Brevet FR2463536A1 — publié le 19810220

La présente invention concerne un régulateur de commuta- tion notamment un régulateur de commutation à plusieurs circuits de commutation. On connaît déjà un régulateur de commutation utilisé dans un circuit d'entraînement impulsionnel d'un moteur. Dans les magnétophones connus, (encore appelés appareils VTR), on utilise les régulateurs de commutation pour le moteur à courant continu d'entraînement du tambour ainsi que pour le moteur à courant continu du cabestan, pour asservir le mouvement de ces moteurs. Des modulateurs de largeur d'impul- sion sont respectivement prévues pour le moteur du tambour et celui du cabestan; des signaux impulsionnels porteurs ayant chacun la même fréquence mais des phases opposées sont appliqués respectivement aux modulateurs de largeur 13 d'impulsion; les signaux impulsionnels de porteur sont prévus pour effectuer une modulation de façon que les rapports de travail des signaux varient en fonction de la vitesse de rotation et/ou de la phase des moteurs à courant continu, respectifs; les signaux de sortie des modulateurs à largeur d'impulsion sont utilisés pour commander l'état conducteur et l'état bloqué des circuits de commutation respectifs; les signaux de sortie des circuits de commutation traversent des filtres passe bas pour attaquer comme courant cVentraïnement respectivement le moteur du tambour et le moteur 2j du cabestan. Dans ces conditions, les circuits de commutation reçoivent respectivement des courants continus à partir d'une source commune d'alimentation continue. On suppose que les courants impulsionnels qui traversent les deux circuits de commutation sont égaux à Ian Ib que les rapports de travail de ces courants sont respectivement égaux à Da, Db; on suppose également que les valeurs maximales des impulsions de courant Ia, Ib soient égales. Comme indiqué précédemment, comme les signaux impulsionnels porteurs appliqués aux deux modulateurs de largeur d'impulsion sont en phase, si les rapports de travail Da, Db des courants impulsionnels Ia, Ib correspondent tous deux à 50 %, les deux courants impulsionnels Ia, Ib ont exactement la même forme (figure la, lb). Ainsi le courant Ia + Ib qui est pris sur la source d'alimentation continue, commune, devient courant impulsionnel dont l'amplitude maximale est double de celle de chacune des amplitudes maximales des courants impulsionnels Ia, Ib (figure 1C). Lorsque le rapport de travail Da du courant impul- sionnel Ia est égal à 50-% alors que le rapport de travail Ib du courant impulsionnel Ib est égal à 70 % (Figures 2A, 2B), le courant Ia + Ib fourni par la source commune d'alimentation continue a une amplitude maximale égale au double de celle des courants impulsionnels Ia et Ib (Figure 2C). Lorsque le rapport de travail Da du courant impulsion- nel Ia est égal à 30 % et que le rapport de travail Db du courant impulsionnel Ib est égal à 70 % (Figures3A, 3B), le courant Ia + Ib, fourni par la source commune d'alimenta- tion continue, devient un courant impulsionnel dont l'amplitude maximale est égale au double de celle de chacun des courants impulsionnels Ia, Ib (Figure 3C). Il résulte clairement des indications ci-dessus que lorsque des signaux d'impulsion, porteurs, sont appliqués en phase à deux modulateurs de largeur d'impulsion, la valeur absolue du coefficient différentiel pour le flanc montant et le flanc descendant du courant impulsionnel fourni par la source commune d'alimentation continue, devient un courant important et les rayonnements de bruit, parasites, deviennent conséquents. De plus, comme la valeur maximale du courant impulsionnel fournie par la source d'alimentation continue est double de celle de chacun des courants impulsionnels Ia, lb. le rendement de la source commune d'alimentation en continu est diminué d'autant. La présente invention a pour but de créer un régulateur de commutation à plusieurs circuits de commutation, fourni chacun en courant continu à partir