Brevet FR2480527A1 — publié le 19811016

La présente invention concerne une alimentation continue susceptible de délivrer plusieurs tensions continues stabilisées et ajustables séparément. Son application est en particulier envisagée pour l'ali- mentation d'un tube à rayons cathodiques, lequel néces- site diverses tensions continues régulées comportant, outre la très haute tension (THT), des hautes et basses tensions (HT et BT). Une alimentation continue de ce genre nécessite en général autant de circuits régulateurs qu'il y a de sorties basse tension et autant de circuits conver- tisseurs que de sorties haute tension et très haute tension. Il en résulte une réalisation volumineuse et onéreuse. Un objet de l'invention est de remédier à ces dé- savantages en procurant une forte compacité et une grande économie de composants grace à l'utilisation d'un unique générateur d'alimentation stabilisé, à partir duquel sont élaborées les autres tensions con- tinues stabilisées. Suivant une caractéristique de la présente inven- tion, l'alimentation continue est du type multiplica- teur de tension, comportant, une pluralité 2n de con- densateurs et une pluralité 2n de redresseurs pour - 25 founir n étages doubleurs de tension montés en cas- cade et délivrer une première tension continue de valeur sensiblement égale à 2n fois la valeur crête d'une tension alternative appliquée à l'entrée, des moyens de régulation de la première tension produite entre la borne de sortie du dernier étage et une borne connectée au potentiel masse de référence, et au moins un circuit générateur d'une deuxième tension continue stabilisée, ce circuit générateur étant formé d'une première capacité connectée par une extrémité au point de raccordement des deux redresseurs d'un étage dou- bleur, de préférence le premier étage, et par son autre extrémité respectivement à l'entrée d'un premier re- dresseur et à la sortie d'un deuxième redresseur, la sortie du premier redresseur étant connectée à la masse à travers une résistance et une deuxième capaci- té montée en parallèle le deuxième redresseur*étant - connecté à la masse par son entrée, la deuxième tension étant prélevée aux bornes de la deuxième capacité et ajustée par variation de la première capacité consti- tuée par un condensateur variable. Les particularités et avantages de la présente in- vention apparaîtront dans la description qui suit à l'aide des figures annexées qui représentent - Fig. 1: un exemple de réalisation d'une alimen- tation continue conforme à l'invention; - Fig. 2: le signal d'entrée des générateurs BT et HT de l'alimentation continue selon la Fig. 1 L' alimentation continue comporte des moyens gé- nérateurs d'une première tension continue régulée, ces moyens étant aménagés conformément à l'invention avec des moyens générateurs complémentaires pour produire d'autres tensions continues, également régulées. Suivant la Fig.l, ces moyens générateurs corres- pondent aux blocs 1, 2, 3 pour produire respectivement la première tension Ul et deux autres tensions U2 et U3. Les premiers- moyens générateurs 1 forment une ali- mentation continue stabilisée',-alimentée à partir d'une source alternative locale auxiliaire S, basse tension cette alimentation 1 comporte 'une boucle de ré- gulation de la tension Ul de sortie, les moyens de ré- gulation étant considérés inclus dans le bloc 10 et réalisés selon des techniques connues. On considère également inclus en 10 un moyen dexréglage-dans une plage donnée de l'amplitude de la tension Ul, ce moyen étant symbolisé par un potentiomètre Pi pouvant agir sur l'amplitude du signal alternatif d'entrée. Les moyens complémentaires tels que 2 et 3 sont alimentés également à partir d'un signal alternatif (Fig.2) prélevé dans l'alimentation 1, variant entre deux potentiels Vl et V2 avec une amplitude de varia- tion U régulée par le circuit 10. Ce signal alternatif d'alimentation est avantageu- sement fourni par une alimentation 1 du type multipli- cateur de tension représentée sur la Fig.l. Le montage multiplicateur, connu en soi, comporte 2n condensa-* teurs (Cl.1 à Cn.l et Cl.2 à Cn.2) et 2n redresseurs (Dl.l à Dn.l et D1.2 à Dn.2) formant n étages doubleurs de tension connectés en cascade. La haute tension con- tinue Ul est prélevée aux extrémités de la branche Cl.2 à Cn.2 de condensateurs et a pour valeur sensi- blement 2n fois la valeur de la tension crête E du