Brevet FR2558661A1 — publié le 19850726

La présente invention concerne un ensemble connecteur comportant un filtre servant à dériver à la terre les signaux para- sites de haute fréquence. Dans ces ensembles connecteurs, il est bien connu que l'on place un filtre pour haute fréquence comportant un ou plu- sieurs condensateurs et au moins une inductance de ferrite disposée de façon à dériver à la terre tous les signaux de haute fréquence parasites ou non souhaitables qui, sinon, traverseraient le connecteur. C'est un but de l'invention de proposer un ensemble connecteur comportant un filtre pour haute fréquence utilisant des éléments capacitifs et inductifs et comportant, en outre, un moyen permettant de supprimer les pointes de tension en ménageant un trajet de faible résistance au courant de haute tension. Selon l'invention, il est proposé un ensemble connec- i5 teur comportant un filtre pour haute fréquence employant au moins un élément capacitif et au moins un élément inductif totalement ou partiel- lement constitué de ferrite, caractérisé en ce que, en outre, au moins un élément fait d'un matériau dont la résistance varie avec la tension est introduit dans l'ensemble afin de supprimer les pointes de tension en ménageant un trajet de faible résistance pour le courant de haute tension. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'ensemble-connecteur comporte un filtre en forme de disque compre- nant au moins un disque capacitif et au moins un disque de ferrite et comportant en outre au moins un disque d'un matériau qui peut sup- primer les pointes de tension, par exemple un matériau du type varistor à oxyde métallique. Selon un autre aspect de l'invention, le matériau de suppression des surtensions fait partie du matériau diélectrique du condensateur. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexes, parmi lesquels: - la figure 1 est un ensemble en forme de disque qui est formé de disques de matériaux capacitif, inductif et à résistance variant avec la tension; - la figure 2 est un circuit équivalent de l'ensemble de la figure 1; - la figure 3 est un schéma montrant diverses struc- tures d'ensembles en forme de disque de l'ensemble connecteur; et - la figure 4 est un graphe montrant les caractéris- tiques typiques du matériau utilisé pour la partie de suppression des surtensions de l'ensemble connecteur. Les disques 10 et 11 extérieurs du filtre sont capa- citifs. Un disque intérieur 12 est fait d'une couche de ferrite. Entre le disque capacitif extérieur 10 et le disque de ferrite 12, se trouve un disque 13 de suppression des surtensions fait en un matériau résistant, qui sera décrit ci-après plus complètement. Un conducteur central 14 traverse l'ensemble des disques 10, 11, 12 et 13. Chaque disque capacitif 10, 11 est fait de pellicules de céramique en bande sur lesquelles sont imprimées des pellicules en métal précieux, par exemple Ag/Pd. Les bandes sont imprimées afin que soit obtenue une configuration de circuit voulue pressée sous une pression de l'ordre de 1 t/cm2 et cuite dans un four à environ 1300 C. Sur la figure 2, il est montré un circuit électrique équivalent de l'ensemble de la figure 1, o le conducteur central 14 est représenté par AB, les deux disques capacitifs par C1, C2, le disque de ferrite inductif par L, et le disque de matériau résistant par R. La couche de ferrite peut être un matériau à pertes, spécialement pour réaliser la suppression des signaux de haute fréquence, et ce matériau peut avoir par exemple la composition générale MFe204, o M est l'un quelconque des métaux Ni, Cu, Mn, Mg, Zn et Fe, la couche de ferrite pouvant être découpée dans un bloc fritté ou pressée et percée à l'état non fritté en vue de la formation d'un disque. Il faut comprendre que l'ensemble connecteur selon l'invention peut présenter tout nombre et agencement de disques capacitifs, de ferrite, et résistants. Sur la figure 3, des ensembles en forme de disques sont conçus tels que représentés, et ils sont constitués d'un ou plusieurs disques capacitifs 10, 11, d'un ou plusieurs disques de ferrite inductifs 12, et d'un ou plusieurs disques 13 en matériau du type varistor. Les disques ne sont séparés axiale- ment du filtre que pour faciliter la représentation graphique. Lorsque le connecteur est assemblé, il peut comprendre tout nombre de couches d'ensembles capacitifs,inductifs, et à résis- tance variant avec la tension en vue de la suppression des surten- sions, lesquels ensembles peuvent être montés suivant n'importe quel ordre, et pouvant avoir toutes les valeurs possibles de capacité et d'inductance. La réponse en fréquence et le circuit équivalent en seront modifiés en conséquence. Les disques 13 de suppression des surtensions sont incorporés dans l'ensemble connecteur afin de protéger des câbles et des équipements associés vis-à-vis des surtensions produites par exemple par des impulsions électromagnétiques ou des coups de foudre, en offrant un trajet de résistance faible au courant de haute tension. Cette fonction est réalisée à l'aide de matériaux dans lesquels la