Brevet FR2560464A1 — publié le 19850830

La présente invention se rapporte à des régulateurs de tension d'alimentation en courant, et, en particulier, à des circuits régulateurs qui produisent une tension cons- tante de sortie indépendante de grandes variations de la tension d'entrée. Les moniteurs de calculateur sont souvent fabriqués pour être compatibles avec autant de systèmes différents de calculateur que possible. Cela peut nécessiter que le moniteur fonctionne à une grande variété de tensions d'entrée. Il est important que le régulateur de la tension d'alimentation en courant du moniteur soit capable de produire des tensions constantes de sortie sur une très large plage de tensions d'entrée. Cela est important afin de protéger les composants du circuit du moniteur, qui peuvent présenter une diminution de performance ou de fiabi- lité s'ils fonctionnent à des niveaux de tension en dehors des plages spécifiées. La variation des niveaux de tension régul-e peut également avoir pour résultat une distorsion vidéo non souhaitable, qui pose un problème particulier avec le fonctionnement du moniteur lorsque des visualisa- tions de texte nécessitent une bonne résolution et une faible distorsion pour une lisibilité maximale. Il est également souhaitable que l'alimentation en courant compense automatiquement tout niveau de tension d'entrée appliqué afin de simplifier les exigences de l1'ut-ilisateur pour différentes applications du moniteur. La prOsehte invention est dirigée vers une alimen- ation eni courant r-égulé, appropriée pour une utilisation dans un dispositif de visualisation vidéo comme un moniteur de calculateur, qui produit une tension régulée et cons- tante de sortie sur une large plage de niveaux de tension d'entrée. Selon la présente invention, une alimentation en courant comprend une source de tension alternative non régulée et un circuit pour produire un niveau de tension représentatif de l'amplitude de la tension alternative non régulée. Un circuit répondant au niveau représentatif de la tension produit un signal de sortie lorsque le signal représentatif est au délà d'un niveau prédéterminé. Un premier moyen redresseur est prévu pour produire une tension continue. Un circuitforme un second moyen redres- seur lorsqu'il est couplé au premier moyen redresseur. Un commutateur répond au signal de sortie pour coupler le circuit au premier moyen redresseur. Un circuit régulateur répond à la tension continue produite par le premier ou second moyen redresseur pour produire un niveau de tension continue régulée qui est sensiblement constant quelle que soit l'amplitude de la tension alternative non régulée. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lequel: - la figure unique montre un schéma-bloc, partiel- lement sous forme schématique, d'une source d'alimentation en courant selon un aspect de la présente invention. En se référant à la figure, une alimentation en tension alternative 10 produit une amplitude de tension effective qui, pour la plupart des applications, est de l'ordre de 110 volts ou 220 volts, mais peut être choisis continuellement sur une-plage de l'ordre de 90 volts à 250 volts. La tension alternative d'entrée provenant de l'ali- mentation 10 forcera un condensateur 11 à se charger par une diode 12. Des résistances 13 et 14 forment un pont diviseur de tension qui applique la tension à travers le condensateur 11 à la cathode d'une diode Zener 15 qui est choisie pour avoir une tension de claquage d'environ volts. Pour une tension d'alimentation en courant alter- natif de l'ordre de 110 volts valeur effective, les résis- tances 13 et 14 appliqueront environ 17 volts à la diode Zener 15 ce qui est insuffisant pour rendre la diode 15 conductrice. Le transistor 16 sera par conséquent non conducteur. Avec le transistor 16 hors circuit, le transistor 17 1I est rendu conducteur et reçoit le courant de base de la ligne en courant alternatif par la diode 12 et une résis- tance 20. Le courant d'émetteur du transistor 17 rend une diode Zener 21 conductrice, de façon qu'un dispositif de commutation, illustré par un triac 22, soit mis en circuit. La conduction du triac 22 force l'alimentation en courant de la figure I à fonctionner en tant que doubleur de tensiî-on à simple alterna-nce. Pendant la partie de la forme d'onde de tension de lign..e en courant alternatif o la -ension à la borne 7 est positive par rapport à la borne 8, A ourent s.coul2e de 1 a alintntation en courent alternatif t i 'lio 2' , ondensateur 24 et le triac 22 tpr _o'u7rner a2!aliwme"c' or 10. Le condensateur 24 se 0a ge-g' aun niveau denviron 1,4 fois l'amplitude de : {m1e-tg +.; en courant alternati-f Si l aliment-ation 3'C est de l'ordre de 110i volts valeur effectives le condensa- -teur c4 se chare a.