Brevet FR2509473A1 — publié le 19830114

"Procédé et appareils de contrôle de la sortie d'une alimen- tation" La présente invention concerne, de manière générale, les appareils de mesure et d'affichage électroniques, et en particulier, une méthode et un appareil pour simuler des mesures de tension et de courant et afficher les résultats sur un seul appareil d'affichage numérique. La méthode usuelle de contrôle des valeurs de la tension ou du courant de sortie d'un appareil d'alimentation électronique consiste, tout simplement, à utiliser des multimètres numériques extérieurs ou des appareils analogues en vue d'effectuer la mesure et l'affichage Des alimentations de précision plus sophistiquées comportent des multimètres numériques intégrés,denanière à réaliser un contrôle et un affichage continus des valeurs de sortie. Dans les deux cas, il faut utiliser deux multimètres pour chaque alimentation afin de mesurer à la fois la tension et le courant Il est particulièrement souhaitable de disposer d'un tel contrôle en continu dans une alimentation à commu- tation automatique, parce que la sortie passe,de manière automatique,d'un mode d'alimentation en tension à un mode d'alimentation en courant et vice -versa, en fonction de certaines conditions de charge, telles qu'un changement dynamique d'impédance, des mauvais fonctionnements ou l'apparition de défauts Cependant, l'incorporation de multimètres numériques n'est pas désirable pour des questions d'encombrement, de consommation et de coût. Conformément à la présente invention, on prévoit un procédé et un appareil de contrôle de la sortie pour une alimentation programmable dans laquelle on affiche, de manière indépendante, des valeurs programmées de limite de tension ou de limite de courant, le paramètre (tension ou courant à afficher étant choisi en fonction des états- stable et instable de certaines boucles de réaction faisant partie de l'alimentation. 1 - 2 - La présente invention a été réalisée dans une alimentation régulée à tension constante ou à courant constant, à commutation automatique d'un mode de sortie à l'autre Le régulateur de la puissance comprend deux boucles de commande séparées une pour le fonctionnement en courant constant, et une pour le fonctionnement en tension constante - Chaque boucle comprend un amplificateur d'erreur à. réaction négative qui, lorsqu'il est équilibré, fixe la sortie de l'alimentation à un niveau égal à un signal de référence programmable Le régulateur est branché de telle manière, qu'une seule boucle peut être stable à chaque fois, et en détectant laquelle des boucles tension constante ou courant constant est stable, on peut décoder la valeur programmée réelle appropriée, et l'afficher au moyen d'un seul dispositif d'affichage alpha-numérique avec l'indication correcte de volts ou d'ampères La fonction de commande peut être réalisée, soit en circuit câblé, soit par une commande à microprocesseur. C'est donc un'objet de la présente invention de fournir un procédé -et un appareil de contrôle de la sortie d'une alimentation qui simulent les fonctions de mesure et deaffichage de multimètres numériques, tout en évitant l'encombrement, la consommation en puissance et le coût élevés auxquels on pourrait s'attendre. Un autre objet de l'invention est fournir un nouveau procédé de contrôle en continu d'une alimen- tation régulée à tension constante ou courant constant à commutation automatique. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui suit, faite à titre illustratif en se référant au dessin ci-annexé sur La Fig 1 est un schéma d'un mode de réalisation de la présente invention, et La Fig 2 est un schéma d'un mode- de réalisation de h présente invention, basé sur l'utilisation 3 2509473 d'un microordinateur. Le cas de la figure 1 représente une alimentation régulée à tension constante ou courant constant à commutation automatique d'un mode de sortie à l'autre; dans cette alimentation, on désire contrôlerla sortie, non seulement en ce qui concerne le niveau de la tension ou du courant qui sont fournis, mais en ce qui concerne le mode d'alimentation tension ou courant constant qui est en opération. L'alimentation 10 qui est représentée, de manière générale, au moyen de lignes interrompues, comprend la configuration bien connue d'un