Brevet FR2529698A1 — publié le 19840106

"CIRCUIT D'ALIMFNTATIoe STABILISE EN SORTIE ET APPLICATION A UNE ALIMENTATION AULTITENSIONT". La présente invention concerne un circuit d'alimentation fournissant une grandeur continue de sortie stabilisée, à partir d'une tension alternative, après redressement par des éléments redresseurs et integration par un circuit intégrateur. Elle concerne également une application du circuit d'alimentation selon l'invention à une alimentation fournissant une pluralité de grandeurs continues de sortie à partir de tensions alternatives obtenues aux secondaires d'un transformateur dont le primaire est excité par une tension alternative principale. Dans la suite de ce memoire, on entendra sous le terme "grandeur" aussi bien la notion de tension que de courant. L'invention trouve une utilisation avantageuse dans le domaine général des alimentations stabilisées et, plus particulièrement, dans les alimentations destinees aux véhicules automobiles dans lesquels un rendement elevé est recherché. Les circuits d'alimentation actuellement connus, notamment à découpage, fournissant, par exemple, une tension continue comme grandeur de sortie staL ilisée, exige au secondaire une tension supérieure de plusieurs volts a la valeur désirée pour la tension conte de sortie, ce qui nuit au rendement du dispositif. La prsente invention a pour but de remedier à ces inconvénients. Elle est basée sur l idée que l'on pourrait stabiliser la grandeur continue de sortie en agissant directement sur la commande des éléments redresseurs. En effet, selon la présente invention, un circuit d'alimentation fournissant une grandeur continue de sortie stabilisée, à partir d'une tension alternative, après redressement par des éléments redresseurs et integration par un circuit intégrateur, est notamment remarquable en ce qu'au moins un des éléments redresseurs est un élément semiconducteur unidirectionnel à ouverture commandée dont l'organe de commande est relie à un circuit de régulation comparant la grandeur continue de sortie à une même grandeur de référence. Ainsi, le circuit de régulation détecte toute fluctuation de la grandeur continue de sortie, due par exemple à une fluctuation de la tension alternative ou à une variation de charge du circuit d'alimentation, et agit sur l'organe de commande de l'ouverture de l'élément semiconducteur unidirectionnel à ouverture commandée de sorte que durant l'alternance concernée, ledit élément semiconducteur unidirectionnel reste fermé le temps nécessaire pour ramener la grandeur continue de sortie à la valeur desirée. Cette régulation se fait avec un bon rendement puisqu'elle consiste à ajuster le débit de courant alors que les régulateurs connus exigent une chute de tension à travers un elément résistif actif. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, ltélement semiconducteur unidirectionnel à ouverture commandee est un thyristor dont la gachette est relie audit circuit de regulation comparant la grandeur continue d'utilisation à la meme grandeur de référence. Lorsque le circuit d'alimentation selon l'invention comporte un circuit intégrateur du type inductance-condensateur, il est prévu qu'une diode est placée en parallèle à l'entrée du circuit integrateur, la cathode de la diode étant reliée à ltélectrode négative de l'élément semiconducteur unidirectionnel à ouverture commandée, de façon à assurer le passage du courant dans l'inductance quand ltélément semiconducteur unidirectionnel à ouverture commandée n'est pas encore amorcé. Enfin, une application du circuit d'alimentation selon l'invention à une alimentation fournissant une pluralité de grandeurs continues de sortie â partir de tensions alternatives obtenues aux secondaires d'un transformateur dont le primaire est excité par une tension alternative principale, est notamment remarquable en ce qu'au moins une grandeur continue de sortie est stabilisée a' l'aide dudit circuit d'alimentation. On peut envisager que la tension alternative principale est produite par des moyens de découpage d'une tension continue principale provenant soit d'une tension secteur redressée soit d'une basse tension continue. Ce dernier cas est celui d'une utilisation de l'invention aux véhicules automobiles dans laquelle la tension continue principale est delivrée par la batterie desdits véhicules. Afin d'ameliorer encore la stabilisation, on