Brevet FR2468193A1 — publié le 19810430

La présente invention concerne un transformateur et notamment un transformateur utilisable comme régulateur de commutation. Les transformateurs connus servant de régulateurs de commutation comportent un enroulement tertiaire ou plus simplement un tertiaire en plus du primaire et du secondaire. On appliquer généralement une tension de commande de comparaison à un circuit de commande PWM (à largeur d'impulsion modulée) sans utiliser de photocoupleur, à l'aide d'une tension de détec- tion proportionnelle à celle du primaire et du secondaire en utilisant ce tertiaire. Dans ces conditions, on ne peut détecter de ten- sion précise, ce qui est gênant si le couplage magnétique entre le tertiaire et d'autre partle primaire et le secondaire n'est pas satisfaisant. Il n'existe cependant aucun transformateur ayant une structure d'enroulement lui permettant d'être utilisé comme régulateur de commutation. La présente invention a essentiellement pour but de créer un transformateur remédiant aux inconvénients des solutions connues, créant un transformateur dont le tertiaire est divisé en deux parties d'enroulement entre lesquelles est compris le secondaire pour améliorer le couplage magnétique des deux enroulements. Suivant un mode de réalisation, l'invention con- cerne un transformateur comportant un noyau magnétique sur lequel est enroulé un primaire ainsi qu'un premier et un second secondaires, un tertiaire ayant une première et une seconde parties d'enroulement, distinctes, branchées en série, le premier et le second secondaires étant compris entre la première et la seconde parties du tertiaire et la première partie du tertiaire est enroulée sur le primaire. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un transformateur selon l'invention. - la figure 2 est un schéma d'un mode de réalisa- tion d'un régulateur de commutation comportant un transformateur selon l'invention. - la figure 3 est une coupe transversale d'un enroulement connu de transformateur. 2 2468193 - la figure 4 est une coupe transversale d'un enroulement de transformateur selon l'invention. DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODES DE REALISATION PREFERENTIELS Selon la figure 1, la structure du transformateur de l'invention, utilisé comme régulateur de commutation ou pour des applications analogues porte globalement la référence 10. Un enroulement 3 décrit ultérieurement, est prévu entre les colliers 2a, 2b sur la bobine 2 fixée à un noyau 1 en ferrite ou analogue; les bornes conductrices de l'enroulement 3 sortent respectivement. On décrira ci-après un mode de réalisation d'un régulateur de commutation utilisant un transformateur 10 selon l'invention, représenté à la figure 2. Selon la figure 2, la prise 4 se branche sur un réseau de courant alternatif non représenté, cette prise étant reliée à un redresseur 5 qui transforme-le courant du réseau en une tension continue; le circuit comporte un condensateur de lissage 6 en aval du redres- seur 5. La tension continue du condensateur 6 est appliquée aux deux bornes des parties lla, llb du primaire 11 du transformateur 10 par la commande état conducteur/état bloqué du transistor 45 en fonction du signal de sortie d'un circuit de commande PWM 14, ce circuit 14 se compose d'un comparateur 14a, d'un amplifica- teur 14b et d'un circuit d'entraînement 14c. L'énergie magnéti- que accumulée dans l'inductance du transformateur 10 lorsque le transistor 45 est conducteur, est extraite des parties 12a, 12b du secondaire 12 lorsque le transistor est bloqué,et est redressée respectivement par les diodes de redressement 7a, 9a pour donner la tension continue positive et négative respective sur les bornes de sortie 7c, 9c à travers les filtres 7b, 9b. De même la tension aux bornes des parties 13a, 13b du tertiaire 13 est redressée pour servir de source de tension positive et négative pour le circuit de commande PWM 14 tout en étant appliquée comme tension de comparaison au comparateur 14a par l'intermédiaire des résistances Ri, R2* La diode 46 et le condensateur 46a forment un redresseur de la source d'alimenta- tion positive; la diode 48 et le condensateur 47 forment un circuit redresseur pour la source d'alimentation négative, pour fournir la tension de référence Vr au comparateur 14a. De plus, bien que les primaires lla, llb soient branchés en série l'un sur l'autre dans ce circuit, on peut également les brancher en parallèle en prévoyant un transistor de commutation distinct. Les transformateurs 10, connus, servant de régu- lateurs de commutation peuvent être une réalisation correspon- dant à la structure de l'enroulement représentée par exemple à la figure 3. Ee effet le transformateur