Brevet FR2580125A1 — publié le 19861010

La présente invention concerne de façon générale un convertisseur de courant continu en courant continu et, plus parti- culièrement, elle se rapporte à un convertisseur de courant continu en courant continu susceptible d'être utilisé avec un récepteur radiophonique qui fonctionne à L'aide d'une batteried'alimentation. Dans un récepteur radiophonique du type à réglage d'accord de fréquence électronique, c'est-à-dire un récepteur possédant un circuit de réglage d'accord qui comporte une diode varicap et dans lequel la sélection du canal s'effectue par varia- tion d'une tension délivrée à la diode'varicap, il faut que la tension de sélection de canal varie sur un intervalle approprié, par exemple de 0,5 à 4,5 V. Lorsque le récepteur est excité par une batteriede 3 ou 6 V et, pour tenir compte du fait que la batterie s'use progressivement, la tension de sélection de canal est fournie par un convertisseur de courant continu en courant continu. On connaît différents types de convertisseurs de courant continu en courant continu, par exemple un convertisseur du type à bobine d'arrêt non amortie (RCC), comme représenté sur la figure 1, et du type transformateur d'oscillations, comme repré- senté sur la figure 2. Dans le convertisseur du type à bobine d'arrêt non amortiereprésenté sur la figure 1, un transistor Qa est commuté en conduction ou dans l'état bloqué par une impulsion PWM (à modulation en largeur d'impulsion) venant d'un circuit modula- teur PWM 11 pour ainsi délivrer une tension de sortie à une borne Ta. Cette tension de sortie est délivrée à un circuit comparateur de tension 12 dans lequel elle est comparée avec une tension de réfé- rence variable Er. Le coefficient d'utilisation de l'impulsion PWM du circuit modulateur 11 est commandé par le signal de sortie comparé du circuit comparateur de tension 12 de manière que la:tension de sortie présente sur la borne Ta soit rendue constante. On fait varier la tension de sortie constante sur la borne Ta en modifiant la tension de référence Er. Dans le convertisseur du type transformateur d'oscilla- tions représenté sur la figure 2, on réalise une oscillation à l'aide d'une fréquence de résonance entre un transformateur Ma et 258O125 un condensateur Ca pour créer une tension de sortie sur une borne Ta et on commande Le niveau de crête,ou amplitude,d'une oscillation venant d'un circuit d'oscillation 13 à l'aide d'un signal de sortie comparé venant d'un circuit comparateur 12, si bien que l'on rend constante la tension de sortie présente sur la borne Ta. Dans ce cas, on peut modifier la tension de sortie de la borne Ta en ajustant une résistance variable Ra qui possède une prise mobile à laquelle la borne Ta est connectée. Puisque le convertisseur représenté sur la figure 1 est d'un type à commutation, il produit un important bruit qui perturbe le récepteur de manière gênante. Par conséquent, il ne convient pas de produire la tension de sélection de canal destinée à la diode varicap par le moyen de ce convertisseur du type à commutation. Si le convertisseur représenté sur la figure 2 n'est pas doté de la résistance variable Ra, on commande La tension de sortie en faisant varier le niveau, ou amplitude d'oscillation,du circuit 13. Dans ce cas, il est difficile de commander de manière stable l'ampli- tude ou le niveau d'oscillation sur un large intervalle pour obtenir un large intervalle correspondant de tensions de sélection de canal. En particulier, lorsque l'on donne une valeur basse à la tension de sortie, l'oscillation s'arrête. A cet effet, et comme représenté à la figure 2, on rend l'amplitude ou le niveau de l'oscillation constante, et l'on obtient la tension de sortie voulue en utilisant la résistance variable Ra. Toutefois, avec ce dernier montage, même lorsque la tension de sortie est sur le point d'être au minimum, le circuit d'oscillation 13 doit maintenir l'oscillation à un niveau, ou amplitude d'oscillation, correspondant à celui nécessaire pour la tension de sortie maximale, ce qui entraîne que le rendement de conversion du convertisseur de courant continu en courant continu s'abaisse. Naturellement, ceci n'est pas souhaitable pour un récep- teur qui fonctionne à l'aide d'une batterie d'alimentation. C'est donc un but de la présente invention de proposer un convertisseur de courant continu en courant continu perfectionné qui évite les inconvénients ci-dessus