Brevet FR2582167A1 — publié le 19861121

La présente invention concerne un régulateur de tension nour générateur d'énergie électrique à alternateur, en particulier un régulateur de type monofonctionnel pour alternateur à neuf diodes, utilisable dans des applications de type automobile. On sait que dans les systèmes de régulation de type mono- fonctionnel, l'enroulement d'excitation de l'alternateur et le régulateur de tension qui le pilote sont alimentés par les enroulements statoriques de l'alternateur au moyen d'une terne de diodes auxiliaire et une lampe de signalisation de pannes est insérée entre la sortie de la terne de diodes et l'interrup- teur principal (clef de contact du véhicule automobile). Dans l'état actuel de la technique, le régulateur est réalisé en circuit intégré, à l'exception de son étage action- neur qui est un composant séparé. Cet étage comprend une Daire de transistors en montage de Darlington, au lieu d'un seul tran- sistor, de façon à avoir un gain de courant éleve, et il est disposé en série avec l'enroulement d'excitation de l'alternateur. Au moment de l'allumage, l'alternateur ne produit pas de courant et l'enroulement d'excitation et le régulateur sont alimentés par la batterie à travers ladite lampe. Dans une telle situa- tion, la chute de tension sur le montage de Darlington de l'étage actionneur doit être suffisamment faible pour que soit produit le courant d'excitation nécessaire pour le démarrage à basse vitesse de rotation de l'alternateur. La chute de tension sur un montage de Darlington intégré est ordinairement plus forte, pour des raisons techniques, que sur un montage de Darlington séparé, ce qui rend critique le démarrage de l'alternateur. il existe toutefois une exigence d'intégration de l'étage actionneur lui aussi, avec les autres D parties du régulateur. Le but de la présente invention est de réaliser un régulateur de tension du type monofonctionnel Dour générateur d'énergie électrique à alternateur du tyre à neuf diodes, régulateur dont l'étage actionneur soit réalisé en circuit intégré et donne lieu à une chute de tension relativement faible au moment du démarrage de l'alternateur. Ce but est atteint avec un régulateur de tension pour géné- rateur d'énergie électrique à alternateur, comportant une pre- mière et une seconde bornes d'alimentation pour son raccordement au générateur et comprenant un étage de commande monté entre la première et la seconde bornes d'alimentation et présentant une borne de sortie reliée à la base d'un premier transistor d'une Daire de transistors appartenant à un étage actionneur du régu- lateur, raccordés entre eux en montage de Darlington et dont les collecteurs sont raccordés à un enroulement d'excitation de l'alternateur, ce régulateur étant caractérisé par le fait qu'il comprend un étage auxiliaire monté entre la première et la secon- de bornes d'alimentation, présentant une borne de sortie qui est raccordée à la base d'un second transistor de ladite paire de transistors de l'étage actionneur et comprenant des éléments de circuit qui déterminent une tension de référence et des éléments de circuit pour commander la conduction du second transistor de la paire lorsque-la tension entre la première et la seconde bor- nes d'alimentation est inférieure à ladite tension de référence. L'invention pourra être mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui suit, donnée purement à titre d'illus- tration et, par conséquent, non limitative, en référence aux dessins annexés. La fig. 1 est le schéma électrique simplifié d'un régula- teur de tension monofonctionnel de type connu, inséré dans un générateur d'énergie électrique à alternateur à neuf diodes pour véhicules automobiles. La fig. 2 est le schéma électrique simplifié d'un régula- teur de tension monofonctionnel modifié suivant l'invention. Sur les deux figures, on a utilisé les mêmes numéros et lettres de référence pour les parties correspondantes. Le circuit représenté sur la fig. 1 comprend trois enrou- lements L1-3 d'un stator d'un alternateur, raccordés à six diodes redresseuses D1-6 de manière à définir deux bornes de 82167 sortie 1 et 3 du générateur, entre lesquelles est créée une tension unidirectionnelle. Plus précisément, la borne 3 est le poôle positif et la borne 1 est le pôle négatif du générateur. A ces bornes de sortie est raccordée une batterie 5 qui cons- titue la source d'alimentation pour les charges électriques