connu 10 comporte un enroulement se chevauchant, comprenant dans l'ordre une bobine 2 fixée à un noyau 2, comportant un premier enroulement lia, constituant le primaire 11, un premier enroulement 13a faisant partie du tertiaire 13, réalisé pardessus l'enroulement lla avec interposition d'une couche isolante 15, un premier enroule- ment 12a du secondaire 12 enroulé sur l'enroulement 13a avec interposition d'une couche isolante 16, le second enroulement 12b du secondaire 12 enroulé sur l'enroulement 12a avec inter- position d'une couche isolante 17, le second enroulement 13b du tertiaire 13, enroulé sur l'enroulement 12b avec interposi- tion d'une couche isolante 18, le second enroulement llb du primaire 11 réalisé sur cet enroulement 13b avec interposition d'une couche isolante 19; enfin une couche isolante 20 entoure l'enroulement llb. Les conducteurs 21... 32 sont pris deux à deux sur les bornes d'entrée et les bornes de sortie des enroulements respectifs lla, llb, 13a, 13b, 12a, 12b et sont reliés aux bornes prédéterminées 33... 44 selon la figure 2. Le premier conducteur 21, ('un des premier et second conducteurs 21, 22 qui font partie du groupe formé par le premier et le second conducteurs 21, 22 pris respectivement sur le premier enroule- ment lla formant le primaire ll,)est relié à la borne 33 bran- chée sur le redresseur 6, l'autre conducteur 22 étant relié à la borne 34. Le premier conducteur 23 du groupe des deux con- ducteurs 23, 24 pris respectivement sur le second enroulement llb du primaire 11 est relié à la borne 35 elle-même branchée en série sur la borne 34 ci-dessus. De même, le second conduc- teur 24 est relié au collecteur du transistor 45 par la borne 36. Par ailleurs, le premier conducteur 25, qui est l'un des deux conducteurs 25, 26 pris respectivement sur le premier enroulement 13a formant le tertiaire 13 est relié à la diode 46 par la borne 37 et le second conducteur 26 à la- borne 38. De même le premier conducteur 27 du groupe des deux conduc- teurs 27, 28 pris sur le second enroulement 13b du tertiaire 13 est relié au condensateur 47 par la borne 39; le second con- ducteur 28 est relié à la diode 48 par la borne 40. Le premier conducteur 29 du groupe des deux conducteurs 29, 30 pris sur le premier enroulement 12a du se- condaire 12 est relié à la borne 41, elle-même reliée à la borne de sortie 7 et le second conducteur 30 est relié à la borne 42. Le premier conducteur 31 du groupe des deux con- ducteurs 31, 32 pris sur le second enroulement 12b formant le secondaire 12 est relié à la borne 43 et le second conducteur 32 est relié à la borne 44. Dans le transformateur 10 ainsi réalisé, le secon- daire 12 est près du premier enroulement 13a du tertiaire 13 ou encore le premier enroulement 13a du tertiaire 13 est proche du premier enroulement lla du primaire 11, ce qui permet d'amé- liorer le degré de couplage magnétique entre ces enroulements. De même cet enroulement du transformateur 10 a un bon effet sur le bruit entre le primaire 11 et le secondaire 12. Toutefois alors que le premier enroulement 13a du tertiaire 13, c'est-àdire l'extrémité de détection de tension présente l'avantage ci-dessus et possède un degré de couplage satisfaisant avec le premier enroulement lla du primaire 11 et le premier enroulement 12a du secondaire 12, le couplage avec le second enroulement 12a du secondaire 12 et le premier enrou- lement llb du primaire il n'est pas particulièrement bon. Le transformateur 10 peut entraîner des caractéristiques instables du circuit et même des oscillations suivant le cas. La structure de l'enroulement du transformateur selon l'invention est réalisée comme suit: La description sera faite à l'aide de la figure 4 qui est une vue à échelle agrandie des parties principales des enroulements du transformateur 10: les parties identiques à celles de la figure 3 portent la même référence numérique et leur description ne sera pas reprise. Selon la figure 4, le transformateur 10 de l'inven- tion comporte une structure d'enroulement à chevauchement, à sept couches d'enroulement en forme de feuilles, qui sont en- roulées successivement sur une bobine 2 ayant un noyau 1 en métal ou en ferrite. Sur la bobine 2, on a enroulé séquentiellement de façon à chevaucher, un premier enroulement lia constituant l'un des primaires (appelé ci-après "premier enroulement du primaire"), un premier enroulement 13a obtenu en divisant par deux un premier enroulement constituant l'un des tertiaires (appelé ci-après "partie d'enroulement du tertiaire"), un premier enroulement 12a constituant l'un des secondaires (appelé ci-après "premier enrou- lement du secondaire"), un second enroulement 12b constituant l'autre partie du secondaire (appelé ci-après "second enroule- ment du secondaire"), l'autre enroulement 13a" découlant de la division par deux du tertiaire (appelé ci-après "l'autre enrou- lement partiel du tertiaire"), un second enroulement llb cons- tituant l'autre primaire-t appelé ci-après "seconde enroulement du primaire") et un second enroulement 13b constituant l'autre enroulement tertiaire (appelé ci-après "second enroulement du tertiaire"); des couches isolantes 55... 