Brevet FR2495824A1 — publié le 19820611

La présente invention concerne un circuit d'excitation pour dispositif électromagnétique, en particulier dispositif électro- magnétique d'actionnement. Pour améliorer le temps de réponse d'un dispositif électro- magnétique, il est possible d'alimenter en énergie électrique le dispositif à partir d'une alimentation électrique de haute tension. Ceci a pour effet d'accélérer l'accumulation de courant électrique dans l'en- roulement du dispositif. Le fait de prévoir une telle alimentation électrique de haute tension présente certains problèmes, notamment si la tension d'alimentation courante est basse, par exemple de 12 ou 24 volts. De plus, l'alimentation de haute tension est source de dangers si elle a un caractère permanent. Les dangers présents sont moins importants si l'alimentation de haute tension n'est produite que lorsque cela est nécessaire, et l'objet de l'invention est donc de proposer un circuit d'excitation pour dispositif électromagnétique présentant une forme simple et commode. Selon l'invention, un circuit d'excitation pour dispositif électromagnétique comprend une première et une deuxième ligne d'alimen- tation destinées à être connectées à une source d'alimentation continue de basse tension, une bobine d'induction, un premier moyen de commu- tation ayant pour fonction de connecter la bobine d'induction entre - les lignes d'alimentation de manière à provoquer le passage d'un courant dans la bobine, et un deuxième moyen de commutation ayant pour fonction, lorsque le premier moyen de commutation est ouvert, de connecter ledit dispositif dans un circuit en série comportant ladite bobine d'induction, de sorte que l'énergie emmagasinée dans ladite bobine d'induction est utilisée pour amorcer le passage du courant dans ledit dispositif. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 représente un circuit selon une première forme de réalisation de l'invention; et - la figure 2 représente un circuit selon une deuxième forme de réalisation de l'invention. Si on considère la figure 1, on voit que la circuit comprend une première et une deuxième ligne d'alimentation, 10 et 11, qui sont respectivement connectées aux bornes d'une source d'alimen- tation continue de basse tension, par exemple la batterie d'accumu- lation d'un véhicule. Lesdites bornes sont respectivement désignées par (+ -) et (-), comme il est classique. Il est également prévu une bobtine d'induction 12 A noyau de fer dont une première borne est connectée à la ligne d'alimentation 10 et l'autre borne peut Etre connectée à la ligne d'alimentation 11 par l'intermédiaire d'un premier moyen de commutation schématiquement indiqué en 13. Ladite autre borne de la bobine d'induction est également connectée à l'anode d'une diode 14. La cathode de la diode 14 est connectée à une première borne d'un condensateur 16, dont l'autre borne est connectée à la ligne d'alimentation Il, ainsi qu'à une première borne du dispositif électromagnétique qui doit Etre alimenté en énergie électrique, ce dispositif étant indiqué par la référence 15. L'autre borne du dispo- sitif 15 peut être connectée à la ligne d'alimentation 10 par l'inter- médiaire d'un deuxième moyen de commutation 17. De plus, ladite autre borne du dispositif 15 est connectée à la ligne d'alimentation 10 par l'intermédiaire d'un élément 18 de suppression de signaux transi- toires. En outre, l'anode de la diode 14 est connectée à la ligne d'alimentation 10 par l'intermédiaire d'une diode 19, qui est connectée par son anode à la ligne d'alimentation 10. On va maintenant indiquer le fonctionnement du circuit, et on supposera d'abord que les moyens de commutation 13 et 17 sont ouverts et que les lignes d'alimentation sont connectées à la batterie d'accumulation. Dans cette situation, le condensateur 16 se charge par l'intermédiaire de l'inducteur 12 et de la diode 14. La première phase du fonctionnement du circuit consiste en la fermeture du moyen de commutation 13, et ceci permet le passage d'un courant dans la bobine d'induction 12, ce courant augmentant d'une manière sensible- ment linéaire avec le temps. En résultat du passage d'un courant dans l'enroulement de la bobine d'induction, de l'énergie s'emmagasine dans le noyau de la bobine d'induction et, lorsque l'on décide qu'une quantité suffisante d'énergie s'est emmagasinée dans la bobine d'induction, on ouvre le premier moyen de commutation 13 et on ferme le deuxième moyen de commutation 17. La brusque diminution du flux dans le noyau de la bobine d'induction 12 induit une haute tension dans l'enroulement associé, et cette tension est appliquée au point de jonction du