mentionnés de la technique antérieure. Plus spécialement, c'est un but de la présente invention de fournir un convertisseur de courant continu en courant continu qui peut faire librement varier une tension de sortie sur un large intervalle s'étendant à la fois au-dessus et au-dessous de la tension d'une source d'alimentation électrique. C'est un autre but de la présente invention de fournir un convertisseur de courant continu en courant continu qui présente une consommation électrique tout à fait petite. C'est encore un but de la présente invention de proposer un convertisseur de courant continu en courant continu qui est conçu pour être utilisé avec un récepteur radiophonique fonctionnant sur une batterie électrique. Selon un aspect de l'invention, il est proposé un convertisseur de courant continu en courant continu qui comprend: un circuit redresseur de multiplication de tension possédant une ligne de source de tension à laquelle est délivrée la tension d'une source d'alimentation électrique comme point de potentiel de réfé- rence et une borne de sortie connectée à son côté de sortie; un circuit série formé d'une résistance et d'une diode et connecté entre la ligne de source de tension et la borne de sortie; un moyen de division de tension connecté entre un point de connection de ladite résistance à ladite diode se trouvant dans ledit circuit série et la terre; et un circuit d'oscillation connecté par son côté de sortie audit circuit redresseur de multiplication de tension, o,lorsque ledit circuit d'oscillation est en état d'oscillation, son signal de sortie d'oscillation est redressé et multiplié par ledit circuit redresseur de multiplication de tension afin de créer une tension de sortie plus élevée que ladite tension de la source d'alimentation sur ladite borne de sortie, tandis que, lorsque ledit circuit d'oscillation est dans un état d'arrêt, ladite tension de la source d'alimentation est divisée par ledit moyen de division de tension afin de produire une tension inférieure à ladite tension de la source d'alimentation sur ladite borne de sortie. 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 annexés, parmi LesqueLs: - Les figures 1 et 2 sont des schémas simplifiés mon- trant respectivement des convertisseurs de courant continu en courant continu selon La technique antérieure; et - La figure 3 est un schéma de connexion montrant un mode de réalisation de convertisseur de courant continu en courant continu selon la présente invention. On va maintenant décrire en détail un mode de réalisa- tion d'un convertisseur de courant continu en courant continu selon la présente invention en relation avec la figure 3, o le numéro de référence I désigne un circuit d'oscillation. Le circuit d'oscil- lation comporte des transistors Q1 et Q2 dont Les émetteurs sont connectés ensemble au collecteur d'un transistor Q3 qui est utilisé comme source de courant constant pour former un amplificateur différentiel. Une réaction positive est réalisée sur le circuit d'oscillation 1 par des condensateurs Cl et C2 ett ainsi, le circuit 1 oscille avec une fréquence d'oscillation déterminée par une bobine Ll et une capacité parasite. Une source de tension constante Vr sert à La fois de source de tension de polarisation et de source de tension de référence. A partir de cette source de tension constante Vr, la tension de polarisation de base est délivrée via une résis- tance R1 à la base du transistor Q1 et directement à La base du transistor Q2. Le convertisseur de courant continu en courant continu de la figure 3 comprend en outre un circuit redresseur de muLtipLi- cation de tension 2 qui s'interpose entre te collecteur du transis- tor Q2 et une borne de sortie T1 et qui comporte un condensateur C3 et des diodes D1, D2 et D3 connectées en série. Un condensateur C4 est- connecté en parallèle sur le circuit série formé des diodes D1 et D2. Le trajet collecteur-émetteur d'un transistor Q4 est connecté entre une borne T2 de source d'alimentation et Le point de connexion d'un condensateur C3 à une diode D1.. Un condensateur C5 est connecté entre La borne T2 et le point de connexion des diodes D1 et D2. Une résistance R2 et un condensateur C7 sont chacun connectés entre des bornes T2 et la base du transistor Q4. Une diode D4 est connectée entre la base du transistor Q4 et la diode D3, et un condensateur C6 est connecté entre les bornes T1 et T2. On notera que la résistance R2 et la diode