Brevet FR2648639A1 — publié le 19901221

La présente invention concerne le domaine des dispositifs d'alimentation électrique aptes à délivrer deux tensions redressées continues de valeurs différentes et ayant une polarité commune, à partir d'une tension alternative unique. Le dispositif d'alimentation électrique conforme à la présente invention peut donner lieu à de nombreuses applications ; il peut être utilisé par exemple pour l'alimentation de lampes à décharge ou dans le cadre d'alimentations à découpage. De nombreux dispositifs d'alimentation électrique délivrant deux tensions redressées continues à partir d'une tension alternative unique et ayant une polarité commune ont déjà été proposés. Ces dispositifs connus peuvent être ' tassés en trois catégories illustrées schématiquement sur les figures I à 3 annexées. Sur ces figures, on a référencé AIl, Al2, les bornes d'entrée du circuit recevant la tension alternative, MB des modules alimentés en basse tension et MH des modules alimentés en haute tension. On a représenté sur la figure I une première catégorie de dispositifs connus d'alimentation électrique bi-tension. Selon cette première catégorie les modules haute tension MH sont reliés aux bornes 711, A12 par une diode Dl assurant un redresserrent simple alternance. De même, les modules basse tension MB sont alimentés par l'intermédiaire d'une diode D2 assurant un redressement monoalternance. La branche comprenant en série la diode D2 et le ou les module(s) MB est elle-même reliée aux bornes d'entrée Ail, A12, par l'intermédiaire d'un condensateur ballast C1. Une dicde D3 est prévue en parallèle de la branche D2-MB pour décharger cycliquement le condensateur C1. Le dispositif classique illustré sur la figure I présente l'inconvénient majeur de délivrer peu de puissance du fait du redressement monoalternance. On a représenté sur la figure 2 une seconde catégorie de dispositifs connus d'alimentation électrique bi-tension. Le dispositif connu représenté sur la figure 2 annexée comprend un pont de 4 diodes D4, D5, DS, D7 agencées en redressement double alternance dont les entrées sont reliées aux bornes All, A12. Le cas échéant, un condensateur de filtrage C2 peut-être branché en parallèle de la sortie du pont de redressement D4 à D7. Les modules hautes tension MH sont reliés à la sortie du pont redresseur. Le dispositif comprend également des moyens abaisseurs de tension. Les modules BT sont reliés en série d'une résistance RI, à la sortie du pont redresseur D4, D5, D6, D7. Une diode Zener ZI et un condensateur C3 sont reliés en parallèle des modules basse tension MB. Les dispositifs du type représenté sur la figure 2 présentent l'inconvénient majeur d'entraîner un échauffement important de la résistance Rl. On a représenté sur la figure 3 une troisième catégorie de dispositifs connus d'alimentation éléctrique bi-tension. Plus précisérnent, selon cette troisième catégorie, la haute tension redressée continue est obtenue à l'aide de moyens classiques non représentés. La basse tension est obtenue à l'aide d'un transformateur T et d'un pont redresseur double alternance DS, D9, D1G, Dol 1. Le primaire Tl du transformateur est relié aux bornes All, A12. Le secondaire T2 du transformateur est relié à l'entrée du pont redresseur D8 à DII. Les modules basse tension MB sont reliés à la sortie du pont redresseur. Les dispositifs du type représenté sur la figure 3 présentent l'inconvénient d'exiger un transformateur T généralement coûteux lourd et encombrant. La présente invention a pour but de proposer un nouveau dispositif d'alimentation électrique bi-tension qui soit plus simple, plus fiable et peu coûteux. Ce but est atteint selon la présente invention grâce à un dispositif d'alimentation électrique du type comprenant des moyens de redressement principaux reliés en entrée à des bornes recevant une tension alternative et délivrant en sortie une première tension redressée caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un module redresseur auxiliaire double alternance à deux entrées et deux sorties, dont chacune des deux entrées est reliée respectivement, par un condensateur, aux bornes recevant la tension alternative, et dont l'une des sorties est reliée à l'une des sorties des moyens de redressement principaux, de sorte que le module redresseur auxiliaire délivre une deuxième tension redressée ayant une polarité commune avec la première tension redressée. Selon une caractéristique préférentielle de la présente invention, les moyens de redressement principaux comprennent