signal alternatif e à l'entrée du montage fourni par l'intermédiaire du circuit 10; l'une des bornes d'en- trée BO est commune avec la sortie et connectée au po- tentiel masse de référence. L'élément 01.l se charge à la valeur crête E tandis que tous les autres éléments Ci.l et Ci.2 se chargent à la valeur 2E. Chaque étage doubleur Ci.l, Di.l, Ci.2 et Di.2, présente deux bornes terminales Ai et Bi. La tension en Ai varie entre (i-1).2E et i.2E, ce dernier potentiel correspondant à celui ré- gulé présenté à l'extrémité Bi. C'est ce signal VAi qui est utilisé pour alimenter les moyens complémen- taires 2 et 3. On se rend aisément compte, pour des questions d'isolement des éléments entrant dans la composition des circuits 2 et 3, qu'il est préférable de prélever le signal VAi sur le premier étage dou- bleur, c'est-à-dire, entre Al et la masse. Le signal VAl correspondant, représenté sur la Fig.2, varie alors entre Vl = O et V2 = VB1 = 2E. Les moyens complémentaires comportant au moins un circuit générateur d'une deuxième tension continue régulée représenté en 2 sur la figure et qui est for- mé d'une première capacité Cl connecté par une extré- mité au point Ai de raccordement des deux redresseurs Di.l et Di.2 d'un étage doubleur, de préférence le premier étage, et par son autre extrémité respective- ment à l'entrée d'un premier redresseur Dl et à la sortie d'un deuxième redresseur D2. La sortie du pre- mier redresseur est connectée à la masse à travers une -résistance RI. Une capacité de filtrage C2 est connec- tée en parallèle sur la résistance RI et délivre à ses bornes la deuxième tension U2. Le deuxième élément re- dresseur D2 est connecté à la masse par son entrée. Le fonctionnement peut être exprimé de manière simplifiée comme suit: lorsque le signal d'entrée décroît de V2 à Vl, l'élément Cl se décharge à travers D2 jusqu'au potentiel Vl, puis lorsque le signal croît de VI à V2 le courant de charge de Cl passe dans la résistance Rl à travers Dl. La tension U2 obtenue aux bornes de RI est filtrée par C2. La charge Q prise par Cl à chaque période T est donnée par Q = Cl (U-U2), quantité d'électricité qui est égale au produit du courant moyen traversant RI par la-période, soit IT = Cl (U-U2) = F désignant la fréquence. Etant donné que U2 Ri on obtient la relation U2 = + Cl.Rl.F U dans laquelle U est régulé et égale à 2E, F est imposé par la source S. La variation de U2 peut donc être obtenue en agissant sur Cl ou Ri. Le réglage de U2 par variation de Rl est moins intéressant que celui par variation de Cl. Un poten- tiomètre monté en rhéostat présente une stabilité en fonction de la température qui s'avère le plus souvent insuffisante pour les performances exigées. Si l'on utilise des résistances à haute stabilité, le réglage nécessitera un stock de valeurs distinctes d'autant plus élevé que la précision de réglage requise sera élevée. A contrario, l'utilisation d'un condensateur vari- able Cl comme figuré, présente une bonne tenue en tem- pérature et une grande souplesse d'emploi. On peut utiliser un condensateur ajustable à diélectrique quartz par exemple qui présente un faible encombrement, une excellente stabilité en température et qui supporte des tensions pouvant être élevées (de l'ordre de 5KV perma- nents). En outre aucun stock de composants n'est à prévoir pour assurer le réglage. Un autre avantage présenté par le circuit généra- teur 2 est la sécurité assurée automatiquement en cas de court-circuit entre les bornes de sortie. En effet, - le courant-moyen a pour valeur i = F Cl (UrU2) et en cas de court-circuit U2 = O et l'on obtient Tcc = F Cl U, la valeur maximale de ce courant de court-circuit iCC étant produite pour Ci ajusté à sa valeur maximale. Les composants sont prévus en con- séquence. Il est entendu par redresseurs toute forme de dis- positifs assumant cette fonction, plus particulière- ment, la forme usuelle la plus fréquente de diodes en circuits solides. Il y a lieu de remarquer que l'inversion des sens des redresseurs Dl et D2 suffit pour inverser la pola- rité de la tension U2 fournie. Dans ce concept, le fonctionnement à la charge et à la décharge de Cl est également inversé. La relation linéaire liant U2 à U montre que la deuxième tension produite est inférieure à la valeur U = 2E de ce montage. Si.l'on considère dans un exemple de réalisation que Ul est une très haute tension régla- ble entre 17 et 19 