D4--sont en effet connectées en série entre la borne D2 de source d'alimentation et la borne de sortie T1. De plus, des résistance R7 et R8 sont connectées en série avec la source de tension Vr. Une tension produite au niveau du point de connexion entre les résistances R7 et R8 est déLivrée à une borne d'entrée-d'inversion d'un circuit de comparaison de tension 3. Un potentiomètre ou une résistance variable VR est connecté à la source de tension Vr, et les résistances R9 et R10 sont connectées en série entre la borne T1 et le contact glissant, ou prise, de la résistance variable VR. Une tension Vs produite au niveau du point de connexion entre les résistances R9 et R10 est délivrée à une borne d'entrée de non-inversion du circuit 3 de comparaison de tension. Les résistances R3 et R4 et le trajet collecteur-émetteur d'un transistor Q5 sont connectés en série à une source de tension Vr. La tension de sortie comparée venant du circuit de comparaison de tension 3 est délivrée à la base du transistor Q5, dont le collec- teur est en outre connecté à la base du transistor Q3. Le point de connexion entre les résistances R3 et R4 est connecté à la base du transistor Q6, dont le collecteur est connecté via une résistance R5 à une source de tension Vr. Le collecteur du transistor Q6 est en outre connecté aux bases des transistors Q7 et Q8. Le collecteur du transistor Q7 est connecté à la base du transistor Q4, c'est-à- dire au point de connexion entre la résistance R2 et la diode D4, et le collecteur du transistor Q8 est connecté à la borne T1. Enfin, une résistance R6 est connectée entre l'émetteur du transistor Q8 et la terre. Le convertisseur de courant continu en courant continu selon cette invention, tel que décrit en relation avec la figure 3, fonctionne de la manière suivante. Lorsque le contact glissant de la résistance variable VR est placé en une position proche du côté terre de son élément résistant, il se crée une tension de sortie élevée sur la borne T1. Plus spécialement, dans ce cas, puisque la tension Vs est relativement 258e12$ faible, le signal de sortie comparé Vc appliqué à la base du tran- sistor Q5 est également faible, de sorte que l'impédance du tran- sistor Q5 est grande. Par conséquent, une grande tension de pola- risation de base est appliquée au transistor Q3 et un courant relativement important circule dans le transistor Q3. Puisque le courant de collecteur est important, le circuit d'oscillation 1 oscille et le niveau d'oscillation de crête, ou son amplitude, est relativement important. A ce moment, puisque la polarisation de base du tran- sistor Q6 est plus élévée que celle du transistor Q3 d'une quantité correspondant à la chute de tension aux bornes de la résistance R4, le transistor Q6 tend à devenir conducteur plus facilement que le transistor Q3. En résultat, les transistors Q7 et Q8 passent dans l'état non conducteur. Puisque le transistor Q7 est rendu non conducteur, la base du transistor Q4 se polarise par l'intermé- diaire de la résistance R2, si bien que le transistor Q4 est rendu conducteur et fonctionne en diode. De plus, puisque le tran- sistor Q8 est rendu non conducteur, le circuit 2 fait fonction de circuit redresseur de multiplication de tension, c'est-à-dire qu'il produit une tension continue redressée qui vaut quatre fois la tension de crête du signal de sortie d'oscillation du circuit 1. Ce signal de sortie redressé du circuit 2 est délivré à la borne T1. A cet instant, le circuit redresseur 2 prend la tension Vcc se trouvant sur la borne T2 comme point de potentiel de référence, de sorte que la tension de sortie créée sur la borne T1 possède la valeur qui résulte de l'addition de la tension Vcc présente sur la borne T2 avec le signal de sortie redressé multi- plié en tension du circuit 2. Lorsque le contact glissant de la résistance variable VR s'est déplacé vers le côté haute tension, d'une quantité prédéterminée par rapport au côté terre, la tension Vs augmente de la valeur correspondant à cette quantité prédéterminée et, par conséquent, le signal de sortie comparé Vc du circuit de comparaison 3 augmente également. Ainsi, l'impédance du transistor Q5 s'abaisse et le courant de collecteur du transistor Q3 diminue. Par conséquent, le niveau d'oscillation, ou amplitude, du circuit d'oscillation 1, et le signal de sortie redressé et multiplié par quatre du circuit 2 diminue. Ainsi la tension de sortie présente sur la