à o 155 'vols. Pelndant la pa'rtie dD la forme d'on3e de tension alternative de ligne ou la tension à la borne 7 est néga- tive paîr rapnport à la borne 8, le courant s'écoule de 3 alimentatlion '10 par le triac 22, le condensateur 25 et la diode 26 pour retourner à l'alimentation 10. Le conden- sateur 25 se charge également à environ 1,4 fois l'ampli- tude de l'alimentation en courant-alternatif. La tension dans les condensateurs 24 et 25 s'ajoute en série de façon que la tension à la borne de sortie 27 par rapport à un point de masse du circuit 9 soit de l'ordre de 2(1,4 x l'amplitude de l'alimentation en courant alternatif, valeur effective). Pour une alimentation en tension alternative de 110 volts valeur effective, la tension à la borne de sortie 27 sera d'environ +308 volts. La tension à la borne 27 est appliquée à une borne d'un enroulement primaire 30 d'un transformateur de cou- rant 31. L'autre borne de l'enroulement 30 est couplée au collecteur d'un transistor régulateur 32. La conduction du transistor régulateur 32 est commandée par un signal dont la largeur d'impulsion est modulée d'un circuit de commande de régulateur 33, o peut par exemple être incor- poré un circuit intégré identifié par AN5900, fabriqué par Matsushita Electric Corporation. La conduction du transistor régulateur 32 excite l'enroulement 30 qui, par action de transformateur, excite les enroulements secondaires 34, 35 et 36. La tension développée dans l'enroulement secondaire 34 est redressée par la diode 37 et est filtrée par le condensateur 40 pour produire une tension continue qui excite le circuit de charge 41. D'une manière semblable, la tension dévelop- pée dans l'enroulement 35 est redressée et filtrée pour exciter le circuit de charge 42. La tension redressée et filtrée à l'enroulement secondaire 36 est appliquée au circuit de commande de régulateur 33 qui commande la durée de conduction du transistor 32 afin de régler les tensions appliquées aux circuits de charge 41 et 42. Le transforma- teur 31 peut, bien entenducomprendre des enroulements secondaires supplémentaires pour prcduire d'autres niveaux de tension régulée pour d'autres circuits de charge. Pour un niveau de l'alimentation en courant alternatif de l'ordre de 220 volts valeur effective, le condensateur 11 se charge par la diode 12 à un niveau suffisant pour rendre la diode Zener 15 conductrice. La conduction de la diode Zener 15 rend le transistor 16 conducteur, ce qui supprime le courant de base du transis- tor 17, faisant ainsi passer le transistor 17 à l'ouverture. La diode Zener 21 ne sera pas conductrice et le triac 22 sera alors mis hors circuit, avec pour résultat que l'alimentation en courant de la figure fonctionnera comme un pont redresseur double alternance. Pendant la partie de la forme d'onde de la tension d'alimentation en courant alternatif o la borne 7 est positive par rapport à la borne 8, le courant s'écoule de l'alimentation 10 par la diode 23, les condensateurs 24 et et une diode 43 pour retourner à l'alimentation 10. Pendant la partie de la forme d'onde de tension d'alimenta- tion en courant alternatif o la borne 7 est négative par rapport à la borne 8, le courant s'écoule de l'alimentation 10 par une diode 44, les condensateurs 24 et 25 et la diode 26 pour retourner à l'alimentation 10. Les condensa- teurs 24 et 25 se chargent en série à un niveau qui est à peu près égal à 1,4 fois la tension d'alimentation qui, pour un niveau d'alimentation de 220 volts valeur effective sera d'environ 308 volts. On peut voir que la tension à la borne de sortie 27 sera même pour des tensions d'alimentation en valeur effective de 110 volts et 220 volts. Pour des niveaux de tension d'alimentation autres que ceux précédemment dcrs, le circuit de commande de régulateur 33 commandera la conduction du transistor 32 de façon que la régulation souhaitée de la tension du circuit de charge se produise pour des niveaux de la tension alternative d'alimentation de I 'ordre de 90 volts à 250 volts. Tandis que la tension d'alimentation augmente pendant la mise en marche, par exemple, ou dans le cas d'une alimentation en courant alternatif faiblement régulée, la tension dans le condensateur 11 augmente et donc la tension appliquée à la cathode de la diode Zener 15 augmente. Alors que la tension de claquage de la diode Zener 15 est atteinte, le courant commence à s'écouler dans le transistor 16. Cette conduction commence à retirer le courant de base du transistor 17. Comme le transistor 17 est en saturation, il ne passe pas directement à l'ouver- ture. Tandis que le transistor 17 sort de saturation, le niveau de tension à son collecteur augmente, forçant du courant à s'écouler à travers la résistance 45 dans la - base du transistor 16, augmentant sa conduction. La réac- tion à travers la résistance 45 force le transistor 17 à passer rapidement à l'ouverture, donc le triac 22 commute et décommute en mode "d'action automatique" à une