Brevet FR2493058A1 — publié le 19820430

L'invention a pour objet un dispositif de temporisation qui retarde l'action de la protection contre les surintensités d'un circuit électronique d'alimenstation électrique. On trouve dans le commerce, principalement pour les besoins des laboratoires de recherche ou de contrôle, ou pour les besoins du personnel enseignant dans l'enseignement secondaire devant exécuter des expériences et des montages expérimentaux dans le domaine des sciences physiques, des appareils d'alimentation conçus pour être branchés sur le réseau électrique habituel à tension alternative à 115 ou 230 V et pour fournir une tension de sortie alternative ou continue, à 6 ou 12 V. Le tension continue est stabilisée avec précision, par exemple on constate une variation de 50 mV seulement de la tension pour une variation de O à 5 Â de l'intensités grâce à des circuits élec troniques connus.Ces derniers ont besoin d'une protection efficace contre les surintensités, principalement contre les courants de court-circuit d'un montage alimenté par l'appareil en tension continue. Dans les appareils d'alimentation connus, on utilise des moyens de protection qui sont de deux types : le courant est limité par délestage, ou il se produit une disjonction totale. Ces moyens sont efficaces mais ne sont pas dépourvus de plusieurs inconvénients. Pendant le déles tage, quand la durée du court-circuit se prolonge, la puissance dissipée reste importante et, de plus, le récepteur n'est pas nécessairement protégé convenablement. La disjonction totale supprime ces deux défauts, mais avec les appareils connus elle est instantanée de sorte qu'il est pratiquement impossible dgalinenter un récepteur qui a, à froid ou au début de la mise en tension, une résistance très faible car, dans ce cas, le courant d'appel à la fermeture du circuit est supérieur à la valeur limite qui provoque la disjonction. Le but de l'invention est d'apporter une solution qui réunisse tous les avantages souhaitables d'une protection des circuits électroniques d'alimentation eD cas de court-circuit ou d'appel excessif de courant du côté de l'utilisation en tension continue, c'est-à-dire - une disjonction totale supprimant toute dissipation d'énergie et protégeant tous les composants sans limite de temps, - une protection des appareils ou des circuits connectés à la sortie, - un temps de réaction assez court pour garantir l'efficacité de la protection mais de durée suffisante à laisser se produire un courant d'appel élevé et bref à la fermeture du circuit d utilisation. On connaît, bien entendu, dans cette technique, de nombreux moyens de temporisation qu'il aurait été facile d'incorporer à la sortie de l'appareil d'alimentation afin d'arriver au but visé. Sains les appareils d'alimentation sont vendus à des prix peu élevés si bien que la solution cherchée devait satisfaire à une condition supplémentaire, celle d'un prix extrêmement faible qui n' ajoute pratiquement rien au cout de l'appareil d'alimentation. On atteint ce but, selon l'invention, en montant un condensateur entre l'émetteur d'un premier transistor de sortiessdont l'émetteur est relié à une borne de sortie de l'appareilsset un point commun entre deux ré sistances qui relient la base du même transistor à la masse, ce point commun étant aussi réuni à la base d'un second transistor de sortie dont l'émetteur est relié à la même borne de sortie que le premier transistor. Pour bien faire comprendre le problème posé, la difficulté à trouver la solution et, par conséquent, le mérite de l'invention, on donnera maintenant une description d'un exemple de réalisation, en commençant par décrire un dispositif connu et répandu de protection, en exposant quelle est la solution classique qui est nabituelle en pareil cas et en décrivant enfin la solution nouvelle apportée par l'invention.On se reportera au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est un schéma génial d'un appareil d'alimentation fournissant à partir d'une source de tension alternative à 115 ou 230 V une tension alternative ou continue stabilisée de 6 ou 12 V avec une intensité de O à SA, - la figure 2 est un schéma partiel agrandi reprenant une partie du schéma général de la figure 1, - la figure 3 est un schéma identique à celui de la figure 2 montrant la solution classique au pro blème posé, - la figure 4 est un schéma identique à celui de la figure 2 montrant la solution de l'invention. Le schéma de la figure 1 représente de façon simplifiée les circuits d'un appareil d'alimentation connu ; il n'est pas utile d'en donner une description détaillée. Son utilité est de permettre de situer dans l'appareil les composants concernés par l'invention. ED partant d'un pont redresseur R réuni à des bornes d'entrée El et E2 de raccordement à une source d'alimentation, grâce à des circuits intégrés représentés par un bloc C.I., on obtient après un transistor de sortie T la basse tension de 6 ou 12 V souhaitée à des bornes de sortie S1 et 52. L'émetteur du transistor T est relire à travers une résistance R1 à la borne positive de sortie S1. La base de ce transistor 2 est réunie à une borne 10 du bloc C.I. et à la masse par l'intermédiaire d'une première résistance R9 et d'une seconde résistance R7 montées en série entre lesquelles se trouve un point commun P. a borne de sortie négative S2 est également reliée à la masse. Le point commun P entre les résistances R9 et R7 est réuni à la borne 2 du bloc C.I. On peut voir sur la figure 2 que, à l'intérieur de ce bloc C.I.,la borne 10 est réunie