Brevet FR2586146A1 — publié le 19870213

La présente invention concerne un dispositif électronique comprenant une série de condensateurs de diodes et de commutateurs montes suivant une disposition déterminée, destin à transformer le courant alternatif ou continu en courant continu sous une tension plus basse, à fournir une très forte puissance, et à remplacer avantageusement tout transformateur abaisseur de tension de type ferro-magnétique à bobine. La présente invention est une innovation pressentant des avantages par rapport au transformateur classique à bobine qu'elle devra remplacer vu son poids plus faible, son volume plus réduit, son échauffement négligeable, et ses effets parasites minimes compares au convertisseur à découpage. La présente invention sera mieux comprise dans son principe en référence à la description des dessins annexés. La figure 1 représentant le plus simple dispositif transformant le courant alternatif en courant continu avec abaissement de la tension à la sortie. La figure 2 représentant un dispositif double travaillant pendant les 2 alternances du courant alternatif tant au niveau des circuits primaires que secondaires. La figure 3 représentant un dispositif double mais dont les commutateurs sont de type optoélectronique. Dans la figure 1, pendant la phase (+) positive du courant alternatif à l'entrée : Dans le circuit primaire (1), les diodes DI et D2 étant dans le sens passant, les condensateurs C1, C2, Cs étant de meme capacité et montés en série avec les diodes dl et d2 ; le courant charge les condensateurs C1, C2, C3, la tension Vc , V , V aux bornes de chaque condensateur est identique et egale i 2 C3 1 au tiers C-) de la tension initiale Ve à l'entree (ou égale à - de la tension 3 n initiale si n condensateurs sont utilisés). V = V = V = Ve Dans cet exemple n = 3. 1 C3 Dans La puissance Pe du courant à l'entrez est égale au produit de la tension Ve à l'entrez par l'intensité Ie à l'entrée : Pe = Ve x Ie. Dans le circuit secondaire (2), les commutateurs K1 et K2 restant ouverts, donc aucun courant ne passe à la sortie et l'isolation galvanique est assurée. Pendant la phase (-) négative du courant alternatif à l'entrez Dans le circuit primaire (1), aucun courant ne traverse le circuit, les diodes D1 et D2 étant polarises dans le sens inverse, ce qui conduit à l'isolation galvanique complète. Dans le circuit secondaire (2), les commutateurs K1 et K2 se ferment, les condensateurs C1, C2, C3 de même capacité étant montes en parallèle par la disposition des diodes D3, D4, D5, D6, D7, D7, DS ; les courants il, i2, i3 de même intensité traversant les condensateurs C1, C2, C3 s'ajoutent et l'intensité I finale obtenue à la sortie du commutateur K1 est gale à la s somme des intensités il, i2, i3 ;Is il + 12 + i3 avec i1 = i2 = i3 3 I s e donc I = 3 I s e tandis que la tension V de sortie aux bornes des commutateurs K1 et K2 est s égale à la tension aux bornes de chaque condensateur C1, C2, C3 et égale au 3 de la tension V e initiale à l'entrée V V =V =V V V = e s cl c2 C3 3 Par conséquent la puissante Ps à la sortie est gale au produit de la tension V à la sortie par l'intensité I à la sortie. V s Or V = - et I = 3 I 5 3 s e Ve Donc Ps = Vs x Is = - x 3 Ie = Ve x Ie = Pe s s s 3 e e e e Remarque : En utilisant n condensateurs au lieu de trois comme dans l'exemple ci-dessus, le rapport n d'abaissement de tension est égal au nombre n de Ve condensateurs assemblés, dans ce cas :Vs = e s n Le circuit ci-dessus décrit ne permet l'obtention de la puissance Ps à la sortie que pendant la moitiE du cycle du courant alternatif c'est à dire pendant la phase (-) négative où les commutateurs K1 et K2 sont fermées. Pour une utilisation adéquate pendant les deux phases (+) positive et (-) négative du courant alternatif, un circuit double sera envisagé (Fig. 2) dans lequel le double montage du circuit de la Fig. 1 précédemment décrit se fait suivant une disposition rigoureuse. Pendant la phase (+) positive du courant alternatif à l'entrez Dans le premier circuit primaire (1), les diodes D1 et D2 sont passants, le courant charge le circuit Dans le premier circuit secondaire (2), les commutateurs K1 et K2 sont ouverts, aucun courant ne passe dans le circuit et l'isolation galvanique est complète ; Dans le deuxième circuit primaire (1'), les diodes D'1 et D'2 étant bloques, aucun courant ne passe, l'isolation galvanique est complète ; Dans