Brevet FR2625642A1 — publié le 19890707

LA PRÉSENTE INVENTION CONCERNE LES DISPOSITIFS PROPRES A ALIMENTER, A PARTIR D'UN RÉSEAU ALTERNATIF DE DiSTRiBUTION1 UN TUBE FLUORESCENT A DÉCHARGE, DISPOSITIFS COMMUNÉMENT APPELLÉS BALLASTS ÉLECTRONIQUES . DANS DES DISPOSITIFS CONNUS DE CE GENRE, NOTAMMENT EN CE QUI CONCERNE LES BREVETS FRANÇAIS N0 77 12024 ET 80N 80 13774, AMÉRICAINS N 4,184,128 ET N0 4,188,660, ANGLAIS N 1308578 ET FINLANDAIS N 820094, IL A ÉTÉ REVENDIQUÉ DES MOYENS PROPRES A CONSTRUIRE DE TELS DISPOSI TIFS. CES DISPOSITIFS PRÉSENTENT DEUX TYPES D'INCONVÉNIENTS: SOIT ILS FOURNISSENT AU TUBE FLUORESCENT UN COURANT A HAUTE FRÉQUENCE D'AMPLITUDE DE CRÊTE CONSTANTE, MAIS NÉCESSITENT POUR CORRIGER LE FACTEUR DE PUISSANCE DE LEUR COURANT PRIS AU RÉSEAU UNE INDUCTANCE ÉQUIVALENTE A UN BALLAST FERRO-MAGNÉTIQUE STANDARD, SOIT ILS NE NÉCÉSSI- TENT PAS L'EMPLOI D'UNE TELLE INDUCTANCE, MAIS FOURNISSENT ALORS AU TUBE FLUORESCENT UN- COURANT A HAUTE FRÉQUENCE DONT L'AMPLITUDE DE CRÊTE EST MODULÉE A LA FRÉQUENCE DU RÉSEAU D'ALIMENTATION, CECI ENTRAtNANT DES EFFETS STROBOSCOBIQUES GÊNANTS. LE DISPOSITIF DIT "BALLAST ÉLECTRONIQUE , SELON L'INVENTION PERMET D'ÉLIMINER CES DEUX INCONVÉNIENTS DÉTERM.INANTS. EN EFFET, CE DISPOSITIF ILLUSTRÉ PAR LA FIGURE 1, CI ANNEXÉE, COMPREND UN PREMIER CONVERTISSEUR B ALIMENTÉ A PARTIR D'UN RÉSEAU ALTERNATIF AUQUEL SONT CONNECTÉES SES BORNES D ENTRÉE Al ET A2. CE PREMIER CONVERTISSEUR REÇOIT LE COURANT DUDIT SECTEUR APYRES UN SIMPLE REDRESSEMENT DONC SANS LISSAGE DE LA COMPOSANTE ALTERNATIVE PAR UN CONDENSATEUR ÉLECTROCHIMIQUE DE FORTE CAPACITÉ: DE CETTE MANIER, LE FACTEUR DE PUISSANCE DU COURANT PRIS AU RÉSEAU N'EST PAS AFFECTÉ PAR UN DÉPHASAGE COURANT/TENSION SENSIBLE. IL EST AVANTAGEUX DE PLAÇER UN PETIT FILTRE G SUR L'UNE OU LES DEUX BRANCHES D'ALIMENTATION AFIN DE SATISFAIRE AUX NORMES EN VIGUEUR CONCERNANT LES REJETS SUR LE SECTEUR. EN SORTIE, LE PREMIER CONVERTISSEUR B CHARGE UN CONDENSATEUR ÉLECTROLYTIQUE C, LEQUEL A POUR FONCTION DE LISSER LE COURANT A HAUTE FRÉQUENCE MODULÉ PAR LE SECTEUR, ISSU DUDIT PREMIER CONVERTISSEUR B. LA TENSION CONTINUE PRESSENTE ENTRE LES BORNES DU CONDENSATEUR DE FILTRAGE C EST APPLIQUÉE A L'ENTRE D'UN SECOND CONVERTISSEUR D, LEQUEL ALIMENTE EN SORTIE, LE TUBE FLUORESCENT PARTIR DE SON PROPRE COURANT A HAUTE FRÉQUENCE, CE COURANT, DU FAIT DE L'ALIMEN TATION CONTINUE DU CONVERTISSEUR D, PRÉSENTE UNE AMPLITUDE DE CRÊTE PRATIQUEMENT CONSTANTE, D'OÙ DISPARITION DE TOUT EFFET STROBOSCOPIQUE DE LA LUMIÈRE ÉMISE. UN CIRCUIT F EST DESTINÉ À ÉVITER QUE LE PREMIER CONVERTIS SEUR