Brevet FR2581818A1 — publié le 19861114

La présente invention se rapporte à des alimen- tations en courant de régulation du type commuté pour dispositif de visualisation vidéo et,en particulier, à des alimentations du type commuté qui fonctionnent en réponse à des impulsions de largeur et de fréquence variables. Dans des dispositifs de visualisation vidéo comme des téléviseurs ou des moniteurs de calculateur, sont incorporées des alimentations en courant qui produisent un ou plusieurs niveaux de tension régulée qui sont utilisés pour alimenter divers circuits de charge du dispositif de visualisation vidéo. Une telle alimentation en courant utilise un dispositif de commutation, comme un transistor, qui excite périodiquement un enroulement primaire d'un transformateur d'une source de tension non régulée en réponse à des impulsions de déclenchement. La largeur de l'impulsion de déclenchement est contrôlée de façon que l'enroulement secondaire du transformateur développe une tension qui reste constante indépendamment des changements et variations de la charge dans le niveau de tension non régulée. Les orandes variations dans les puissances requises pour un circuit de charge, comme cela peut se produire avec un circuit incorporé dans un dispositif de visualisation vidéo, peuvent forcer les variations de largeur d'impulsion de l'alimentation en courant à modula- tion de la largeur d'impulsion précédemment décrite à être assez larges. De larges variations de largeur d'impul- sions peuvent avoir en conséquence pour résultat des variations importantes de la densité de flux dans les enroulement du transformateur, augmentant ainsi la complexité de la conception du circuit et du transformateur. Une alimentation en courant ayant un agencement régulateur de la modulation de fréquence de l'impulsion avec une largeur d'impulsion fixe simplifie la conception et la construction du transformateur mais peut introduire d'autres difficultés. Par exemple, à des conditions de très faible charge, la fréquence des impulsions peut diminuer dans la gamme audible. Aux conditions de forte charge, un courant insuffisant peut être transféré pour maintenir la régulation du niveau de tension. Selon un aspect de la présente invention, une alimentation en courant pour un dispositif de visualisation vidéo comprend une source de tension non régulée, un enroulement de transformateur et un commutateur pour coupler la source de tension à l'enroulement en réponse à des impulsions d'entrée. Un générateur d'impulsions forme une source de courant qui produit un niveau de cou- rant prédéterminé. Une première trajectoire de courant qui contient un condensateur est reliée à une seconde trajec- toire de courant qui contient un circuit de contrôle. Un circuit répondant au niveau de tension aux bornes du condensateur couple la source de courant aux première et seconde trajectoires de courant lorsque le condensateur est déchargé en dessous d'un premier niveau de tension et découple la source de courant des première et seconde trajectoires de courant lorsque le condensateur est chargé au-dessus d'un second niveau de tension. Un circuit est couplé au circuit de contrôle de la seconde trajectoire de courant et répond à une tension de référence pour contrôler l'écoulement de courant à travers la seconde trajectoire de courant. La seconde trajectoire de courant,dans un premier mode,détourne le courant de la source de courant au loin du condensateur pour contrôler le temps de charge du condensateur et,dans un second mode,décharge le condensateur. Le circuit de contrôle contrôle le temps de décharge du condensateur. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 donne un schéma partiellement sous forme de bloc d'une partie d'un dispositif de visualisation vidéo o est incorporée une alimentation en courant selon un aspect de la présente invention; - la figure 2 illustre des formes d'ondes utiles à la.compréhension du circuit de la figure 1; et - la figure 3 est un schéma d'un mode de réalisa- tion d'un circuit formeur d'impulsions montré sur la figure 1. En se référant à la figure 1, elle montre une partie d'un dispositif de visualisation vidéo tel qu'un téléviseur ou un moniteur d'ordinateur, o une tension alternative d'une alimentation en tension alternative du réseau 10 est appliquée à un circuit redresseur Il et à un condensateur de