un pont de quatre diodes agencées en redressement double alternance. Le module redresseur auxiliaire peut faire l'objet de différentes variantes de réalisation. Selon une première variante, le dispositif conforme à la présente invention est conçu pour délivrer, à partir d'une tension alternative unique, une haute tension égale à la tension crête de la tension alternative, et une basse tension, par exemple délivrer deux tensions redressées continues de 300 volts et 12 volts respectivement à partir d'une tension alternatlve de 220 volts. Dans le cadre de cette première variante, le module redresseur auxiliaire est formé pour l'essentiel d'un pont de quatre diodes agencées en point de Graëtz, deux de ces diodes ayant une électrode de méme type reliée à la sortie de polarité commune des moyens de redressement principaux. Selon une seconde variante, le dispositif conforme à la présente invenTion est conçu pour délivrer, à partir d'une tension alternative unique, une haute tension égale à la valeur crête de ia tension alternative, et une très haute tension, par exemple délivrer deux tensions redressées continues de 300 volts et 1500 volts respectivement à partir d'une tension alternative unique de 225 volts. Dans le cadre de cette seconde variante, le module redresseur auxiliaire comprend quatre diodes agencées en pont de Graëtz, deux de ces diodes ayant une électroce de même type reliée à la sortie ae polarité commune des moyens de redressement principaux et deux de ces diodes étant par ailleurs reliées aux condensateurs précités par l'intermédiaire de moyens multiplicateurs de tension. Ces moyens multiplicateurs de tension sont avantageusement formés de condensateurs et diodes agencées en montage Greinacher. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels - les figures I à 3 précédemment décrites représentent l'état de la technique, et - les figures 4 et 5 représentent deux modes de réalisation du dispositif d'alimentation conforme à la présente invention. On aperçoit sur la figure 4 annexée les bornes d'alimentation All, Al2 recevant une tension alternative, par exemple de 220 volts efficace. Un pont de 4 diodes D20, D21, D22, D23, agencé en redressement double alternance en pont de Graëtz, est relié aux bornes d'alimentation All, Al2. Ce pont D20 à D23 délivre sur ses sorties Al3, A14 une haute tension redressée et constitue les moyens de redressement principaux précités. Les modules haute tension MH sont par conséquent reliés aux bornes de sortie A13, A14 du pont D20 à D23. Plus précisément, les diodes D2, et D22 ont leur cathodes reliées à la borne de sortie positive A13 tandis que leurs anodes sont reliées respectivement aux bornes d'entrée Al2 et Ail. De même les diodes D21 et D23 ont leurs anodes reliées à la borne de sortie négative A14, tandis que leurs cathodes sont reliées respectivement aux bornes d'entrée Al2 et All. Le dispositif conforme à la présente invention représenté sur la figure 4 comprend en outre un pont redresseur double alternance auxiliaire formé de quatre diodes D24, D25, D26 et D27 agencées en pont de Graètz. Les entrées du pont redresseur auxilaire D24 à D27 sont référencées AIS, A16. Les sorties du pont redresseur auxiliaire sont référencées A17, A18. Ladite deuxième tension redressée est disponible entre ces sorties A17, AIS. L'entrée AIS du pont auxiliaire est reliée à la borne de tension alternative A12 par l'intermédiaire d'un condensateur C2r. De façon symétrique, I'entrée A16 du pont auxiliaire est reliée à la borne de tension alternative AIl par l'intermédiaire d'un condensateur C21. De préférence les condensateurs C20 et C21 ont des capacités identiques. Les diodes D24 et D26 ont leurs cathodes reliées à la borne de sortie positive A17 tandis que leurs anodes sont reliées respectivement aux bornes d'entrée A15 et A16. De façon symétrique, les diodes D25 et D27 ont leurs anodes reliées à la borne de sortle négative A18 tandis que leurs cathodes sont reliées respectivement aux bornes d'entrée AIS et A16. De préférence un condensateur C22 est relié aux bornes de sortie A17"A18 pour filtrer la basse tension disponible sur la sortie du pont auxiliaire. En outre, de préférence. une diode Zener Z20 est reliée aux bornes de sortie Al, A18, afin de limiter la basse tension disponible. Comme représenté schématiquement sur la figure 4 les modules basse tension '1B peuvent ainsi être reliés directement aux bornes de sortie Al7, AIS. du pont auxiliaire. On notera que selon une caractéristique très importante de la présente invention, la