Brevet FR2651621A1 — publié le 19910308

Convertisseur de tension continue-alternative L'invention se rapporte aux convertisseurs de tension continue-alternative destinés à alimenter un four à microondes fonctionnant sous une tension alternative nominale du type 220 V, 50 HZ , à partir d'un générateur de tension continue tel que, par exemple, une batterie d'accumulateurs. Elle concerne, plus particulièrement, les convertisseurs comprenant un transformateur élévateur de tension dont l'enroulement secondaire produit ladite tension alternative et dont les enroulements primaires sont reliés avec inversion de sens périodique aux bornes dudit générateur au moyen de deux interrupteurs statiques commandés montés selon un étage du type "push-pull" dont leur point commun d'interconnexion est relié à l'une des bornes dudit générateur et dont les gâchettes de commande sont reliées à un circuit de commande. Les dispositifs connus de convertisseurs du type "push-pull" à transformateur utilisent un découpage en créneaux réguliers, de sorte que la puissance alternative fournie au secondaire est fonction de la tension appliquée au primaire dudit transformateur. En outre, on sait que les fours à micro-ondes actuels comportent des transformateurs qui travaillent à une induction maximale proche de l'induction de saturation du matériau magnétique utilisé conduisant à des valeurs tout à fait excessives du courant primaire (courant dit de magnétisation). L'invention a donc pour but de réaliser un convertisseur de tension continue-alternative qui fournit une tension nominale de sortie présentant une forme telle que le courant de magnétisation soit maintenu à une valeur acceptable, et ayant une valeur efficace et une fréquence constantes quelles que soient les variations de la tension du générateur de tension continue. Selon l'invention, les interrupteurs statiques sont des transistors à effet de champ 11MOSFET" et le circuit de commande est adapté à appliquer aux gâchettes des signaux de commande dont la durée d'impulsion de courant (t) pour chaque transistor "MOSFET" est inférieure à la demi-période du signal de sortie au secondaire et, est ajustée par un circuit de contrôle à une valeur telle que la tension efficace sur l'enroulement secondaire soit égale à la valeur nominale. Ainsi, d'une part, grâce aux transistors "MOSFET" bien adaptés aux basses tensions et aux forts courants et faciles à commander, on réalise un découpage approprié du courant sur les enroulements primaires du transformateur, et d'autre part, grâce au circuit de contrôle, on ajuste la durée d'impulsion de courant (t) de sorte que la régulation de la tension efficace de sortie soit obtenue par modification de la largeur des créneaux de tension. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel La figure 1 représente un schéma électrique d'un convertisseur de tension continue-alternative selon l'invention; la figure 2 représente le signal de sortie de tension 220 V. Le schéma électrique illustre un convertisseur de tension continue-alternative destiné à alimenter un four à microondes 1 fonctionnant sous une tension alternative nominale du type 220 V, 50 HZ , et comprenant, de façon connue en soi, un magnétron alimenté par un transformateur élévateur de tension à induction élevée, cette alimentation s'obtenant à partir d'un générateur de tension continue 2 tel que, par exemple, une batterie d'accumulateurs délivrant une tension de 12 V (schématisée en traits interrompus). Ledit convertisseur comprend à cet effet un transformateur de tension 3 dont l'enroulement secondaire 4 produit ladite tension alternative et dont 1' enroulement primaire 5 comporte une prise médiane 6 reliée à l'une 7 des bornes 7,8 dudit générateur.Les deux enroulements primaires 5',5" ainsi constitués sont reliés avec inversion de sens périodique aux bornes 7,8 dudit générateur au moyen de deux interrupteurs statiques commandés 9,10 montés selon une configuration du type "pushpull" dont leur point commun d'interconnexion 11 est relié à l'autre borne 8 dudit générateur et dont les gâchettes de commande 12,13 sont reliées à un circuit de commande, qui comprend par exemple un circuit intégré 14 TDA 4714A de la Société SIEMENS auquel est adjoint un circuit buffer IR 2110 de la Société INTERNATIONAL RECTIFIER. Selon l'invention, les interrupteurs statiques 9,10 sont des transistors à effet de champ "MOSFET" et le circuit de commande 14,15 est adapté à appliquer aux gâchettes 12,13 des signaux de commande dont la durée d'impulsion de courant (t) pour chaque transistor "MOSFET" est inférieure à la demipériode du signal de sortie au secondaire et, est ajustée par un circuit de contrôle 16 à une valeur telle que la tension efficace sur l'enroulement secondaire 4 soit égale à la valeur nominale de 220 V - 50 HZ. On a illustré à