transistor 12 à montage en série qui est branché,entre une source appropriée de tension d'alimention positive + VCC et un potentiel de référence tel que la masse, à travers le circuit série d'une résistance 14 à haute impé- dance et d'une résistance 16 de faible impédance de détection de courant Une résistance 18 appropriée de polarisation est branchée entre la base du transistor 12 et la source de tension positive Une paire de bornes de sortie 20 et 22, désignéespar + et -, respectivement, sont prévues sur les extrémités opposées de la résistance 14 sur laquelle on peut brancher une charge 24, représentée par une case en pointillé. La conduction du transistor série est régulée par l'une de deux boucles de commande séparée l'une pour le fonctionnement à tension constante et l'autre pour le fonctionnement à couxant constant La boucle de commande pour la régulation à tension constante comprend un amplificateur d'erreur 30, dont la sortie est reliée à la base du transistor 12 par l'intermédiaire d'une diode 32, et un circuit de réaction 34 reliant la borne de sortie + 20 (et par suite l'émetteur du transistor 12), à l'entrée d'inversion de l'amplificateur 30 La boucle de commande de la régulation à courant constant comprend un amplificateurd'erreur 36, dont la sortie est reliée à la base du transistor 12 par l'intermédiaire d'une diode 38, et un circuit de réaction 40, reliant la borne de sortie 22 à l'entrée d'inversion de l'amplificateur 36. 4- Lors du fonctionnement, les diodes 32 et 38 constituent une porte O Ude telle xnière qu'une seule boucle de commande puisse être stable à chaque instant donné, et réguler,de cette manière, la conduction du transistor 12, alors que l'autre boucle de commande est instable L'état particulier de stabilité ou d'instabilité est déterminé par les tensions de référence qui sont appliquées aux entrées directes des amplificateurs 30 et 36, et par l'impédance de la charge branchée entre les bornes de sortie, comme cela sera expliqué plus bas. On introduit sur un clavier 44 les valeurs désirées de fonctionnement en courant et en 1 mnsion, afin de fournir manuellement des tensions de référence programmées aux amplificateurs d'erreur 30 et 36 Le clavier engendre des signaux numériques représentatifs des valeurs progammées et enregistre ces valeurs numériques dans une paire de registres 46 et 48 Le registre 46 contient le signal numérique correspondant à la valeur limite de courant programmé et cette valeur est transformée en une tension analogique, au moyen d'un convertisseur numérique-analogique 50, ladite tension analogique devant être appliquée,comme tension de référence,sur l'entrée directe de l'amplificateur 36 Le registre 48 contient le signal numérique correspondant à la valeur limite de tension programr:fe, et cette valeur est transformée en une tension analogique par le convertisseur numérique-analogique 52, cette tension analogique devant être appliquée en tant que tension de référence sur l'entrée directe de l'amplificateur 30 Les signaux numériques enregistrés dans les registres 46 et 48 sont également envoyés à un multiplexeur 56 afin de les acheminer à une unité de décodage et de commande de l'affichage 58, en fonction d'un signal logique de commande fourni par un détecteur de stabilité 60, branché sur les' sorties des amplificateurs 30 et 36 Un dispositif d'affichage 62 comporte une unité de visualisation à diodes photo-émissives (LED) 64, en vue d'afficher la valeur numérique du courant ou de 2509473 la tension programmé et d'une paire de lampes 66 et 68, dont une seule peut être allumée à un instant donné afin d'indiquer, soit "VOLTS" ou "AMP Ep ES", respectivement. Dans le mode de fonctionnement à tension constante, l'impédance dela charge branchée sur les bornes de sortie 20 et 22 est suffisamment élevée pour que la chute de tension àses bornes soit élevée, alors que la chute de tension sur les bornes de la résistance 16 est négligeable De ce fait, la boucle de commande à tension constante devient stable ", du fait que l'entrée d'inversion de l'amplificateur 30 atteint la valeur de la tension de référence programmée, qui est appliquée à l'entrée directe de cet amplificateur, conformément au fonctionnement usuel d'un amplificateur opérationnel, et la tension à la borne de sortie 