Brevet FR2519786A1 — publié le 19830718

La présente invention concerne un dispositif régulateur de tension à découpage. On connait de nombreux dispositifs permettant de réguler ou transformer une tension d'alimentation continue et positive d'entrée en une tension de sortie continue, positive ou négative, dont l "mplitude est réglée en modulant le temps de fermeture d'un interrupteur commandé par rapport au temps d'ouverture de celui-ci. On connaît. en particulier un dispositif régulateur de tension à découpage, du type comportant trois bornes externes, avec un interrupteur commandé et une diode entre la première et la deuxième bornes un condensateur entre la seconde borne et la troisième, une inductance entre le point commun interrupteur-diode et cette même troisième borne, ainsi qu'un circuit de commande de l'interrupteur alimenté entre la première borne'et la troisième. Un tel montage permet lorsqu'une tension d'alimentation d'entrée positive est appliquée entre la troisième borne et la première, de disposer d'une tension de sortie négative entre la troisième borne et la seconde. Un tel montage s'avère toutefois peu souple d'emploi et d'application limitée. La Demanderesse a constaté qu'un dispositif régulateur de tension à découpage, du type comportant trois bornes exter nes, avec un interrupteur commandé et une diode entre la première et la seconde bornes, un condensateur entre la seconde borne et la troisième, une inductance entre le point commun interrupteur-diode et cette même troisième borne, ainsi qu'un circuit de commande de l'interrupteur, dans lequel le circuit de commande de l'interrupteur est alimenté entre la première et la seconde bornes permettait en appliquant une tension d'alimentation d'entrée de polarité donnée entre la troisième borne et la première, d'obtenir une tension de sortie de polarité opposée entre la troisième borne et la seconde, tout en présentant une souplesse d'utilisation nettement améliorée vis-d-vis des dispositifs antérieurement existants. En particulier le dispositif conforme à la présente in Invention permet en appliquant une tension d'entrée positive entre la seconde borne et la première de disposer d'une tension de sortie positive entre la seconde borne et la troisième. Selon une caractéristique de la présente in vention, le circuit de commande comprend un premier élément qui compare une tension de référence prise par rapport à la deuxième borne, à la tension présente entre la troisième et la deuxième bornes, la sortie de ce premier élément de compa raison étant comparée elle-même à un signal périodique pour commander l'ouverture ou la fermeture de l'interrupteur com mandé en fonction de la tension présente entre la troisième et la seconde bornes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui ya suivre et en regard des dessins qui lui sont annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels : - la figure 1 représente le schéma de principe du dis positif conforme à la présente invention, - la figure 2 représente un schéma détaillé d'un dispo sitif conforme à un mode de réalisation de la présente inven tion. Les dessins annexés doivent être considérés comme incorporés à-la présente description par la référence qui leur est faite ici. Le dispositif régulateur de tension à découpage repré senté sur la figure 1 comprend trois bornes externes référencées 1, 2 et 3. Les bornes 1 et 3 constituent, en fonctionnement normal , l'entrée du dispositif destiné à recevoir une tension d'alimentation positive entre la troisième borne et la première, tandis que les bornes 3 et 2 constituent la sortie du dispositif au niveau de laquelle est disponible une tension négative entre la borne 3 et la borne 2. Pour ce faire un interrupteur commandé 10 est monte en série d'une diode 20 entre la borne 1 et la borne 2. Plus précisément l'anode de la diode 20 est reliée à la borne 2 tandis que la cathode de cette même diode 20 est reliée à l'interrup teur commandé 10. Un condensateur 30 est connecté entre la bor ne 2 et la borne 3. Dans la mesure ou le condensateur JO est de type polarisé son armature positive doit être reliée à la borne 3 tandis que son armature négative est reliée à la borne 2. Une inductance 40 est montée entre le point commun inter rupteur 10-diode 20 (cathode de la diode 20) et la borne 3. Un circuit 50 de commande de l'interrupteur 10 est alimenté entre la borne 1 et la borne 2, pour contrôler l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur 10 en fonction