d'une source commune d'ali- mentation en continu ainsi que plusieurs modulateurs de largeur d'impulsion fournissant des signaux de commande de commutation aux différents circuits de commutation, de façon à réduire l rayonnement de bruit gênant et d'augmenter le rendement d'utilisation de la source commune d'alimentation en continu. A cet effet, l'invention concerne un régulateur de commutation comportant N circuits de commutation, (N étant supérieur à 2), ces circuits de commutation recevant respecti- vement des courants continus d'une source commune d'alimenta- tion en continu, N modulateurs de largeur d'impulsion fournissant respectivement des signaux de commande de commutation atxN circuits de commutation ainsi qu'un générateur de signaux impul- sionnels porteurs créant N signaux impulsionnels porteurs ayant un déphasage de 360 /N entre les différents signaux, de même fréquence et qui sont respectivement appliqués aux N modulateurs de largeur d'impulsion. Le régulateur de commutation, selon l'invention, peut s2utiliser non seulement comme alimentation continue, mais également comme circuit d'entraînement impulsionnel dun moteur. Suivant une caractéristique de l'invention, le circuit d'entraînement de commutation comporte plusieurs circuits de commutation alimentés en commun par une source en continu, ce circuit ayant un générateur d'impulsion d'entraînement pour créer une impulsion d'entraînement appliquée à chacun des circuits de commutation ainsi qu'un circuit de commande de phase branché entre le générateur d'impulsion d:entraînement et les circuits de commutation pour commander la phase d'impulsion d'entraînement pour que la durée de 2; la conduction des circuits de commutation soit principalement décalée les unes par rapport aux autres. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - Les figures 1A -lC, 2A - 2C, 3A - 3C sont des chronogrammes servant à expliquer le fonctionnement d'un régulateur de commutation, connu, - La figure 4 est un schéma bloc partiel d'un exemple de régulateur de commutation, selon l'invention, - Les figures 5A - 5E, 6A - 6C, 7A - 7C, 8A - 8C, JC 9A - 9C sont des chronogrammes servant à expliquer le fonc- tionnement de l1exemple de l'invention représentée à la figure 4o qr:.CR.PTION DU MODE DE REALISATION PREFERENTIEL - La figure 4 montre un exemple de régulateur de commuta- tion suivant l'invention appliqué à un moteur de tambour et à un moteur de cabestan d'un magnétoscope. Selon la figure 1, on a représenté le moteur M1 du tambour et le moteur M2 du cabestan ainsi que les circuits de commutation SW1 et SW2 respectifs. Les circuits de commutation SWl, SW2 sont alimentés chacun en courant continu par une source commune d'alimentation continue +B. Les modulateurs de largeur duimpulsion K1, K2 sont composés des intégrateurs IT1, IT2 et des comparateurs de niveau CM1, CM2. Un générateur de signaux SG donne deux signaux impulsionnels porteurs qui sont déphasés l:un par rapport à l'autre d'environ 180 et ont la même fréquence par exemple une fréquence égale à la fréquence-horizontale du signal de télévision (second exemple de la figure 4); ces signaux impulsionnels porteurs sont appliqués respectivement aux modu- lateurs de largeur d'impulsion KI, K2. Le générateur de signaux SG est formé d'un oscillateur impulsionnel OS qui donne un signal impulsionnel rectangulaire S1 dont la fréquence est égaleà la fréquence horizontale et dont le rapport de travail ou la durée est égale à 50 % (figure 5A), ainsi que d'un inverseur 80 pour inverser en phase le signal impulsionnel rectangulaire S1. Le signal impulsionnel rectangulaire S1 fourni par l'os- cillateur impulsionnel OS attaque l'intégrateur IT1 formé d'une résistance R1 et d'un condensateur CI pour le transformer en un signal S2 de forme triangulaire (figure 5B). Ce signal triangu- laire S2 est appliqué à l'une des deux bornes d'entrée par exemple à l'entrée non inversée du comparateur de niveau CM1 qui reçoit également sur son-autre entrée