Brevet FR2579785A1 — publié le 19861003

CIRCUIT DE COMMANDE DE VARIATION DE PUISSANCE D'UN ELEMENT RESISTIF ALIMENTE PAR LA TENSION ALTERNATIVE DU SECTEUR La présente invention concerne le circuit de commande de variation de puissance d'un élément résistif alimenté par la tension alternative du secteur, notamment le circuit de commande de variateurs de puissance par angle de phase appelés gradateurs de lumière. Les gradateurs de lumière actuellement disponibles dans le commerce sont constitués essentiellement, comme représenté sur la figure 1, par un triac 1, un circuit de déclenchement du triac 2, à savoir un circuit permettant la variation de puissance par angle de conduction, et un filtre 3 d'anti-parasitage pour éliminer les parasites hautes fréquences dus au déclenchement du triac, parasites qui peuvent perturber la réception des ondes radioélectriques. Le filtre 3 d'anti-parasitage est constitué d'une inductance L et d'une capacité C, l'inductance L servant à réduire la variation instantanée de courant di lors de l'amorçage.En effet, sans filtre LC, c'est-à dt dire lorsque le triac débite sur une charge purement résistive telle que la lampe 1 montée en série sur le secteur, le courant I provenant du secteur a la forme représentée par la courbe A sur la figure 2a, tandis qu'avec un filtre LC, le courant provenant du secteur croît avec un dl/dt très faible, représenté sur la courbe B, qui est fonction de la décharge du condensateur de filtrage C. Ce dI/dt très faible limite les perturbations hautes fréquences sur le secteur. Toutefois, pour le triac le filtre LC constitue un circuit oscillant. Aussi, après l'amorçage, au lieu d'avoir un courant dans le triac suivant sensiblement une sinusoïde comme avec une charge purement résistive, celui-ci se met à osciller, comme représenté sur la Figure 2b courbe A. L'inconvénient principal de ces oscillations est que le courant dans le triac peut descendre en dessous du courant de maintien IH, oe qui entraine un désamorçage du triac comme représenté sur la figure 2b courbe B. On observe dans ce cas au niveau de la charge, à savoir de la lampe, un papillotement connu sous le nom d'effet Flicker. Pour éviter ce phénomène, il n'est pas possible de descendre en puissance en dessous de 60 W. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en proposant un circuit de commande qui permet d'éviter le désamorçage du triac. En conséquence, la présente invention a pour objet un circuit de commande de variation de puissance d'un élément résistif alimenté par la tension alternative du secteur, comprenant un triac, un filtre d'anti-parasitage à inductance et capacité et un circuit de commande de déclenchement du triac en fonction de l'angle de phase de la tension alternative du secteur, le triac comportant une première électrode, une deuxième électrode et une électrode de gachette située du côté de la première électrode caractérisé en ce qu'il comporte une inductance capable de supporter le courant principal à travers le triac et qui est reliée respectivement à la première électrode du triac et à une des bornes du circuit de commande dont les deux autres bornes sont connectées respectivement à la deuxième électrode et à l'électrode de gachette du triac. Ainsi, au moment où le triac risque de se désamorcer, le courant qui subsiste dans l'inductance, insuffisant comme courant principal pour maintenir le triac conducteur, se transforme en courant de gachette réamorçant le triac. Pour obtenir le résultat recherché, on utilise de manière inattendue une inductance qui tend à priori à mettre une tension importante entre la gachette et la cathode, alors qu'habituellement la tension gachette-cathode est d'environ 1 Volt quels que soient la tension et le courant. Selon un autre mode de réalisation, le circuit comporte une inductance supplémentaire connectée entre la deuxième électrode et le point commun à l'élément résistif et à la capacité du filtre, cette inductance supplémentaire constituant l'inductance du filtre d'anti-parasitage. Dans ce mode de réalisation, la valeur de l'induc tanoe supplémentaire est environ 10 fois supérieure à la valeur de l'inductance en série avec la première électrode. Selon un autre mode de réalisation préférentiel, le circuit de déclenchement est un circuit de déclenchement par diac comportant une résistance montée en série entre une borne du diac et l'électrode de gachette du triac. Cette résistance a pour but de limiter la décharge du condensateur de filtrage dans le circuit de déclenchement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description de divers modes de réalisation faite ci-après avec référence aux dessins ci-annexées dans lesquels: - la figure 1, déjà décrite, est un schéma électrique d'un gradateur de lumière selon l'art antérieur, - les figures 2a et 2b sont des courbes donnant les allures des courants provenant du secteur et dans le triac en fonction du temps, - la figure 3 est un schéma électrique d'uri premier mode de réalisation d'un gradateur de lumière conforme à la présente invention, et - la figure 4 est un schéma électrique d'une variante de réalisation du gradateur de lumière de la figure 3. La présente invention est décrite en se reférant à un gradateur de lumière. Toutefois, il est évident pour l'homme de l'art qu'elle peut s'appliquer à tous circuits de commande de variation de puissance d'un élément résistif alimenté par la tension alternative du secteur. On a représenté sur la figure 3, une lampe I formant l'élément résistif montée en série entre la borne A du secteur et un gradateur de lumière conforme à la présente invention. De manière plus spécifique, le gradateur de lumière est constitué par un triac T comportant trois électrodes à savoir une première électrode el ou cathode, une deuxieme électrode e2 ou anode et une troisième électrode e g ou électrode de gachette. La deuxième électrode e2 est reliée à une borne de la lampe 2 tandis que la première électrode el est reliée conformément à la présente invention par l'intermédiaire d'une inductance L à un point commun C' relié à la masse. L'autre borne B