de la ten sion présente entre les bornes 3 et 2. La tension présente au niveau de la borne 3, qui est appliquée sur une entrée correspondante du circuit de commande 50 est comparée avec une tension présente entre la borne 2 et la borne 1, prise comme référence. Ainsi le circuit de commande 50 permet en contrôlant les temps d'ouverture et de fermeture de l'interrupteur 10, de contrôler l'amplitude de la tension Vs négative présente entre les bornes 3 et 2 lorsqu'une tension positive Ve d'alimentation d'entrée est appliquée entre les bornes 3 et 1. L'un des avantages du dispositif conforme à la présente invention consiste à pouvoir appliquer une tension positive entre la borne 2 et la borne 1 pour obtenir une tension de sortie positive entre la borne 2 et la borne 3. Dans un tel cas de figure la borne 2 joue le rôle de point commun ou masse pour le montage. On retrouve sur la figure 2 l'interrupteur commandé 10, la diode 20, le condensateur 30, l'inductance 40 et le circuit de commande 50. La. disposition de ces différents éléments ne sera donc pas décrite plus en détail. Par contre on va s'attacher maintenant à décrire le mode de réalisation du circuit de commande, et accessoirement de l'interrupteur commandé repré senté sur la figure 2. Comme représenté sur cette figure le circuit de commande 50 se compose d'un élément 51 du type amplificateur opérationel qui compare une tension de référence prise par rapport à la borne 2 à la tension présente entre la borne 3 et la borne Plus précisément l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationel 51 est relié à la borne 3, tandis que l'entrée non inverseuse de ce même amplificateur opérationel 51 est reliée entre le point commun d'une diode Zener 52 et une résistance 53 reliéeS entre la borne 2 et la borne 1, l'anode de la diode Zener 52 étant reliée à la borne 2, tandis que la cathode de cette même diode Zener est reliée à la résistance 53, et par conséquent à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 51. Comme cela est schématiquement représenté l'a- limentation positive de l'amplificateur opérationnel 51 est reliée à la borne 1 tandis que l'alimentation négative de l'amplificateur opérationnel est reliée à la borne 2. La sortie de l'amplificateur opérationnel 51 attaque l'entrée non inverseuse d'un second élément 55 de type amplificateur opérationnel dont l'entrée inverseuse reçoit un signal périodique tel qu'un signal triangulaire produit par tous dispositifs appropriés. On comprend que lorsque la tension négative présente entre la borne 3 et la borne 2 est inférieure en valeur absolue à la tension de référence, la sortie de l'amplificateur opérationnel 51 est positive et commande la'conduction-des transistors 54 et 11 lorsque la tension présente sur l'entrée inverseuse du second amplificateur opérationnel 55 lui est inférieure. Inversement lorsque la tension sur l'entrée inverseuse du second amplificateur opérationnel est supérieure à la tension présente sur l'entrée non inverseuse, ceci entraîne le blocage des transistors 54 et 11 et par conséquent l'alimentation de la charge (non représentée) connectée entre les bornes 2 et 3, ainsi que la recharge du condensateur par l'inductance 40. Ainsi l'interrupteur formé par le transistor bipolaire Il est périodiquement ouvert, au rythme de la fréquence du signal alternatif appliquée sur l'entrée inverseuse du second amplificateur opérationnel 55. Bien entendu lorsque la tension en valeur absolue présente entre les bornes 3 et 2 est supérieure à la tension de référence définie par la diode Zener 52 les amplificateurs opérationnels 51 et 55, ainsi que les transistors 54 et 11 sont bloqués, et par conséquent l'interrupteur commandé ouvert. La sortie de l'amplificateur opérationnel 55 attaque la base d'un transistor NPN 54 dont l'émetteur est relié à la borne 2 et le collecteur à la base d'un transistor PNP 11 formant l'interrupteur commandé 10, par l'intermédiaire d'une résistance 13. L'émetteur du transistor 11 est relié à la borne 1, et le collecteur de celui-ci à la cathode de la diode 20 précitée. Une résistance 12 branchée entre la borne 1 et la base du transistor 11, assure le blocage de ce dernier lorsque le transistor 54 est bloqué, c' est-à-dire lorsque la tension présente entre les bornes 3 et 2 est supérieure à une valeur de seuil déterminée par la tension présente aux bornes de la diode Zener 52. On comprend ainsi qu'en modifiant la tension de référence déterminée par la diode Zener 52 on peut aisément