filtrage 12 pour produire une tension continue non régulée. La tension continue non régulée est appliquée à une borne d'un enroulement primaire 13 d'un transformateur 14. Le transformateur 14 peut à titre d'exemple produire l'isolement électrique entre l'alimen- tation en courant alternatif 10 et les bornes d'accès de l'utilisateur (non représentées) comme des bornes d'entrée et de sortie audio et vidéo. L'isolement est obtenue en l'isolement électriquementdes circuits de charge vidéo et audio,par exemple,de l'alimentation 10 par l'intermédiaire du transformateur 14. L'autres borne de l'enroulement primaire 13 est couplée à l'électrode de drain d'un MOSFET (transistor à effet de champ métal - oxyde semi- conducteur) qui, selon un aspect de la présente invention, reçoit des impulsions d'entrée de porte d'une largeur et d'une fréquence variables produites d'une manière qui sera décrite ci-après. Les impulsions d'entrée de porte forcent le MOSFET 15 à changer d'états de conduction d'une manière qui produit une tension régulée dans l'enroulement secondaire 16 du transformateur 14. Des enroulements secondaires supplémentaires peuvent être prévus afin de produire d'autres niveaux de tension régulée que l'on peut utiliser pour alimenter divers circuits de charge du dispositif de visualisation vidéo. La tension produite dans un enroulement de détection 34 est redressée et filtrée pour produire un niveau de tension à une borne 35 qui indique le niveau de tension régulée produit par -l'enroulement 16. La tension à la borne 35 applique une réaction au circuit générateur d'impulsions qui contrôle la commutation du MOSFET 15. La tension développée dans l'enroulement 16 est redressée et filtrée par la diode 17 et le condensateur 20 respectivement, et elle est appliquée à une borne d'un enroulement primaire 21 d'un transformateur haute tension 22. L'autre borne de l'enroulement primaire 21 est couplée à un circuit conventionnel de déviation horizontale 23 qui comprend un circuit d'attaque horizontale 24 qui applique des impulsions de commutation à un transistor de sortie horizontale 25. Le circuit de déviation horizontale 23 comprend également une diode d'amortissement 26, un condensateur de retour 27, un enroulement de déviation horizontale 30 et un condensateur 31 de mise en forme de S. Le circuit de déviation horizontale 23 produit un courant de déviation dans l'enroulement déflecteur 30 qui est placé autour du col d'un tube à rayonscathodiques (non représenté) afin de produire la déviation horizontale des faisceaux d'électrons du tube à rayonscathodiques. La commutation du transistor de sortie horizontale 25 produit des impulsions de retour horizontal dans l'enroulement 21 qui sont augmentées et redressées par l'enroulement haute tension 32 pour produire un niveau de haute tension de l'ordre de 30.000 volts à une borne finale 33. La haute tension est appliquée à la borne finale (non représentée) du tube à rayonscathodiques. Le transformateur haute tension 22 peut également comprendre des enroulements supplémentaires, comme l'enroulement 48, qui peuvent développer une tension qui est redressée et filtrée pour appliquer du courant à un ou plusieurs des dispositifs de visualisation vidéo par une borne 39. La production des impulsions d'entrée du MOSFET 15 se produit à la manière suivante. Les impulsions produites sont forcées à varier à la fois en largeur et en fréquence d'impulsion. La variation possible de la largeur de l'impulsion est plus faible que la variation correspondante dans une alimentation en courant à largeur d'impulsion modulée à fréquence fixe car la fréquence des impulsions peut également varier. Dans l'exemple de circuit de la figure 1, pendant le fonctionnement, la largeur d'impulsion est forcée à ne varier que dans une plage de l'ordre de 4 ps à 8 ps tandis que la fréquence des impulsions peut varier dans une plage de l'ordre de 5 kHz à 80 kHz. Pendant un fonctionnement normal, la fréquence des impul- sions a tendance à varier de 40-50 kHz. Les allures de charge et de décharge d'un condensateur 36, montrées par la forme d'onde en trait plein sur la figure 2A, déterminent la largeur et la fréquence des impulsions. Le temps de charge du condensateur 36 entre deux valeurs de seuil TH1 et TH2 détermine la largeur d'impulsion tandis que le temps de décharge du condensateur 36 entre les