Brevet FR2522218A1 — publié le 19830826

.La pr..e'sente invention a pour objet un oscillateur de puissance à transistors principalement destiné au chauffage inductif, et susceptible d'admettre,sans inconvénients une importante variation de charge. L'utilisation de transistors pour la constitution d'oscillateurs de pui.ssanc dans les limites de un à plusieurs centaines de kilo watt,s,, se. heurte aux prob.lèmes suivants -necessité d'ut il iser simultanément un grand nombre de transistors compte tenu de la faible puissance élémentaire de chacun d'eux. -nécessité d'utiliser un dispositif de régulation du courant d'entretien de l'oscillateur, dit courant d'excitation, de façon à ce que ce dernier varie d'une façon proportionnelle à la puissance délivrée par I 'osci I lateur. -compte tenu des caractéristiques des trans.istors qui admettent un courant nul en l'absence de courant de base, nécessité de prévoir un dispositif de mise en service automatique de I ltoscil- I- lateur dès l'application de la tension d'alimentation. Les caractéristiques des transistors actuellement disponibles sur le marché permettent la production de puissance de l'ordre de quelques centaines de watts par transistor. La fabrication de transistors plus importants pose le problème de vitesse de commutation, et si l'on souhaite réaliser des oscillateurs susceptibles de fonctionner dans une gamme d.e,fréquences utilisée dans la pratique (10, 200 KHz), on est amené à utiliser des éléments de faible puissance unitaire, et à regrouper de te.ls éléments en quantité importante. La d'fficulté d'arriver à une répartition convenable de puissance est d deux ordres -d'une part, une dispersion dans les caractéristiques des transistors. -d'autre part, la faible importance de l'impédance émetteurbase. Ces deux problèmes sont résolus selon l'invention -pour le premier, par l'utilisation d'une résistance en série dans l'émetteur. -le deuxième, par l'utilisation d'un diviseur capacitif dont les éléments ont une faible impédance comparée à l'impédance collecteur-base du transistor utilisé. La figure 1 représente un tel-osciliateur dans lequel les 4 transistors TA1, TA2, T'A1, T'A2 comportent en série dans l'émet- teur, les résistances R1, R2, R3, R4.- La tension alternative de base destinée à l'entretien de l'oscillation, est obtenue'par les condensateurs C3, C4, C5, C'3, C'4, C"5; Le condensateur C1 fournit la puissance réactive au transformateur d'adaptation T3'auquel est connecté l'inducteur L3. Les selfs L1 et L2 permettent l'alimentation en;courant continu de la base des transistors TA1 et T'A1.Le courant d'excitation est contrôlé par la résistance variable R5 découplée par le condensateur C2, I'ensemble de ce montage étant alimenté par la source de tension continue S1. En variante, il est possible d'utiliser des transformateurs à la place du diviseur capacitif. Cette solution a cependant l'inconvénient d'être plus onéreuse, et de nécessiter l'utilisation de transformateurs à couplage-élevé. La figure 2 représente un tel oscillateur dans lequel le diviseur capacitif a été remplacé par le transformateur d'excitation T1. Un oscillateur destiné aux applications du chauffage inductif, est dans la pratique, amené à recevoir d'une façon non prévisible, une charge qui peut varier dans des proportions importantes, 1 à 10 étant un rapport fréquemment rencontré. II est alors nécessaire de prévoir un dispositif susceptible de permettre l'ajustage soit manuel, soit autOmatique du courant d'excitation en fonction de la charge. L'absence d'un tel dispositif aurait pour conséquence, soit l'obligation d'utiliser le transistor à une très faible fraction de sa puissance, soit le risque de destruct-ibn do transistor par excès de courant d'excitation. L'objet de la présente invention a pour effet dajuster -automa- tiquement le courant d'excitation à la valeur correcte, en fonction de la charge. Elle consiste à mesurer à l'aide d'un amplificateur différentiel, la différence qui existe entre la tension continue appliquée à l'oscillateur, et la tension alternative de crete délivrée par le dit oscillateur. Cette dernière valeur varie en pratique entre la valeur exacte de la tension continue en l'absence de charge, et 90 à 95% de cette valeur selon