Brevet FR2627029A1 — publié le 19890811

Alimentation électrique secourue par batterie. La présente invention est relative à une alimentation électrique de faible puissance, secourue par batterie, délivrant plusieurs tensions continues de polarisation différentes à partir de la tension du secteur et utilisable pour un équipement électronique tel qu'un équipement de péritéléphonie. On tonnait de nombreuses sortes d'alimentation électrique secourue par batterie de ce genre. La plus répandue comporte en entrée un convertisseur de tension alternatif-continu à transformateur, redresseur et régulateur de tension opérant à partir du secteur et délivrant l'une des tensions continues de polarisation désirées, suivi par une batterie placée en tampon et par un ou plusieurs convertisseurs de tension continu-continu haute fréquence délivrant les autres tensions continues de polarisation. Cette sorte d'alimentation électrique secourue par batterie à l'inconvénient de ne pas pouvoir se transformer, lorsque la nécessité d'un secours par batterie ne se fait pas sentir, en une alimentation électrique non secourue, simple et économique constituée d'un transformateur unique avec un enroulement primaire excité par le secteur et des enroulements secondaires suivis de redresseurs et régulateurs de tension délivrant les diverses tensions continues de polarisation puisqu'elle doit toujours colporter le convertisseur de tension alternatif-continu d'entrée délivrant l'une des tensions continues de polarisation et les convertisseurs de tension continu-continu haute fréquence délivrant les autres tensions de polarisation. Elle a également pour inconvénient de nécessiter des circuits de filtrage et d'antiparasitage empêchant la propagation vers le secteur des courants haute fréquence engendrés par ses convertisseurs de tension continu-continu haute rréquence. La présente invention a pour but une alimentation électrique secourue par batterie qui n'ait pas les inconvénients précités, qui soit transformable en une alimentation électrique non secourue simple et économique sans convertisseur de tension continu-continu haute fréquence et qui ne nécessite qu'un filtrage d'antiparasitage sommaire. Elle a pour objet une alimentation électrique secourue par batterie délivrant plusieurs tensions continues de polarisation à partir de la tension du secteur. Cette alimentation comporte un transformateur avec un enroulement primaire excité par le secteur et des enroulements secondaires suivis de redresseurs et de régulateurs de tension délivrant les diverses tensions continues de polarisation, un dispositif de coupure du secteur intercalé devant l'enroulement primaire du transformateur, un dispositif de surveillance de la tension du secteur commandant le dispositif de coupure, une batterie placée en tampon à la suite de l'un des régulateurs de tension qui est blocable et commandé par le dispositif de surveillance de la tension du secteur, et un onduleur alimenté par la batterie, qui excite un enroulement primaire auxiliaire du transformateur et dont l'activation est commandée par le dispositif de surveillance de la tension secteur simultanément avec l'ouverture du dispositif de coupure et le blocage du régulateur de tension blocable. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif de surveillance de la tension du secteur comporte deux parties galvaniquement isolées, reliées par un coupleur opto-électronique, l'une au potentiel de terre, l'autre au potentiel de masse des enroulements secondaires du transformateur. De préférence, onduleur opère à une fréquence de l'ordre du triple de celle du secteur sous la commande d'un circuit de modulation d'impulsions en largeur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel - la figure 1 représente un schéma sypnotique d'une alimentation électrique secourue par batterie conforme à l'invention, - la figure 2 détaille le schéma d'un dispositif de surveillance de la tension du secteur représenté à la figure 1, - la figure 3 détaille le schéma d'un régulateur de tension blocable représenté à la figure 1 et - la figure 4 détaille le schéma d'un onduleur représenté à la figure 1. L'alimentation électrique secourue par batterie représentée à la figure 1 comporte un transformateur 10 qui fournit au secondaire différentes tensions de polarisation et qui est excité au primaire soit par le secteur soit par un onduleur 70 alimenté par une batterie 60 recevant son courant de charge du secondaire du transformateur 10. Le primaire du transformateur 10 possède un enroulement principal 11 isolé par un blindage électrostatique 12 mis à la terre et relié au secteur par l'intermédiaire d'un dispositif de coupure 20 à contacts actionnés par un relais et d'un filtre antiparasite 30, et un enroulement auxiliaire 16 à point milieu porté au potentiel +V de la batterie 60, dont les extrémités sont connectées à la sortie de l'onduleur 70. Le secondaire