20 est celle qui est représentée par le signal numérique enregistré dans le registre 48 Entre-temps, l'entrée d'inversion de l'amplificateur 36 étant pratiquement à la masse, la boucle de commande à courant constant n'est pas stable Le détecteur de stabilité 60 qui peut avantageu- sement comprendre un comparateur, détecte la condition stable de l'amplificateur 30 et allume simultanément la lampe 66 'VOLTS', le contenu du registre 48 étant envoyé, par l'intermédiaire du multiplexeur 56, à l'unité de décodage et de commande de 'affichage,afin d'être converti en un affichage numérique par l'unité de visualisation-d diode 64. Si on suppose maintenant que l'impé- dance de la charge diminue,de telle manière que le courant traversant la résistance 16 augmente, ce qui augmente la chute de tension aux bornes de cette résistance, et diminue en même temps la tension à la borne de sortie 20; cela fait passer la boucle de commande à tension constante à l'état instables et, par suite, le détecteur de stabilité 60 éteint la lampe 66 "VOLTS'l En fin de compte, la tension à la borne de sortie 22 augmente, jusqu'à un point tel que, la tension à l'entrée directe de l'amplificateur 36, atteint -6- la valeur de la tension de référence programmée qui est appliquée à son entrée directe; de ce fait, la boucle de commande à courant constant se met à l'état stable. La diode 38 devient conductrice en faisant passer la base du transistor sérieà une valeur suffisamment négative. pour réduire le courant transmis à la charge à la valeur représentée par le signal numérique enregistré dans le registre 46 Le détecteur d'équilibre 60 annule la lampe 68 AMPERES et applique simultanément un signal logique de commande au multiplexeur 56, pour faire envoyer le signal numérique enregistré dans le registre 46 à l'unité de décodage et de commande de l'affichage 58, en vue d'afficher la valeur de courant programmé sur l'unité de visualisation à diode 64. Il ressort de la description qui vient d'être faite, que l'alimentation est capable de commuter automatiquement dans un sens et dans l'autre, entre les deux modes de fonctionnement à tension constante et à courant contant, en fonction des changements de l'impédance de charge; on voit par ailleurs, que les valeurs limites effectives de la tension et du courant fournis peuvent être programmées et affichées afin de contrôler de -cette manière, le mode de fonctionnement et les valeurs de sortie appropriées. On peut prévoir un mode de fonctionnement supplémentaire, en faisant clignoter les lampes 66 et 68 "VOLTC et I'MPERES' respectivement, pendant les périodes de transition de l'alimentation, périodes pendant lesquelles les deux boucles de commande sont en état instable, afin d'éviter une indication fausse du mode de fonctionnement. La figure 2 est un schéma représentant un dispositif d'alimentation qui est entièrement automatique et programmable par des valeurs numériques; dans ce dispositif d'alimentation, un microordinateur 80, un système d'entrée 82 et une ou plusieurs alimentations 84 avec leurs unités d'affichage associées 86, sont interconnectés par -7- un bus 90 Les alimentations 84-1, 84-2, 84-3, sont identiques Les détails de l'alimentation 84-1 sont représentés comme étant semblables à ceux représentés à la figure 1 et on a utilisé les mêmes références numériques pour faciliter la compréhension Les unités d'affichage 86-1, 86-2, et 863 peuvent être, de préférence, constituées par une combinaison de l'unité de décodage et de commande de l'affichage 58, et du dispositif de visualisation 62 de la figure 1 Le fonctionnement des alimentations et des unités d'affichage est, pour l'essentiel, le même que décrit ci- dessus, le microordinateur 80 réalisant une interaction des composants afin d'obtenir une meilleure souplesse En outre, le système d'entrée 82 peut être constitué par un clavier, un lecteur de bandes ou de cartes ou par tout autre appareil permettant d'introduire des données numériques représentatives des valeurs limites de tension et de courant des alimentations. La description ci-dessus n'a été fournie qu'à titre d'exemples non limitatifs et il est évident que l'onpeut y apporter des modifications ou variantes, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. 