l'importance de la charge. On dispose en série avec les bases des transistors, une résistance variable constituée avantageusement par un transistor, résistance dont la valeur est commandée de façon à maintenir constant l'écart qui existe entre la tension continue et la tension de crête délivrée par l'oscillateur- Dans le but d'obtenir le démarrage automatique de l'oscillateur, ainsi que pour abaisser l'impédance apparente du transistor utilisé comme résistance variable en série avec les bases des transistors de puissance, on disposera en série avec ce dernier, une source de tension continue dont la polarité sera telle qu'elle amènera les transistors de puissance à un état de conduction. Un exemple de réalisation d'un tel oscillateur sera décrit en se référant au schéma annexé planche 2, figure 3, dans lequel la tension alternative de base destinée à l'entretien de ltoscillateur, est fournie par le transformateur T1. La résistance de base selon l'invention, est constituée par un transistor T6 en série avec une source de polarisation S2 destinée à obtenir un courant en l'absence de signal dans le transistor TA. Le transistor T6 constituant une résistance variable de base selon l'invention, est commandé par un amplificateur différentiel qui compare la tension d'alimentation continue de la source S1 à la tension alternative fournie par l'oscillateur, redressée et filtrée.Lorsque la tension alternative de crête se rapproche de la tension continue de la source S1, I'amplificateur différentiel fournira une tension tel le que le transistor T6 verra sa résistance augmenter. En variante, il est possible de commander le transistor de régulation de courant de base, en fonction du courant continu d'alimentation des transistors de'puissance. Une tel le réalisation est représentée dans la figure 4 dans laquelle le signal permettant la variation de la résistance émetteurcollecteur du transistor T6, est commandé par la tension prélevée aux bornes d'un shunt disposé en série dans l'alimentation continue du transistor de puissance TA. Le courant circulant dans ce shunt est proportionnel pour une tension d'alimentation donnée, à la puissance fournie par ltoscillateur. I I suffira par conséquent, d'amener sur le transistor de commande du courant d'excitation TB, un signal tel que la résistance de celui-ci augmente d'une façon inversément proportionnelle au courant circulant dans le shunt. II est bien évident que l'invention n'est nullement limitée à ces exemples. REVENDICATIONS l)Oscillateur de puissance à transistors caractérisé en ce qu'il comporte un diviseur capactitif (fig 1-C3-C4-C5-C'3-C'4-C'5) associé à l'introduction d'une résistance d'émetteur (fig 1-R2-R4) de façon à obtenir de chaque transistor une même fraction de l'énergie totale. 2)Oscillateur de puissance à transistors, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des transformateurs à basse impédance (fig 2-T1) associés à l'introduction d'une résistance d'émetteur (fig 2 R2-R4) de façon à obtenir de chaque transistor une même fraction de l'énergie totale. 3)0scillateur de puissance à transistors, selon revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de commande du courant d'excitation est constitué par un transistor (fig 3-Tb) utilisé comme une résistance variable, et parcouru par le courant continu de base des transistors commandés. 4)Oscillateur de puissance à transistors, selon revendication 3, caractérisé par la présence en série dans le transistor de commande du courant d'excitation, d'une source de courant continu (fig 3-S2) destinée à permettre le démarrage automatique de l'oscillateur, ainsi qu 'a abaisser la résistance apparente du transistor de commande de l'excitation. 5)0scillateur de puissance à transistors, selon revendication 3, caractérisé en ce que le transistor de commande (fig 3-Tb) du courant d'excitation reçoit un signal d'un amplificateur différentiel (fig 3-DIF) comparant la tension d'alimentation continue de l'oscillateur à la tension alternative produite par le dit oscillateur. 6)0scillateur de puissance à transistors, selon revendication 3, caractérisé en ce que le transistor de commande (fig 3-Tb) du courant d'excitation reçoit un signal proportionnel au courant d'alimentation continu de l'oscillateur.