du véhicule automobile (non représentées sur la fig. 1 Dour sim- plifier) lorsque l'alternateur ne produit pas de courant, tandis qu'elle constitue une charge pour l'alternateur pendant le fonctionnement de celui-ci. Les trois enroulements L1-3 sont également raccordés à trois diodes redresseuses auxiliaires T1-5, de manière à définir une borne de sortie auxiliaire 2. Les bornes 2 et 1 constituent une première et une seconde bornes d'alimentation d'un enroulement d'excitation LE de l'alterna- teur et d'un régulateur de tension de l'alternateur. L'enrou- lement d'excitation LE est raccordé d'une part à la borne 2 et d'autre part au collecteur d'un transistor T1 de type NPN. En parallèle à l'enroulement LE est montée une diode de circulation D dont la cathode est reliée à la borne 2. Le transistor T1 est raccordé à un transistor T2 de type NPN, de manière à réaliser un montage de Darlington qui appartient à un étage actionneur du régulateur de tension de l'alternateur. Plus précisément, l'émetteur de T1 est raccordé à la borne 1 et sa base est rac- cordée à l'émetteur de T2, dont le collecteur est raccordé au collecteur de T1 et dont la base est raccordée à une borne de sortie d'un étage de commande du régulateur de tension, repré- senté par un bloc C sur la fig. 1, monté entre les bornes de sortie 2 et 1 du générateur. Cet étage de commande C est réalisé de façon connue de l'homme de l'art; c'est pourquoi il n'est ni décrit, ni représenté sur les dessins. Une lampe de signalisa- tion de pannes S est montée entre la borne 2 et l'interrupteur d'allumage T du véhicule automobile, lequel est raccordé à la borne positive 5 du générateur. En service, l'étage de commande C du régulateur agit sur le montage de Darlington T1-T2 de façon à régler le courant d'alimentation de l'enroulement d'excitation LE à une valeur prédéterninée, à laquelle correspond un courant prédéfini Dro- duit par l'alternateur. Pendant le fonctionnement de l'alternateur, les bornes 2 et 82167 3 sont à la m8me tension, ce qui fait que la lamre S est éteinte et que l'enroulement d'excitation LZ et le regulateur sont ali- mentés par l'alternateur ' travers la borne auxiliaire 2. A l'allumage, l'alternateur ne Produit pas de courant et l'enrou- lement d'excitation et le régulateur sont alimentés par la batterie à travers la borne 3, ce qui fait que la lance S est allumée et que la tension V2 sur la borne 2 est égale à la différence entre la tension anpliquée par la batterie aux bornes 3 et 1 et la chute de tension sur la lampe S. Dans cette situa- tion, la chute de tension sur le montage de Darlington T1-T2, donnée par la somme de la tension collecteur-émetteur de T2 et de la tension baseémetteur de Tl, doit être suffisamment faible pour que soit présent le courant d'excitation nécessaire pour le démarrage à basse vitesse de rotation de l'alternateur. Dans l'état actuel de la technique, l'étage actionneur est constitué par un montage de Darlington séparé, qui donne lieu à une chute de tension de l'ordre de 0,8 V, ce qui satisfait à cette condi- tion. Avec les techniques usuelles d'intégration, un montage de Darlington intégré provoquerait une chute de tension d'environ 1,2 V, ce qui est trop élevé et ne permet pas un bon démarrage de l'alternateur. Le problème ainsi posé est résolu, d'après l'invention, en insérant dans le régulateur un étage auxiliaire qui réduit la chute de tension sur l'étage actionneur au démarrage de l'al- ternateur. Le régulateur selon l'invention, représenté sur la fig. 2, comprend un étage auxiliaire constitué par deux transistors T3 et T4 de type NPN, par un transistor T5 de type PNP, par une diode Zener Z et par quatre résistances R3, R4, R5 et R6. 3? L'émetteur du transistor T5 est raccordé à la borne 2 et son collecteur, qui constitue une borne de sortie de l'étage auxi- liaire, est raccordé à la base du transistor T1. La base de T5 est raccordée au collecteur du transistor T4 par l'intermédiaire de la résistance R6. La base de T4 est raccordée au collecteur du transistor T3 et, par l'intermédiaire de la résistance R5, à la borne 2. Les émetteurs de T3 et T4 sont raccordés à la borne 1. La base de T3 est raccordée à l'anode de la diode Zener Z et, Dar l'intermédiaire de la résistance R4, à la borne 1. La cathode 82167 de Zest raccordée à la borne 2 Dar l'intermédiaire de la résis- tance R3. Au démarrage, la tension sur la borne 2 est intérieure à une tension de