Brevet FR2542943A1 — publié le 19840921

Bloc d'alimentation sans transformateur. La présente invention concerne un bloc d'alimentation sans transformateur pour un appareil électronique, de préfé- rence une horloge, comportant un dispositif d'affichage fluo- rescent, une impédance de protection relié à un pôle de la tension secteur, constitué de préférence par une résis- tances pure et un condensateur en série, une diode de redres- sement, un stabilisateur destiné à stabiliser la tension con- tinue de sortie et un condensateur de charge monté en parallèle sur la sortie. On connaît des blocs d'alimentation de ce type. On peut ainsi trouver par exemple, dans le manuel "Schaltbeispiele mit diskreten Halbleiterbauelementen" (exemples de montage à composants semiconducteurs discrets) (édition de 1972) de la société Intermetall, pages 18, 19, un montage redresseur demi-onde pouvant fonctionner sans transformateur d'alimentation On utilise pour cela une impédance de protec- tion, constituée par un montage série d'une résistance pure et d'une capacité pour une diode Zener La tension alternative présente sur la diode Zener, limitée à la tension Zener, est redressée et lissée au moyen d'une diode de redressement et d'un condensateur de charge En plus de la fonction de limi- tation de la tension (dans le sens bloqué), la diode Zener a également une seconde fonction; elle sert, dans le sens de passage, à fermer le trajet du courant alternatif sur l'im- pédance de protection, c'est-à-dire qu'il passe par cette diode au moins le même courant continu que par le montage électro- nique raccordé En conséquence, un tel montage convient pour des montages électroniques simples consommant peu de courant, qui n'ont besoin que d'une seule source de tension d'alimen- tation continue. Au contraire, l'invention a pour objet un bloc d'ali- mentation sans transformateur, qui fournisse deux tensions continues, ainsi qu'une tension alternative basse par rapport à la tension secteur, au prix d'un investissement en montage réduit. Pour atteindre cet objectif, selon l'invention, on utilise, grâce à deux diodes de redressement, les deux demi- ondes de la tension secteur pour produire deux tensions de sortie continues respectives indépendantes l'une de l'autre à point neutre commun, un condensateur et une diode Zener respectifs sont branchés sur chacune des deux sorties de tension continue pour constituer un stabilisateur de tension, et entre le point neutre et le second pôle de la tension sec- teur, on peut prélever une basse tension alternative pour chauffer le dispositif d'affichage fluorescent. Un tel bloc d'alimentation présente en particulier un rendement élevé, du fait que l'on utilise les deux demi- ondes de la tension secteur alternative, tandis que, dans le cas d'un bloc d'alimentation sans transformateur courant, on utilise une seule demi-onde, mais la seconde entraîne également des pertes thermiques dans l'impédance de protection On peut donc, pour la même puissance de sortie, augmenter la valeur de l'impédance de protection avec le bloc d'alimentation selon l'invention, c'est-à-dire qu'avec la combinaison, utilisée préférentiellement, d'une résistance pure d'un condensateur, on peut réduire la capacité du condensateur (à une inférieure à 1// 2) Non seulement cela permet de gagner de la place, mais cela réduit le coût de fabrication, du fait que, pour ce con- densateur, on doit utiliser une réalisation de haute qualité, pour des raisons de sécurité. Grâce à la possibilité de dimensionnement dissymé- trique des deux tensions continues produites par rapport au zéro commun, on peut dimensionner un montage électronique rac- cordé de façon qu'il consomme le moins possible Si l'on donne à celle des deux tensions de sortie qui est négative une valeur supérieure à la valeur de crête de la tension alternative devant chauffer le dispositif d'affichage fluorescent, on peut sans difficulté obtenir un effacement complet des chiffres ou des segments du dispositif d'affichage fluorescent, même dans le cas d'un fonctionnement multiplexé. En utilisant deux diodes Zener montées en série et en opposition, parallèlement à la sortie alternative du bloc d'alimentation, on évite à coup sûr la présence de surtensions sur le dispositif de chauffage du dispositif d'affichage fluo- rescent. La rapidité de réaction des diodes Zener, même dans la gamme des hautes fréquences, élimine aussi en particulier les perturbations transitoires de secteur du montage. Un condensateur supplémentaire monté entre le second pôle de la tension secteur et un point commun entre l'impédance de protection et les diodes de redressement permet avantageuse- ment un déparasitage supplémentaire du montage. Grâce à la résistance pure relativement élevée du mon- tage et à la tension déjà basse qui y est appliquée, on peut, dans le cas présent, utiliser des condensateurs de faible capacité et de faible rigidité diélectrique. On va décrire à présent l'invention avec davantage de détails en regard du dessin annexé dont la Figure unique repré- sente un exemple d'exécution préféré de bloc d'alimentation sans transformateur selon l'invention. Le bloc d'alimentation sans transformateur comporte une impédance de protection RN branchée àunpôle P de la tension secteur reils tout installés avec ce bloc d'alimentation) L'impédance de protection RN comprend, de préférence, une résistance pure R destinée à limiter les pointes de courant d'entrée, et un condensateur C constituant une réactance capacitive, montés en série Deux diodes de redressement Dl, D 2 sont reliées à l'ensemble RN, la diode Dl étant reliée par l'anode et la diode D 2 par la cathode Il ne passe par la diode de redressement Dl que la demi-onde positive et, par la diode de redressement D 2, que la demi-onde négative du courant alternatif La seconde électrode de chacune des deux diodes de redressement Dl, D 2 est reliée à un condensateur de charge Cl, C 2 et à une diode