Brevet FR2556522A1 — publié le 19850614

REDRESSEUR DE RESEAU PUR DEUX TENSIONS DIFFERENTES W RESEAU La présente invention concerne un redresseur de réseau pour deux tensions différentes de réseau, comportant un pont redresseur dont deux bornes d'entrée reçoivent la tension du réseau et dont deux bornes de sortie fournissent à un circuit-série se composant de deux condensateurs de charge, une tension continue, et dans lequel, pour la basse tension du réseau, une borne d'entrée est reliée par l'intermédiaire d'un commutateur au point de jonction des condensateurs. De tels redresseurs de réseau sont utilisés par exemple pour des appareils du domaine électronique comme des récepteurs de télévision et des appareils radiophoniques en vue d'alimenter ces appareils sélectivement avec une tension de réseau de 110 V et 220 V. Pour une adaptation de tels appareils à des tensions de réseau de valeurs différentes, il est connu de prévoir un commutateur mécanique actionné manuellement et à l'aide duquel par exemple le cOté primaire d'un transformateur de réseau peut etre commuté. Cette solution présente l'inconvénient de ne pas permettre un fonctionnement automatique. En outre il est possible en cas de fausse manoeuvre que le redresseur soit alimenté avec une tension de réseau trop élevée. Alors la tension de sortie produite peut par exemple prendre, au lieu de 300 V, la valeur de 600 V et endommager 1'appareil alimenté par le redresseur. Il est également connu d'effectuer une commutation automatique au moyen d'un relais. Une manoeuvre de l'extérieur n'est alors plus nécessaire et il ne peut également se produire aucune fausse manoeuvre. Cette solution est cependant relativement coûteuse et, notamment à cause des crêtes élevées de courant se produisant lors de la commutation du relais, elle n'est pas suffisamment fiable. On connatt également un redresseur de réseau (brevet DE- 24 45 031 ), dans lequel ce qu'on appelle un pont redresseur de Graetz fonctionne dans le cas d'une tension de réseau de 220 V comme un redresseur en double alternance alors que, dans le cas d'une tension de réseau de 110 V, il fonctionne comme un doubleur de tension avec deux condensateurs de charge, qui sont chargés par l'intermédiaire de diodes séparées par les demi-ondes positives et négatives respectivement à la valeur de crête de la tension du réseau. A cet effet, il est nécessaire de relier un point du pont redresseur, par l'intermédiaire d'un commutateur conducteur dans les deux directions du courant, avec le point de jonction des condensateurs de charge. L'invention a pour but de créer un commutateur électronique permettant de réaliser la commutation précitée et fonctionnant correctement dans tous les modes opératoires et dans toutes les transitions entre les modes opératoires. Un autre objet de l'invention concerne un circuit approprié de commande du commutateur électronique. Ce problème est résolu en ce qu'on utilise comme commutateur un triac qui est activé, pour la basse tension de réseau, par une impulsion de commande obtenue en fonction de la tension du réseau, en commençant à partir du passage au zéro de la tension de réseau et pendant une durée un peu inférieure à la période de réseau, et est conducteur en sens opposés pendant les deux demi-ondes du réseau. Selon d'autres particularités de l'invention 1. Le circuit de commande est agencé pour produire l'impulsion de commande ; après l'enclenchement, l'impulsion de comman de n'est pas produite pendant une courte période et le triac reste bloqué. 2. Dans le circuit de commande comportant un limiteur, on obtient à partir de la tension de réseau une séquence d'impulsions d'amplitude et polarité constantes qui est appliquée par l'intermédiaire d'un circuit de charge à un condensateur et dont la tension en forme de dents de scie est appliquée en même temps qu'une tension de comparaison proportionnelle à la tension de réseau à un élément de comparaison, qui ne réagit que pour la basse tension de réseau et qui produit une impulsion de déclenchement pour génération de l'impulsion de commande. 3. I1 est prévu entre le limiteur et le condensateur un étage de différenciation qui assure une charge croissante en forme d'escalier du condensateur. 4. Le circuit de charge et un circuit de décharge agissant sur le condensateur sont dimensionnés de manière que, après l'enclenchement à la basse tension de réseau, l'élément de comparaison soit activé une première fois seulement au bout de plusieurs périodes de réseau. 