résistance au passage du courant diminue lorsque le niveau de tension appliqué dépasse une certaine valeur de seuil, les matériaux qui présentent cette propriété comportant les matériaux du type varistor à oxyde métallique (par exemple des matériaux à base d'oxyde de zinc ou à base d'oxyde de magnésium), des matériaux à base de titanate, de carbure de silicium, etc. Les caractéristiques tension/courant typiques de ces matériaux de suppression des surtensions sont présentées sur la figure 5. Ces matériaux du type varistor comprennent de fines particules, par exemple d'oxyde de zinc, pressées ou combinées d'une autre manière avec certains additifs et frittées à haute température de façon à former des pièces solides. Ces pièces peuvent également être faites à l'aide des configurations d'électrodes et, ou bien, des configurations mécaniques servant à la formation d'ensembles de condensateurs en forme de disques en céramique à plusieurs couches. Les matériaux du type varistor à oxyde métallique possèdent une caractéristique courant/tension exprimée par: I = KV oa V est la tension appliquée entre deux électrodes; I est l'intensité de courant passant d'une électrode à l'autre; K est une constante qui dépend de: les dimensions matérielles de la piece, sa composition matérielle, le procédé utilisé pour fabriquer la pièce; a est une constante valable pour un intervalle donné d'intensités de courant et est une mesure de la non-linéarité de la caracté- ristique courant/tension. La caractéristique de dépendance vis-à-vis de la tension est le résultat d'un grand nombre de contacts entre cristaux formant un réseau complexe de résistances en série et en parallèle. Ce phénomène de non-linéarité dans la masse est bidirectionnel,et l'effet de limitation de la tension est pratiquement instantané. La production de chaleur et son absorption se répartis- sent uniformément dans tout le matériau, et la conductivité thermique est bonne pour dissiper la chaleur produite. La constante diélectrique du matériau du type varistor dépend du mélange des ingrédients, de la température de frittage, etc., et est typiquement comprise dans l'intervalle de 600 à 1800 pour un mélange d'oxyde de zinc et d'oxyde de bismuth. Une pièce construite suivant la géométrie de l'élément mécanique de support et, ou bien, de l'électrode d'un ensemble de condensateur en forme de disque possède en même temps la caractéristique de suppression des surten- sions et la caractéristique capacitive. Les caractéristiques capaci- tives intéressantes concernent les signaux d'amplitude inférieure à la tension d"'écrêtage" effective de la suppression des surtensions. Les tensions d'écrêtage effectives dépendent de la formulation, du procédé, etc. et vont de quelques volts à 1 kV environ. L'ensemble connecteur comprenant le filtre en forme de disque et l'élément de suppression des surtensions selon l'invention offre une structure qui est moins coûteuse à fabriquer et à assembler que celle des modèles actuellement connus et il donne également un composant électrique qui présente un rendement supérieur à celui des structures connues. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des dispositifs dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. R E V E N D I CATIONS 1. Ensemble connecteur comportant un filtre pour haute fréquence employant au moins un élément capacitif (10, 11) et au moins un élément inductif (12) totalement ou partiellement fait de ferrite, caractérisé en ce que, en outre, au moins un élément (13) fait d'un matériau dont la résistance varie avec la tension et permettant de supprimer les pointes de tension est introduit dans l'ensemble afin de ménager un trajet de faible résistance pour le courant de haute tension. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments capacitif, inductif et résistant comprennent chacun un disque, les disques étant juxtaposés afin de former un ensemble en forme de disque. 3. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément de suppression des surtensions est formé d'un matériau qui peut diminuer sa résistance au passage du courant lorsque le niveau de tension appliqué dépasse une valeur de seuil prédéter- minée, afin d'offrir un trajet de faible résistance jusqu'à la terre pour le courant de haute tension. 4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit matériau est un matériau du type varistor à oxyde métal- lique, par exemple un matériau à base d'oxyde de zinc ou un matériau à base d'oxyde de magnésium. 5. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit matériau est un matériau à base de titanate ou de carbure de silicium. 6. Ensemble connecteur comportant un filtre pour haute fréquence employant au moins un élément capacitif (10, 11) et au moins un élément inductif (12) totalement ou partiellement fait de ferrite, caractérisé en ce que le matériau diélectrique dudit élément capacitif (13) comporte un matériau dont la résistance varie avec la tension qui peut supprimer les pointes de tension en ménageant un trajet de faible résistance pour le courant de haute tension.