condensateur 16 et du dispositif 15 de manière à élever la tension existant en ce point de jonction. Le condensateur fait fonction de tampon et assure donc que la tension présente au point de jonction ne s'élève pas jusqu'à un niveau inacceptable. Le passage résultant d'un courant dans le dispositif 15 s'effectue par l'inter- médiaire du deuxième moyen de commutation 17, et l'accumulateur. La vitesse de montée du courant dans le dispositif 15 est élevée du fait de la haute tension, et ceci conduit à un fonctionnement rapide du dispositif. Après transfert de sensiblement toute l'énergie stockée dans le noyau de la bobine d'induction, le passage du courant dans le dispositif 15 diminue à une valeur inférieure, le courant pouvant passer par l'enroulement de la bobine d'induction 12 et la diode 14. En pratique, la plus grande partie du courant d'intensité réduite passe par la diode 19. Le dispositif est donc maintenu dans un état excité sous tension réduite, ce qui économise l'énergie et minimise également l'échauffement de l'enroulement du dispositif. Le courant passant dans le dispositif 15 est déterminé par la résistance interne du dispositif. Pour désexciter- le dispositif 15, on ouvre le moyen de commutation 17 et l'énergie stockée dans l'enroulement du dispositif 15 se dissipe par l'intermédiaire de l'élément 18 de suppression de signaux transitoires et du condensateur 16. Le cycle qui vient d'être décrit peut toutefois être répété, si nécessaire, le moyen de commu- tation 13 pouvant ttre fermé pour recharger la bobine d'induction 12 avant l'ouverture du commutateur 17 servant à désexciter le dispo- sitif 15. On se reporte maintenant à la figure 2. Les composants qui ont une fonction analogue à celle de composants de la figure 1 sont désignés par les mêmes numéros de référence. Dans le circuit de la figure 2, le deuxième moyen de commutation comporte un commu- tateur supplémentaire 20 qui est connecté entre ladite autre borne du dispositif 15 et l'anode d'une diode 21, dont la cathode est connectée à la ligne d'alimentation 10. Le circuit de la figure 2 comporte également une paire de diodes 22 et 23 dont les cathodes sont connectées à la ligne d'alimentation 11 par l'intermédiaire d'un élément 24 de suppression de signaux transitoires. L'anode de la diode 22 est connectée à la jonction du moyen de commutation 13 et de la bobine d'induction 12, tandis que l'anode de la diode 23 est connectée au point de jonctior. du moyen de commutation 17 et du dispositif 15. On va maintenant décrire le fonctionnement du circuit, et on supposera d'abord que les moyens de commutation 13, 17 et 20 sont ouverts et que les lignes d'alimentation sont connectées à la batterie d'accumulation. Dans cette situation, le condensateur 16 se charge par l'intermédiaire de la bobine d'induction 12 et de la diode 14. La première phase du fonctionnement du circuit consiste en la fermeture du moyen de commutation 13 pour permettre le passage d'un courant dans la bobine d'induction 12, le courant augmentant de manière Sensiblement linéaire avec le temps. En résultat du passage d'un courant dans l'enroulement de la bobine d'induction, de l'énergie s'ermagasine cdns lenoyau de la bobine d'induction et, lorsque l'on estime qu'une quantité suffisante d'énergie a été stockée dans lercPu, on ouvre le premier moyen de commutation 13 et on ferme le deuxième moyen de commutation 17, 20. La brusque diminution du flux dans lenoyau de la bobine d'induction 12 induit une haute tension dans l'enroule- ment associé, et cette tension est appliquée au point de jonction du condensateur 16 et du dispositif 15, ce qui élève la tension du point de jonction. Le condensateur fait fonction de tampon et assure donc que la tension du point'de jonction ne s'élève pas jusqu'à un niveau inacceptable. Le passage résultant d'un courant dans le dispo- sitif 15 s'effectue principalement par l'intermédiaire du commutateur supplémentaire 20 et de la diode 21, bien qu'une certaine partie du courant passe par le moyen de commutation 17 et l'accumulateur. La vitesse de montée du courant dans le dispositif 15 est élevée du fait de la haute tension, et ceci conduit à un fonctionnement rapide du dispositif. Après transfert de sensiblement toute l'énergie emmaga- sinée dans le noyau de la bobine d'induction, l'intensité du courant dans le dispositif 15 diminue jusqu'à une valeur inférieure, le courant passant par l'enroulement de la bobine d'induction 12, la diode 14, et le moyen de commutation 17, en provenance de la batterie d'accumulation. Le dispositif est donc maintenu dans un état excité sous puissance réduite, ce qui économise l'énergie et