5. Le circuit servant à produire la tension de comparaison est dimensionné de manière que, après l'enclenchement, la tension de comparaison atteigne sa valeur de consigne sensiblement après écoulement d'une période de réseau. 6. Les constantes de temps de décharge du'circuit de déchar ge et du circuit de génération de la tension de comparai son sont choisies de telle sorte que, après la coupure, la tension au condensateur décroisse plus rapidement que la tension de comparaison. 7. L'impulsion de déclenchement est applique à l'entrée de commande d'un étage basculant monostable, qui produit l'impulsion de commande de durée prédéterminée. 8. L'étage basculant est alimenté par une tension auxiliaire de service, qui est prise au moyen d'un circuit redres seur à un enroulement d'un appareil alimenté par le redresseur. 9. L'impulsion de commande commence à peu près au début d'une période de réseau et se termine un peu (2 - 4ms) avant la fin de la période de réseau. lO.L'impulsion de commande a une polarité négative. 11.I1 est prévu entre les deux bornes de réseau et les entrées des ponts redresseurs respectivement une résistan ce ; le triac est relié à la borne d'une des résistances qui est en liaison avec la borne de réseau. 12.Le triac est constitué par deux thyristors branchés en parallèle. Avec la solution conforme à l'invention, la valeur moyenne en courant continu du courant pris au réseau est avantageusement nulle, de sorte que la proportion d'harmoniques dans ce courant est maintenue à une valeur faible. L'actionnement du commutateur est effectué automatiquement par le réseau. Ainsi, dans tous les modes opératoires et dans toutes les transitions entre les modes opératoires, on est assuré qu'fll ne se produise aucune condition dangereuse pour les composants de la partie de réseau ou des appareils de consommation reliés à celle-ci. Un autre objet de l'invention concerne un circuit de commande du triac qui est particulièrement simple et qui, lors de l'enclenchement, lors de la coupure, lors d'une transition entre deux tensions du réseau ayant des valeurs différentes et également en cas de perturbations de courte durée du réseau, évite la génération d'une tension continue trop élevée à la sortie du redresseur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évider.ce dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels la Figure 1 représente un schéma de principe simplifié du circuit correspondant à la solution conforme à l'invention, la Figure 2 représente un schéma d'agencement du circuit de la figure 1 pour une haute tension de réseau, la Figure 3 représente un schéma d'agencement du circuit de la figure l pour une basse tension de réseau, la Figure 4 montre la structure du circuit de commande servant à produire l'impulsion de commande du triac, la Figure 5 donne des courbes permettant d'expliquer le mode de fonctionnement du circuit de la figure 4, et la Figure 6 est un schéma d'ensemble montrant la partie de réseau correspondante, y compris le circuit de commande. Sur les dessins, les lettres minuscules indiquent en quels points des figures 4, 6 sont produites les tensions de la figure 5. En référence à la figure 1, une tension de réseau Un apparaissant aux bornes Al et El du réseau, est appliquée par l'intermédiaire de résistances RI, R2 aux points A, D des ponts redresseurs comportant les diodes D1, D2, D3, D4. Le point B du pont fournit à la borne H une tension continue U1 et il est relié à la terre par l'intermédiaire de deux condensateurs de charge C1, C2 branchés en série. Entre la borne de réseau El et le point de jonction E est branché le triac TC1, qui est activé à son électrode de commande G par le circuit de commande Stol, La tension de réseau Un est appliquée au circuit de commande Stl. Pour la haute tension de réseau de 220 V, le circuit de commande Stl ne produit aucune impulsion d'amorçage pour l'électrode de commande G du triac TC1 de sorte que les bornes El et E ne sont pas reliées entre elles. Ainsi le circuit fonctionne comme un redresseur en double alternance conformément à la figure 2 et il produit à la borne H une tension continue U1 = 300 V pour la valeur de cette Unl de la tension alternative appliquée Un. Pour le condensateur de charge, on fait intervenir le valeur de capacité C' obtenue par la connexion en série des condensateurs C1 et C2. Pour la tension de réseau de 110 V, le triac TC1 est rendu conducteur dans les deux directions du courant par activation de son électrode de commande G par le circuit de commande Stl, de sorte que, conformément à la figure 3, le