le deuxième circuit secondaire (2'), les commutateurs K'1 et K'2 sont fermés, le circuit débite un courant avec une tension Vs à la sortie et une intensité Is à la sortie, qui alimente le circuit final en courant continu. Pendant la phase (-) négative du courant alternatif à l'entrée . Dans le premier circuit primaire (1), les diodes D1 et D2 sont bloquées, aucun courant ne passe et l'isolation galvanique est complète Dans le premier circuit secondaire (2), les commutateurs K1 et K2 sont fermés, le circuit débite un courant avec unt tension Vs et une intensité Is à la sortie, lequel alimente le circuit final en courant continu Dans le deuxième circuit primaire (1'), les diodes D'1 et D'2 sont passantes, le courant charge le circuit Dans-le deuxième circuit secondaire (2'), les commutateurs K'1 et K'2 sont ouverts, aucun courant ne passe dans le circuit. En fin de compte, le circuit final débite, pendant les deux phases (-) et (+) négative et positive du courant alternatif à I'entrée, un courant continu à la sortie. La figure 2 représentant un dispositif double est caracterisé en ce qu'il comprend 2 circuits primaires identiques (1) (1') et 2 circuits secondaires identiques (2) (2'), les dits circuits primaires (1 et 1') tant reliés à l'entrez (E) d'une part par les diodes D1 et D'2, d'autre part par D2 > D'1, lesdits circuits secondaires (2 et 21) étant relis à la sortie (S) d'une part par les commutateurs K1 et K'1, et d'autre part par-les commuta teurs (K2, K'2) permettant d'abaisser ic tension d'entrée pendant les 2 alternances du courant. Dans la figure 3 les commutateurs mécaniques sont remplaces par les commutateurs électroniques K1, K2, K'1 et K'2 qui présentent des. avantages considérables par rapport aux commutateurs mécaniques en ce sens qu'ils travaillent intensément sans s'échauffer, ayant un temps de réponse rapide, et qu'ils sont fiables car n'ayant pas de rupteurs ou de pièces mécaniques qui s'usent à la longue et génératrices de parasites. Si la commande des transistors de commutation T1 > T2 > T'1 et T'2 se fait par des photocoupteurs lOa et 10b, l'isolation galvanique sera complète et satisfaisante. Peut-être aussi utilise à l'entrée un courant continu soit initialement, soit redressé à partir d'un courant alternatif, dans ce cas, on le découpe sous forme de signaux rectangulaires avec 2 phases positive et négative et on l'applique à l'entrez du circuit précédent. En résumé, ce convertisseur électronique a pour rôle principal d'abaisser la tension du courant continu final à partir d'un courant alternatif ou continu, et de fournir une tres forte puissance. Revendications. 1. Convertisseur électronique, abaisseur de tension caractérisé en ce qutil comprend un circuit primaire (1) et un circuit secondaire (2), le dit circuit primaire (1) comprenant les diodes (D1) (D2)-et les condensateurs (C1, C2 C3 ... Cn ) monts en série avec les diodes (dl, d2 ... dn) le dit circuit secondaire (2) comprenant les diodes (dl, d2 ... d ) et les condensateurs (C1, C2 > C3 ...Cn) lesquels tant mis en parallèle par les diodes (D3, D4, D5, D6, D7 > D8 ... D ) et les commutateurs (K1, K2) permettant de transformer un courant continu découpé ou un courant alternatif à I'entre (E) en un courant continu à la sortie (S) sous une tension plus ou moins basse selon le nombre de condensateurs utilisés et ceci pendant une demie période du courant à 1' entrée. 2 - Convertisseur électronique selon 1s revendication 1 caractérise en ce qutil comprend 2 circuits primaires identiques (1) (1') et 2 circuits secondaires identiques (2) (2'), les dits circuits primaires (1 et 1') étant relis à l'entrée (E) d'une part par les diodes D1 et D'2, d'autre part par D2 > D'1 > lesdits circuits secondaires (2 et 2') tant reliés à la sortie (S) d'une part par les commutateurs K1 et K'1, et d'autre part par les commuta teurs (K2, K'2) permettant d'abaisser la tension d'entrée pendant les 2 alternances du courant. 3 - Convertisseur électronique selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il comporte un système de commutation électronique comprenant des transistors de commutation T1, T2, T'1, T'2 commands optiquement par des photocoupleurs 10a et 10b, permettant de remplacer avantageusement les commutateurs mécaniques K1, K2, K'1, K'2 pour des raisons de longévité, de friabilité, de temps de commutations rapides sans création d'étincelles, d'échauffement ou de parasites.