peut prevoir une première régulation au primaire des grandeurs continues de sortie, en stabilisant une des grandeurs continues de sortie par un circuit de comparaison agissant sur les moyens de découpage. Cette possibilité marque un avantage certain par rapport aux alimentations à découpage habituellement utilis-ées dans lesquelles on ne peut agir qu'une seule fois au primaire par l'intermédiaire d'une boucle de régulation unique qui ne fournit en sortie qu'unie grandeur de sortie stabilisée. Si l'on veut, dans ce cas, obtenir plusieurs sorties régulées et sépares, il faudrait utiliser des régulateurs continus dont on a vu qu'ils conduisent à un rendement insuffisant.Par contre, l'invention offre la possibilité de réaliser, outre la boucle de régulation primaire, une excellente stabilisation individuelle des grandeurs continues de sortie avec un rendement élevé. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est un schema synoptique d'un circuit d'alimentation selon l'invention. La figure 2 montre un premier exemple de realisation du circuit d'alimentation de la figure 1, La figure 3 montre un deuxième exemple de réalisation du circuit d'alimentation de la figure 2. La figure 4 donne le schéma d'une application du circuit d'alimentation selon l'invention à une alimentation multitension. Le schéma synoptique de la figure 1 montre un circuit d'alimentation fournissant, par exemple, une tension continue V de sortie stabilisée à partir d'une tension c alternative Va, après redressement par des éléments redresseurs 11 et intégration par un circuit intégrateur 21. Comme l'indique la figure 1, au moins un des éléments redres seurs Il est un élément semiconducteur unidirectionnel 12 à ouverture commandée, représenté ici par un thyristor, dont l'organe 13 de commande, la gachette du thyristor, est relié à un circuit 14 de régulation comparant la tension continue V de sortie à une tension V de référence. Ainsi, c o le circuit 14 de régulation detecte toute fluctuation de la tension continue Vc de sortie, due à une variation de la tension alternative V ou à une variation de charge, et agit, a par l'intermédiaire de l'organe 13 de commande sur le thyristor 12 de façon à en ajuster le temps de fermeture à une valeur telle que la tension continue Vc soit ramenée à sa valeur nominale. Le premier mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 2 comporte pour seul élément redresseur le thyristor 12, tandis que le circuit intégrateur 21 est constitue par une inductance 22 et un condensateur 23. Dans ce cas, il est prévu de placer une diode 24 en parallèle à l'entrée dudit circuit intégrateur, la cathode de la diode 24 étant reliée à l'électrode négative du thyristor 12 afip d'éviter que l'inductance 22 reste en circuit ouvert pendant l'alternance négative ou pendant l'alternance positive lorsque le thyristor 12 n'est pas commandé. La figure 3 montre un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel la tension alternative V a est fournie par une source alternåtive à point milieu permettant un redressement double alternance par des éléments redresseurs 11 qui, dans le cas de la figure 3, sont composes d'un thyristor 12 et d'une diode 15 Ce mode de régulation par thyristor présente l'avantage d'un meilleur rendement par rapport aux régulateurs continus habituellement utilisés dans lesquels le thyristor 12 est remplacé par une diode et dont la régulation est assurée par des éléments introduisant plus ou moins de pertes en série avec la charge utile, ce qui nécessite au départ une tension non régulée supérieure à la tension régulée. La Demanderesse a aussi évalué à plus de 95 S le rendement du circuit d'alimentation selon l'invention alors que les circuits classiques ont un rendement variant entre 70 et 85 s0. Il est bien entendu que, sans sortir du cadre de l'invention, la diode 15 du circuit d'alimentation de la figure 3 peut etre remplacée par un autre thyristor dont la gachette est également reliée au circuit 14 de régulation. Bien que ce dispositif ait l'inconvénient d'avoir un ren- dement légèrement moins bon que le circuit à un seul thyristor, il présente cependant l'avantage de ne pas débiter de courant lorsque la sortie du circuit d'utilisation est mis en court-circuit. J figure a montre une application du circuit d'alimentation selon l'invention a une alimentation multitension fournissant une pluralité de