moduler la tension négative Vs présente entre les bornes 3 et 2 lorsqu'une tension d'alimentation d'entrée Ve, continue et positive est appliquée entre les deux bornes 3 et 1. Cette tension de référence peut être modifiée en choisissant une diode Zener 52 appropriée, ou en réglant un diviseur de tension (non représenté) utilisant une telle diode Zener. Bien entendu la tension de référence pourra également être déterminée par tout dispositif classique approprié, tel qu'une pile au mercure. Le dispositif conforme à la présente invention, qui vient d'être décrit, s'avère particulièrement avantageux dans la mesure où il permet également, en appliquant une tensio d'alimentation continue et positive Ve' entre la borne 2 et la borne 1, de disposer entre la borne 2 et la borne 3 d'une tension de sortie positive Vs' positive et choisie entre O Volts et Ve' en fonction de la tension de référence choisie. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à partir duquel on pourra imaginer de nombreuses variantes de réalisation sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Ainsi la diode 20 pourra être remplacée par tous diSpositifs fonctionnellement analogues. De même le comparateur 51 pourra comparer une fraction seulement de la tension présente entre la seconde borne et la troisième à la tension de référence. D'autre part, en inversant la diode 20 et en remplaçant les transistors 54 NPN, et 11 PNP par des transistors complémentaires, il sera possible d'alimenter le circuit en applicant entre les bornes 3 et 1 de celui-ci une tension négative, de façon à obtenir en sortie, entre les bornes 3 et 2 une tension positive. Enfin il est également possible de remplacer le second élément 55 de comparaison par un organe de type bascule monostable. Dans un tel cas le circuit de commande 50 de l'interrupteur comprend un elément 51 qui compare une tension de référence prise par rapport à la seconde borne et une tension présente entre la seconde borne et la troisième, la sortie de cet élément commandant l'organe du type bascule monostable qui commande en conséquence l'ouverture et la fermeture de l'inter- rupteur commandé en fonction de la tension présente entre la troisième et la seconde bornes. A titre d'exemple non limitatif les composants du circuit pourront être choisis comme suit - interrupteur commandé : transistor PNP type TIP 32, - diode 20 : SES 5401, condensateur 30 : 2200F, - inductance 40 : 250 pH. REVENDICATIONS 1. Dispositif régulateur de tension à découpage, du type comportant trois bornes externes, avec un interrupteur commandé (10) et une diode (20) entre la première (1) et la deuxième (2) bornes, un condensateur (30) entre la seconde borne et la troisième (3), une inductance (40) entre le point commun interrupteur-diode et cette même troisième borne, ainsi qu'un circuit de commande (50) de l'interrupteur caractérisé par le fait que le circuit de commande (50) de l'interrupteur est alimenté entre la première (1) et la seconde (2) bornes ce qui permet en applicant une tension-d'alimentation d'entrée de polarité donnée entre la troisième borne et la première d'obtenir une tension de sortie de polarité opposée entre la troisième borne et la seconde. 2.Dispositif régulateur de tension à découpage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit de commande (50) de l'interrupteur comprend un premier élément (51) qui compare une tension de référence prise par rapport à la seconde borne et la tension présente entre la seconde borne et la troisième, la sortie du premier élément étant elle-meme comparée à un signal périodique, dans un second élément (55), pour commander l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur commandé (10) en fonction de la tension présente entre la troisième et la seconde borne. 3. Dispositif régulateur de tension à découpage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit de commande (50) de l'interrupteur comprend un élément (51) qui compare une tension de référence prise par rapport à la seconde borne et une tension présente entre la seconde borne et la troisième, la sortie de cet élément commandant un organe du type bascule monostable qui commande en conséquence l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur commandé en fonction de la tension présente entre la troisième et la seconde bornes. 4. Dispositif régulateur de tension à découpage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'interrupteur commandé (10) est formé d'un transistor bipolaire (11).