valeurs de seuil TH2 et TH1 détermine le temps entre des impulsions, qui est égal à la fréquence des impulsions. Les valeurs de seuil TH1 et TH2 sont établies par le circuit bascule 37, qui peut être du type R-S conçu pour commuter à des valeurs de seuil qui sont à 1/3 et 2/3 de la tension d'alimentation. La tension développée dans le condensateur 36, présente à la borne 40, est appliquée aux entrées S et R de la bascule ou flip-flop 37. La borne Q et de sortie de la bascule 37, sous le contrôle des niveaux de tension à la borne 40, commute en réponse au fait que le condensateur 36 atteint des niveaux respectifs de seuil pendant la charge ou la décharge. La sortie Q de la bascule 37, qui produit un signal tel que celui montré par la forme d'onde en trait plein sur la figure 2B, est appliquée à un circuit formeur d'impulsions 81. La sortie du circuit formeur d'impulsions 81, montrée par la forme d'onde en trait plein de la figure 2C, est appliquée à la porte du MOSFET 15. Le condensateur 36 est chargé par l'alimentation +V1 par l'intermédiaire d'une trajectoire de charge comprenant une résistance 41, un transistor 42 et un transistor 43 d'un amplificateur différentiel 44. L'entrée à la borne de porte ou de base du transistor 43 est connectée à une source de référence de tension VREF6 qui est égale à la moitie de l'excursion logique de la bascule 37, c'est-à-dire la moitié de l'excursion de tension de la sortie Q. L'électrode de porte ou de base du transistor 45 de l'amplificateur différentiel 44 est couplée à la sortie Q de la bascule 37. La trajectoire de décharge du condensateur 36 comprend un transistor 46 et une résistance 47. Le courant de charge à travers la résistance 41 et le transistor 42 représente un niveau connu de courant déter- miné d'une manière qui sera expliquée ci-après. Ce courant est conduit par le transistor 43 ou le transistor 45, déterminé par l'état du niveau à la borne d'entrée 49 du transistor 45, qui est la sortie Q de la bascule 37. Le degré de conduction du transistor 46 déterminera les allures de charge et de décharge du condensateur 36. Tandis que le transistor 43 est conducteur, le transistor 46 contrôle la diversion du courant de charge au loin du condensateur 36, ce qui augmente le temps de charge. Le courant maximum détourné par le transistor 46 est établi, d'une manière qui sera décrite, pour être égal à la moitié du courant de charge de façon que le transistor 36 continue à se charger tant que le transistor 43 est conducteur. Lorsque le transistor 43 n'est pas conducteur, la conduc- tion du transistor 46 force le condensateur 36 à se décharger. Par conséquent, le degré de conduction (c'est- à-dire l'écoulement de courant) du transistor 46 déterminera à la fois les allures de charge et de décharge du condensa- teur 36 et par conséquent la largeur et la fréquence des impulsions appliquées au MOSFET 15. Le niveau de tension à la base du transistor 46, qui contrôle le degré de conduction de ce transistor, est déterminé par un amplifi- cateur différentiel 50, comprenant essentiellement des transistors 51, 52, 53 et 54 et un transistor 66 formant source de courant. L'entrée du transistor 54, une entrée de l'amplificateur différentiel 50, est dérivée d'une tension de référence VREF1 contrôlée avec soin. L'autre entrée de l'amplificateur différentiel 50, le transistor 51, reçoit un signal de réaction de régulateur de la borne 35 qui est dérivé de la tension développée dans l'enroulement de détection 34 qui, à son tour, est dérivée de la tension régulée produite par le transformateur 14. Tandis que la tension de réaction diminue par rapport à VREF1, indiquant une chute du niveau de tension régulée, le transistor 52 devient plus conducteur ce qui, par le transistor 58 connecté en diode, élève la tension à la base du transistor 46, ce qui force le transistor 46 à devenir également plus conducteur. Cela a pour résultat que le condensateur 36 se charge à une allure plus faible, comme le montre la forme d'onde en pointillé de la figure 2A, augmentant-ainsi la largeur de l'impulsion à l'entrée du MOSFET, montrée par la forme d'onde en pointillé sur la figure 2C, lorsque le courant de charge est mis en circuit par le transistor 43. Lorsque le courant de charge est mis hors circuit et que le courant s'écoule par le transistor 45, une conduction accrue du transistor 46 