circuit fonctionne comme un doubleur de tension. Les demiondes positives de la tension de réseau Un2 produisent au condensateur C1 une tension positive de valeur Un2 tandis que les demi-ondes négatives produisent au condensateur C2 également une tension continue de valeur Un2. Par la connexion en série des condensateurs de charge C1, C2, on obtient à la borne H une tension continue de valeur Ul = 2 x Un2, c'est-àdire à nouveau 300 V. Les diodes D4 et D2 restent bloquées. La figure 4 montre le circuit de commande Stl, qui est relié aux bornes de réseau Al, El et qui fournit par l'intermédiaire d'un étage basculant monostable K1 la tension de commande f du triac TC1. Le mode opératoire de ce circuit va autre décrit dans la suite successivement pour des fonctionnements avec 220 V et 110 V. Fonctionnement avec 220 V. Le redresseur de réseau est enclenché à l'instant tO conformément à la figure 5, de sorte que la tension de réseau Un est produite conformément à la figure 5a. Sous l'effet du limiteur constitué de la résistance R4 et la diode Zener Z1, ayant une tension Zener de 7 ,5 V, on produit à partir de la tension de réseau Un la séquence d'impulsions de la figure 5b, dont l'amplitude est fonction de la tension de réseau. A chaque passage au zéro de la tension de réseau Un dans un sens positif, il se produit dans la séquence d'impulsions de la figure 5b un flanc positif-. Au moyen de l'organe de différenciation constitué du condensateur C4 et des diodes D6, D7, le condensateur C5 est à chaque fois chargé très rapidement par le flanc positif de la séquence d'impulsions b par l'intermédiaire d'une voie de charge de très faible valeur ohmique.Ensuite le condensateur C5 se décharge lentement dans la résistance R5. Ainsi la tension au condensateur C5 prend une forme d'escalier et atteint la valeur finale à l'instant tl. A l'aide de la diode D5, du condensateur de charge C3 et des résistances R7, R8, R3, il se produit à la base du transistor T1 une tension continue c. Pour 220 V, cette tension a l'allure indiquée en c'. Cette tension est suffisamment positive pour que la tension d à l'émetteur du transistor T1 soit négative par rapport à la tension c et qu'ainsi le transistor T1 reste constamment bloqué.L'étage basculant monostable K1 ne produit ainsi à sa sortie aucune impulsion f de commande du triac TCl. Celui-Ci reste par conséquent constamment bloqué de sorte qu'on obtient le système de commande équivalent de la figure 2. Fonctionnement avec 110 V Du fait que la séquence d'impulsions b est indépendante de la tension du réseau, le profil de la tension d par rapport à la tension de fonctionnement de 220 V est également invariant. La tension c, qui s'établit à peu près pendant une période de réseau, atteint maintenant, à cause de la plus faible tension du réseau, une plus faible valeur finale. De l'instant tO jusqu'à l'instant tl, la tension d ne dépasse pas la tension c. Le circuit se trouve ainsi initialement dans une position de repos pendant trois périodes de réseau de sorte que, d'une manière souhaitée, la condition de fonctionnement correspondant à 220 V est initialement maintenue. D'autre part, chaque période de réseau est mesurée individuellement.A l'instant tl, la tension d dépasse pour la première fois la tension c. I1 en résulte que le transistor T1 devient conducteur et produit à son collecteur de courtes impulsions de tension e. Les impulsions de tension e produisent dans l'étage basculant monostable K1 des impul- sions de tension f de polarité négative. Celles-ci commencent lors du passage au zéro de la tension de réseau Un conformément à la figure Sa et elles ont une durée d'environ 16 ms. Cette durée est déterminée par la conception de l'étage basculant K1.Le triac TC1 est ainsi activé à chaque fois à peu près au début du passage au zéro de la tension de réseau Un avec une tolérance de + 1 ms; Les impulsions f sont orientées négativement car le triac est sensible à des impulsions de commande orientées négativement. Cette activation pendant presque toute la période de réseau permet d'obtenir, pendant la demi-onde poskive de la tension de réseau entre tl et t2 un courant conforme à la figure 5g et orienté dans une direction et, pendant la demi-onde négative de la tension de réseau entre t2 et t3, un courant conforme à la figure 5g et orienté dans l'autre direction. Ainsi le triac est commandé de façon à être conducteur dans les deux directions de sorte que, de la manière désirée, il passe un courant conforme à la figure 5g et ayant une valeur moyenne