B NE CHARGE A UNE TENSION EXCESSIVE LE CONDENSATEUR C DANS LE CAS OU LE SECOND CONVERTISSEUR D NE CONSOMMERAIT RIEN, PAR EXEMPLE, DANS L'HYPOTHÈSE DE LA DÉCONNECTION DU TUBE E OU SA RUPTURE, CE DISPOSITIF PEUT DONC RÉALISER UNE INTERFAÇE "SOL ID- STATE PARFAITE ENTRE LE SECTEUR D'ALIMENTATION ALTERNATIF L'ALIMENTATION D'UNE DÉCHARGE DANS UN GAZ POUVANT PRÉSENTER DES CARACTÉRISTIQUES DE RÉSISTANCE NÉGATIVE, UN MODE DE RÉALISATION PRATIQUE DU DISPOSITIF;; OBJET DE L'INVENTION, EST ILLUSTRÉ PAR LA FIGURE 2, Ci- ANNEXÉE, SELON CE MODE DE RÉALISATION, LE SECTEUR ALTERNATIF EST APPLIQUÉ ENTRE LES BORNES 1A ET lB1 LESQUELLES CHARGENT LE PONT DE REDRESSEMENT CONSTITUÉ PAR LES DIODES 2A, 2B1 2C ET 2D. LES BRANCHES POLARISÉES DE CE PONT CHARGENT, A TRAVERS LES INDUCTANCES DE FILTRAGE HAUTE FRÉQUENCE S1 ET S2, LE CONDENSATEUR 3. CE CONDENSATEUR 3 DU TYPE "FILM PLASTIQUEZ DE FAIBLE VALEUR N'A QUE POUR FONCTION DE DÉCOUPLER EN HAUTE FRÉQUENCE LES SUSDITES BRANCHES POLARISES DUDIT PONT DE REDRESSEMENT.LE COURANT SECTEUR, REDRESSÉ, MAIS NON LISSÉ, DISPONIBLE AUX BORNES DU CONDENSA TEUR 3 EST APPLIQUE ENTRE LES BORNES D'UN CONVERTISSEUR EN DEMI-PONT CONSTITUÉ, D'UNE PART, PAR LES DEUX TRANSISTORS 6A ET 6B CONNECTÉS EN SÉRIE ET D'AUTRE PART PAR LES DEUX CONDENSATEUR 11A ET 11B MONTES EN SERINE. LES DEUX POINTS MILIEUX DES BRANCHES DE CE PONT SONT RELIÉS ENTRE EUX PAR LE CIRCUIT SERIE CONSTITUE PAR L'INDUCTANCE 9 ET LE CONDENSATEUR 13. LE FONCTIONNEMENT EN AUTO-OSCILLATEUR DE CE DEMI-PONT EST ASSURÉ PAR LES PETITES INDUCTANCES 7A ET 7B1 QUI COUPLÉES DANS.UN SENS CONVENABLE A L'INDUCTAN CE 9, DELIVRENT, RESPECTIVEMENT, UN SIGNAL PROPRE A ASSURER LA CONDUCTION ALTERNÉE DES TRANSISTORS 6A ET 6B, DÉTERMINANT AINSI LA CRÉATION D'UN COURANT ALTERNATIF DANS LE CIRCUIT SÉRIE CONSTITUE PAR L'INDUCTANCE 9 ET LE CONDENSATEUR 13. L'INITIATION DU FONCTIONNEMENT DE L'AUTO-OSCILLATEUR AINSI CONSTITUÉ EST ASSUREE PAR LA CELLULE DE DÉCLENCHEMENT COMPRENANT L'ELEMENT A SEUIL 8, LE CONDENSATEUR 5 ET LA RÉSISTANCE 4. DÈS QUE LE CONDENSATEUR 5 A ATTEINT LA TENSION DE BASCULEMENT DE LIÉLEMENT A SEUIL 8, IL SE DECHARGE SUR LA BASE DU TRANSISTOR 6B ET PROVOQUE LE DÉBLOCAGE DE CE DERNIER.LE CONVERTISSEUR PEUT ALORS ENTRER EN FONCTIONNEMENT, L'ÉNERGIE DE SORTIE DU CONVERTISSEUR, PRÉLEVEE ENTRE LES BORNES DU CONDENSATEUR 131 CHARGE L'ENTREE DU PONT DE REDRESSEMENT COMPORTANT LES DIODES 12AS 12B1 12C ET 12DA LES SORTIE POLARISEES DE CE PONT CHARGENT LE CONDENSA TEUR DE FILTRAGE 1S, LEQUEL, COMPTE-TENU DE SA FORTE CAPACITE SE CHARGE SOUS UNE TENSION CONTINUE. LA TENSION CONTINUE