force -le condensateur 36 à se - décharger plus rapidement, augmentant ainsi la fréquence des impulsions à l'entrée du MOSFET comme on peut également le voir sur la figure 2C. Le MOSFET 15 sera par conséquent conducteur plus longtemps et plus fréquemment, comme le montre la forme d'onde en pointillé de la figure 2D, forçant le niveau de tension régulée à augmenter. Inverse- ment, une augmentation du niveau de tension régulée provo- quera une augmentation de la tension appliquée au transis- tor 51, le rendant moins conducteur, ce qui force les transistors 52 et 46 à être moins conducteurs, diminuant ainsi la largeur et la fréquence des impulsions de façon que la tension régulée diminue. Le circuit fonctionne de cette manière en faisant simultanément varier la largeur et la fréquence des impulsions pour maintenir la tension régulée à un niveau constant. Comme on l'a précédemment décrit, le courant de charge fourni par le transistor 42 et le transistor 43 est d'une valeur connue, avec l'écoulement maximum de courant de décharge par le transistor 46 référencé sur le courant de charge à la manière suivante. L'amplifica- teur différentiel 60, comprenant les transistors 61, 62 et 63 a une entrée, la base du transistor 62,qui est couplée à une tension de référence VREF2 La conduction du transistor 62 force sa tension de collecteur à baisser, rendant ainsi le transistor 64 plus conducteur, car sa base est connectée au collecteur du transistor 62. La conduction accrue du transistor 64 augmente l'écoulement de courant à travers la résistance 65, ce qui augmente la chute de tension à travers la résistance 65, élevant ainsi la tension à la base du transistor 61, le rendant plus conducteur. La conduction accrue du transistor 61 diminue la conduction du transistor 62 donc il y a diminution de la conduction du transistor 64 et en conséquence du transistor 61. A cette manière réactive, la tension à la base du transistor 61 est maintenue sensiblement égale à la tension à la base du transistor 62, qui est égale à VREF2. Comme la tension au collecteur du transistor 64 est connue, le choix de la valeur souhaitée pour la résistance 65 détermine l'écoulement de courant à travers le transistor 64. La base du transistor 64 est également couplée aux bases des transistors 42 et 66, donc leur écoulement de courant est également déterminé. Le transistor 42 est conducteur du courant de charge par la résistance 41 tandis que le transistor 66 contrôle le courant de déc6harge du transistor 46 par une résistance 67. Par conséquent, le rapport des valeurs des résistances 41 et 67 déterminera le rapport maximum du courant de charge au courant de décharge. A titre d'exemple, le courant de charge est choisi pour être le double du courant de décharge à la conduction maximale du transistor 52. Dans ces conditions, cela a pour résultat des courants égaux chargeant et déchargeant le condensateur 36, produisant ainsi des impulsions à l'entrée du MOSFET ayant une durée utile de 50%, ce qui est souhaitable pour le meilleur transfert de puissance. Pendant l'opération de mise en marche de l'alimen- tation en courant,lorsque le dispositif de visualisation vidéo est initialement excité, par exemple, il est - souhaitable de limiter la largeur et la fréquence de l'impulsion produite pour permettre aux tensions d'ali- mentation du circuit d'augmenter à leurs niveaux normaux sans charge indue. Un circuit de mise en marche lente est prévu qui permet à la largeur et à la fréquence d'impulsion d'augmenter lentement. Lorsque le dispositif de visualisa- tion vidéo est arrêté, le circuit logique 70 force le transistor 71 à être momentanément conducteur, déchargeant ainsi le condensateur 72. Lorsque le dispositif de visualisation vidéo est excité, le condensateur 72 est déchargé mais commence à se charger de l'alimentation croissant lentement +V1 par la résistance 73, qui forme un diviseur de tension avec la résistance 74. Avec le condensateur 72 décharge, le niveau de tension à la base du transistor 75 le rend passant, mettant ainsi en circuit le transistor 76 par le transistor 77 connecté en diode. Le transistor 76 détournera ou conduira le courant de contrôle de décharge du transistor 52 de façon que les impulsions produites à l'entrée du MOSFET aient des largeurs étroites et une basse fréquence. Tandis que l'alimentation de fonctionnement +V