KV par action de Pl et pouvant être obtenu avec n = 6 étages doubleurs à partir d'une tension crête E de l'ordre de 1,5 KV, le circuit gé- nérateur 2 produira une basse tension U2 inférieure à cette dernière valeur, dépendant des valeurs choisies pour Ri et Cl et réglable par action du condensateur variable Cl dans une plage envisagée, entre 150 V et 600 V par exemple. Il peut être prévu plusieurs agencements, tel que le circuit 2, pour produire plusieurs basses tensions continues variables dans des plages distinctes, ceci par le choix des valeurs différentes des éléments Rl, Cl. Ces sorties basses tensions peuvent être toutes disponibles, ou une seule à la fois moyennant mise en place. d'un circuit de commutation, la version retenue répondant aux besoins de l'exploitation. Il est maintenant considéré une variante de réali- sation du circuit générateur 2 en sorte d'accroître la valeur de la tension continue produite qui peut être rendue notamment supérieure à la valeur U = 2E. Ceci permet d'obtenir une (ou plusieurs) sortie haute ten- sion réglable pour l'alimentation, par exemple entre 2,5 et 4,5 KV. Le procédé consiste à reprendre le mon- S tage du circuit 2 comme figuré en 2V sur la Fig.l et à y adjoindre un circuit complémentaire permettant de produire une tension continue fixe UF qui se rajoute à la tension réglable U'2 prélevée sur la capacité C'2. Cette tension fixe -est produite aisément par un pont diviseur R3, R2 entre la masse et la sortie régu- - lée Bl de l'étage alimentant le circuit générateur 3 ainsi formé. La tension en Bl étant de 3KV on peut produire ainsi par exemple une tension UF de 2KV. Cette tension est stabilisée par le condensateur C3 en paral- lèle sur la résistance R3. Les éléments D'2, R'l, C'2 du circuit 2' sont connectés indirectement à la masse, à travers l'ensemble R3-C3, en sorte que la tension de sortie U3 résulte de la somme U'2 et UF. La valeur R'l est choisie par exemple plus grande que Rl pour ob- tenir U'2 variant entre 500 V et 2,5 KV. Comme indiqué précédemment plusieurs circuits tel que 3 peuvent être prévus pour fournir diverses hautes tensions U3, éven- tuellement commutables. Quelle que soit les solutions retenues 2 et/ou 3, pour les circuits générateurs des tensions complémen- taires U2 et U3 nécessaires pour l'exploitation, il convient de remarquer que la régulation de l'alimenta- tion 1 profite aux divers circuits générateurs 2,3 entraînant les régulations des sorties U2 et U3. La stabilité de ces tensions complémentaires est égale- ment liée à celle des autres paramètres F, Rl et Cl; pour ces derniers l'expérience autant que les données de constructeurs conseillent un condensateur variable à quartz pour Cl, la résistance Rl sera choisie de haute stabilité, la contrainte pour F exclue pratiquement les convertisseurs auto-oscillateurs dont la fréquence varie en fonction des conditions telle que la charge ou la température. Une alimentation continue conforme à l'invention, se prête bien à une réalisation compacte et économique, ainsi qu'à l'alimentation d'un tube à rayons catho- diques; en conséquence, elle présente un indéniable intérêt pour équiper notamment des systèmes indica- teurs de navigation aéroportés munie de visualisateurs cathodiques. L'invention a été décrite plus précisément dans le sens d'une telle application à l'aide de la Fig.l. Il reste entendu que ce concept n'est pas limitatif, les conditions pour l'alimentation 1 d'origine étant de pouvoir présenter diverses bornes Ai et Bo pour prélever un signal alternatif variant entre deux potentiels Vl et V2 dont la différence U est stabilisée par - la régulation. Le signal alternatif est à considérer dans un sens large, sinusoïdal ou autre, formé d'im- pulsions rectangulaires par exemple. Les potentiels Vl et V2 sont déterminés vis-à-vis du potentiel masse. Le potentiel VI appelé potentiel de référence peut correspondre à ce potentiel zéro mais ceci n'est pas une obligation pour le fonctionnement. En complément aux avantages précédemment rapportés et qui résultent d'un faible nombre de composants, il y a lieu de rajouter corrélativement une réduction de la consommation électrique. REVENDICATIONS 1 - Alimentation continue délivrant une première tension continue stabilisée (Ul) entre une première borne de sortie et une deuxième reliée à un potentiel de référence, recevant un signal alternatif d'une source auxiliaire (S) et