tension alternative d'alimentation particulièrequi, pour le circuit illustré, est à titre d'exemple de l'ordre de volts valeur effective. Cela provoque une transition rapide entre les redresseurs; c'est-à-dire le doubleur et le pont redresseur double alternance lorsque par exemple le niveau de tension alternative augmente pendant la mise en marche ou en conditions d'alimentation en courant alternatif faiblement régulée. Le changement du type de redressement réduira fortement la plage de tensions sur laquelle le régulateur est forcé à fonctionner. La transi- tion rapide réduit tout effet transitoire de façon que la tension continue régulée reste constante. La résistance 45 produit également une certaine hystérésis, à titre d'exemple de l'ordre de 5 volts, au niveau auquel la tension d'ali- mentation commute alors que la tension d'alimentation augmente ou diminue autour du niveau de la tension de commutation. La résistance 46 limite le courant de porte appliqué au triac 22 et limite également la dissipation de puissance du transistor 17. La résistance 47 stabilise la commutation du triac 22. L'alimentation en courant précédemment décrite fonctionnera par conséquent automatiquement en tant que doubleur de tension ou en tant que pont redresseur unique- ment en réponse au niveau de la tension alternative d'alimentation. Un régulateur de la largeur des impulsions est efficace dans la -lage de tensions de sortie produites par le doubleur de tension ou le pont redresseur afin de maintenir des tensions fixes régulées de sortie indépen- dantes du niveau de l'alimentation en tension alternative. Des valeurs représentatives des composants sont comme suit Diode Zener 15 20 volts Diode Zener 21 20 volts : S Résistance 13 150 K S. Résistance 14 18 K Sr Résistance 20 390 K - Résistance 45 3,3 M Résistance 46 39 K& Résistance 47 18 K L Condensateulr Il 42 7 JiAF Condensateur 24 220 A Cond ensa -Leur 25 220, F-F R E V E N D I C A T I 0 NS 1.- Alimentation en courant du type comprenant: une source de tension alternative non régulée; caractérisée par un moyen (11, 12, 13, 14) pour produire un niveau de tension représentatif de l'amplitude de ladite tension alternative non régulée; un moyen (15) répondant audit niveau représentatif de la tension pour produire un signal de sortie lorsque ledit niveau représentatif de la tension est au délà d'un niveau prédéterminé; un premier moyen redresseur (23, 24, 25, 26) couplé à ladite source de tension alternative non régulée (10) pour produire une tension continue à partir de ladite tension alternative; un moyen formant circuit (43, 44) pour former un second moyen redresseur (23, 26, 43, 44) pour produire ladite tension continue à partir de ladite tension alternative lorsque ledit moyen formant circuit (43, 44) est couplé audit premier moyen redresseur (23, 24, 25, 26); un moyen de commutation (22) répondant audit signal de sortie pour coupler ledit moyen formant circuit (43, 44) audit premier moyen redresseur (23, 24, 25, 26); et un moyen régulateur (33) répondant à ladite tension continue pour produire une tension de sortie qui est régulée par rapport aux variations du niveau de ladite tension alternative non régulée, à condition que lesdites variations soient dans une plage de valeurs autour dudit niveau prédéterminé. 2.- Alimentation selon la revendication 1, caractérsiée en ce que le premier moyen redresseur précité comprend un doubleur de tension à simple alternance (23, 24, 25, 26). 3.- Alimentation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moyen formant circuit précité comprend un trajet de courant commutable (43, 44) pour modifier le doubleur de tension à simple alternance pour former un pont redresseur double alternance. 4.- Alimentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de commutation précité comprend un triac (22). 5.- Alimentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen précité produisant le signal de sortie contient un moyen (45) pour produire une hystérésis pour déterminer le niveau dudit niveau représentatif de la tension auquel le moyen produisant le signal de sortie produit ledit signal de sortie lorsque ledit niveau représentatif de la tension varie au-dessus et en dessous dudit niveau prédéterminé. 6.- Alimentation en courant du type comprenant: une source de tension alternative non régulée; caractérisée par un moyen régulateur de tension (22, 33) couplé à ladite source de tension non régulée pour produire un niveau de tension continue régulée; un moyen (119 12, 139 14, 15) répondant au niveau de ladite tension non régulée pour produire un signal de sortie lorsque ledit niveau de ladite tension non régulée est audessus d'un niveau prédéterminé; et un moyen (16, 17, 21) répondant audit signal de sortie pour modifier ledit moyen régulateur de tension afin de maintenir ledit niveau de tension continue régulée.