AINSI OBTENUE ALIMENTE UN SECOND CONVERTISSEUR CONSTITUÉ, COMME LE PREMIER PAR UN DEMI PONT COMPRENANT LES TRANSISTORS 19A ET 19B ASSOCIÉS AUX CONDENSATEURS 26A ET 26B. LES POINTS MILIEUX DE CHAQUE- BRANCHE DE CE PONT SONT RELIÉS ENTRE EUX PAR UN CIRCUIT SERIE COMPRENANT L'INDUCTANCE 21, LES FILAMENTS DE CATHODE 22A ET 22B DU TUBE A DECHARGE 23 ET LE CONDENSATEUR 25. A L'AMORÇAGE DUDIT TUBE, LE COURANT PRINCIPAL TRAVERSERA CE DERNIER, LEQUEL ENTRERA DANS LE SUSDIT CIRCUIT SÉRIE. COMME DANS LE PREMIER CONVERTISSEUR, L'ENTRETIEN DE LA CONDUCTION ALTERNEE DES TRANSISTORS 19A ET 19B EST ASSURÉE PAR LES PETITES INDUCTANCES 20A ET 20B COUPLES À L'INDUC TANCE 21. UNE CELULLE D'INITIATION DU FONCTIONNEMENT DE L'AUTO-OSCILLATEUR EST CONSTITUÉE PAR L'ELEMENT À SEUIL 17 ASSOCIÉ AU CONDENSATEUR 18 ET À-LA RÉSISTANCE 16. DANS LE CAS D'UN TUBE A DÉCHARGE NON MUNI DE CATHODES PRÉ-CHAUFFÉES, CE TUBE EST ALORS CONNECTÉ EN PARALLÈLE DU CONDENSATEUR 25. LORSQUE LE TUBE 23 EST DECONNECTE OU LORSQU'IL EST DÉTERIORÉ LE CONVERTISSEUR CONSTITUÉ PAR LE PONT DES TRANSISTORS 19A1 19B ET LES CONDENSATEURS 26A ET 26B N'EST PLUS CHARGE EN-SORTIE1 ET, DE CE FAIT, N'ABSORBE PLUS L'ENERGIE DISPONI BLE AUX BORNES DU CONDENSATEUR 15. AINSI, EST-IL NÉCESSAIRE D INHIBER, DANS CE CAS, LE FONCTIONNEMENT DU PREMIER CONVERTISSEUR COMPRENANT LES TRANSISTORS 6A ET 6B, ASSOCIES AUX CONDENSATEUR 11A ET 11BF PORTERAIT LE POTENTIEL DU CONDENSATEUR 15 A UNE VALEUR INACCEPTABLE. A CETTE FIN, EST PREVU UN CIRCUIT QUI COMPREND L'ENROULE MENT 10 COUPLÉ À L'ENROULEMENT 7B1 LE TRANSISTOR DE FAIBLE PUISSANCE 14, L'ÉLÉMENT À SEUIL 24 ET LA RESISTANCE 27.' AINSI, LORSQUE LA TENSION ENTRE LES BORNES DU CONDENSATEUR 15 DEPASSE LA TENSION D'AVALANCHE DE L ÉLÉMENT À SEUIL 24, IL SE CRÉE UN COURANT DANS LA BASE-DU TRANSISTOR 14 DONT L'ÉLECTRODE COMMUNE EST RELIEE A L'UNE DES BORNES DU CONDENSATEUR 15 ET A L'UNE DES BORNES DE L'ENROULEMENT 10, SON ÉLECTRODE DE SORTIE ETANT CONNECTEE A L'AUTRE BORNE DUDIT ENROULEMENT 10, CE COURANT REND CONDUCTEUR SON ESPACE COLLECTEUR/ÉMETTEUR, COURT-CIRCUITANT, DE CE FAIT L'ENROULEMENT 10 QUI LUI EST CONNECTE. EN PARALLÈLE. L'ENROULEMENT 10 COURT-CIRCUITÉ, PAR COUPLAGE, INHIBE LE SIGNAL DISPONIBLE ENTRE LES BORNES DE L'ENROULEMENT DE COMMANDE 7B DU TRANSISTOR 6B. CE TRANSISTOR DEMEURE ALORS BLOQUÉ ET LE CONVERTISSEUR DONT IL FAIT PARTIE, SE TROUVE LUI-MEME BLOQUE. LORSQUE LA TENSION ENTRE LES BORNES DU CONDENSATEUR 15 RETROUVE UNE VALEUR INFERIEURE A CELLE QUI PERMET LE DÉCLENCHEMENT DE L ÉLÉMENT A SEUIL 24, LE TRANSISTOR 6B EST N'EST PLUS INHIBÉ, ET LE