Brevet FR2577079A1 — publié le 19860808

SOURCE DE COURANT AUXILIAIRE POUR CIRCUIT D'ALIMENTATION A DECOUPAGE. La présente invention concerne une source de courant auxiliaire ou de secours destinée à se substituer à la source principale de courant pour alimenter un appareil électrique ou électronique, en cas d'arrêt ou de défaillance de ladite source principale. Elle s'applique plus particulièrement aux circuits électroniques faisant intervenir des circuits d'alimentation à découpage comprenant un étage redresseur, -un circuit hacheur et un transformateur pouvant présenter un ou plusieurs enroulements secondaires destinés à alimenter des appareils ou des circuits d'utilisation variés. Dans le cas où la source principale de courant consiste en le secteur, pour pallier aux éventuelles coupures de courant, on utilise habituellement une source auxiliaire de secours comprenant un chargeur-redresseur alimenté par le secteur et débitant dans une batterie d'accumulateurs. Cette batterie d'accumulateurs est elle-même connectée à un onduleur dont la sortie est reliée à l'entrée du circuit d'alimentation de l'appareil. Ainsi, en période normale d'utilisation, l'appareil est alimenté à partir du secteur tandis que la batterie d'accu mulateurs est maintenue constamment chargée par le chargeurredresseur. Par contre, lorsqu'il se produit une coupure de courant du secteur, l'onduleur qui se trouve alimenté par la batterie applique sur l'entrée de l'alimentation de l'appareil un courant alternatif présentant des caractéristiques similaires à celles du secteur. Une fois le courant du secteur rétabli, la batterie est rechargée par le chargeur-redresseur de manière à pouvoir suppléer à une nouvelle coupure de courant. Bien que très efficace, cette solution présente cependant un certain nombre d'inconvénients - elle est relativement couteuse, notamment en raison de l'utilisation d'un onduleur dont le coût représente une fraction importante du prix de revient de la source auxi liaire - elle fait intervenir des éléments lourds et volumineux et, en particulier, des transformateurs à bobinages 50 Hz. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. Elle propose à cet effet d'utiliser dans un circuit d'alimentation à découpage du type de celui précédemment décrit, un enroulement secondaire auxiliaire dont les bornes sont reliées à une batterie d'accumulateurs par l'intermédiaire d'un redresseur réversible apte, d'une part, à redresser le courant induit produit par l'enroulement auxiliaire, et à transmettre le courant redressé à la batterie, lors d'un fonctionnement normal du secteur et, d'autre part, à hacher le courant provenant de la batterie et à transmettre ce courant haché à l'enroulement auxiliaire, lors d'un arrêt ou d'une perturbation du courant du secteur. D'une façon plus précise, le susdit redresseur réversible comprend un circuit redresseur, un circuit hacheur et un circuit permettant d'inhiber le circuit hacheur lorsque le circuit d'alimentation est convenablement alimenté par le secteur, et d'inhiber le circuit redresseur lors d'un arrêt ou d'une perturbation du courant du secteur. Selon un mode d'exécution avantageux de lVinventiong le redresseur réversible comprend un pont ou un demi-pont de semi-conducteurs unidirectionnels sur lesquels sont montés en parallèle des commutateurs commandables respectifs pilotés par un circuit de commande de commutation commandé par un circuit de suveillance du courant du secteur, de telle sorte que - lorsque le courant du secteur est présent, le pont fonc- tionne en redresseur double alternance et les commutateurs sont bloqués ; la batterie de secours se trouve alors chargée par le courant redressé - lorsque le courant du secteur est interrompu, les commuta- teurs du pont sont commandés de manière à appliquer à l'enroulement auxiliaire une tension alternative (rectan- gulaire à fréquence élevée )20 KHz) propre à assurer, par l'intermédiaire du transformateur, lgalimentation de llapparell. Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est un schéma synoptique d'une alimenta- tion à découpage utilisant une source de secours selon l'invention. La figure 2 représente le schéma d'une source de secours utilisant un pont redresseur réversible complet utilisable avec un enroulement secondaire simple. La figure 3 représente un montage analogue à celui de la figure 2 mais avec un demi-pont redresseur réversi ble. La figure 4 représente le schéma d'une source de secours utilisant un demi-pont redresseur réversible et un transformateur présentant un enroulement auxi liaire à point milieu. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le circuit d'alimentation à secourir se compose, de façon classique, d'un pont redresseur de tension 1 dont les entrées 2, 3 sont destinées à être connectées sur le secteur et dont les sorties continues 4, 5 sont reliées à un circuit hacheur 6 et à un condensateur de filtrage 7. Le circuit hacheur primaire 6 utilisé dans ce circuit d'alimentation peut être de type classique et a été schématisé dans le dessin par deux transistors 8, 9 dont les bases sont respectivement commandées par un circuit de commande (non représenté) piloté par des signaux d'horloge H1P, H2P. On notera que ce circuit hacheur primaire 6 permet de délivrer des signaux carrés pouvant être modulés en durée afin de permettre une régulation des tensions de sortie du circuit d'alimentation. Les bornes de sortie 11, 12 de ce circuit hacheur 6 sont connectées à l'enroulement primaire 13 d'un transformateur 14 qui comprend deux enroulements secondaires principaux 15, 16 eun enroulement secondaire auxiliaire 17. L'enroulement secondaire 15 est un enroulement simple qui est -relié à un redresseur 18 débitant sur les bornes de sortie VS1, Oî. Dans cet exemple, on a représenté une liaison Reg permettant de transmettre un signal image de la tension de sortie 1' VS1 au circuit de régulation associé au hacheur primaire 6. L'enroulement secondaire 16 est un enroulement à point milieu 16'. I1 est relié également à un circuit redresseur 19 présentant trois sorties VS2, 02, VS3 L'enroulement auxiliaire 17 est un enroulement simple. I1 est destiné à servir successivement d'enroulement secondaire en vue d'assurer la charge de la batterie 20 de la source de courant auxiliaire, et d'enroulement primaire auxiliaire lors d'un arrêt du courant secteur. Cet enroulement auxiliaire est relié à la batterie d'accumulateurs 20 par l'intermédiaire d'un circuit redresseur réversible 21 par exemple du type de ceux représentés figures 2 et 3.Ce circuit redresseur réversible 21 comprend lui-même une horloge dont les impulsions servent à élaborer le signal de commande des commutateurs commandables utilisés pour le hachage du courant délivré par la batterie 20, ainsi que des commutateurs commandables du circuit hacheur primaire 6 (signaux H1P et H2P). Comme précédemment mentionné, les figures 2, 3 et 4 montrent trois variantes de réalisation respectives du circuit redresseur réversible 21 utilisable dans une source de courant de secours selon l'invention. Dans ces exemples, le circuit de hachage du redresseur réversible 21 fait intervenir des commutateurs constitués par des transistors bipolaires. I1 est bien entendu que ces commutateurs pourraient tout aussi bien consister en des transistors de puissance utilisant la technologie MOS ou un tout autre composant susceptible d'effectuer un hachage. Le circuit représenté sur la figure 2 fait intervenir un transformateur 14 (partiellement représenté) présentant un enroulement auxiliaire simple 23 dont les deux bornes sont respectivement reliées aux deux entrées alternatives d'un pont de diodes complet D1, D2, D3, D4. Les deux sorties continues de ce pont de diodes sont, quant à elles, connectées aux bornes d'une batterie de secours 20 à l'aide d'un circuit comprenant une diode D5 montée en sens inverse par rapport au sens du courant de charge de la batterie 20 et un circuit de limitation de courant 24 de type classique monté en parallèle sur ladite diode D5. En parallèle sur chacune des diodes D1, D2, D3, D4 se trouvent montés quatre transistors TR1, TR2, TR3, TR4 respectifs (onction collecteur-émetteur) servant au hachage du courant provenant de la batterie 20. Les bases de ces transistors TR1, TR2, TR3, TR4 sont pilotées par les signaux H1S, H'1S, H2S, H'2S délivrés par un circuit de commande de commutation 25 doté d'une horloge 26, qui fournit également les signaux H1P, H2P au hacheur primaire 6. Ce circuit de commande 25 de commutation reçoit en outre un signal provenant d'un circuit de surveillance de la tension du secteur, relié aux bornes de l'enroulement auxiliaire 