Brevet FR2501899A1 — publié le 19820917

CIRCUIT DE COMMANDE DU FONCTIONNEMENT D'UN DISPOSITIF ELECTROMAGNETIQUE COMPORTANT UN SOLENOIDE ET UN INDUIT La présente invention concerne un circuit de commande du fonctionnement d'un dispositif électromagnétique qui comporte un solénolde et un induit. On connaît des circuits dans lesquels un transistor, fonctionnant comme un interrupteur, est monté en série avec le solénolde aux bornes d'une source d'alimentation de courant continu. Pour protéger le transistor, on sait monter une diode à effet de volant en parallèle avec le solénoïde, ou bien monter une diode Zéner en parallèle avec le transistor. Dans le premier cas, lorsque le transistor cesse d'être conducteur, le flux magnétique dans le solénoïde s'annule et la diode devient conductrice. Cela limite la tension qui est engendrée aux bornes du solénoïde, et protège donc le transistor. En outre, l'effet de la diode est de prolonger le temps pendant lequel le passage du courant a lieu dans le solénoi- de. Cela est avantageux dans certaines applications, par exemple lorsque, afin de maintenir le dispositif dans un état excité, des impulsions de courant sont envoyées dans le solé noie. Dans une telle application, la perte de puissance est faible, mais lorsqu'il faut finalement faire cesser l'excitation du dispositif, la lenteur avec laquelle le courant s'amortit implique qu'un temps appréciable s'écoule avant que l'induit soit libéré.Dans le second cas, lorsque le transistor cesse d'être conducteur, l'annulation du flux dans le solénolde ici a pour effet de rendre la diode Zéner conductrice, et la plus grande partie de l'énergie se dissipe dans la diode Zéner. Le circuit est donc moins efficace en raison de la forte perte de puissance, mais il présente un avantage que, lorsque le transistor cesse d'être conducteur, l'induit est libéré très rapidement. L'objectif de la présente invention est de procurer un circuit ayant la fonction spécifiée ci-dessus, sous une forme sous laquelle la perte de puissance est faible et l'induit peut être libéré rapidement. Selon l'invention, un circuit de commande du fonctionnement d'un dispositif électromagnétique du type spécifié comprend un interrupteur à transistor destiné à etre monté en série avec le solénolde et une source d'alimentation de courant continu, des moyensde commutation à semi-conducteurs montés dans un circuit-série comportant ledit solénoïde, une diode Zéner montée en parallèle avec ledit interrupteur à tra nsistor, et des moyens de commande. du fonctionnement dudit interrupteur à transistor etdesdlt moyens de commutation, de telle sorte que, lorsqu'il faut faire cesser l'excitation du dispositif, ledit interrupteur à transistor etlesd1tsmoyede commutation sont rendus non-conducteurs, si bien que la diode Zéner devient conductrice, et que, lorsqu'il faut maintenir le dispositif dans un état excité, en commutant l'xnterrup- teur à transistor à une fréquence élevée,lesdits moyens de commutation sont rendu conducteur de manière à être conducteurs dans la période au cours de laquelle l'Interrupteur à transistor est non-conducteur. Les dessins ci-joints représentent sur les Figures 1 et 3 des exemples de circuits conformément à l'invention, et on peut voir qu'il est prévu des bornes 10 et il destinées à etre connectées aux bornes positive et négative nWgative d'une alimen- tation en courant continu. Le solénoïde 12 du dispositif électromagnétique a l'une de ses extrémités connectée à la borne 10 et son autre extrémité connectée à la borne 11 par l'intermédiaire de la branche collecteur-émetteur de l'interrupteur à transistor, représenté sous la forme d'un transistor 13 du type p-n-p.En parallèle, avec le solénoïde 12, sur la Figure 1, est monté le circuit série formé d'une diode 14 dont la cathode est connectée à la borne 10, et d'un moyen de commutation représenté sous la forme d'un transistor 15 du type n-p-n. En parallèle avec l'interrupteur à transistor 13 est montée une diode Zéner 16. Un circuit de commande 17 est prévu pour commander l'alimentation en courant de la base de l'interrupteur à transistor 13 et du transistor 15. Les trois diagrammes de la Figure 2 représentent les tensions ou les intensités en divers points du circuit. Le diagramme du haut représente le signal de tension qui est appliqué au circuit de commande 17, et le diagramme du milieu représente le signal appliqué à l'interrupteur à transistor 13. Comme on peut le voir sur le diagramme du milieu, la tension de commande qui est appliquée à l'interrupteur à transistor 13 est du type à impulsions, la première impulsion ayant une longueur appréciable afin d'assurer une montée rapide du courant qui passe dans le solénoide. Une fois que le courant s'est établi, l'interrupteur à transistor s'ouvre pour permettre au courant de décroître à une valeur qui est supérieure à la valeur minimale nécessaire au maintien du dispositif électromagnétique, dont le solénoide 12 fait parti, dans un état excité. L'interrupteur à transistor est ensuite tour à tour fermé et ouvert à une fréquence élevée pour maintenir cette intensité de courant. Le diagramme du bas représente le courant qui passe dans le solénoide, et on peut voir que, lorsque l'interrupteur à transistor s'ouvre, le courant décrott dans le solénoide à une vitesse relativement faible. I1 en est ainsi parce que le transistor 15 est dans un état conducteur, si bien que la diode 14 peut agir, d'une manière bien connue, comme une diode à effet de