FONCTION NEMENT DU SUSDIT CONVERTISSEUR PEUT REPRENDRE.UN TEL DISPOSITIF PEUT AVOIR POUR RÔLE SECONDAIRE LA STABILISATION DE LA TENSION AUX BORNES DU CONDENSATEUR 15, ET, PARTANT LA STABILISATION DE LA PUISSANCE APPLIQUEE AU TUBE À DÉCHARGE 23 LORSQUE DES VARIATIONS DE LA TENSION SECTEUR SONT ENREGISTRÉES. UN DISPOSITIF DE CE TYPE POURRAIT ÊTRE CONNECTÉ AUX BORNES DU TUBE 23 LUI-MÊME ET PERMETTRAIT UN AUTRE MODE DE RÉGULA TION. COMME IL VA DE SOI, LE TYPE DE CONVERTISSEUR REPRÉSENTÉ ICI N'EST PAS LIMITATIF: EN EFFET, IL EST POSSIBLE D' UTILI- SER POUR CHACUN DES CONVERTISSEURS NECESSAIRES AU FONCTION NEMENT DU DISPOSITIF, OBJET DE L'INVENTION1 TOUT TYPE DE CONVERTISSEUR: DIRECT, A ACCUMULATION, EN DEMI-PONT SYMÉTRIQUE ET ASYMÉTRIQUE, EN PONT, PUSH-PULL, ETC... LE DISPOSITIF, OBJET DE L'INVENTION, PEUT AINSI APPORTER UNE INTERFAÇE PARFAITE D'ADAPTATION ENTRE UN SECTEUR ALTERNATIF ET UNE CHARGE DONT L IMPÉDANCE EST TRÈS VARIABLE, CE, EN MAINTENANT UN FACTEUR DE PUISSANCE DU COURANT PRIS SUR LE RESEAU A UNE VALEUR PROCHE DE L'UNITE ET LE COURANT ALTERNATIF APPLIQUE À LA CHARGE À UNE VALEUR DE CRÊTE CONSTANTE. LE DISPOSITIF, OBJET DE L'INVENTION, PEUT ÊTRE UTILISÉ DANS TOUS LES CAS OÙ L'ON A BESOIN D'ALIMENTER A FAIBLE COÛT UN TUBE FLUORESCENT A DÉCHARGE OU TOUTE AUTRE CHARGE PRÉSENTANT DES VARIATIONS D'IMPEDANCE BRUSQUES. COMME IL VA DE SOI, ET COMME IL RESULTE DE CE QUI PRéCèDE, L'INVENTION NE SE LIMITE NULLEMENT AUX MODES D'APPLICATION ET DE RÉALISATION QUI ONT ETE PLUS PARTICULIÈREMENT ENVISAGES: ELLE EMBRASSE, AU CONTRAIRE, TOUTES LES VARIANTES. REVENDICATIONS i. DISPOSITIF D'ALIMENTATION DiT BALLAST ELECTRO NIQUE DESTINÉ, NOTAMMENT, A FOURNIR UN COURANT ALTERNATIF A HAUTE FRÉQUENCE A UN TUBE FLUORESCENT A DECHARGE, CECI A PARTIR D'UN RÉSEAU DE DISTRIBUTION À COURANT ALTERNATIF, CARACTÉRISE PAR LE FAIT QUE CE DISPOSITIF COMPREND UN PREMi.ER CONVERTISSEUR B LEQUEL EST ALIMENTE PAR LE SECTEUR REDRESSÉ MAIS NON FILTRÉ, QUE LE COURANT DE SORTIE DE CE PREMIER CONVERTISSEUR B CHARGE UN CONDENSATEUR DE FILTRAGE C ENTRE LES ARMATURES DUQUEL SOIT DISPONIBLE UNE TENSION CONTINUE, LAQUELLE EST APPLIQUÉE A L'ENTREE D'UN SECOND CONVERTISSEUR D DONT LE COURANT DE SORTIE À HAUTE FRÉQUENCE ALIMENTE UNE CHARGE A IMPÉDANCE VARIABLE, NOTAMMENT UN TUBE A DÉCHARGE E1 DE TELLE SORTE QUE LE COURANT PRIS SUR LE RÉSEAU PAR LE PREMIER CONVERTISSEUR B NE PRÉSENTE QU'UN DÉPHASAGE MINIME PAR RAPPORT A LA TENSION DUDIT SECTEUR. 