borne de sortie négative A18 du pont auxiliaire est reliée à la borne de sortie négative A14 des moyens de redressement prlncipaux. Ainsi les modules basse tension MB et les modules haute tension HT ont une masse commune. Le cas échéant le potentiel commun aux deux tensions redressées peut être défini non pas en reliant les deux sorties A14 et AIS, mais en reliant les sorties A13 et A17. De préférence, un condensateur de filtrage est également prévu entre les bornes de sortie A13, A14, des moyens de redressement principaux. Ce condensateur n'a pas-été représenté sur les figures annexées pour simplifier l'illustration. Au cours de l'alternance pendant laquelle la tension sur la borne d'entrée A12 est positive par rapport à la tension sur la borne d'entrée Hall, le courant traversant les charges MH passe par les diodes D20 et D23. Pendant la même alternance, le condensateur C20 se charge tandis que le condensateur C21 se décharge et le courant traversant les charges MB passe par la diode D24 et par la diode D27, pendant un cours instant correspondant au déchargement du condensateur C21, puis par la diode D23. Cette dernière interdit une charge en sens inverse du condensateur C21. Au cours de l'alternance suivante, pendant laquelle la tension sur la borne All est positive par rapport à la tension sur la borne A12, le courant traversant les charges Mil passe par les diodes D22 et D21. Au cours de la même alternance, le condensateur C21 se charge et le condensateur C20 se décharge, et le courant traversant les charges MB passe par la diode D26 et par la diode D25, pendant un cours instant correspondant au déchargement du condensateur C2û, puis par la diode D21. Cette dernière Interdit une charge en sens inverse du condensateur C25. On notera que les condensateurs C25 et C21 servent à limiter le courant dans les moyens de redressement aux:liaire et les charges MB mais ne risquent en aucun cas de chauffer. La capacité C des condensateurs C20 et C21 est déterminée pour obtenir une puissance suffisante d'alimentation des charges MB sur la base de la relation CV'f = U.I, relation dans laquelle C représente la rapacité des condensateurs et V représente la tension crête de charge des condensateurs (tension crête de la tension alternative moins la chute de tension dans les diodes et la tension stabilisée aux bornes de la diode Zener Z20), f représente la fréquence de la tension alternative d'alimentation, U représente la tension stabilisée aux bornes de la diode Zener Z25 et I représente le courant souhaité dans les charges MB. On va maintenant décrire le second mode de réalisation conforme à la présente invention illustré sur la figure 5 annexée. On retrouve sur cette figure 5 des moyens de redressement principaux formés d'un pont de 4 diodes D20, D2l, D22 et D23 agencées en pont de Graëtz, qui reçoit sur ses entrées All, A12 une tension alternatixe et délivre entre ses sorties A13, Al4 une première tension redressée apte à alimenter des modules MH. On retrouve également sur la figure 5 des moyens de redressement auxiliaire dont les entrées sont référencées A1S, A16 et les sorties sont référencées A17, AIS. Les bornes d'entrée A15, A16 du module redresseur auxiliaire sont reliées aux bornes d'entrée A12, AI l . par l'intermédiaire des condensateurs C20, C21. Le module redresseur auxiliaire comprend un pont de quatre diodes D24, D25, D26, D27 agencées en pont redresseur double alternance. Cependant selon la figure 5, le module redresseur auxiliaire comprend en outre des moyens multiplicateurs de tension reliant les diodes D26 et D2aux entrées .4!5, A16. Ainsi la deuxième tension redressée disponible entre les sorties A17, AIS est une très haute tension apte à alimenter des modules NlTH. Les moyens multipiicateurs de tension précités sont formés de condensateurs et diodes agencees de façon connue en soi en montage Greinacher. Plus precisément, les diodes D25, D27 ont leurs anodes reliées à la sortie A18, tandis que leurs cathodes sont reliées respectivement aux entrées AIS, A16. La diode D26 a sa cathode reliée à la sortie A17 tandis que son anode est reliée au montage Greinacher formé des diodes D261, D262, D263, D264 et des condensateurs C265, C266, C267 et C268 (les quatre diodes D261, D262, D263 et D264 sont en série entre A16 et D26, leurs cathodes étant dirigées vers D26 ; C265 relie AiS et la cathode de D261; C266 relie l'anode de D262 et la cathode de D263 ; C267 relie l'anode de D261 et la cathode de D262;C268 relie l'anode de D263 et la cathode de D264). La diode D24 a sa