à l'émetteur d'un transistor Q dont la base est reliée au collecteur d'un transistor QL. La base de celui-ci est réunie à la borne 2 et, donc, au point commun P. ='émetteur du transistor QL est relié à la borne de sortie positive S1, après la résistance R1. le schéma de la figure 2 a été simplifié et rduit aux seuls composants utiles ici, par rapport au schéma général de la figure 1. Il représente une solution actuellement connue et employée dans des appareils du commerce pour assurer la protection contre les surintensités. Quand le courant d'utilisation augmente, le potentiel de la base du transistor T s'élève, en partie à cause de la résistance RI. La valeur croissante de ce potentiel est transmise à la base du transistor QL par l'intermédiaire du montage diviseur de tension des résistances R9, R7. Tors- que ce transistor QL devient conducteur, le courant e base du transistor Q est dérivé sur le collecteur de QL et le transistor T ne reçoit plus suffisamment de courant de base pour alimenter à travers la résistance R1 la charge branchée aux bornes S1, 52. La différence de potentiel aux bornes de la charge diminue de même que lé potentiel de l'émetteur du transistor QI. Le transistor Q fournit un faible courant à travers les résistances R9 - R7, ce qui entretient la disjonction. Le délestage est total, ne produit pas de dissipation d'énergie dans les composants même quand le court-circuit se prolonge. Le circuit d'utilisation est protégé et la situation se constate aisément puisque la tension entre les bornes S1, 52 devient nulle. Mais, comme on l'a dit, la protection se fait de façon instantanée et lorsque la charge demande un courant élevé à la fermeture du circuit (lampe à filament, self, moteur, ...) le délestage a lieu aussit8t. La solution classique en pareil cas pour retarder ce phénomène consiste à placer un condensateur C en dérivation aux bornes de la résistance 27, comne le montre la figure 3. En effet, tant que ce condensateur C n'est pas totalement chargé, il a'a qu'une faible impé- dance qui modifie la valeur de la résistance R7. il commence à se charger davantage quand la valeur du potentiel transmis à la base du transistor QL s'élève. Ce n'est que lorsqu'il est totalement chargé qu'il présente une impédance élevée telle que la résistance R7 reprend sa valeur initiale. L'effet de protection a donc bien été retardé. Cette solution a un inconvénient grave. Il est possible que l'on débranche l'appareil des bornes El, E2, de la source d'alimentation avant que l'on branche aux bornes de sortie S1, 52 une charge réclamant une trop forte intensité. Dans cette situation, le condensateur C est totalement déchargé. Dès que l'on branche l'appareil aux bornes El, E2, la protection a'apas le temps d'intervenir avant que le transistor T soit endommagé par la surintensité. La solution apportée par l'invention est illustrée par la figure 4. Elle consiste, de manière inattendue, à placer un condensateur C non pas aux bornes de la résistance R7 mais entre le point P commun aux ré si s- tances R9 - R7 et l'émetteur du transistor T. On constate que la disjonction est retardée et qu'aucun des inconvénients décrits plus haut rencontrés avec les montages des figures 2 et 3 n'apparaît. Le mode d'action de la solution de l'invention n'est pas totalement compris. il semble qu'une élévation brusque du courant dans la résistance RI, se traduise par une variation brusque du potentiel de l'émetteur du transistor T, variation qui est transmise à la base du transistor QL et qui a pour conséquence de bloquer le transistor Q. Il en résulte une chute du potentiel aux bornes de sortie plus importante que la variation de potentiel due à l'élévation du courant. Le condensateur C n'ayant pas eu le temps de se décharger, le transistor QL se bloque, ce qui rend le transistor Q à nouveau conducteur. Par conséquent, le courant peut circuler à nouveau à travers la charge branchée aux bornes de sortie S1, 32. La pointe de courant qui s'est produite à la fermeture du circuit est franchie et l'appareil continue à fonctionner. Si, au contraire, la surintensité est durable, le transistor Q se bloque à nouveau et reste dans cet état. titre indicatif, on précisera que dans un dispositif réalisé selon l'invention, le condensateur C avait une capacité de 100 microfarads. Il a été observé que plus on augmente cette capacité plus la durée de la temporisation augmente mais aussi que cette durée dépend également de l'intensité du courant à la fermeture du circuit. Pour une même valeur du condensateur C, la temporisation est plus brève quand le courant est plus intense. REVEIBICATIONS 1 / Dispositif de temporisation retardant l'action de la protection contre les surintensités d'un circuit électronique d'alimentation électrique comprenant des circuits intégrés (CI), à partir d'une source de tension alternative habituelle, pour fournir une basse tension alternative ou continue, comprenant un premier transistor de sortie (2) ayant son émetteur relié à une borne de sortie (S1) par une résistance (R1), sa base reliée à la masse par deux résistances (R9, R7) en série ayant entre elles un point commun (P), un second transistor de sortie (QL) ayant son émetteur relié à la borne de sortie (S1), sa base reliée au point commun (P), caractérisé en ce qu'on place un condensateur (c) entre l'émetteur du premier transistor de sortie (T) et le point (P) commun situé entre les résistances (R9, R7). 20/ Dispositif selon la revendication l caractérise en ce que le condensateur (C) a une capacité de 100 microfarads.