2. DISPOSITIF SELON LA REVENDICATION il CARACTÉRISÉ PAR LE FAI.T QU'UN DISPOSITIF F, SENSIBLE A LA TENSION EXISTANT ENTRE LES BORNES DU CONDENSA TEUR C OU A LA PRÉSENCE DE LA CHARGE C, INHIBE LE FONCTION NEMENT DU CONVERTISSEUR B1 DE TELLE MANIÈRE QUE LA TENSION ENTRE LES BORNES DUDIT CONDENSATEUR NE DÉPASSE PAS UNE VALEUR PRÉ-ÉTABLIE. 31 DISPOSITIF SELON LA REVENDICATION 1 OU LA REVENDICATION 2, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'UN DISPOSITIF F SENSIBLE A LA TENSION MOYENNE EXISTANT ENTRE LES BORNES DE LA CHARGE E1 INHIBE LE FONCTIONNEMENT DU CONVERTISSEUR B, DE TELLE MANIÈRE QUE LA PUISSANCE MOYENNE APPLIQUEE À LADITE CHARGE E, DEMEURE SENSIBLEMENT CONSTANTE. 4. DISPOSITIF SELON LES REVENDICATIONS 1 OU 2 OU 3, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE LE PREMIER CONVERTIS SEUR B POSSÈDE UNE STRUTURE EN PONT DONT LE POINT MILIEU DE CHACUNE DES BRANCHES EST RELIE A L'AUTRE PAR LE MOYEN D'UN CIRCUIT SÉRIE CONSTITUÉ PAR UNE INDUCTANCE 9 ET UN CONDENSATEUR 13 AUX BORNES DUQUEL EST CONNECTÉE L'ENTRÉE D'UN PONT REDRESSEUR COMPRENANT LES DIODES 12A i2B, 12C ET 12D DONT LES SORTIES POLARISÉES CHARGENT LE SUSDIT CONDENSATEUR 15 LEQUEL FOURNIT LA TENSION D'ENTRÉE DU SECOND CONVERTISSEUR D. 5. DISPOSITIF SELON LES REVENDICATIONS 1, OU 2, OU 3, OU 4, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE LE SECOND CONVERTIS SEUR D POSSÈDE UNE STRUCTURE EN PONT DONT LE POINT MILIEU DE CHACUNE DES BRANCHES EST RELIE A L'AUTRE PAR LE MOYEN D'UN CIRCUIT SÉRIE CONSTITUÉ PAR UNE INDUCTANCE 21 ET UN CONDENSATEUR 25 AUX BORNES DUQUEL EST CONNECTÉE LA CHARGE A IMPÉDANCE VARIABLE, TELLE QU'UN TUBE A DÉCHARGE 23. 6. DISPOSITIF SELON LES REVENDICATIONS 4 OU 5, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE LES TRANSISTORS 6A ET 6B SONT COMMANDÉS ALTERNATIVEMENT PAR LE SIGNAL GÉNÉRÉ RESPECTIVEMENT PAR LES ENROULEMENTS 7A ET 7B ET QUE SE TROUVE COUPLÉ A L'UN DE CES ENROULEMENTS UN AUTRE ENROULEMENT 10 DONT L'UNE DES BORNES EST COMMUNE À L'UNE DES BORNES DU CONDENSATEUR 15 ET L'ÉLECTRODE COMMUNE DU TRANSISTOR 14, L AUTRE ÉTANT CONNECTEE À L'ÉLECTRODE DE SORTIE DE CE MÊME TRANSISTOR, DONT L'ÉLECTRODE DE COMMANDE EST RELIÉE PAR LA SÉRIE COMPORTANT L'ÉLÉMENT A SEUIL 24 ET LA RÉSISTANCE 27 A LA BORNE DU CONDENSATEUR 15 OPPOSÉE A CELLE QUI LUI EST COMMUNE AVEC LE TRANSISTOR 14 DE TELLE SORTE QUE, SI LA TENSION AUX BORNES DU CONDENSA TEUR 15 EXCÈDE LA TENSION D'AVALANCHE DE L'ÉLÉMENT A SEUIL 24, LA CONDUCTION MOMENtANÉE DU TRANSISTOR 14 SE PRODUISE ET COURT-CIRCUITE L'ENROULEMENT 10 CE QUI A POUR EFFET D'INHIBER LA COMMANDE DU CONVERTISSEUR B ET PARTANT, DE STABILISER LA TENSION AUX BORNES DU CONDENSATEUR 15 AINSI QUE LA PUISSANCE MOYENNE APPLIQUÉE A LA CHARGE E.