borne T1 diminue d'une quantité correspondant à la quantité dont s'est déplacé Le contact glissant de la résistance variable VR. Comme décrit ci-dessus, si on règle le contact glissant de la résistance variable VR le long de la partie de la résistance connectée à la terre, le niveau d'oscillation, ou amplitude de crêtei du signal de sortie du circuit d'oscillation 1 varie, de sorte que la tension de sortie présente sur la borne T1 varie sous son action. Si, tandis que le contact glissant de la résistance variable VR se trouve en une position constante, la tension de sortie présente sur la borne T1 fluctue, par exempte s'abaisse, le signal de sortie comparé Vc s'abaisse également, de sorte que l'impédance du transistor Q5 augmente et que le courant de cotlec- teur du transistor Q3 augmente. Ainsi, le niveau d'osciLlation, ou amplitude de crête, du signal de sortie d'oscillation du circuit d'oscillation 1 augmente de façon à empêcher La tension de sortie de la borne T1 de diminuer. Ainsi, si la tension de sortie présente sur la borne T1 fluctue, l'amplitude de cette fluctuation est renvoyée sur le circuit d'oscillation 1 en réaction négative, ce par quoi le niveau d'oscillation, ou son amplitude, varie ou est compensé-de manière convenable! En résultat, la tension de sortie présente sur la borne T1 est stabilisée de façon à devenir une valeur ajustée constante. Toutefois, lorsque l'on déplace de nouveau le contact glissant de la résistance variable VR vers le côté haute tension, c'est-à-dire que le contact glissant s'approche de l'extrémité haute tension de la résistance, la tension Vs augmente encore et le signal de sortie comparé Vc devient suffisamment élevée pour que l'impédance du transistor Q5 s'abaisse jusqu'au point o le transistor Q3 est rendu non conducteur et o l'oscillation du circuit d'oscillation 1 s'arrête. De plus, à cet instant, puisque l'impédance du tran- sistor Q5 diminue encore, l'impédance du transistor Q6 devient grande et augmente la tension de polarisation de base des tran- sistors Q7 et Q8. Ainsi, les transistors Q7 et Q8 sont placés dans un état d'impédance prédéterminé autre que l'état non conducteur. En résultat de ce qui vient d'être énoncé, La tension Vcc présente sur la borne T2 est délivrée,via la résistance R2 et ta diode D4 disposées en série, à la borne T1 et, dans te même temps, cette tension de sortie est divisée par les transistors Q7 et Q8 et La résistance R6. Par conséquent, lorsque le contact glissant de La résis- tance variable VR est ajusté te Long de La partie haute tension de la résistance alors que les transistors Q7 et Q8 sont dans un état autre que l'état non conducteur, la tension de sortie comparée Vc varie en fonction de ce réglage et L'impédance du transistor Q5 varie, si bien que l'impédance du transistor Q6 et, par conséquent, les impédances des transistors Q7 et Q8 varient, ce qui entraîne un ajustement de la tension de sortie de niveau bas présente sur la borne T1. En d'autres termes, Lorsque le contact glissant de La résistance variable VR est ajusté le long de la partie haute tension de La résistance, le rapport de division de tension de la tension Vcc de la source d'alimentation varie et La tension de sortie présente sur la borne T1 varie en conséquence. Toutefois, Lorsque le contact gLissant de la résistance variable VR est disposé en une position prédéterminée Le long de la partie haute tension de la résistance, si ta tension de sortie présente sur la borne T1 fluctue, cette fluctuation apparaît sous forme d'une variation de la tension de sortie comparée Vc et est renvoyée en réaction négative sur les transistors Q7 et Q8 de façon que la tension de sortie présente sur la forme T1 soit stabilisée et devienne une valeur ajustée constante. Si l'on choisit de manière appropriée tes points de fonctionnement des transistors Q3 à Q8, lorsque ta tension de sortie présente sur la borne T1 est plus éLevée que la tension Vcc de ta source d'alimentation électrique présente sur la borne T2, le circuit d'oscillation 1 oscille. Le signal de sortie d'oscillation subit un redressement et la tension de crête est multipLiée par un facteur 4 dans le circuit 2, puis est délivrée à la sortie T1. D'autre part, Lorsque la tension de sortie présente sur la borne T1 est inférieure à la tension Vcc de la source d'alimentation, l'oscil- lation du circuit d'oscillation 1 s'arrête, et la tension Vcc de la source d'alimentation subit