Brevet FR2525831A1 — publié le 19831028

CONVERTISSEUR BASSE TENSION-HAUTE TENSION ET SES UTILISATIONS La présente invention se rapporte d'une manière générale aux convertisseurs de tension et concerne plus particulièrement un convertisseur basse tension continue-haute tension continue. On entend par basse tension une tension de l'ordre par exemple de 2 volts, et par haute tension une tension pouvant atteindre par exemple 100 volts. On connaît différents types de convertisseur basse tension continue-haute tension continue. L'un d'entre eux consiste en un transformateur bobiné convertissant la basse tension en haute tension, associé à une électronique de commande et à un ensemble de cellules de redressement et de filtrage de la haute tension générée par le transformateur. Toutefois, un tel convertisseur de tension présente des inconvénients. En effet, l'utilisation d'un transformateur bobiné peut conduire ce dernier à rayonner de façon excessive De plus, ce convertisseur constitué de composants discrets est relativement volumineux et son prix de revient est élevé. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un convertisseur basse tension continue-haute tension continue, qui est entièrement satisfaisant, est d'une structure simple avec peu de composants électroniques, est peu motteux, est réalisable en structure monolithique, donc peu volumineux, et constitue une alimentation parfaitement stabilisée. A cet effet, I'invention a pour objet un convertisseur basse tension-haute tension, caractérisé en ce qu'il comporte: - au moins une diode photoémettrice alimentée par la basse tension et émettant un rayonnement lumineux donné ; et - au moins un ensemble de cellules photovoltaiques montées en série et disposées en regard de la diode photoémettrice, de sorte que les cellules reçoivent le rayonnement lumineux émis par la diode photoémettrice, la tension engendrée aux bornes de l'ensemble des cellules photovoltaîques constituant ainsi la haute tension. Selon un autre aspect de Invention, le convertisseur est réalisé sous forme monolithique. L'invention vise également différentes utilisations du convertisseur basse tension-haute tension selon l'invention, I'une d'entre elles étant caractérisée par le fait que le convertisseur constitue une alimentation des photodiodes utilisées à la réception d'un système de transmission sur fibres optiques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî- tront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère à l'unique dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple et qui représente un schéma d'un mode de réalisation du convertisseur de tension selon l'invention. Selon un mode de réalisation préféré, un convertisseur basse tension continue-haiîte tension continue, conforme à l'invention, et reperé globalement en 10, coinporte une diode photoémettrice, telle que par exemple une diode eiectroluriinescente D1, dont l'anode est reliée à une alimentation. basse tension+VBT' et émettant un rayonnement lumineux P détermine en fonction de la valeur donnée de la basse tension VBT. A titre illustratif, une diode électroluminescente émet une puissance optique pour une tension d'alimentation minimale de l'ordre de 2 volts. On notera que la diode électroluminescente peut être remplacée par un ensemble de diodes de même type montées en série, permettant ainsi raugmenter la valeur de la haute tension générée en sortie du convertisseur, sans sortir du cadre de l'invention. Comme il apparaît sur la figure, la diode électroluminescente D1 est montée directement en regard d'un ensemble de cellules photovoltasques constituées par exemple par des photodiodes identiques D2 du type PIN, montées en série et recevant ou captant chacune le rayonnement lumineux P émis par la diode électroluminescente D1. On notera que l'ensemble des photodiodes D2 peut être associé en parallèle à un autre ensemble de photodiodes du même type montées en série, sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, en présence d'un rayonnement lumineux émis P, chaque photodiode D2 engendre à ses bornes une tension U qui dépend de la puissance optique reçue. Dès lors, la tension prélevée aux bornes de l'ensemble des photodiodes D2, notée VHT, est égale à la somme des tensions U fournies par les photodiodes D2, de sorte que la tension globale HT constitue la haute tension présente en sortie du conver- tisseur. A titre d'exemple, à partir d'une seule diode électro- luminescente D1 alimentée par une basse tension VBT égale à 2 volts et alimentant directement 200 photodiodes D2 du type PIN rnontes fvr} série et engendrant chacune une tension U égale à 0,5 volts, le convertisseur engendre en sortie une haute tension VHT égale à 100 volts. Le convertisseur de tension comporte également des moyens permettant de réguler la haute tension VHT engendrée par les photodiodes D2, connectés entre l'ensemble desdites photodiodes et la diode électroluminescente D1, de façon à obtenir une haute tension de sortie stabilisée. Plus précisément, comme il apparaît sur la figure, les moyens de régulation comportent un amplificateur différentiel A1, de structure dassique, ayant une première borne d'entrée reliée en C à un pont diviseur de tension constitué par exemple par deux résistances R1 et R2 connectées entre la masse et l'ensemble des photodiodes D2, et aux bornes desquelles est générée la haute tension VHT. Ainsi, la