Brevet FR2655785A1 — publié le 19910614

La présente invention concerne un convertisseur compact alternatif/continu. Les progrès constants de la technologie, autorisant une miniaturisation des composants de plus en plus poussée, font qu'il est aujourd'hui possible de réaliser des montages électroniques dans des volumes extrêmement réduits. Mais dans le cas d'une alimentation secteur à courant continu, il reste cependant deux composants relativement volumineux, à savoir, le transformateur secteur et le ou les condensateurs de filtrage. En particulier les transformateurs secteur actuellement fabriqués restent pour diverses raisons telles que le rendement, le coût de fabrication, d'un volume beaucoup trop élevé pour envisager de les faire entrer dans un boîtier format standard, notamment au standard IEC type 6F22S dont les dimensions extérieures hors sorties de cosse sont de l'ordre de 16,5x25,5x45,5mm. De nombreux appareils électroniques domestiques ou professionnels sont à poste fixe ou semi-fixe. Or ces appareils sont très souvent alimentés par pile ou batterie de format standard, par exemple au standard IEC type 6F22S. Ce type d'alimentation nécessite bien sûr un remplacement des piles ou un rechargement des batteries qui de toute façon présentent une durée de vie limitée. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un convertisseur compact alternatif/continu. Suivant l'invention, le convertisseur présente un contour externe de forme et de dimensions sensiblement identiques à celles d'une unité de stockage d'énergie électrique, telle qu'une pile ou une batterie de format standard. Ainsi, un tel convertisseur peut-être utilisé en remplacement d'une pile ou d'une batterie de type standard, ce qui procure à l'appareil fixe ou semi-fixe ainsi alimenté une durée de fonctionnement quasi illimité, à la différence des piles et même des batteries. Suivant une forme préférée de réalisation de l'invention, le convertisseur compact alternatif/continu correspond à un bloc parallélépipèdique de dimensions prédéterminées comprenant des moyens d'entrée pour relier le convertisseur au secteur et des moyens de sortie pour délivrer une tension continue, ledit convertisseur comportant un transformateur relié au secteur via lesdits moyens d'entrée et comprenant un noyau magnétique, est caractérisé en ce qu'il comprend un circuit imprimé plan de forme rectangulaire sur une longueur prédéterminée parallèlement aux grands côtés de ladite forme rectangulaire, ledit circuit étant sensiblement parallèle à un petit côté dudit bloc et à proximité dudit petit côté, et le noyau du transformateur est logé dans ledit évidement. On obtient de cette façon une structure de convertisseur très compacte qui permet de disposer pour le noyau du transformateur de pratiquement l'intégralité de la largeur du bloc grâce à l'évidement pratiqué dans le circuit imprimé. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs: la figure 1 est le schéma électrique d'un circuit classique de conversion alternatif/continu, la figure 2 illustre un schéma d'implantation des composants d'un convertisseur selon l'invention, la figure 3 représente le tracé du circuit imprimé correspondant au schéma d'implantation de la figure 2, la figure 4 illustre une disposition des composants d'un convertisseur selon l'invention. On va maintenant décrire une forme effective de réalisation d'un convertisseur compact selon l'invention en même temps que le procédé mis en oeuvre. Le convertisseur décrit est un convertisseur relié au secteur 50 Hz et capable de délivrer une tension de 9V sous 80 mA de façon continue, et sous une intensité supérieure en régime impulsionnel. ll a la forme et les dimensions d'un boîtier standard de type 6F22S. Le schéma électrique retenu est celui du montage redresseur classique représenté en figure 1, dans lequel un transformateur (2) délivre une tension secondaire d'une dizaine de Volt qui est redressée par le pont (3), puis filtrée par un condensateur (4), et enfin régulée par un circuit intégré régulateur (5). Le convertisseur selon l'invention est constitué autour d'un circuit imprimé (6), sensiblement en forme de U, en référence à la figure 2, et dont le tracé est représenté en figure 3. Plus généralement, ce circuit imprimé (6) peut être de forme rectangulaire avec un évidement parallèle au plus grand côté du rectangle et s'étendant depuis l'un des petits côtés du rectangle sur une longueur prédéterminée, voisine de 2 cm. Ce circuit imprimé (6) accueille le condensateur de filtrage (4), les quatre diodes du pont redresseur (3) disposées de préférence autour du condensateur (4), et le régulateur de tension (5) relié à la sortie de tension continue (7). Le circuit imprimé (6) est, à titre d'exemple, de dimension 15x40 mm. La partie évidée du