une division, puis est délivrée à la borne T1. A cet instant, puisque La tension de sortie est obtenue via la diode D4, les éLéments de circuit Q4 et D1 à D3 sont rendus non conducteurs de sorte qu'il est possible de supprimer l'insta- bilité existant au point de passage entre un mode de fonctionnement consistant à extraire la tension de sortie par un redressement- multiplication par quatre du signal de sortie d'oscillation et le mode de fonctionnement consistant à obtenir la tension de sortie en divisant la tension Vcc de la source d'alimentation électrique. Lorsque la tension de sortie présente sur la borne T1 est inférieure à la tension de la source d'alimentation Vr, le transistor Q8 fonctionne comme un trajet de dérivation à la terre pour le courant passant dans les résistances R10 et R9, si bien qu'il est possible de positionner la tension de sortie au voisinage de zéro. Selon la présente invention telle que ci-dessus décrite, lorsqu'une tension de sortie supérieure à la tension de la source d'alimentation Vcc est nécessaire, le circuit d'oscillation 1 oscille et la tension de sortie est produite par un redressement et une multiplication par quatre du signal de sortie d'oscillation; et, lorsqu'une tension de sortie inférieure à la tension de la source d'alimentation Vcc est nécessaire, l'oscillation du circuit d'oscillation 1 s'arrête et la tension de sortie est obtenue par division de la tension de la source d'alimentation Vcc. Ainsi, il est possible de modifier la tension de sortie sur un large intervalle entre une haute tension et une basse tension. Puisque l'oscillation du circuit d'oscillation 1 s'arrête lorsque la tension de sortie voulue est inférieure à la tension de la source d'alimentation Vcc, la consommation de courant est petite. Ainsi, un convertisseur de courant continu en courant continu selon la présente invention peut commodément être utilisé dans un récepteur excité par une batterie électrique. Lorsque la tension de sortie est basse, la tension de sortie est obtenue via la diode D4, si bien que le transistor Q4 et les diodes D1 à D3 sont rendus non conducteurs. Par conséquent, il est possible de faire varier régulièrement le mode de fonctionnement entre celui pour lequel une tension de sortie élevée est produite par redressement et multiplication par quatre du signal de sortie d'oscillation et celui pour lequel une tension de sortie faible est produite par division de la tension de la source d'alimentation Vcc. Puisque, dans le convertisseur de courant continu en courant continu selon l'invention, il n'est besoin d'aucune opéra- tion de commutation et que le circuit d'oscillation 1 est du type équilibré, il est produit peu de bruit. Ainsi, on empêcher que le récepteur. radiophonique ne soit perturbé par ce bruit. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du dispositif 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. REVENDICATIONS 1. Convertisseur de courant continu en courant continu caractérisé er ce qu'il comprend: - un circuit d'oscillation (1) possédant un état d'oscil- lation, dans lequel un signal de sortie d'oscillation est produit, et un état d'arrêt; - une borne de sortie (T1); - une ligne de source de tension (T2) servant à recevoir la tension (Vcc) d'une source d'alimentation électrique; - un moyen redresseur de multiplication de tension (2) recevant ladite tension de source d'alimentation de la part de ladite ligne de source de tension et connecté audit circuit d'osciL- lation de façon à recevoir ledit signal de sortie d'oscillation dans ledit état d'oscillation, puis à produire un signal de sortie redressé possédant une tension qui vaut au moins deux fois la tension de crête dudit signal de sortie d'oscillation et qui se superpose à ladite tension de source d'alimentation afin de produire sur ladite borne de sortie une tension de sortie qui est plus élevée que Ladite tension de source d'alimentation; un circuit série formé d'une résistance (R2) et d'une diode (D4) et connecté entre ladite ligne de source de tension et ladite borne de sortie; et - un moyen de division de tension (Q7, Q8, R6) connecté entre un point de connexion de ladite résistance avec ladite diode dans ledit circuit série et la terre, de sorte que, dans ledit état d'arrêt dudit circuit d'oscillation, la tension de source d'alimentation soit divisée par ledit moyen de division de tension afin de produire sur ladite borne de sortie une tension de sortie qui est inférieure à ladite tension de source d'alimentation. 