augmente, la tension développée dans le condensateur 72 provoque une diminution de la conduction du transistor 75, et par conséquent une diminution de la conduction du transistor 76. Le courant de contrôle de décharge commence alors à contrôler la tension à la base du transistor 46 de façon que les impul- sions produites deviennent plus larges et plus fréquentes. Lorsque l'alimentation de fonctionnement +V1 atteint sensiblement son niveau normal, la tension dans le conden- sateur 72 force les transistors 75 et 76 à devenir non conducteurs, terminant ainsi l'intervalle de mise en marche lente et permettant au générateur d'impulsions de fonctionner à sa manière normale. Le circuit logique 70 peut également être utilisé pour inhiber l'alimentation en courant, et par conséquent le dispositif de visualisation vidéo, dans certaines conditions défectueuses. Par exemple, un conducteur 80 applique un circuit de détection d'excès de courant au circuit logique 70 du MDSFET 15. Dans le cas d'une condi- tion d'excès de courant, la chute de tension accrue dans la résistance 79 est appliquée par le conducteur 80 au circuit logique 70 pour rendre le transistor 71 conducteur, ce qui décharge le condensateur 72. Cela provoque la conduction du transistor 76 qui inhibe efficacement l'ali- mentation en courant. D'autres conditions défectueuses peuvent également forcer le circuit logique 70 à fonction- ner d'une manière semblable de façon que le dispositif de visualisation vidéo ne puisse fonctionner pendant des conditions défectueuses. La sortie de la bascule 37, montrée sur la figure 2B, est une impulsion en créneau correspondant au signal souhaité de commutation pour le MOSFET 15. Afin de réduire les problèmes d'interférence haute fréquence possible (rfi) pouvant être provoqués en appliquant une impulsion à flanc aigu au MOSFET 15, un circuit formeur d'impulsions 81 est prévu qui traite le signal à la sortie de la bascule 37 pour produire un signal comprenant des impulsions ayant des temps contrôlés de montée et de descente, comme le montre la figure 2C. Un mode de réalisation du circuit formeur d'impulsions 81 est montré sur la figure 3. Le signal de sortie, à la sortie Q de la bascule 37, est appliqué à la borne 82 qui est la base du transistor 83. Les impulsions positives à la sortie de la bascule 37 mettent le transistor 83 en circuit, ce qui, par l'écoule- ment de courant à travers la diode 84 et la résistance 85, élève la tension à la base du transistor 86, le mettant en circuit. La conduction du transistor 86 décharge le condensateur 87 qui est habituellement chargé par une source de courant constant comprenant un transistor 90 et une résistance 91. Des diodes 92 et 93 bloquent le niveau auquel le condensateur 87 peut se charger. L'allure de décharge du condensateur 87 est déterminée par les valeurs des résistances 85, 94 et 95. La décharge du condensateur 87 force la tension à la base du transistor 96 à diminuer, diminuant ainsi sa conduction et forçant le courant à travers les résistances 97 et 100 à diminuer. Tandis que la tension aux bornes de la résistance 100 diminue, la conduction du transistor 101 diminue avec pour résultat une augmentation linéaire de la tension aux bornes des résistances 102 et 106. L'augmentation de tension est linéaire parce qu'une partie relativement petite de la caractéristique de tension de charge RC du condensateur 87 est amplifiée par les transistors 96 et 101. La tension d'émetteur du transistor 103 augmente également linéairement jusqu'à un niveau égal au niveau de l'alimentation +V1 moins les chutes bas-émetteur des transistors 104 et 105. L'émetteur du transistor 103 est couplé à la base du MOSFET 15 et produit les impulsions réelles de commutation du MOSFET 15. Les flancs négatifs des impulsions de la bascule 37 à la borne 82 mettent les transistors 83 et 86 hors circuit. le condensateur 87 se charge alors par l'alimen- tation +V1 via la résistance 91 et le transistor 90. Cela provoque une augmentation de la conduction des transis- tors 96 et 101 avec pour résultat une diminution linéaire de la tension aux bornes de la résistance 102. La conduction du transistor 103 augmente, donc la tension d'émetteur et par conséquent l'impulsion à l'entrée du MOSFET baissent linéairement. Le choix des valeurs pour les résistances 85 et 95 détermine le temps de montée des impulsions tandis que le choix de la résistance 91 déterminé le temps de chute de l'impulsion. Le circuit logique 70 applique, à titre d'exemple, un signal à la borne 110 du circuit formeur d'impulsions 81 pendant une condition d'excès de courant de façon que le MOSFET 15 reste hors circuit, pour ainsi produire une plus ample inhibition de l'alimentation en courant. Comme le montre la figure 3, la borne 110 est connectée au collecteur du transistor 101. R E V E N DI C A T I ONS 1.