du secteur est reliée à ce point commun. De plus, une capacité C1 de filtrage est montée en parallèle sur le triac et l'inductance L, entre la borne de la lampe 1 connectée à l'électrode e2 et le point commun C'. Selon une variante de réalisation représentée à la figure 4, une inductance L1 est montée entre le point commun à la lampe 1 et la capacité C1 et l'électrode e2 du triac. Les éléments ci-dessus constituent le filtre d'antiparasitage chargé d'éliminer les composantes hautes fréquences. De préférence, l'inductance L1 présente une valeur environ 10 fois supérieure à l'inductance L qui, elle, doit être capable de supporter le courant principal à travers le triac. D'autre part, les électrodes du triac sont connectées à un circuit de déclenchement réalisant le déclenchement du triac en fonction de Mangle de phase de la tension alternative du secteur. De préférence, le circuit de déclenchement est un circuit de déclenchement par diac. Toutefois, d'autres circuits réalisant le déclenchement du triac en fonction de l'angle de phase de la tension alternative du secteur peuvent etre envisagés. De manière plus spécifique, ce circuit connu comporte un diac D connecté entre l'électrode de gachette eg du triac et le point commun entre une capacité C2 et un potentiomètre P. L'autre borne de la capacité C2 est reliée au point commun C' tandis que l'autre borne du potentiomètre P est connectée en série à une résistance R T reliée à la deuxième électrode e2. Comme représenté sur la figure 3, une résistance R g est montée en série entre le diac D et l'électrode de gachette e g pour limiter la décharge du condensateur C1 dans le circuit de déclenchement. On expliquera maintenant le fonctionnement du gradateur de lumière de la présente invention dans lequel le triac est commandé par un diac et alimente la lampe en alternatif, la puissance appliquée à la charge variant selon l'angle de passage du courant. Dans ce cas, le déclenchement du triac est réalisé de la manière décrite ci-après. Dès l'apparition d'une alternance, la capacité C2 commence à se charger à travers la résistance RT et le potentiomètre P selon une constante de temps (RT + P) x C. Lorsque la tension à ses bornes atteint la tension de retournement du diac, ce dernier devient passant et le condensateur C2 se décharge dans la gachette du triac et l'amorce, la charge étant alors alimentée. Le moment de déclenchement du triac est fonction de la valeur de RT + P. Si RT + P est faible, le triac est déclenché plus t8t et la puissance fournie à la lampe I est importante. A l'inverse, une forte résistance série a pour effet de réduire la puissance fournie à la charge. Lorsque le triac est amorcé, la tension secteur instantanée se trouve appliquée aux bornes de l'inductànce L. Cette tension étant supérieure à celle de la capacité C2, un courant de charge inverse circule dans l'électrode de gachette, courant qui est limité par la résistance Rg. D'autre part, la tension apparaissant aux bornes de l'inductance polarise le diac D en sens inverse. I1 se retourne donc et laisse passer le courant inverse qui recharge le condensateur C2. Puis la tension aux bornes de l'inductance L diminue, s'annule et passe en négatif. La tension aux bornes du condensateur C;2 ayant augmenté du fait de l'inductance L, le diac D se retrouve à nouveau polarisé en direct. Un courant positif circule alors dans l'électrode de gachette du triac. Ce courant de faible amplitude et de durée importante permet de maintenir le triac amorcé. Ainsi, en positionnant une inductance dans la première électrode du triac, on peut utiliser la tension apparaissant à ses bornes, à la mise en conduction du triac. Cette tension déplace le point de la première électrode et provoque un courant de gachette supplémentaire qui maintient le triac amorcé. Exemple de réalisation du montage Un gradateur de lumière conforme à la présente invention a été réalisé avec les valeurs suivantes. C = 0,1pF RT = 6,8k # P = lO0kJL C2 = 0,47uF L = 2mH Rg = 75# Pour obtenir un courant de gachette très long afin d'assurer le maintien en conduction du triac, le condensateur d'amorçage doit être très important. Pour faire varier l'angle de phase entre 0 et 10 ms avec un tel condensateur, le potentiomêtre sera de 100k# Les autres composants ne sont pas modifiés. Toutefois, le filtre LC peut être légèrement augmenté par rapport au montage normal. REVENDICATIONS 1. Circuit de commande de variation de puissance d'un élément résistif (I) alimenté par la tension alternative du secteur, comprenant un triac (T), un filtre d'anti-parasitage à inductance et capacité (C1) et un circuit de commande (D, RT, P, C2) de déclenchement du triac en fonction de l'angle de phase de la tension alternative du secteur, le triac comportant une première électrode (el), une deuxième électrode (e2) et une électrode de gachette (eg) située du côté de la première électrode (e1), caractérisé en ce qu'il comporte une inductance (L) capable de supporter le courant principal à travers le triac et qui est reliée respectivement à la première électrode du triac (el) et à une (C') des bornes du circuit de commande (D, RT, P, C2) dont les deux autres bornes sont connectées respectivement à la deuxième électrode (e2) et à l'électrode de gachette (eg) du triac. 2. Circuit de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une inductance supplémentaire (L1) connectée entre la deuxième électrode (e2) et le point commun à l'élément résistif (1) et à la capacité (1) du filtre, cette inductance supplémentaire constituant l'inductance du filtre -d'anti-parasitage. 3. Circuit de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'inductance supplémentaire (L1) présente une valeur environ 10 fois supérieure à la valeur de l'inductance (L) en série avec la première électrode. 4. Circuit de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit de commande de déclenchement du triac est un circuit de déclenchement par diac (D). 5. Circuit de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une résistance (Rg) montée en série entre le diac (D) et l'électrode de gachette (eg).