tension présente en C est proportionnelle à la haute tension de sortie VHT. L'amplificateur A1 comporte une seconde borne d'entrée reliée à des moyens de réglage d'une tension de référence, constitués par exemple par un potentiomètre R3 connecté entre la masse et la basse tension d'alimentation +VBT. Ainsi, I'amplificateur différentiel A1 remplit une première fonction consistant à comparer la haute tension de sortie à une tension de référence déterminée à l'avance au moyen du potentiomètre R3, de façon à permettre l'ajustage de la haute tension VHT à une valeur donnée. Après avoir comparé la haute tension à la tension de référence, l'amplificateur différentiel A1 remplit une seconde fonction consistant à convertir en courant la tension obtenue par comparaison. Le courant en sortie de l'amplificateur A1 est ensuite présenté à des moyens de polarisation de la diode électroluminescente D1, constitués par exemple par un transistor T1 dont l'électrode base est reliée à l'amplificateur différentiel A1, l'électrode émetteur est reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance de charge Rc et l'électrode collecteur est reliée à la cathode de la diode électroluminescente D1. Ainsi, le transistor T1 génère un courant dans la diode électroluminescente D1 destiné à polariser cette dernière pour une puissance optique donnée P. L'amplificateur A1 et le transistor de polarisation T1 constituent donc des moyens de régulation de la haute tension VHT engendrée en sortie du convertisseur, de sorte que ce dernier constitue une alimentation stabilisée. Avantageusement, le convertisseur de tension 10 tel que représenté sur la figure est réalisable en structure monolithique, réduisant ainsi son encombrement. L'une des utilisations possibles du convertisseur basse tension continue-haute tension continue selon l'invention consiste en l'alimentation des photodiodes du type PIN ou du type à avalanche, notamment à 1,3 ym, utilisées à la réception d'un système de transmission sur fibres optiques. Comme autre utilisation du convertisseur de tension selon I'invention, on citera à titre non limitatif l'alimentation des varicaps dans les tuners. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté et comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si cellesci sont effectuées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Convertisseur basse tension-haute tension, caractérisé en ce qu'il comporte: - au moins une diode photoémettrice (D1) alimentée par la basse tension (VBT) et émettant un rayonnement lumineux donné ; et - au moins un ensemble de cellules photovoltalques (D2) montées en série et disposées en regard de la diode photoémettrice, de sorte que les cellules reçoivent le rayonnement lumineux émis par la diode photoémettrice, la tension (VHT) engendrée aux bornes de l'ensemble des cellules photovoltalques (D2) constituant ainsi la haute tension. 2. Convertisseur selon la revendication I, caractérisé en ce que la diode photoémettrice (D1) est une diode électroluminescente. 3. Convertisseur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ee: que les cellules photovolta:ques (D2) sont des photodiodes du type PIN. t. Convertisseur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que qu'il comporte de plus des moyens de régulation (A1, T1) de la haute tension engendrée par les cellules photovoltalques (D2), connectés entre l'ensemble des cellules et la diode photoémettrice, permettant ainsi d'obtenir une haute tension stabilisée (VHI)' 5.Convertisseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de régulation comportent: - des moyens de comparaison de la haute tension engendrée par les cellules photovoltalques (D2) à une tension de référence; - des moyens de conversion en courant de la tension fournie par les moyens de comparaison; et - des moyens de polarisation de la diode photoémettrice, connectés en sortie des moyens de conversion et engendrant un courant de polarisation auquel correspond le rayonnement lumineux donné émis par la diode photoémettrice (D1). 6. Convertisseur selon les revendications 2 et 5, caractérisé en ce que les moyens de comparaison et les moyens de conversion sont constitués par un amplificateur différentiel (A1) ayant une première borne d'entrée reliée à un pont diviseur de la haute tension et une seconde borne d'entrée reliée à des moyens de réglage (R3) de la tension de référence, et en ce que les moyens de polarisation comportent un transistor (T1) dont l'électrode base est reliée à une borne de sortie de l'amplificateur différentiel (A1), l'électrode émetteur est reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance de charge (Rc), et l'électrode collecteur est reliée à la cathode de la diode électroluminescente (D1), I'anode de ladite diode étant reliée à l'alimentation basse tension (vit) 7. Convertisseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous forme monolithique. 8. Utilisation d'un convertisseur tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le convertisseur (10) constitue une alimentation d'une photodiode pour un système de transmission sur fibre optique. 9. Utilisation selon la revendication 8, caractérisée en ce que la photodiode est une photodiode à avalanche opérant à 1,3 IJm. 10. Utilisation d'un convertisseur tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le convertisseur (10) constitue une alimentation des varicaps dans un tuner.