Zener Dl, D 2 La cathode de la diode Zener Zi est reliée à la cathode de la diode de redressement Dl et l'anode de la diode Zener Z 2 à l'anode de la diode de redressement D 2. Ces deux noeuds représentent en même temps des sorties Ul, U 2 pour deux tensions continues de polarités opposées. Les autres bornes des diodes Zener Zl, Z 2 et des condensateurs de charge Cl, C 2 sont reliées entre elles et constituent la sortie 0 du bloc d'alimentation La tension disponible entre les sorties Ul et 0, respectivement U 2 et 0, est égale à la tension Zener choisie des diodes Zener Zl, respectivement Z 2. En utilisant de façon appropriée des diodes Zener ZI, Z 2, on peut ainsi obtenir des états de tension dissymétriques sur les deux sorties Ut, U 2, par exemple -12 V et + 5 V. Une autre sortie U 3 est reliée directement à la sortie O Une dernière sortie U 4 est reliée directement au second pôle N de la tension-secteur Pour réaliser le montage du bloc d'alimentation, il faut séparer les sorties U 3, U 4 sur les- quelles il apparaît une tension alternative par une résistance ou analogue, indiquée dans le cas présent sur la Figure, par un symbole de résistance Rf Si l'on utilise le bloc d'alimen- tation selon l'invention, on branche le filament d'un disposi- tif d'affichage fluorescent aux sorties U 3, U 4. On branche, de préférence, en parallèle sur les sorties U 3, U 4, un montage série comprenant deux diodes Zener Z 3, Z 4 montées en opposition, présentant à peu près la même tension Zener Ces diodes Zener Z 3, Z 4 servent à détourner en parti- culier des perturbations transitoires de secteur sur le fila- ment du dispositif d'affichage fluorescent et aussi, éventuel- lement, à limiter la tension alternative apparaissant sur le filament De préférence, on dimensionne les diodes Zener Z 3, Z 4, de façon que leur tension Zener soit au maximum égale à la tension de fonctionnement maximale admissible pour le fila- ment du dispositif d'affichage fluorescent. En outre, pour supprimer les perturbations de secteur de haute fréquence, on monte un condensateur C 3 de faible capa- cité entre le second pôle N de la tension secteur, respective- ment la sortie U 4, et un point commun entre le montage RN et les diodes DI D 2. De préférence, on dimensionne le bloc d'alimentation de façon que la tension alternative apparaissant entre les sor- ties U 3 et U 4 dans des conditions de fonctionnement normales soit égale ou légèrement inférieure à-la tension Zener des diodes Zener Z 3, Z 4 Par suite, le courant total I parcourant le bloc d'alimentation est sensiblement égal au courant If passant par le filament du dispositif d'affichage fluorescent; la somme des courants passant par les sorties Ul, U 2 doit alors être inférieure au courant If Par ce moyen, le filament est chauffé avec une tension alternative pleine onde sensible- ment symétrique, ce qui est favorable pour la durée de vie du filament La tension de fonctionnement nécessaire pour de tels filaments, a en général une valeur pouvant atteindre 12 V (valeur efficace), de préférence de 3 V, elle est donc infé- rieure à la tension de secteur d'un à deux ordres de grandeur. En outre, un dimensionnement approprié de la diode Zener Z 2 permet d'obtenir à la sortie U 2 une tension négative dont la valeur, par rapport à la sortie O est supérieure à la valeur de crête de la tension de fonctionnement présente sur le filament du dispositif d'affichage fluorescent Cette ten- sion (à la sortie U 2) peut alors être utilisée pour attaquer anode et grille du dispositif d'affichage fluorescent Ce moyen permet un effacement complet de parties d'affichage non nécessaires,en particulier également dans le cas d'un fonctionnement multiplexé. REVENDICATIONS 1 Bloc d'alimentation sans transformateur pour un appareil électronique, de-préférence une horloge, comportant un dispositif d'affichage fluorescent, une impédance de pro- tection reliée à un pôle de la tension secteur, comprenant, de préférence, un montage série constitué par une résistance pure et un condensateur, une diode de redressement, un stabi- lisateur destiné à stabiliser la tension continue de sortie et un condensateur de charge monté en parallèle sur la sortie, caractérisé en ce que, grâce à deux diodes de redressement (Dl, D 2), les deux demi-ondes de la tension secteur sont uti- lisées pour produire deux tensions de sortie continues respec- tives indépendantes l'une de l'autre (sortie Ul, U 2) à point neutre commun (sortie 0), en ce qu'un condensateur (Ci, C 2) et une diode Zener (Zl, Z 2) respectifs sont branchés à chacune des deux sorties de tension continue (Ul, U 2) pour constituer un stabilisateur de tension, et en ce qu'entre le point neutre et le second pôle (N) de la tension secteur il peut être pré- levé une basse tension alternative (sortie U 3, U 4) pour chauf- fer le dispositif d'affichage fluorescent. 2 Bloc d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux diodes Zener (Zi, Z 2) présentent des tensions Zener différentes, l'une des tensions continues de sortie (la sortie U 2) présentant une valeur négative par rap- port au point neutre commun (sortie 0) qui est, de préférence, supérieure à la valeur de crête maximale de la tension alter- native destinée au chauffage du dispositif d'affichage fluores- cent. 3 Bloc d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que deux autres diodes Zener (Z 3, Z 4) en série et en opposition, sont montées paral- lèlement aux sorties de tension alternative (U 3, U 4), la ten- sion Zener étant égale ou inférieure à la tension de chauffage maximale admissible du dispositif d'affichage fluorescent. 4 Bloc d'alimentation selon l'une quelconque des reven dications l à 3, caractérisé en ce qu'un autre condensateur (C 3), par lequel les perturbations à haute fréquence sont évacuées, est monté entre le second pôle (N) de la tension secteur et le point ocammn entre l'impédance chutrice (PB) et les diodes de redressement (Dl, D 2).