nulle.On obtient ainsi le schéma de commande équivalent de la figure 3. La durée des courants g s'élève à environ 4 ms. A l'instant t5, le redresseur est désactivé de sorte que la tension de réseau Un de la figure 5a est interrompue. Le temps de décharge du condensateur C3 dans le circuit-série constitué par les résistances R8, R3 est plus petit que le temps de décharge du condensateur C5 dans la résistance R5. En conséquence, conformément à la figure 5, le transistor T1 reste bloqué de la manière souhaitée de sorte qu'il ne peut se produire aucun amorçage indésirable du transistor T1 et du triac TC1. Du fait que chaque période de réseau est mesurée indépendamment de la manière décrite, le circuit réagit sans retard à des modifications de la tension du réseau. Lorsque la tension de réseau varie par exemple très rapidement de 110 V à 220 V, la tension c passe pendant une période de réseau à la valeur c' conformémer.t à la figure 5 de sorte que déjà lors du passage au zéro suivant, la tension d ne dépasse plus la tension c', le transistor T1 n'est plus rendu conducteur et le circuit est commuté dans la condition de marche sur 220 V. Lorsqu'une seule période est supprimée dans la tension de réseau Un conformément à la figure 5a, le condensateur C5 n'est plus chargé de sorte que la tension d ne dépasse plus la tension c et que par conséquent les impulsions e n'interviennent plus dans la charge.Le triac TC1 n'est alors également plus amorcé, de la manière désirée. Du fait que les impulsions f assurent l'activation du triac TC1 à chaque passage au zéro de la tension de réseau et du fait que le courant g passe alors avec un retard dans le triac à peu près pendant la zone médiane de la demi-onde correspondante, il ne se produit aucune saute de courant perturbatrice dans le triac TC1. Le circuit de la figure 4 est alors commuté essentiellement dans la condition de repos, c'est-à-dire la condition correspondant à l'alimentation en 220 V. Il est seulement commuté sous 11 effet d'une tension de réseau de 110 V se produisant effectivement, de telle sorte que les impulsions f puissent produire l'amorçage du triac TC1. On obtient ainsi une grande sécurité de marche du circuit contre une tension continue de sortie U1 trop élevée.Du fait des courants élevés de meme grandeur g passant respectivement dans un sens positif et dans un sens négatif pendant une période de la tension de réseau, on obtient une charge uniforme des deux condensateurs C1, C2 conformément au schéma de la figure 3. En outre, d'une manière souhaitée, la valeur moyenne du courant pris aux bornes du réseau Al, El est nulle. La figure 6 montre la combinaison des circuits des figures 1 et 4. Le circuit obtenu contient, en plus du redresseur de réseau, essentiellement trois étages, à savoir l'étage de commande Stl servant à comparer la tension de réseau Un et à produire les impulsions e, l'étage basculant K1 produisant les impulsions f et l'étage pilote Trl pour le triac TC1. La tension d'activation de l'étage basculant K1 est fournie par un enroulement S1 d'une partie du réseau de commande par l'intermédiaire de la diode D38 et du condensateur C38. L'étage basculant KI content les résistances R41, R42, R43, R44 ainsi que les deux transistors T37, T38.Dans la condition de repos, le transistor T38 est rendu conducteur par application d'une tension positive à sa base de sorte que les transistors T37 et T34 sont bloqués et que le triac TCl n'est pas amorcé. Cela correspond à la condition de repos en cas d'absence de la tension du réseau ou bien pour une tension de réseau'de 220 V. Lors de l'apparition des impulsions e pour 110 V, le transistor T37 est rapidement rendu conducteur de sorte que le transistor T38 est bloqué. La durée de cette condition est déterminée par la constante de temps de la combinaison constituée par la résistance R41 et le condensateur C42. CEtte constante de temps est choisie de telle sorte que la durée de l'impulsion f s'élève à environ 16 à 18 ms. L'étage pilote TR1 contient le transistor T34 et la résistance R34. Dans un exemple de réalisation de l'invention qui a été soumis à des essais, on a adopté pour les composants indiqués les valeurs suivantes D1-D4 type BY 255 D5 type 1N4006 D6, D7 type 1N4148 D38 type BAUX12 C1, C2 470 31F - 220 C3 470 pF - 470 nF C4 220 nF C5 2,2 pF C6 10 nF C42 150 nF C38 470 31F Rli 1 ohm R2 1,8 ohm R4 100 kohms R5 120 kohms R6 10 kohms R7 22 ohms R8 1 mohm R3 75 kohms R41 180 kohms R42 22 kohms R43 10 kohms R44 7K2 R34 100 ohms R36 680 ohms R37 1 kohm T1 TYPE BC557B