la diode (28), la résistance (8) et le condensateur (7), cet intervalle entre deux impulsions consécutives est ramené à une valeur moyenne stable. La figure 2, ci-annexée, illustre, à titre d'exemple un autre mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention. Tel qu'il est présenté, le dispositif se différencie du précedent par son oscillateur qui est d'un type gymétrieue classique; lorsque l'interrupteur (41) est fermé, les collecteurs des transistors (51) et (52) sont alimentés en continu à travers les enroule ments (47) et (46); les résistances (49) et (50), tout en polar; resp v- ment les bases des transistors (52) et (57), assurent l'entretien des oscillations; l'enroulement (43) élévateur de tension fournit au pont ce diodes (41), (42), (45) et (46) la haute tension alternative, qui redressée par lesdites diodes, assure la charge du .sndensateur (23); les impulsions négatives traversant la diode (18) sont sommées dans le condensateur (56) pour former une composante continue négative qui est appliquée sur les bases des transistors (51) et (52) respectivement par les résistances (53) et (54), lesquelles résistances forment un pont avec la résistance (55)9 ce circuit a pour r81e de régulariser l'intervalle entre impulsions, ce comme dans le dispositif précédemment décrit; le reste du circuit demeure conforme à la réalisation de l'invention illustrée par la figure 1. t La figure 3 illustre, à tire d'exemple, un autre mode de réalisation du disposi tif conforme à la présente invention. Tel qu'il est présenté ce dispositif se différencie encore du précedent par son oscillateur, cette fois asymétrique, mais d'un type partieulier; en effet, dans ce cas, le transistor (14) n1 est pas commandé par un enroulement annexe du transformateur (40) comme décrit sur la figure 1, mais par un autre transistor (61) dont l'espace collecteur-émetteur est montd en série avec la résistance limitatrice (62) polarise la base dudit et transistor (14); la résistance (58)/assure la polarisation du transistor dépha- seur (61); l'entretien des oscillations est assuré par la résistance (63) la diode (57) a pour r81e de protéger l'espace base-émetteur du transistor (61) des transistoires inverses; le condensateur (64) se chargeant au rythme des charges et décharges du condensateur t23), sa borne réliée à la cathode de la diode (57) devient positive par rapport à la ligne (37) du circuit, ce qui a pour conséquence de contre-polariser le transistor (61) et partant, de stabiliser la recurrence des impulsions délivrées par le transformateur (35); le reste du circuit demeure semblable aux deux réalisations illustrées par les figures 1 et 2. Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas où l'on veut fabriquer un dispositif électronique propre à alimenter, par exemple, une clôture électrique, ledit dispositif possédant une haute fiabilité aux pa rasites intrisèques et atmosphèriques, un bon rendement énergétique, une énergie de sortie indépendante des paramètres propres à la sourçe primaire, une autorégulation de la récurrence des impulsions, la possibilité de délivrer des impulsions à énergie variable, et enfin, un cott de fabrication modéré. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation qui viennent hêtre décrits, elle embrasse tous les équivalents techniques des moyens mis en jeu si ceux-ci le sont dans le cadre des revedications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Dispositif électronique générateur d'impulsions de très haute tension, comprenant une source continue (1) qui alimente un oscil- lateur constitué par au moins un transistor (14, 51, 52, 61) ayant un collecteur relié à un transformateur (40), un condensateur (23) relié à l'oscillateur à travers une diode (16), un commutateur (26) possédant une électrode de commande, un transformateur élévateur (35) avant un primaire (33) et un secondaire (34), le commutateur (26) étant inséré entre ledit condensateur (23) et le primaire (33) et un élément à seuil (25) relié à l'électrode de commande du commutateur (26) et apte à provoquer la conduction de celui-ci pour décharger le condensateur (23;; dans ledit primaire (33), les impulsions de très haute tension apparaissant alors audit secondaire (34), caractérisé en ce que l'élément a seuil (25) est connecté entre le collecteur dudit transistor (14) et l'électrode- de commande du commutateur (26). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une boucle de contre-réaction allant de la sortie du commutateur (26) à la base du transistor (14) et comprenant un condensateur (7, 56, 64) et une résistance (8, 53, 54). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le commutateur (26) est un thyristor ayant une anode, une cathode et une gâchette, et qu'une diode de protection (17) convenablement polarisee est insérée dans son circuit de gâchette en série avec le susdit élément à seuil (25). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'espace gâchette cathode dudit thyristor (26) est shunté par un condensateur (30) destiné à eliminer les déclenchements prématures. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait qu'une diode (28) de récupération d'énar- gie de décharge est connectée entre ledit thyristor (26) et la borne de la source (1) opposée à la borne de ladite source à laquelle est connectée l'extrémité libre dudit transformateur (40). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé par le fait que la susdite capacité de décharge (23) est shuntée par une diode de protection connectée à la susdite capacité dans le sens non passant. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le susdit transistor (14) a son espace base-émetteur protégé par une diode inverse (il). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé par le fait qu'une diode (39) est insérée dans son sens passant, entre l'une des bornes de la source d'alimentation et la ligne correspondante du circuit. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend un élément (32) sensible à une tension un peu supérieure à la tension de charge de la susdite capacité (23) et connecté aux bornes du primaire (33) du susdit transformateur élevateur (35) et entre en conduction à cette tension. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il comprend un élément (36) sensible à une tension un peu supérieure à la tension délivrée par le secondaire (34) du susdit transfornateur élévateur (35), et connecté entre les bornes de ce dernier et entre en conduction à cette tension. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications i à 10, caractérisé par le fait que le susdit oscillateur est un oscilla teur bloqué comprenant un transistor (14) dont le collecteur est en série avec le primaire (12) d'un transformateur (40) et la base est reliée à un enroulement annexe (10) du tranformateur (40). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 10, caractérisé par le fait que le susdit oscillateur est constitué par un auto-oscillateur symétrique à deux transistors (51, 52) dont les collecteurs sont alimentés à travers deux enroulements symétriques (47, 48) d'un transformateur (40) dont le secondaire (43) est relié à un pont de diodes (41, 42, 45, 46) qui charge le susdit condensateur (23), ltoscillation étant assurée par des résistances de polarisation (49, 50) qui relient respectivement la base d'un des transistors au collecteur de l'autre, et vice-versa. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 10, caractérisé par le fait que l'oscillateur est un oscillateur asymetrique qui comprend un premier transistor (14) dont le collecteur est relié à la source par l'intermédiaire d'un primaire (23) d'un transformateur (40) et dont la base est reliée, à travers une résistance limitative (62), au collecteur d'un second transistor (61) dont la base est reliée à la source (1) par une résistance (58), l'entretien des oscillations étant assuré par une résistance (63) reliant le collecteur du premier transistor (14) à la base du second (61).