Brevet FR2564258A1 — publié le 19851115

La présente invention est relative à un générateur de signaux alternatifs de puissance à partir dtune source d'alimentation en courant continu ou d'un secteur alternatif redressé. Dans des applications de plus en plus nombreuses, par exemple pour l'alimentation d'ordinateurs, de microordinateurs, d'appareils scientifiques de haute précision, d'appareils de laboratoire et autres, il est nécessaire de disposer d'une alimentation en courant alternatif symetri- que stabilisé ayant une tension, une amplitude, une fréquence et une forme d'onde quelconques déterminées et constantes Les appareils connus jusqu'à présent pour réaliser une telle transformation du courant d'alimentation sont compliqués et donc coûteux et leur rendement n'est pas satisfaisant. Suivant la technique connue on utilise généralement un amplificateur linéaire du type utilisé en électroacoustique. Ces appareils ont un rendement théorique d'environ 50%, ce qui conduit à réaliser des appareils encombrants en raison de la nécessité de dissiper sous forme de chaleur à peu près autant de puissance que celle obtenue à la sortie de l'appareil. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en réalisant un appareil à composants solides permettant d'obtenir un courant alternatif symetrique ayant une forme, une amplitude et une fréquence constantes et stabilisées et sous une tension désirée à partir d'une source d'alimentation en courant continu, ou en courant alternatif sans qu'il soit nécessaire que sa tension soit constante et stabilisée, cet appareil étant de fabrication simple, peu coûteuse et ayant un encombrement réduit. L'invention a également pour but de réaliser un tel appareil fournissant un courant alternatif dont la forme d'onde puisse être à volonté pulsatoire, rectangulaire, triangula re,sinusoidale etc., à volonté. L'invention a pour objet à cet effet un appareil générateur de signaux alternatifs de puissance à partir d'une source de courant continu ou d'un secteur alternatif redressé, caractérisé en ce qulil comprend, en combinaison avec un ensemble interrupteur commandé-filtre de type connu, un transformateur au primaire duquel est appliqué le signal de sortie unidirectionnel dudit ensemble, des moyens pour inverser une fois sur deux le sens dudit signal dans le primaire, un générateur de signal de référence, des moyens pour redresser la tension alternative de sortie apparaissant au secondaire du transformateur, et un comparateur pour comparer ladite tension redressée audit signal de référence et fournir un signal d'erreur pour commander l'interrupteur dudit ensemble. Suivant une; autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens pour inverser une fois sur deux le sens dudit signal dans le primaire du transformateur comprennent un système d'interrupteurs commandés alternativement par un générateur d'impulsions de commande. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure 1 est un schéma synoptique de l'appareil suivant l'invention, utilisant un transformateur dont le primaire comporte une prise médiane. La figure 2 montre un exemple d'un système d'interrupteurs utilisé avec un transformateur à primaire normal. La figure 3 montre l'image du signal de l'onde à reproduire, fournie par le générateurs de sigmal de référence. La figure 4 montre l'image du courant alternatif symétrique obtenu à la sortie du secondaire du transformateur Suivant l'exemple représenté à la figure 1; l'appareil suivant l'invention comprend un ensemble de type connu comportant une source î de courant continu, qui n'est pas nécessairement constante et qui peut être soit une batterie d'accumulateurs, un secteur alternatif redressé, des générateurs solaires etc., filtrée4 et dont la valeur nominale peut être quelconque. Cet ensemble comporte également un interrupteur commandé 2 relié à la sortie de la source 1, et un filtre 3 de régularisation comprenant, comme connu en soi, un bobinage, une diode et un condensateur. Cet ensemble fournit une tension régulée à la sortie du filtre 3. Suivant l'invention, la sortie du filtre 3 est appliquée au primaire d'un transformateur 4 qui, suivant l'exemple représenté à la figure 1, est un transformateur dont le circuit primaire comporte une prise médiane, et il est prévu un système à interrupteurs commandés par un circuit générateur d'impulsions 5. 6,7 Ce système comprend deux transistors/auxquels sont appliquées simultanément les impulsions fournies par le générateur 5, l'agencement étant tel que le transistor 6 conduit lorsque le transistor 7 ne conduit pas, et inversement, tour à tour. Le sens de passage du signal de sortie du filtre 3 est ainsi inversé une fois sur deux et il en résulte l'apparition aux bornes 8 du secondaire 9 du transformateur d'un courant alternatif symétrique. Ce courant alternatif est redressé au moyen d'un redresseur 10 dont la sortie est appliquée à une entrée d'un comparateur 11 dont l'autre entrée reçoit un signal de référence fourni par un générateur 12 de signal de référence. La sortie du comparateur 11 est représentative de l'erreur et est appliquée à un circuit de commande 13 qui commande l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur 2 de l'ensemble précité. La figure 3 montre l'image du signal à reproduire et la figure 4 montre l'image du courant alternatif symétrique régulé obtenu aux bornes 8 du secondaire du transformateur. On