tensions continues Vc1, Vc2, ...Vcn de sortie d partir de tensions alterna- tives Va1 va2' Van obtenues aux secondaires 301, 30 30 d'un transformateur dont le primaire 31 est excité n par une tension alternative principale Vao.Comme on peut ao le voir a la figure 4, les tensions continues Vc1 et Vc2, seules représentées, sont stabilisées i laide d'un circuit d'alimentation selon l'invention analogue a celui représenté à la figure 3. La figure 4 montre plus précisément une application de l'invention dans laquelle la tension alternative principale Vao est produite par des moyens 40 de découpage d'une tension continue principale Vco Cet exemple d'application est particulièrement avantageux lorsque les tensions continues VCl, Vc2,...Vcn de sortie servent å alimenter divers équipements d'un véhicule automobile pour lesquels le pro blème est de réguler, avec un rendement élevé, des faibles tensions de sortie et de fort courant à partir d'une tension continue variable et de faible valeur (batterie de 12 Volts). Dans ce dispositif, chaque tension de sortie sont isolées galvaniquement ou reliées entre elles. Enfin, on peut avoir intérêt, sans que ce soit indispensable, à prévoir une régulation primaire notamment contre les fluctuations importantes de la tension continue principale VcO . Pour cela, on envisage qu'une tension continue de sortie, Vcn par exemple, est stabilisée par un circuit 50 de comparaison agissant sur les moyens 40 de découpage. Ce circuit 50 de comparaison agit par comparaison de la tension continue V i une tension de référence V cn on à la manière des circuits 14 de régulation. On améliore ainsi le rendement puisque les temps de conduction des éléments de découpage sont diminués par réduction du facteur de forme du découpage au primaire. Si on le désire, on peut découpler galvaniquement par photocoupleur le circuit 50 de comparaison des moyens 40 de découpage. Lorsque lesdits moyens de découpage four nissent une tension alternative principale V de fréquence ao fixe, la stabilisation de la tension continue V de sortie cn est réalisée par variation du facteur de forme du découpage. L'invention ne saurait être limitée aux exemples donnés aux figures 1, 2, 3 et 4 dans lesquels les grandeurs continues de sortie sont des tensions, mais elle s1 applique également au cas où celles-ci seraient des courants en remplaçant notamment les tensions de référence par des courants de référence. REV^NDICATIONS 1. Circuit d'alimentation fournissant une grandeur continue (Vc) de sortie stabilisée, à partir d'une tension alternative, après redressement par des éléments redresseurs (11) et intégration par un circuit intégrateur (21), caractérisé en ce qu'au moins un des éléments redresseurs est un élément semiconducteur unidirectionnel (12) à ouverture commandée dont l'organe (13) de commande est relié à un circuit (14) de régulation comparant la grandeur continue (Vc) de sortie à une même grandeur (VO) de référence. 2. Circuit d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément semiconducteur unidirectionnel (12) à ouverture commandée est un thyristor. 3. Circuit d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, et comportant un circuit intégrateur (21) du type inductance (22)-condensateur (23), caractérisé en ce qu'une diode (15) est placée en parallèle à l'entrée dudit circuit intégrateur (21), la cathode de la diode étant reliée à l'électrode négative de l'élément semiconducteur unidirectionnel (12) à ouverture commandée. 4. Application du circuit d'alimentation selon ltune des revendications 1 à 3 à une alimentation fournissant une pluralité de grandeurs continues (Vcl , Vc2 ,... Vcn ) de sortie à partir de tensions alternatives (Val , Va2 Van) obtenues aux secondaires (301, 302' . ...30n) d'un transformateur dont le primaire (31) est excité par une tension alternative principale (Vao) caractérisée en ce qu'au moins une grandeur continue (Vcl, Vc2) de sortie est stabilisée à l'aide dudit circuit d'alimentation. 5. Application selon la revendication 4, caractérisée en ce que la tension alternative principale (Vao) est produite par des moyens (40) de découpage d'une tension continue principale (Vco). 6. Application selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'une grandeur continue (Vcn) de sortie est stabilisée par un circuit (50) de comparaison agissant au primaire (31) sur les moyens (40) de découpage.