29 et qui est conçu de manière - à bloquer les commutateurs 8, 9 du hacheur primaire et habiliter les transistors TR1, TR2, TR3, TR4 du redresseur réversible lorsque la tension du secteur disparaît, et - à bloquer les transistors TR1, TR2, TR3, TR4 du redresseur réversible 21 qui fonctionne alors en redresseur double alternance (diodes D1, D2, D3, D4) et à habiliter les commutateurs 8, 9 du hacheur primaire 6 lorsque le courant secteur est présent. Le circuit représenté sur la figure 3 est analogue à celui de la figure 2, à la différence que le redresseur réversible utilise un montage en demi-pont ne faisant intervenir que les diodes D'3 et D'4, les transistors TR'3, TR'4 commandés par les signaux H1S, H2S et deux condensateurs C1, C2 . Dans ce cas, le circuit de commande de commutation ne comprend pas de sortie pour les signaux H'1S, H'2S. La figure 4 représente une source de courant de secours utilisant un enroulement auxiliaire 23 à point milieu 31, et un montage redresseur réversible en demi-pont. Dans ce cas, le point milieu 31 de l'enroulement 23 est relié au pôle positif de la batterie d'accumulateurs 20 par l'intermédiai- re d'une diode D5 montée en sens inverse et sur laquelle est monté, en parallèle, un circuit de limitation de courant 24. Le pôle négatif de la batterie 20 se trouve quant à lui relié aux deux bornes extrêmes de l'enroulement auxiliaire 23 par l'intermédiaire de deux circuits respectifs comprenant chacun une diode D6, D7 sur laquelle est monté en parallèle un transistor TR5, TR6. La commande de ces transistors TR5, TR6 s'effectue au moyen d'un circuit de commande de commutation 29 du type de celui représenté sur la figure 2. I1 convient de noter que les circuits hacheurs utilisés, soit dans le hacheur primaire, soit dans le hacheur auxiliaire constitué par les commutateurs de la source de courant de secours, fonctionnent à des fréquences élevees imposées par l'horloge, de sorte qu'ils ne présentent pas les inconvénients des onduleurs fonctionnant à la fréquence du secteur (50 Hz). Revendications de brevet. 1. Source de courant auxiliaire pour alimentation à découpage du type comprenant au moins un étage redresseur (1) connecté à une source principale de courant alternatif, un circuit hacheur principal (6) recevant le courant redressé de l'étage redresseur (1) et un transformateur (14) comprenant un enroulement primaire (13) connecté à la sortie du circuit hacheur 2. Source de courant auxiliaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que le susdit redresseur réversible comprend un circuit redresseur auxiliaire (D1 à D4), un circuit hacheur auxiliaire (TR1 à TR4) et un circuit permettant d'inhiber le circuit hacheur auxiliaire (TR1 à TR4) en fonctionnement normal de la source de courant principale et d'inhiber le circuit redresseur auxiliaire (D1 à D4) lors d'un arrêt ou d'une perturbation de la source de courant principale. 3. Source de courant auxiliaire selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le susdit redresseur réversible comprend un montage en pont ou en demi-pont de conducteurs unidirectionnels (D1 à D4) sur lesquels sont montés en parallèle des commutateurs commandables respectifs (TR1 à TR4) pilotés par un circuit de commande de commutation commandé par un circuit de surveillance du courant (29) provenant de la source de courant principale; de telle sorte que - lorsque le courant de la source principale est présent, les commutateurs (TR1 à TR4) sont bloqués - lorsque le courant de la source principale est interrompu, les commutateurs (TR1 à TR4) sont commandés de manière à appliquer à l'enroulement auxiliaire (23) une tension alternative propre à assurer, par l'intermédiaire du transformateur (14), l'alimentation du circuit d'utilisa tion. 4. Source de courant auxiliaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un circuit d'horloge (26) permettant de délivrer les signaux de commande des commutateurs (TR1 à TR4) du hacheur auxiliaire et des commutateurs (8, 9) utilisés dans le hacheur principal (6), ainsi que des moyens pour bloquer les commutateurs (TR1 à TR4) du hacheur auxiliaire lorsque la source de courant principale fonctionne normalement, et pour bloquer les commutateurs (8, 9) du hacheur principal (6) en cas de perturbation ou de coupure du courant émanant de la source principale.