présentant au moins une troisième borne (Ai) pour prélever entre les troisième et deuxième bornes ce signal alternatif (VAi) variant entre un po- tentiel de référence (Vi) et un potentiel régulé (V2), caractériséeen ce qu'elle comporte au moins un circuit générateur (2) d'une deuxième tension continue stabi- lisée (U2), formé d'une première capacité {Cl) connectée par une extrémité à la troisième borne et par sa deu- xième extrémité, respectivement à l'entrée d'un premier redresseur et à la sortie d'un deuxième redresseur, ces premier et deuxième redresseurs (Dl et D2) étant connec- tés par leur autre extrémité au potentiel de référence, cette connection s'effectuant pour l'un d'eux à travers une résistance (Rl) montée en parallèle avec une deu- xième capacité (C2), la deuxième tension étant prélevée aux bornes de la deuxième capacité. 2 - Alimentation continue du type multiplicateur de tension, comportant, une pluralité 2n de condensa- teurs (Ci.l, Ci.2) et une pluralité 2n de redresseurs (Di.l, Di.2) pour fournir n étages doubleurs de ten- sion montés en cascade et délivrer une première tension continue (Ul) de valeur sensiblement égale à 2n fois la valeur crête (E) d'une tension alternative (e) appli- quée à l'entrée, et des moyens de régulation et de _ réglage (10) de la première tension produite entre la borne de sortie (Bn) du dernier étage et une borne (Bo) connectée à un potentiel de référence, caractéri- sée en ce qu'elle comporte en outre au moins un cir- cuit générateur (2) d'une deuxième tension continue stabilisée (U2), ce circuit générateur étant formé d'une première capacité (Cl) connectée par une première extré- mité au point de raccordement (Ai)des deux redresseurs d'un étage doubleur et par sa deuxième extrémité, res- pectivement à l'entrée d'un premier redresseur et à la sortie d'un deuxième redresseur, ces premier et deu- xième redresseurs (Dl et D2) étant connectés par leur autre extrémité au potentiel de référence cette connec- tion s'effectuant pour l'un d'eux à travers une résis- tance (RI) montée en parallèle avec une deuxième capa- cité (C2), la deuxième tension étant prélevée aux bor- nes de la deuxième capacité. 3 - Alimentation continue selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la première capacité (Cl) est formée par un condensateur ajustable pour faire varier la deuxième tension. 4 - Alimentation continue selon la revendication 2 ou l'ensemble des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que la première capacité est connectée par sa pemière extrémité audit point de raccordement (Al) du premier étage doubleur (Cl.1, Dl.l, C1.2, D1.2). - Alimentation continue selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un desdits circuits générateurs (3) aménagé pour produire une source de tension continue fixe (UF) interposée sur ladite connexion des redres- seurs (D'l, D'2) au potentiel de référence, et modifier la tension continue complémentaire. 6 - Alimentation continue selon la revendication , caractérisée en ce que la source continue fixe est 2480 fi 7 il produite par un pont diviseur à résitances connecté entre la borne de sortie (Bi) de l'étage doubleur ali- mentant la première capacité, et le potentiel de réfé- rence, le pont comportant au moins deux éléments ré- sistifs (R2, R3) dont l'un-se trouve interposé sur la- dite connexion des redresseurs au potentiel de réfé- rence et comporte en parallèle une troisième capacité (C3). 7 Alimentation selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que le montage multiplicateur de tension délivre une très haute tension (Ul) régulée et qu'elle comporte au moins deux circuits générateurs (2, 3) dont l'un aménagé pour produire au moins une deuxième et une troisième tensions continues régulées sous forme respectivement d'une basse tension (U2) et d'une haute tension (U3). 8 - Alimentation selon la revendication 7, ca- ractérisée en ce qu'elle comporte un circuit (2) géné- rateur d'une basse tension, un circuit aménagé (3) générateur d'une haute tension, et qu'elle alimente un tube à rayons cathodiques d'un système indicateur aéroporté. 9 - Alimentation selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 2 prises isolément ou, chacune en combi- naison avec l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que la résistance (Rl) est constituée par un dispositif ohmique ajustable pour faire varier la deuxième tension.