2. Convertisseur de courant continu en courant continu seton la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen (Q3, Q5) permettant de faire varier la tension de crête dudit signal de sortie d'oscillation et, ainsi,ajuster la valeur de ladite tension de sortie dans ledit état d'oscillation dudit circuit d'oscillation. 3. Convertisseur de courant continu en cDurant continu selon La revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen qui répond aux fluctuations de Ladite tension de sortie par rapport à une vaLeur ajustée de celle-ci en faisant varier ladite tension de crête dudit signal de sortie d'oscilLation dans un sens propre à maintenir ladite valeur ajustée de ta tension de sortie sur ladite borne de sortie. 4. Convertisseur de courant continu en courant continu selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit circuit d'oscillation comporte un premier et un deuxième transistor (Q1, Q2) connectés à un troisième transistor (Q3) faisant fonction de source de courant constant afin de former un amplificateur différentiel, et un moyen de réaction positive; et en ce que ledit moyen permet- tant de faire varier la tension de crête dudit signal de sortie d'oscillation comporte un moyen (Q5) permettant de faire varier la tension de polarisation de base dudit troisième transistor. 5. Convertisseur de courant continu en courant continu selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen permet- tant de faire varier la tension de polarisation de base dudit troisième transistor comporte une source de tension de référence (Vr), un transistor de commande de polarisation (Q5) connecté à ladite source de tension de référence et audit troisième transistor CQ3) afin de faire varier ladite tension de polarisation de base de ce dernier en sens inverse d'une tension de commande appliquée à- la base dudit transistor de commande de polarisation, un compara- teur de tension (3) possédant une première et une deuxième entrée et produisant un signal de sortie comparé servant de ladite tension de commande destinée audit transistor de commande de polarisation, un moyen (R7, R8) connecté à ladite source de tension de référence afin de produire un niveau de tension constant sur ladite première entrée, et un moyen (R9, R10) connecté à ladite borne de sortie afin de produire sur ladite deuxième entrée une tension qui varie proportionnellement à ladite tension de sortie. 6. Convertisseur de courant continu en courant continu selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen qui produit ladite tension sur ladite deuxième entrée comporte un moyen (VR) permettant de faire varier la tension de Ladite deuxième entrée par rapport à Ladite tension de sortie. 7. Convertisseur de courant continu en courant continu selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen permet- tant de produire la tension de ladite deuxième entrée comporte une résistance variable (VR) connectée à ladite source de tension de référence et possédant un contact glissant, deux résistances (R9, R10) connectées en série entre ladite borne de sortie et ledit contact glissant, et un moyen connectant un point de connexion d'entre les résistances avec ladite deuxième entrée de façon que la tension de ladite deuxième entrée varie avec le déplacement dudit contact. 8. Convertisseur de courant continu en courant continu selon la revendication 5 ou 7, caractérisé en ce que ledit troisième transistor est rendu non conducteur pour établir ledit état d'arrêt en réponse à l'existence d'un niveau prédéterminé dudit signal de sortie comparé; et en ce que ledit moyen de division de tension comporte une paire de transistors supplémentaires (Q7, Q8) dont les bases sont connectées en commun pour qu'ils soient rendus conducteurs lorsque ledit signal de sortie comparé atteint ledit niveau prédé- terminé, l'un desdits transistors supplémentaires possède un trajet collecteur-émetteur qui est connecté-entre ledit point de connexion du circuit série et La terre, et l'autre desdits transistors supplé- mentaires possède un trajet collecteur-émetteur connecté entre ladite borne de sortie et la terre par l'intermédiaire d'une résis- tance (R6) en série avec lui, et les impédances desdits transistors supplémentaires diminuent progressivement en réponse à L'augmenta- tion dudit signal de sortie comparé au-delà dudit niveau prédéterminé.