minimise également l'échauffement de l'enroulement du dispositif. Pour désexciter le dispositif, on ouvre le moyen de commu- tation 17 ainsi que le commutateur supplémentaire 20, et l'énergie emmagasinée dans l'enroulement du dispositif 15 se dissipe par l'intermédiaire de la résistance interne du dispositif, de la diode 23, de l'élément 24 de suppression de signaux transitoires et le condensa- teur 16. De plus, l'énergie résiduelle se trouvant éventuellement dans l'enroulement de la bobine d'induction se dissipe dans l'élément de suppression de signaux transitoires par l'intermédiaire de la diode 22 et de la batterie d'accumulation. Ensuite, le cycle se répète de la manière décrite. Naturellement, dans chacun des exemples précédents, la moyen de commutation a été représenté de manière schématique, mwie, en pratique, on utilisera des commutateurs à semi-conducteurs, les -commutateurs étant commandés par un circuit de synchronisation approprié. Pour augmenter la vitesse de fonctionnement, on peut remplacer e noyau de sr de la bobine d'induction par un matériau du type ferrite. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des circuits dont la description vient d'être donnée b titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses autres variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Circuit d'excitation pour dispositif électromagnétique, caractérisé en ce qu'il comprend une première et une deuxième ligne d'alimentation (10, 11) qui sont connectées à une source d'alimentation continue de basse tension, une bobine-d'induction (12), un premier moyen de commutation (13) ayant pour fonction de connecter la bobine d'induction entre les lignes d'alimentation de manière & faire passer un courant dans la bobine d'induction, et un deuxième moyen de commu- tation (17, 20) ayant pour fonction, lorsque le premier moyen de commutation est ouvert, de connecter ledit dispositif (15) dans un circuit en série comportant ladite bobine d'induction, de manière que l'énergie emagasinée dans ladite bobine d'induction soit utilisée pour amorcer le passage du courant dans ledit dispositif. 2. Circuit d'excitation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier moyen de commutation (13) est connecté entre ladite bobine d'induction (12) et l'une (11) deadites lignes d'alimen- tation, et une première borne dudit dispositif (15) est connectée au point de jonction du premier moyen de commutation et de la bobine d'induction (12), l'autre borne dudit dispositif étant connectée a ladite première ligne d'alimentation par l'intermédiaire dudit deuxième moyen de commutation (17). 3. Circuit d'excitation selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une première diode (14) connectée entre ladite bobine d'induction (12) et ladite première borne du dispositif (15), et un condensateur (16) connecté entre ladite première borne du dispo- sitif et ladite première ligne d'alimentation (11). 4. Circuit d'excitation selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième diode (19) connectée entre ladite premiere borne du dispositif (15) et ladite autre ligne d'alimentation (10), cette diode ayant pour fonction, lorsque les premier et deuxième moyens de commutation (13, 17) sont fermées, de maintenir le passage d'un courant dans le dispositif en provenance des lignes d'alimentation (10, 11). 5. Circuit d'excitation selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un élément (18) de suppression de signaux transi- toires connecté entre ladite autre borne du dispositif (15) et ladite autre ligne d'alimentation (10). 6. Circuit d'excitation selon la revendication 3, caracté- risé en ce que ledit deuxième moyen de commutation comporte un commu- tateur supplémentaire (20) connecté entre l'autre borne dudit disposi- tif (15) et ladite autre ligne d'alimentation (10) et une deuxième diode (21) connectée en série avec ledit commutateur supplémentaire, ladite deuxième diode ayant pour fonction de conduire à la fermeture dudit deuxième moyen de commutation (18) et dudit commutateur supplé- mentaire. 7. Circuit d'excitation selon la revendication 6, caracté- risé en ce qu'il comporte un élément (24) de suppression de signaux transitoires connecté à ladite première ligne d'alimentation (11) et, par l'intermédiaire d'une paire de diodes (22, 23), aux points de jonction respectifs dudit premier moyen de commutation (13) et de ladite bobine d'induction (12), et dudit deuxième moyen de commutation (17) et dudit dispositif (15). 8. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de commutation (13, 17, 20) sont des commutateurs à semi-conducteurs commandés par un circuit de synchronisation.