la figure 2 les signaux de sortie en 220 V qui présentent une forme de créneau facilement modulable en largeur par les transistors MOSFET, tout en conservant une tension efficace constante. Pour parvenir au meilleur résultat possible, l'invention prévoit que les enroulements du transformateur 3 sont réalisés de façon que la tension crête au secondaire soit nettement supérieure à la tension nominale de sortie, et la durée (t) très inférieure à la demi-période du signal de sortie. Pour maintenir la tension efficace sur l'enroulement secondaire 4 pratiquement toujours égale à la valeur nominale de 220 V, le circuit de contrôle 16 dit de contre-réaction est branché en parallèle entre deux bornes 17 et 18 de l'enroulement secondaire 4 de manière à envoyer un signal de régulation au circuit de commande 14,15. Pour cela, le circuit de contrôle 16 comprend un transformateur 19 de mesure de tension dont l'enroulement secondaire 20 est relié à un circuit de redressement 21 dont la sortie est reliée à un étage de conversion quadratique 22 destiné à fournir une tension fonction de la tension efficace de l'enroulement secondaire 4 du transformateur 3. Cette valeur quadratique moyenne du signal redressé est comparée au moyen d'un amplificateur de différence 23 à une valeur de consigne de manière à produire le signal de régulation au circuit de commande 14,15 des transistors "MOSFET" 9 et 10. Ainsi, si l'on suppose que la tension de la batterie 2 diminue, l'amplitude de la tension sur l'enroulement secondaire 4 du transformateur 3 va diminuer proportionnellement et la valeur quadratique moyenne du signal prélevé aux bornes 17 et 18 et redressé par le circuit 21, va également diminuer. L'amplificateur de différence 23 va alors délivrer une "tension d'erreur" sur l'électrode de commande 24 du circuit intégré 14 qui par le buffer 15 va délivrer, sur les deux gâchettes 12 et 13 des MOSFET 9 et 10, des impulsions de commande dont la durée (t) est alors augmentée, et donc par conséquence la valeur quadratique moyenne du signal de sortie. Si le gain de boucle est suffisant la variation de la tension efficace est ramenée à une valeur acceptable pour l'alimentation du four à micro-ondes. Revendications 1. Convertisseur de tension continue-alternative destiné à alimenter un four à micro-ondes (1) fonctionnant sous une tension alternative nominale du type 220 V, 50 HZ, à partir d'un générateur de tension continue (2) tel que, par exemple, une batterie d'accumulateurs, et comprenant un transformateur de tension (3) dont l'enroulement secondaire (4) produit ladite tension alternative et dont l'enroulement primaire (5) comporte une prise médiane (6) reliée à l'une (7) des bornes (7,8) dudit générateur, les deux enroulements primaires (5',5") ainsi constitués étant reliés avec inversion de sens périodique aux bornes (7,8) dudit générateur (2) au moyen de deux interrupteurs statiques commandés (9,10) montés selon une configuration du type "push-pull" dont leur point commun d'interconnexion (11) est relié à l'autre borne (8) dudit générateur et dont les gâchettes de commande (12,13) sont reliées à un circuit de commande (14,15), caractérisé en ce que les interrupteurs statiques (9,10) sont des transistors à effet de champ "MOSFET" et le circuit de commande (14,15) est adapté à appliquer aux gâchettes (12,13) des signaux de commande dont la durée d'impulsion de courant (t) pour chaque transistor "MOSFET" est inférieure à la demipériode du signal de sortie au secondaire et, est ajustée par un circuit de contrôle (16) à une valeur telle que la tension efficace sur l'enroulement secondaire soit égale à la valeur nominale. 2. Convertisseur de tension selon la revendication 1, caractérisé en ce que les enroulements du transformateur (3) sont réalisés de façon que la tension crête au secondaire soit nettement supérieure à la tension nominale de sortie, et la durée (t) très inférieure à la demi-période du signal de sortie. 3. Convertisseur de tension selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit de contrôle (16) dit de contre-réaction est branché en parallèle à l'enroulement du secondaire (4) du transformateur (3) et destiné à envoyer un signal de régulation au circuit de commande (14,15) de manière à ajuster la durée (t) pour maintenir la valeur efficace de la tension sur l'enroulement secondaire (4). 4. Convertisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de contrôle (16) comprend un transformateur (19) de mesure de tension dont l'enroulement secondaire (20) est relié à un étage de conversion quadratique (22) destiné à fournir une tension fonction de la tension efficace du secondaire (4) du transformateur (3) et à la comparer à une valeur de consigne de manière à produire le signal de régulation au circuit de commande (14,15) des transistors "MOSFET" (9,10).