du transformateur 10 possède différents enroulelents 13, 14, 15 suivis de redresseurs 40, 41, 42 et de régulateurs de tension 50, 55, 56 qui délivrent les diverses tensions continues de polarisation souhaitées +V, V', V". L'onduleur 70 et l'un des régulateurs de tension 50 qui assure en outre la charge de la batterie 60 sont pourvus de commandes de blocage commandées par un dispositif de surveillance de la tension secteur 80 qui teste la tension du secteur en un point placé entre le dispositif de coupure 20 et le filtre antiparasite 30. En présence de tension secteur, le dispositif de surveillance 80 laisse le dispositif de coupure 20 au repos, ses contacts fermés connectant l'enroulement primaire principal 1 1 du transformateur 10 au secteur, débloque le régulateur de tension 50 qui fournit la tension continue de polarisation +V et un courant de charge pour la batterie 60, et bloque l'onduleur 70 qui charge à vide l'enroulement primaire auxiliaire 16 du transformateur 10. L'alimentation fonctionne alors comme une alimentation classique non secourue avec un transformateur à enroulement primaire unique excité par le secteur et à enroulements secondaires multiples suivies de redresseurs et de régulateurs de tension délivrant les différentes tensions continues de polarisation souhaitées. En cas d'une chute conséquente de la tension du secteur ou en l'absence de celui-ci, le dispositif de surveillance 80 actionne le relais du dispositif de coupure 20 qui ouvre ses contacts et isole du secteur l'enroulement primaire principal 11 du transformateur 10, charge à vide l'enroulement secondaire 13 du transformateur 10 en bloquant le régulateur de tension 50 et débloque l'onduleur 70 qui met alternativement à la masse, à la cadence de 150 Hz, chacune des extrémités de l'enroulement primaire auxiliaire 16 du transformateur 10 provoquant l'excitation du transformateur 10 par un courant alternatif tiré de la batterie 60.L'alimentation fonctionne alors en secours, les tensions continues de polarisation étant fournies par la batterie 60 jusqu'à épuisement de cette dernière, directement pour la tension +V et indirectement pour les tensions V' et V" par l'intermédiaire de l'onduleur 70, du transformateur 10, des redresseurs 41, 42 et des régulateurs de tensions 55, 56. En fin de décharge de la batterie 60, le circuit de surveillance de tension secteur 80 cesse d'entre alimenté ce qui entraine le blocage de l'onduleur 70, le déblocage du régulateur de tension 50 et le relâchement du dispositif de coupure 20 dont les contacts se referment connectant à nouveau au secteur l'enroulement primaire principal 11 du transformateur 10. Le dispositif de surveillance de la tension secteur 10 a son entrée connectée au secteur à la suite du filtre antiparasite 30, en amont du dispositif de coupure 20 par l'intermédiaire d'une résistance de limitation de courant 81. il comporte, comme représenté à la figure 2, un montage d'entrée et un montage de sortie reliés entre eux par un coupleur opto-électronique. Le montage d'entrée est alimenté par le secteur. il comporte un circuit de redressement 82 chargé d'une part, par une diode Zener 83 en série avec sa résistance ballast 84 et d'autre part par la diode électroluminescente 85 du coupleur opto-électronique qui est placée en parallèle sur la résistance ballast 84 et s'allume lorsque le secteur délivre une tension normale. Le montage de sortie est alimenté par la tension +V de la batterie ou de la sortie du régulateur de tension 50.Il présente un comparateur de tension 86 qui reçoit sur son entrée non inverseuse la tension collecteur de l'opto-transistor 87 du coupleur opto-électronique et sur son entrée inverseuse une tension de référence Vréf tirée de celle +V de la batterie 60 par un générateur de tension non représenté faisant partie de l'onduleur 70 et dont la sortie normalement à la tension +V en présence de tension secteur passe au potentiel de la masse en cas d'une chute ou d'une disparition de la tension secteur. La sortie du comparateur 86 qui constitue celle du dispositif de surveillance de la tension secteur 80, commande la bobine d' excitation 90 d 'un relais actionnant les contacts fermés au repos du dispositif de coupure 20 et délivre les ordres de blocage ou de déblocage du régulateur de tension 50 et de l'onduleur 70.Son niveau de tension +V en'présence de tension secteur laisse le relais désexcité et constitue un ordre de déblocage du régulateur de tension 50 et de blocage de onduleur 70 tandis que son niveau de tension 0 en cas de chute ou d'absence de la tension secteur provoque l'excitation du relais et constitue un ordre de blocage du régulateur de tension 50 et de déblocage de l'onduleur 70. Le régulateur de tension 50 est détaillé à la figure 3. Il s'agit d'un régulateur de tension tripôle classique 51 par exemple du genre 78ss de tension nominale inférieure à la tension *V de la batterie 60 dont