8 2509473 REVENDICATIONS 1 Procédé de contrôle de la sortie d'une alimentation, caractérisé en ce: (a) On fournit des signaux numériques représentatifs des valeurs limites de tension et de courant de sortie de l'alimentation, (b) On produit dans un des circuits d'une paire de circuits d'alimentation 'une des valeurs limites de tension ou de courant en fonction desdits signaux numériques, le circuit d'alimentation roduisant ladite valeur limite étant à l'état stable et l'autre circuit d'ali- mentation étant à l'état instable, (c) On détecte parmi ladite paire de circuits d'alimentation, celui qui est à l'état stable, et (d) On fournit un signal numérique à un appareil d'affichage en fonction du circuit d'alimentation qui a été détecté en état stable -, ledit signal numérique affiché étant proportionnel à la 'valeur limite particulière qui est produite. 2 Appareil de contrôle d'une alimentation, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens ( 44,46,48,50,52,82) pour fournir des signaux numériques représentatifs des valeurs limites de tension et de courant de l'alimentation, des moyens pour produire, dans un des circuits d'une paire de circuits d'alimentation ( 12,14, 16,18,30,32,34,36,38,40), une des valeurs limites de tension et de courant en fonction desdits signaux numériques, le circuit d'alimentation produisant la valeur limite étant à l'état stable,alors que l'autre circuit d'alimentation est à l'état instable, des moyens ( 60) pour détecter celui des deux circuits de la paire précitée qui est à l'état 9 _ 2509473 stable, et des moyens ( 56,58,62,64) pour fournir un signal numérique à un appareil d'affichage ( 62, 86-1, 86-2, 86-3) en fonction du circuit d'alimentation cuui a été détecté en état stable, le signal digital affiché étant proportionnel à la valeur limite particulière qui est produite. 3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour produire des signaux numériques comportent des moyens de programmation ( 44,82) et au moins un registre numérique ( 46,48). 4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de programmation - comportent un appareil de sortie comprenant un clavier ( 82). 5 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour produire lesdites valeurs limites comprennent un régulateur d'alimentation ( 12, 14,16,18 > ayant une seule sortie ( 20,22) et en ce que lesdits circuits d'alimentation comprennent des boucles de réaction ( 30-32-34, 36-38-40), sensibles au changement de l'impédance de sortie afin de déterminer quelles boucle est à l'état stable. 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection comprennent un comparateur ( 60) ayant une entrée reliée à chacune des deux boucles de réaction ( 30-32-31-34, 36-38-40). 7 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour fournir un signal numérique à un appareil d'affichage comprennent un multiplexeur ( 56), commandé par lesdits moyens de détection ( 60). I 8 Appareil selon l'ensemble des revendications 2 et 6, caractérisé en ce que l'appareil d'affichage ( 62, 86-1, 86-2, 86-3) comporte un dispositif de visualisation alpha-numérique ( 64) et des indicateurs séparés de tension ( 66) et courant ( 68), lesdits indicateurs -10 - ( 66, 68) étant commandés par la sortie dudit comparateur ( 60). 9 Appareil de contrôle de la sortie d'une alimentation, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens ( 82,46,48) pour produire des signaux numériques représentatifs des valeurs limites de tension et de courant, une pluralité d'alimentations ( 84-1, 84-2, 84-3) fonctionnant-en source de tension et en source. de courant, chacune de ces alimentations étant programmable, de manière indépendante, afin d'obtenir une valeur limite de tension et de courant, une pluralité d'appareils d'affichage ( 86-1, 86-2, 86-3), chacun d'eux étant associé avec une alimentation ( 84-1, 84-2, 84-3), des moyens ( 60) associés à chaque alimentation ( 84-1, 84-2, 84-3) en vue de détecter leur mode de fonctionnement et des moyens de commande ( 80) en vue de transférer des signaux numériques choisis audit appareil d'affichage ( 86-1,86-2, 86-3), en fonction du mode de fonc- tionnement détecté pour chaque alimentation respective ( 84-1, 84-2, 84-3). Appareil selon la revendication 9, caractérisé an ce que lesdits moyens de commande comprennent un microordinateur ( 80).