61 sont prévues respectivement entre les enroulements lia, 13a', 12a, 12b, 13a", l1b, 13b et à la périphérie extérieure. De même, le conducteur 25' de la partie d'enrou- lement 13a' et le conducteur 26' de l'autre partie d'enroule- ment 13a" du tertiaire divisé sont branchés en série par le conducteur 86. Ainsi, le transformateur 10 de l'invention uti- lise une structure d'enroulement divisée dans laquelle le pre- mier enroulement du tertiaire est divisé en deux parties et entre une partie 13a' et l'autre partie-13a" se trouvent le premier et le second enroulements 12a, 12b du secondaire. On utilise en effet une structure dite en sandwich selon laquelle le premier et le second enroulements 12a, 12b du secondaire sont pris en sandwich entre l'une et l'autre parties d'enroulement 13a', 13a" constituant le premier enroulement du tertiaire. Cette structure permet à l'uneet à l'autre parties d'enroulement 13a', 13a" du tertiaire d'être situées à proximité du premier et second enroulements 12a, 12b pour l'enroulement secondaire. Le degré de couplage magnétique entre le premier enroulement 12a du secondaire et une partie d'enroulement 13a' du tertiaire et entre le second enroulement 12b du secondaire et l'autre partie d'enroulement 13a" du tertiaire peuvent ainsi être améliorés suffisamment. De même entre le premier enroulement lla du primaire et le premier enroulement 12a du secondaire et entre 6 24681 93 le second enroulement 12b du secondaire et le second enroulement llb du primaire, on a placé une partie d'enroulement 13a' et l'autre partie 13a" du tertiaire; on peut ainsi réaliser un écran électrostatique pour le bruit susceptible detre transmis du primaire au secondaire ou inversement, de façon à supprimer le bruit entre le primaire et le secondaire. De même, comme le tertiaire 13b compotte un nombre plus faible de spires et un niveau de bruit plus réduit que le primaire et le secondaire, il constitue en pratique un matériau formant écran entre le primaire llb et le bottier (non représenté). Il découle de ce qui précéde que l'invention donne la structure en sandwich dans laquelle un enroulement du tertiaire est divisé en deux alors que le secondaire est compris entre les deux parties d'enroulement du tertiaire ainsi divisé, ce qui permet d'enrouler le tertiaire au voisinage de l'intérieur du primaire et l'extérieur du secondaire permettant ainsi d'améliorer suffisamment le couplage magnétique entre les enrou- lements. De même, selon l'invention, on obtient deux par- ties d'enroulement en divisant par deux le tertiaire et en plaçant ces parties entre le primaire et le secondaire, les parties d'enroulement ainsi obtenues pouvant servir d'écrans électrostatiques entre le primaire et le secondaire. 7 2468193 R E V E N D I C A T I 0 N S ) Transformateur caractérisé en ce qu'il com- porte un noyau magnétique ( 1), sur lequel est enroulé un primaire (il), un premier et un second enroulements secondai- res(12ab), un tertiaire ayant une première et une seconde par - ties d'enroulement (13ab),ces deux parties étant branchées en série, un moyen ( 2) pour enrouler le premier et le second enroulements secondaires et le tertiaire de façon que le premier et le second enroulements secondaires soient pris en sandwich entre le premier et le second enroulements du tertiaire, et que le premier enroulement du tertiaire soit enroulé sur le primaire. 2 ) Transformateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que respectivement le primaire, le secondaire et le tertiaire sont séparés par un isolant. 30) Transformateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une bobine est placée entre le noyau magné- tique et le primaire, et le primaire, le secondaire et le ter- tiaire sont enroulés sur la bobine. ) Transformateur selon la revendication 3, caractérisé par un autre enroulement primaire réalisé sur la seconde partie du tertiaire en étant séparé par un isolant. ) Transformateur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un autre enroulement tertiaire réalisé sur l'autre enroulement primaire avec interposition d'un isolant. - 60) Transformateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le tertiaire est utilisé pour détecter la tension en fonction de la tension du primaire et du secondaire.