cathode reliée à la sortie A17 tandis que son anode est reliée au montage Greinacher formé des diodes D241, D242, D243, D244 et des condensateurs C245, C246, C247 et C248 (les quatre diodes D241, D242, D243 et D 244 sont en série entre AIS et D24, leurs cathodes étant dirigées vers D24 ; C245 relie A16 et la cathode de D241 C246 relie l'anode de D242 et la cathode de D243 ;C247 relie l'anode de D241 et la cahode de D 242; C248 relie l'anode de D243 et la cathode de D244). Si la tension d'entrée alternative entre All, A12 est de 22G volts efficace, la tension redressée entre A17, A18 est de 150ru volts. La sortie A18 est reliée à la sortie A14 pour définir un potentiel commun aux deux tension redressées. Le cas échéant le potentiel commun aux deux tensons redressées peut être défini non pas en reliant les deux sorties Ala et AIS, mais en reliant les sorties A13 et A17. Dans ce cas on peut éventuellement placer les multiplicateurs de tension du type Greinacher en série des diodes D25, D27 et non pas en série des diodes D2a, D26. Cette modification n'est cependant pas impérative. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation électrique du type comprenant des moyens de redressement principaux (D20, D21, D22, D23) reliés en entrée (AIl, A12) à des bornes recevant une tension alternative et délivrart en sortie (A13, A14) une première tension redressée caractérisé Dar le fait qu'il comprend en outre un module redresseur auxilaire (D25, D26, D27, D28) double alternance à deux entrées (A15, A16) et deux sorties (A17, AIS), dont chacune des deux entrées est reliée respectivement, par un condensateur (C20, C21), aux bornes (All, A12) recevant la tension alternative, et dont l'une des sorties (AIS) est reliée à l'une des sorties (A14) des moyens de redressement principaux, de sorte que le module redresseur auxiliaire délivre une deuxième tension redressée ayant une polarité commune avec la première tension redressée. 2. Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication i, caractérisé par le fait que les moyens de redressement principaux comprennent un pont de quatre diodes (D20, D21, D22, D23) agencées en redressement double alternance. 3. Dispositif d'alimentation électrique selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé par le fait que le module redresseur auxiliaire est formé pour l'essentiel d'un pont de quatre diodes (D24, D'5, D26, D27) agencées en pont de Graètz, deux de ces diodes (D25, D26) ayant une électrode de même type reliée à la sortie de polarité commune (A14) des moyens de redressement principaux. 4. Dispositif d'alimentation électrique selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé par le fait que le module redresseur auxiliaire comprend quatre diodes (D24, D25, D26, D27) agencées en pont de Graètz, deux de ces diodes (D25, D27) ayant une électrode de même type reliée à la sortie de polarité commune (Ai4) des moyens de redressement principaux et deux de ces diodes (D24, D26) étant par ailleurs reliées aux condensateurs précités par l'interméd.aire de moyens multiplicateurs de tension (D261-D264, C265-C268,; D24l-D244, C25- C2=S). 5. Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens multiplicateurs de tension sont avantageusement formés de condensateurs et diodes agencées en montage Greinacher. 6. Dispositif d'alimentation électrique selon l'une des revendications I à 5, caractérisé par le fait que les deux condensateurs (C2O, C21) reliant les entrées (AIS, A16) du pont redresseur double alternance auxiliaire aux bornes (All, A12) recevant la tension alternative, sont identiques. 7. Dispositif d'alimentation électrique selon l'une des revendications I à 3, caractérisé par le fait qu'un condensateur de filtrage (C 22) est connecté entre les bornes de sortie (A17, A18) du pont redresseur double alternance auxiliaire. 8. Dispositif d'alimentation électrique selon l'une des revendications I à 3 et 7, caractérisé par le fait qu'une diode Zener (zoo) est reliée entre les bornes de sortie (Ai7, A18) du pont auxiliaire (D24, D25, D26, D27). 9. Dispositif d'alimentation électrique selon l'une des revendications I à 8, caractérisé par le fait qu'un condensateur de filtrage est relié entre les bornes de sortie (A13, Alla) des moyens de redressement principaux. 10. Dispositif d'alimentation électrique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que des moyens de liaison relient directement les anodes de deux diodes (D21, D23) des moyens de redressement principaux aux anodes de deux diodes (D25, D27) du module auxilaire.