une borne d'entrée inversée, le signal de détection de rotation S3 (figure 5B) du moteur M1 d'entraînement du tambour, appliqué à la borne d'entrée tl. Ainsi, le comparateur de niveau CMl compare le niveau de chacun des deux signaux et donne un signal impulsionnel rectangulaire S4 dont le rapport de travail varie en fondtion de la rotation du moteur M1 (figure 5C). Ce signal S4 est appliqué au commutateur SW1 comme signal de commande de commutation qui donne un signal impulsionnel rectangulaire S5 correspondant à la conversion en phase du signal impulsionnel rectangulaire S4 (figure 5D). Ce signal impulsionnel S5 est appliqué à son tour à un filtre passe basLF1 pour être redressé comme courant de commande de moteur S6 (figure 5E). Ce courant de commande de moteur S6 alimente le moteur M1 du tambour pour l'entraînero De même, -e signal impulsionnel rectangulaire S1 de l:osciMateur impulsionnel OS est inversé en phase par l'inver- seur 80 puis est appliqué à l'intégrateur IT2 formé de la ré- sistance R2 et du condensateur C2 pour donner un signal trian- gulaire; ce signal triangulaire est appliqué à l'une des entrées par exemple à l'entrée non inversée du comparateur de niveau 2463536 CM2. Sur son entrée inversée, le comparateur de niveau CM2 reçoit le signal de détection de rotation du moteur M2 du cabestan appliqué à la borne t2o Le signal de comparaison fourni par le comparateur de niveau CM2, qui est un signal impulsionnel rectangulaire, est appliqué au circuit de commutation SW2 comme signal de commande de commutation. Le signal impulsionnel rectangulaire, converti en phase, fourni par le circuit de commutation SW2, est redressé par le filtre passe bas LF2 et donne le signal de commande continu du moteur; ce signal est à son tour appliqué au moteur M2 du cabestan pour l'entraîner. Les filtres passe bas LF1, LF2 et les moteurs M1, M2, qui sont respectivement reliés aux étages de sortie des circuits de commutation SW1, SW2, constituent des charges pour les circuits de commutation SW1, SW2. Les figures 6A...... 9C permettent de décrire le cas de rapport de travail Da, Db des courants impulsionnels Ia, Ib, passant par les circuits de commutationSW1, SW2, lorsque ces rapports de travail varient, pour montrer comment le courant total 2C la + Ib fourni par la source commune d'alimentation continue +B varie. On suppose que les valeurs maximales des amplitudes des courants impulsionnels Ia, Ib soient égales l'une à l'autre. Loisque les rapports de travail Da, Db des courants impulsionnels Ia, Ib sont tous deux égaux à 50 % (figures 6A, 6B), les courants impulsionnels Ia, Ib sont des courants impulsionnels en opposition de phase. C'est pourquoi le courant total la + Ib fourni par la source commune d'alimentation continue +B, est un courant continu de niveau égal à la valeur maximale de chacun des courants impulsionnels Ia, lb (figure 6C). Lorsque le rapport de travail Da du courant impulsionnel Ia est égal à 50 % (figure 7A) mais que le rapport de travail i- d--?urant impulsionnel Ib est supérieur à 50 % (figure 7B), [A cuczant total Ia + Ib qui est fourni par la source commune d'alimentation continue +B est égal à un courant impulsionnel dont la valeur maximale est double de la valeur maximale de chacun des courants impulsionnels Ia, Ib (figure 7C). Ce courant impulsionnel total Ia + Ib est un courant continu obtenu par la superposition d'un courant impulsionnel dont la valeur maximale est égale à celle de chacun des courants impulsionnels Ia, Ib; le coefficient différentiel pour le flanc montant ou le flanc descendant du courant impulsionnel total Ia + Ib, est égal à la moitié de celui de l'art antérieur. Lorsque la somme des rapports de travail Da, Db des courants impulsionnels Ia, Ib est égae à 100 % (Figures 8A, 8B), le courant total Ia + Ib, qui est fourni par la source commune d'alimentation continue +B est un courant continu dont le niveau est égal à la valeur maximale de chacun des courants impulsionnels Ia, Ib (figure 8C). Lorsque les rapports de travail Da, Db des courants impulsionnels Ia, Ib sont tous deux inférieurs à 50 % (Figures 9A, 9B), le courant total Ia + Ib, fourni par la source commune d'alimentation continue +B est un courant impulsionnel dont la valeur maximale est égale à celle de chacun des courants impulsionnels Ia, Ib (figure 9C). Comme décrit ci-dessus, selon l'invention, lorsque l'on utilise deux circuits de commutation, si les phases des signaux impulsionnels porteurs, appliquées aux modulateurs de largeur d'impulsionj sont déphasées de 1800 l'une par rapport à l'autre, la valeur absolue du coefficient différen- tiel du courant total fourni par la source commune d'alimentation continue +B, est égale à la moitié de la valeur de l'art antérieure. Cela rédui.t considérablement le rayonnement gênant. En outre, selon l'invention, la valeur maximale du- courant total, fourni par la source commune d'alimentation continue +B, est pratiquement dans tous les cas égale à celle de chacun des courants impulsionnels Ia, Ib ou même si l'un des rapports de travail est accidentellement supérieur à l'autre, l'amplitude est double. Ce cas est peu fréquent. Dans l'exemple ci-dessus, on a deux circuits de commutation. Toutefois, on peut également envisager le cas de trois circuits de commutation avec le même résultat on prévoit trois modulateurs de largeur d'impulsion et on déphase les signaux impulsionnels porteurs de 1200, l'un par rapport à l'autre. Pour quatre circuits de commutation, on déphase les signaux impulsionnels porteurs appliqués à chacun des quatre modulateurs de largeur d'impulsion, de 900 l'un par rapport à l'autre; on peut également grouper par paire les circuits de commutation et les alimenter en courant continu à partir de deux sources de courant continu; la différence de phase -lzte les signaux impulsionnels porteurs est alors choisie égale a 180 0. comme dans le cas de la figure 4, et donne le même I osultat Le régulateur de commutation, selon l'invention, présente, ainsi de façon générale, un moindre rayonnement de bruit gênant et un meilleur rendement d'utilisation de l'alimentation commune continue De façon générale, pour un nombre N de circuits de commutation ( N étant un nombre entier supérieur à 2), avec N modulateurs de largeur d'impulsion, et des signaux impulsionnels porteurs traités de façon analogue à ce qui a été décrit ci- dessus, or obtient les mêmes résultats. 8 2'463536 R E V E N D I C A T I O N S ) Circuit d'entraSnement de commutation à plusieurs circuits de commutation alimentés en commun à partir d'au moins une alimentation continue, circuit comportant un générateur d'impulsion d'entra:nement créant une impulsion d'entraînement appliquée à chacun des différents circuits de commutation, circuit caractérisé par un circuit de commande de phase(IV iTl, iT2). branché entre le générateur d'impulsion d'entra nement (OS) et les circuits de commutation (SW1, SW2) pour commander la phase des impulsions d'entraînement pour que la durée de conduction des circuits de commutation (SW1, SW2) soit essentiellement décalée l'une de l'autre. 2 ) Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de circuits de commutation (SW1, SW2) est égal à 2 et le circuit de commande de phase se compose d'un inverseur de phase (IV) placé entre le générateur d'impulsion d'entraînement (OS) et l'un des deux circuits de commutation (SW2). 3 ) Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de commande de phase comporte en outre une paire d'intégrateurs (iT1, iT2), branchés respectivement sur une entrée d'une paire de comparateurs de niveau (CM1, CM2) dont les impulsions de sortie sont appliquées;aux circuits de commutation respectifs (SW1, SW2). 4 ) Circuit de commutation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les autres bornes d'entrée (tl, t2) des comparateurs de niveau (CM1, CM2) reçoixent les signaux de commande (S3) commandant l'énergie fournie à travers les circuits de commutation (SW!, SW2).