volant. Lorsque le signal d'entrée cesse d'arriver au circuit de commande 17, l'alimentation du transistor 15 en courant de base est interrompue, si bien que la diode 14 ne peut plus être conductrice.En même temps, l'interrupteur à transistor est rendu non-conducteur et l'annulation du flux dans le solénoïde a pour effet de rendre à la diode Zéner conductrice, et la vitesse de décroissance du courant est notablement plus grande, si bien que le dispositif électromagnétique cesse très rapidement d'être excité. Le circuit qui vient d'être décrit présente par conséquent l'avantage que la perte de puissance est relativement faible pendant la période au cours de laquelle le dispositif électromangétique est maintenu dans son état excité, mais en même temps le dispositif peut cesser d'être excité très rapidement lorsqu'il le faut. Dans le montage de la Figure 3, le transistor 15 et la diode 14 sont remplacés par un thyristor 18, auquel le circuit 17 fournit un signal de grille lorsqu'il faut que le thyristor soit rendu conducteur de la même manière que la diode 14. Avec ce montage, le signal de grille doit cesser d'alimenter le thyristor dans la période de coupure précédant la dernière impulsion ou pendant l'application de la dernière impulsion à l'interrupteur à transistor 13. Cela vise à garantir que le thyristor ne devient pas conducteur à la fin de l'application de la dernière impulsion "à l'interrupteur à transistor. Cela est difficile à réaliser, et signifie en fait que l'interrupteur à transistor 13 doit impérativement se refermer afin de mettre le thyristor hors circuit, prolongeant ainsi le temps pendant lequel le dispositif est excité. Afin de surmonter cette difficulté, la branche collecteurémetteur d'un autre transistor 19, représentée en trait interrompu sur la Figure 3, et qui n'est pas nécessairement un transistor de puissance, peut être montée en parallèle avec le thyristor 18, le transistor 19 étant alimenté en courant de base par le circuit de commande 17. Le transistor est mis en circuit pendant un bref laps de temps au cours duquel le signal d'entrée cesse d'alimenter le circuit de commande. La conduction du transistor 19 garantit que le courant anodecathode du thyristor 18 est réduit à pratiquement zéro, si bien que, en l'absence d'un signal de grille, le thyristor devient non-conducteur. Dans l'exemple décrit, on laisse le courant qui passe dans la bobine du solénolde monté jusqu'à une valeur élevée pour réaliser un fonctionnement rapide du dispositif. Ce mode de fonctionnement portera habituellement à la densité de flux dans le noyau magnétique du dispositif au-delà du point d'inflexion de la courbe d'aimantation du matériau qui constitue le noyau. La densité optimale de flux, du point de vue du rendement de consommation d'énergie, correspond au point d'inflexion de la courbe d'aimantation, et par conséquent, pour parvenir à un rendement accru, il est préférable de laisser le courant monter jusqu'à la valeur correspondant au point d'inflexion de la courbe de densité de flux, puis de donner au courant une forme pulsatoire pour que la densité de flux soit maintenue sensiblement à cette valeur. Pendant ce temps là, l'induit du dispositif vient dans sa position déclenchée, et le courant peut alors être réduit à la valeur de maintien. Ce mode de fonctionnement est représenté sur les diagrammes de la Figure 4, qui correspondent à ceux de la Figure 2. I1 y a lieu de mentionner que la représentation des largeurs d'impulsions et des pentes de passage de courant sur les Figures 2 et 4 n'est pas tout à fait exacte. Au lieu de faire appel au mode de fonctionnement représenté sur la Figure 4, on peut réduire le courant progressivement de sa valeur élevée initiale à sa valeur de maintien, de préférence de façon à refléter le déplacement de l'induit. I1 y a également lieu de noter que les transistors utilisés dans les circuits peuvent être des transistors à effet de champ. REVENDICATIONS 1. Circuit de commande du fonctionnement d'un dispositif électromagnétique qui comporte un solénoïde et un induit, caractérisé en ce qu'il comprend un interrupteur à transistor (13) destiné à être monté en série avec le solenoide (12) et une alimentation en courant continu des moyens de commutation à semi-conducteurs (14, 153 montés dans un circuit-série comportant ledit solénoide, une diode Zéner (16) montée en parallèle avec ledit interrupteur (13) à transistor1 et des moyens de commande du ònctionnerenl dudit interrupteur à transistor et desdits moyens de commutation, de telle sorte que, lorsqu' il faut faire cesser l'excitation du dispositif, ledit interrupteur à transistor et lesdits moyens de commutation sont rendus non conducteurs, si bien que la diode Zéner 116) devient conductrice, et que, lorsqu'il faut maintenir le dispositif dans un état excité, en commutant 11 interrupteur à transistor (13) à une fréquence élevee, lesdits moens de commutation sont rendus conducteurs de manière à être conducteurs dans la période au cours de laquelle ltinterrupteur à transistor n'est pas conducteur. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de commutation à semi-conducteurs comprennent une diode et un interrupteur à transistor montés en série. 3. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de commutation à semi-conducteurs comprennent un thyristor. 4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte an autre transistor dont la branche collecteurémetteur est montée en parallèle avec le thyristor.