T34 Type BC337 T37 ,T38 Type BC547B Z1 Type ZPD7V5 TC1 Type BTA04,400S REVENDICATIONS 1. Redresseur de réseau pour deux tensions différentes de réseau (Unl, Un2), comportant un pont redresseur (Dl-D4) dont deux bornes d'entrée (A, D) reçoivent la tension du réseau (Un) et dont deux bornes de sortie (B, C) fournissent à un circuit-sérEe se composant de deux condensateurs de charge (Cl, C2), une tension continue (U1), et dans lequel, pour la basse tension du réseau (U2), une borne d'entrée (D) est relise par l'inwermédiaire d'un commutateur au point de jonction (E) des condensateurs (Cl, C2), carac- térisé en ce qu'on utilise comme commutateur un triac (TC1) qui est activé, pour la basse tension de réseau (Un2), par une impulsion de commande (f) obtenue en fonction de la tension du réseau (Un), en commençant à partir du passage au zéro de la tension de réseau (Un) et pendant une durée un peu inférieure à la période de réseau, et est conducteur en sens opposés pendant les deux demi-ondes du réseau. 2. Redresseur selon la revendIcation 1, caractérisé en ce que le circuit de commande ( fig. 4 ) est agencé pour produire l'impulsion de commande (f) et en ce que, après ltenclenchement, l'impulsion de commande (f) n'est pas produite pendant une courte période et le triac (TCI) reste bloqué. 3. Redresseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans le circuit de commande ( fig. 4 ) comportant un limiteur (R4, Z1 ), on obtient à partir de la tension de réseau (Un) une séquence d'impulsions (b) d'amplitude et polarité constantes qui est appliquée par l'intermédiaire d'un circuit de charge (C4, D6, 97) à un condensateur (C5) et dont ra tension en forme de dents de scie (d) est appliquée en meme temps qu'une tension de comparaison (c) proportion nelle à la tension de réseau (Un) à un élément de comparaison (tri), qui ne réagit que pour la basse tension de réseau (Un2) et qui produit une impulsion de déclenchement (e) pour la génération de l'impulsion de commande (f) ( figures 4, 5 ). 4. Redresseur selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il est prévu entre le limiteur (R4, Z1) et le condensateur (C5) un étage de différenciation (C4, DE, D7 ) qui assure une charge croissante en forme d'escalier du condensateur (c5) ( Figures 4, 5 ). 5. Redresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de charge (C4, D6, D7 ) et un circuit de décharge (R5) agissant sur le condensateur (C5) sont dimensionnés de manière que, après ltenclenchement à la basse tension de réseau (Un2), l'élément de comparaison (T1) soit activé une première fois seulement au bout de plusieurs périodes de réseau ( figures 4, 5 ). 6. Redresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit (D5, R7, C3, R8, R3 ) servant à produire la tension de comparaison (c) est dimensionné de manière que, après l'enclenchement, la tension de comparaison (c) atteigne sa valeur de consigne sensiblement après écoulement d'une période de réseau ( figures 4, 5). 7. Redresseur selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les constantes de temps de décharge du circuit de décharge (R5) et du circuit de génération de la tension de comparaison (c) sont choisies de telle sorte que, après la coupure, la tension (d) au condensateur (C5) décroisse plus rapidement que la tension de comparaison (c) ( figures 4, 5 ). 8. Redresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'impulsion de déclenchement (e) est appliquée à l'entrée de commande d'un étage basculant monostable (K1), qui produit l'impulsion de commande (f) de durée prédéterminée ( 16 - 18 ms ) ( Figure 6 ). 9. Redresseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étage basculant (K1) est alimenté par une tension auxiliaire de service, qui est prise au moyen d'un circuit redresseur (D38, C38) à un enroulement (S1) d'un appareil alimenté par le redresseur. 10. Redresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'impulsion de commande (f) commence à peu pres au début d'une période de réseau et se termine un peu ( 2- 4 ms ) avant la fin de la période de réseau. Il. Redresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'impulsion de commande (f) a une polarité négative. 12. Redresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu entre les deux bornes de réseau (Al, El ) et les entrées (A, D) des ponts redresseurs (D1 - D4 ) respectivement une résistance (R1, R2 ) et en ce que le triac 13. Redresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le triac (TC1) est constitué par deux thyristors branchés en parallèle.