ia borne de masse est connectée au point milieu t'un pont de résistances 52, 53 reliant sa borne de sortie à la sasse. Ce régulateur de tension maintient la tension aux bornes de la résistance 52 égale à sa tension nominale, le rapport de cette tension nominale à la tension +V étant égal à celui de la valeur de la résistance 52 à la valeur de la somme des résistances 52 et 53 du pont. Une diode Zener 54 relie le point milieu du pont de résistan ces 52, 53 à une commande de blocage. Elle est connectée par son anode au point milieu du pont de résistance 52, 53 et présente une tension Zener légérement supérieure à la tension nominale du régulateur de tension. En présence de tension secteur, alors que le dispositif de surveillance de la tension secteur 80 porte la commande de blocage à la tension +V, la diode Zener 54 est bloquée et n'influe pas sur la polarisation de la borne de masse du régulateur de tension 50 qui fonctionne normalement et impose une tension de charge +V à la batterie.En cas de chute ou d'absence de tension secteur alors que le dispositif de surveillance de la tension secteur 80 met la commande de blocage au potentiel de la masse, la diode Zener 54 conduit en inverse et abaisse le potentiel de la borne de masse du régulateur de tension 51 qui voit sa tension de sortie augmenter et tend à s'y opposer en se bloquant. L'onduleur 70, détaillé à la figure 4, comporte deux transistors 71 et 72 qui sont intercalés entre lamasse et les extrémités de l'enroulement primaire auxiliaire 16 du transformateur 10, qui fonctionnent en interrupteur et qui sont commandés en opposition, à une fréquence de l'ordre de 150 Hz, triple de celle du secteur, par un circuit spécialisé 73 de commande par modulation d'impulsions en largeur PWM pourvu d'une commande d'activation neutralisée lorsqu'elle est au potentiel de la masse et connectée en sortie du dispositif de surveillance de la tension secteur 80.On peut utiliser pour ce circuit spécialisé de commande le circuit référencé SG1525A par la société Motorola qui comporte une source de référence de tension pour le contrôle de la largeur de modulation, accessible de l'extérieur et utilisée comme mentionné précédemment pour fournir la tension de référence du comparateur 86 du dispositif de surveillance de tension sécteur 80. L'alimentation électrique secourue par batterie qui vient d'être décrite a l'avantage de pouvoir très facilement être transformée en une alimentation électrique classique non secourue lorsque la nécessité d'un secours par batterie ne se fait pas sentir. il suffit en effet de supprimer la batterie 60, l'onduleur 70 et le dispositif de surveillance de la tension secteur 80 ou à tout le moinsZle montage de sortie de ce dispositif pour retrouver une alimentation classique à transformateur unique avec un enroulement primaire excité par-le secteur et des enroulelents secondaires suivis de redresseurs et de régulateurs de tension délivrant les différentes tensions continues de polarisation souhaitées. On peut, sans sortir du cadre de l'invention modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS : 1/ Alimentation électrique secourue par batterie délivrant plusieurs tensions continues de polarisation (+V, V', V") à partir du secteur et comportant un transformateur (10) avec un enroulement primaire (11) excité par le secteur et des enroulements secondaires (13, 14, 15) suivis de redresseurs (40, 41, 42) et de régulateurs de tension (50, 55, 56) délivrant les diverses tensions continues de polarisation (+V, V', V") caractérisée en ce que l'un (50) des régulateurs de tension est blocable et en ce qu'elle comporte en outre :: - un dispositif de coupure du secteur (20) intercalé devant le transformateur (10), - une batterie (60) disposée en tampon à la suite du régulateur de tension blocable (50), - un onduleur (70) qui est pourvu d'une commande d'activation et alimenté par la batterie (60) et qui excite un enroulement primaire auxiliaire (16) du transformateur (10) et - un dispositif de surveillance de la tension secteur (80) qui, en cas de chute ou d'absence de la tension secteur, déclenche l'ouverture du dispositif de coupure (20) simultanément avec le blocage du régulateur de tension blocable (50) et l'activation de l'onduleur (70). 2/ Alimentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit dispositif de surveiljance de tension secteur (80) comporte un montage d'entrée alimenté par le secteur et un montage de sortie alimenté par la tension disponible aux bornes de la batterie (60) et de la sortie du régulateur de tension blocable (50) reliés entre eux par un coupleur opto-électronique. 3/ Alimentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'onduleur (70) opère à une fréquence de l'ordre du triple de celle du secteur. 4/ Alimentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'onduleur (70) est commandé par un circuit de modulation d'impulsions en largeur.