référence prédéterminée qui Drcvoque l'amorçage de la diode Zener Z, ce qui fait que le transistor T3 est inter- dit, tandis que le transistor T4 conduit et pilote en conduction le transistor T5 et, par suite, le transistor T1 du montage de Darlington, tandis que le transistor T2 reste éteint, c'est-à- dire que l'étage actionneur du régulateur fonctionne comme s'il était constitué par un seul transistor à la place d'un montage de Darlington avec, en conséquence, une réduction considérable de la chute de tension sur cet étage, ce qui fait que le courant sur l'enroulement LE est suffisamment élevé pour permettre le démarrage à basse vitesse de rotation de l'alternateur. Avec un régulateur du type de la fig. 2, dans lequel l'étage actionneur est intégré, la chute de tension entre collecteur et émetteur de T1 au démarrage est d'environ 0,4 V, ce qui fait qu'on obtient un démarrage de l'alternateur meilleur qu'avec un régulateur traditionnel à étage actionneur séparé, sur lequel, comme indiqué ci-dessus, il se produit une chute de tension de l'ordre de 0,8 V. Lorsque la tension sur la borne 2 dépasse la valeur qui provoque l'amorçage de la diode Zener Z, le transistor T3 com- mence à conduire, les transistors T4 et T5 s'éteignent et l'étage de commande C pilote en conduction T2, ce qui fait que le régu- lateur fonctionne de la manière usuelle. Un étage auxiliaire du type représenté sur la fig. 2 peut être réalisé de manière simple et du fait qu'il est constitué de composants ayant une dissipation extrêmement basse en compa- raison des composants de l'étage actionneur, qui est par contre un étage typiquement de puissance, il occupe une surface relati- vement petite, environ vingt fois plus petite que la surface occupée par le montage de Darlington T1-T2. Pour la même raison, la dispersion de courant à travers le transistor T3 pendant le fonctionnement normal du générateur est absolument négligeable par rapport aux courants en jeu dans le régulateur. La faible chute de tension sur l'étage actionneur au moment du démarrage rend aussi meilleur le fonctionnement de la lampe de signalisation de pannes S par rapport à la technique connue. 82167 REVENDICATICNS 1. Régulateur de tension pour générateur d'énergie électrique à alternateur, présentant une première et une seconde bornes d'alimentation (2, 1) pour son raccordement au générateur et comprenant un étage de commande (C) monté entre la première (2) et la seconde (1) bornes d'alimentation et présentant une borne de sortie reliée à la base d'un oremier transistor (T2) d'une paire de transistors (T2 et T1) appartenant à un étage actionneur du régulateur, raccordés entre eux en montage de Darlington et dont les collecteurs sont raccordés à un enroulement d'excita- tion (LE) de l'alternateur, caractérisé en ce qu'il comprend un étage auxiliaire (T3-5, R3-6, Z) monté entre la première (2) et la seconde (1) bornes d'alimentation, présentant une borne de sortie qui est raccordée à la base d'un second transistor (T1) de ladite paire de transistors (T2 et T1) de l'étage actionneur et comprenant des éléments de circuit (Z, 3, 34)qui détermi- nent une tension de référence et deséléments de circuit (T4, T5, R5, R6) pour commander la conduction du second transistor (T1) de la paire lorsque la tension entre la première (2) et 2G la seconde (1) bornes d'alimentation est inférieure à ladite tension de référence. 2. Régulateur de tension selon la revendication 1 dans lequel le premier transistor (T2) de ladite Daire de transistors de l'étage actionneur a son émetteur raccordé à la base du second transistor (T1) de la paire, caractérisé en ce que lesdits éléments de circuit (Z, R3, RA) de l'étage auxiliaire (T3-5, R.3-6, Z) comorennent au moins une résistance (R3, R4) et au moins une diode Zener (Z) montées en série entre elles et entre ladite oremière borne d'alim.entati;on (2) et la base d'un troi- 3, sième transistor (T3) anpartenant à l'étage auxiliaire et monté entre lIdites première et seconde bornes d'alimentation (2 et 1), et en ce que lesditsélémentsde circuit (TA, T5, R5, R6) de l'étage auxiliaire comprennent un quatrième transistor (Td) dont la base est raccordée à la première borne d'alimenta- tion (2) et au troisième transistor (T3) et qui est monté entre la seconde borne d'alimentation (1) et la base d'un cinquième transistor (T5) monté entre la première borne d'alimentation (2) et la borne de sortie de l'étage auxiliaire.