comprend, bien entendu, que le générateur 12 fournit l'image du signal de l'onde à reproduire sous la forme d'une tension unidirectionnelle (figure 3) à une fréquence double de celle désirée à la sortie 8 du secondaire du transformateur 4. L'énergie est fournie de la source 1 par l'interrupteur 2, qui est un semi-conducteur d'un type adapté à la commutation de courants et de fréquences élevés. La fonction du filtre 3 est de restituer la valeur moyenne et donc de reproduire le signal fourni par le générateur 12 avec la puissance désirée, en provenance de la source 1. Le rendement de cette transformation est satisfaisant si l'on utilise des fréquences de hachage élevées, de l'ordre de quelques dizaines de Khz. On a représenté à la figure 2 un exemple d'un système d'interrupteurs pouvant être utilisé dans le cas d'un transformateur à primaire simple. Dans ce cas le conducteur 14 de sortie du filtre 3 est relié dans le circuit au moyen de deux paires d'interrupteurs 15,16 et 17,18. Les interrupteurs de la paire 15, 16 sont reliés en série et les interrupteurs de la paire 17, 18 sont également reliés en série. La jonction entre les interrupteurs 15,16 est reliée à une extrémité du primaire et la jonction entre les interrupteurs 17,18 est reliée à l'éxtrémité opposée du primaire. Le circuit de commande 5 est relié aux quatre interrupteurs et l'agencement est tel qu'un interrupteur de l'une des paires, par exemple l'interrupteur 15, est fermé simultanément avec l'interrupteur opposé 18 de l'autre paire tandis que les deux autres interrupteurs opposés sont ouverts simultanément, faisant ainsi passer le signal de sortie du filtre 3 dans le sens de la flèche A; la commutation inverse étant effectuée alternativement,avec les interrupteurs 17,16 fermés et les interrupteurs 15,18 ouverts, simultanément, faisant passer le signal de sortie du filtre 3 dans le sens de la flèche B. L'utilisation, suivant l'invention, d'un transformateur permet d'obtenir les signaux de puissance alternatifs à toute tension désirée, indépendamment de la tension de la source continue 1 et de ses variations. En effet, la tension alternative de sortie prélevée aux bornes 8 du secondaire et redressée par le redresseur 10 est comparée avec la tension unidirectionnelle du générateur 12 par le comparateur 11 qui réagit à toute différence pour corriger la position instantanée de l'interrupteur 2; (ouvert ou fermé). REVENDICATIONS 1- Appareil générateur de signaux alternatifs de puissance à partir d'une source de courant continu ou d'un secteur alternatif redressé, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison avec un ensemble interrupteur commandéfiltre (2,3) de type connu, un transformateur (4) au primaire duquel est appliqué le signal de sortie unidirectionne-l dudit ensemble (2,3), des moyens (5,6,7,15,16,17,18) étant prévus pour inverser une fois sur deux le sens dudit signal dans le primaire, un générateur (12) de signal de référence, des moyens (10) pour redresser la tension alternative de sortie du secondaire du transformateur, et un comparateur (11) pour comparer ladite tension redressée audit signal de référence et fournir un signal d'erreur pour commander l'interrupteur (2) dudit ensemble. 2- Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour inverser une fois sur deux le sens dudit signal dans le primaire du transformateur (4) comprennent un système d'interrupteurs (6,7,15,16,17,18) commandés alternativement par un circuit (5) générateur d'inpulsîons de commande. 3- Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le système d'interrupteurs comprend deux paires (15,16 et 17,18), les interrupteurs de chaque paire étant reliés en série et la jonction entre les interrupteurs de chaque paire étant reliée à une extrémité du primaire du transformateur (4). 4- Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'un interrupteur (15 ou 17) de chaque paire est ouvert en même temps que l'interrupteur opposé (18 ou 16)de l'autre paire tandis que les deux autres interrupteurs opposés sont simultanément fermés par ledit circuit (5) générateur d'impulsions de commande, et inversement, de façon alternative. 5- Appareil suivant la revendication 2, caractéri sé en ce que le primaire du transformateur (4) comporte une prise médiane à laquelle est appliqué ledit signal de sortie unidirectionnel du filtre (3), ledit système d'interrupteurs comprenant deux interrupteurs (6,7) reliés chacun entre une extrémité du primaire et ledit générateur (12) d'impulsions de commande pour être l'un fermé et l'autre ouvert et inversement, de façon alternative. 6- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens pour redresser la tension alter.lative de sortie aux mornes 8) du secondaire comprennent un redresseur (10) relié entre les extrémités du secondaire et dont la sortie est appliquée à une entrée dudit comparateur (11). 7- Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ledit signal de référence est appliqué à l'autre entrée dudit comparateur (11). 8 -Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le signal de sortie du comparateur (11), représentatif de l'erreur entre la tension redressée et le signal de référence est appliqué à un circuit de commande (13) de l'interrupteur dudit ensemble interrupteur commandé-filtre. 9-Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits interrupteurs (2,6,7,15,16,17,18) sont des transistors.