circuit imprimé (6) reçoit le transformateur (2) agencé, au sein du bloc (1) contenant le convertisseur selon l'invention, de sorte que son circuit magnétique en double E, et de forme parallélépipèdique, épouse sensiblement les contours du bloc de format standard (1), en référence à la figure 4. Le circuit imprimé (6) est disposé parallèlement à l'une des parois latérales du bloc (1); fi est relié à un cordon secteur (8) pour lequel un passage peut-être prévu soit par le fond du bloc (1), soit par un petit côté, soit par un grand côté. Le circuit imprimé (6) reçoit en outre les quatre diodes (3), le régulateur (5), de 9 Volt dans le cas présent. La sortie continue s'effectue par les bornes à pression (7) classiques des piles ou batteries de format standard. Le transformateur d'une puissance d'au moins 1,2W, est bobiné sur un noyau en double E, de dimensions extérieures 24,5x27,5 mm et d'une épaisseur de 7,6 mm, réalisé en un alliage magnétique doux présentant une induction magnétique élevée, par exemple un alliage Fe-Co donnant une induction de 2,2 Tesla pour un champ de 20 Oersted. Les fenêtres recevant le bobinage ont une section de 18x3,5 mm. Le transformateur (2) possède un enroulement primaire de 6600 tours en fil de cuivre de 5/100mm et un secondaire de 320 tours en fil de 16/lOOmm et délivre une tension de sortie en charge d'environ 10,5 V. Le condensateur (4) est un modèle de structure radiale correspondant à la capacité maximale pour un diamètre maximal de 10mm, une hauteur maximale de 20mm et une tension de service de 25V. A titre d'exemple, le condensateur (4) adopté dans la réalisation décrite présente une capacité de 470 uF. Pour des raisons de sécurité d'une part et de dissipation de la chaleur dégagée d'autre part, il est nécessaire que les composants soient noyés dans un matériau électriquement isolant mais néanmoins bon conducteur de la chaleur. Dans le présent exemple, ce matériau est une résine époxyde. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi on peut prévoir d'autres passages du cordon secteur adaptés à la structure de l'appareil doté du convertisseur selon l'invention. Le tracé particulier dessiné en figure 3 peut, bien sûr, être modifié pour satisfaire à des contraintes spécifiques de réalisation du circuit imprimé. Par ailleurs, l'invention peut aussi concerner des convertisseurs alternatif/continu utilisant une technique de conversion autre que le redressement par pont de diodes, tel qu'à titre d'exemple les techniques désormais classiques de découpage à haute fréquence. REVENDICATIONS 1 Convertisseur compact alternatff/continu, caractérisé en ce qu'il présente un contour externe (1) de forme et de dimensions prédéterminées sensiblement identiques à celles d'une unité de stockage d'énergie électrique, telle qu'une pile ou une batterie de format standard, notamment de type 6F22S, et comprenant des moyens d'entrée (8) pour relier le convertisseur au secteur et des moyens de connexion de sortie (7) du type compatibles avec ceux de ladite unité de stockage pour délivrer une tension continue, ledit convertisseur comportant un transformateur (2) relié au secteur via lesdits moyens d'entrée (8) et comprenant un noyau magnétique, et un circuit imprimé (6) plan de forme rectangulaire comportant un évidement s'étendant depuis un petit côté de la dite forme rectangulaire sur une longueur prédéterminée parallèlement aux grands côtés de la dite forme rectangulaire, ledit circuit étant sensiblement parallèle à un côté du bloc convertisseur (1), et en ce que le noyau du transformateur (2) est logé dans ledit évidement. 2 Convertisseur selon la revendication 1, comprenant en outre des moyens de conversion (3), des moyens de filtrage (4) et un régulateur de tension (5), caractérisé en ce que lesdits moyens sont placés sur la partie non évidée du circuit imprimé (6). 3 Convertisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend, au titre des moyens de sortie, des bornes à pression (7) et au titre des moyens d'entrée, un cordon secteur (8). 4 Convertisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit imprimé (6) est relié au cordon secteur (8) pour lequel un passage peut être prévu soit par le fond, soit par un petit côté, soit par un grand côté du bloc (1). 5 Convertisseur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'au titre des moyens de conversion autre que le redressement par pont, il met en oeuvre des techniques de découpage à haute fréquence. 6 Convertisseur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le transformateur (2) est réalisé en un alliage magnétique doux présentant une induction magnétique élevée. 7 Convertisseur selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les composants sont noyés dans un matériau isolant, notamment en résine époxyde.