- Alimentation en courant pour un dispositif de visualisation vidéo du type comprenant: une source de tension non régulée; un enroulement de transformateur; un moyen de commutation pour coupler ladite source de tension non régulée audit enroulement de transformateur en réponse à des impulsions d'entrée; et un générateur d'impulsions couplé audit moyen de commutation, caractériséepar: une source (V1, 41, 42) de courant produisant un niveau prédéterminé de courant; une première trajectoire de courant (43, 36) comprenant un condensateur (36); une seconde trajectoire de courant (43, 46) comprenant un moyen de contrôle(46)couplé à ladite première trajectoire de courant (43, 36); un moyen (37, 44) répondant au niveau de tension aux bornes dudit condensateur (36), pour coupler ladite source (V1, 41, 42) de courant auxdites première (43, 36) et seconde (43, 46) trajectoires de courant lorsque ledit condensateur (36) est déchargé en dessous d'un premier niveau de tension prédéterminé pour charger ledit condensateur (36) et pour découpler ladite source (V1, 41, 42) de courant desdites première (43, 36) et seconde (43,46) trajectoires de courant lorsque ledit condensateur (36) est chargé au-dessus d'un second niveau prédéterminé de tension; et un moyen (51, 52, 53) couplé audit moyen de contrôle (46) et répondant à un niveau de tension de référence pour contrôler la quantité d'écoulement de courant à travers ladite seconde trajectoire de courant (43, 46), ladite seconde trajectoire de courant (43, 46) détournant le courant de charge dudit condensateur (36) lorsque ladite source de courant (Vi, 41, 42) est couplée auxdites première (43, 36) et seconde (43, 46) trajectoires de courant, ledit moyen de contrôle (46) contrôlant le temps de charge dudit condensa- teur (36), ladite seconde trajectoire de courant (43, 46) déchargeant ledit condensateur (36) lorsque ladite source de courant (V1, 41, 42) est découplée desdites première (43, 36) et seconde (43, 46) trajectoires de courant, ledit moyen de contrôle (46) contrôlant le temps de décharge dudit condensateur (36). 2.- Alimentation en courant pour un dispositif de visualisation vidéo du type comprenant: une source de tension non régulée; un enroulement de transformateur; un moyen de commutation pour coupler ladite source de tension non régulée audit enroulement de transformateur en réponse à des impulsions d'entrée; et un générateur d'impulsions couplé audit moyen de commutation, caractérisée par: une source (41, 42) de courant produisant un niveau prédéterminé de courant; une première trajectoire de courant (43, 36) comprenant un condensateur (36); une seconde trajectoire de courant (43, 46) comprenant un moyen de contrôle de courant (46) couplée à et formant un shunt pour ladite première trajectoire de courant (43, 36). 3.- Alimentation en courant pour un dispositif de visualisation vidéo comprenant: une source de tension non régulée, un enroulement de transformateur; un moyen de commutation pour coupler ladite source de tension non régulée audit enroulement de transformateur en réponse aux impulsions d'entrée; et un générateur d'impulsions couplé audit moyen de commutation; caractérisée par: un condensateur (36); une trajectoire de courant de décharge comprenant un moyen de contrôle de courant (46) coupléeaudit condensateur (36) pour produire une trajectoire de décharge dudit condensateur (36); et une trajectoire de courant de charge contenant une source (41, 42) de courant de charge sélectivement couplée audit condensateur (36) pour produire une trajectoire de charge dudit condensateur (36), une partie dudit courant de charge étant détournée par ladite trajectoire de courant de décharge (46). 4.- Alimentation en courant selon la revendica- tion 3, caractérisée en ce que le courant qui est détourné est plus faible que le courant fourni par la source (41, 42) précitée de courant.