Brevet FR2648925A1 — publié le 19901228

Dispositif de régulation pour circuit d'alimentation stabilisée. La présente invention concerne un circuit d'alimentation stabilisée élaborant à partir d'un signal d'entrée qui lui est fourni par une source d'énergie électrique extérieure un signal de sortie dont l'amplitude est régulée à chaque instant en fonction de la consommation à cet instant du circuit d'utilisation de ce signal de sortie. I1 est connu, comme représenté sur la figure 1, de réaliser un tel circuit d'alimentation stabilisée au moyen d'un transistor bipolaire 1, dit transistor ballast, dont le collecteur C est connecté du côté de la source 2 et dont l'émetteur E est connecté du côté du circuit d'utilisation 3, ce transistor étant dans ce cas du type NPN. La polarisation de ce transistor ballast est déterminée à partir du signal disponible en sortie de la source 2, par l'interné- diaire d'une résistance 5 connectée entre l'émetteur et la base du transistor ballast. I1 est par ailleurs prévu un transistor bipolaire 6 dont la base est connectée au point intermédiaire d'un pont diviseur résistif 7 connecté lui-même aux bornes du circuit d'utilisation 3, et dont l'émetteur est mis à la masse et le collecteur connecté à la base B du transistor ballast afin de dériver vers la masse une part plus ou moins importante du courant IB de polarisation de base du transistor ballast, suivant la consommation du circuit d'utilisation. Ainsi, lorsque la consommation du circuit d'utilisation est maximale, le transistor 6 étant bloqué, la totalité du courant de polarisation est appliquée sur la base du transistor ballast. En revanche lorsque la consommation est minimale, la totalité du courant de polarisation est dérivée vers la masse à travers le transistor 6. Un tel circuit d'alimentation stabilisée est dit à régulation de tension. Un problème se pose avec un circuit de ce type, qui est l'amélioration de son temps de réaction en présence de variations rapides de consommation. Une solution à ce problème consiste en l'adjonction d'une capacité en sortie de ce circuit, afin de constituer pour le circuit d'utilisation une réserve d'énergie dans laquelle celuici peut venir puiser pour pallier le manque de rapidité de la régulation. Une telle solution a cependant pour inconvénient de ne pas être utilisable en présence de variations importantes de consommation se succédant rapidement entre deux états opposés, l'un de forte consommation et l'autre de faible consommation du circuit d'utilisation. La présente invention a pour objet un dispositif de régulation permettant d'éviter un tel inconvénient. Suivant une caractéristique de l'invention, un dispositif de régulation pour circuit d'alimentation stabilisée élaborant à partir d'un signal d'entrée qui lui est fourni par une source d'énergie électrique extérieure un signal de sortie dont l'amplitude est régulée à chaque instant en fonction de la consommation nécessitée par un circuit d'utilisation de ce signal de sortie, ledit circuit d'utilisation pouvant présenter deux états de consommation opposés, l'un de forte consommation, l'autre de faible consommation, et ledit circuit d'alimentation comportant un transistor, dit transistor ballast, connecté entre la source d'énergie électrique extérieure et le circuit d'utilisation, et des premiers moyens de polarisation pour assurer une polarisation variable de ce transistor en fonction de la consommation nécessitée par le circuit d'utilisation, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte en outre des seconds moyens de polarisation pour assurer une polarisation fixe du transistor ballast, et des moyens pour assurer une commutation des premiers aux seconds moyens de polarisation, ou inversement, suivant que la consommation du circuit d'utilisation est faible ou forte, ou inversement. D'autres objets et caractéristiques de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, faite en relation avec les dessins ciannexés, dans lesquels, outre la figure 1 déjà décrite, - la figure 2 est un schéma d'un premier exemple de mise en oeuvre d'un dispositif de régulation suivant l'invention, - la figure 3 montre une variante de réalisation de la figure 2, - la figure 4 est un schéma d'un deuxième exemple de mise en oeuvre d'un dispositif de régulation suivant l'invention. Le dispositif représenté sur la figure 2 comporte des moyens pour assurer une polarisation du transistor ballast variable en fonction de la consommation nécessitée par le circuit d'utilisation pour une faible consommation de celui-ci. Ces moyens sont identiques à ceux représentés sur la figure 1, et portent les mêmes références. Ce dispositif comporte également des moyens pour assurer une polarisation fixe du transistor ballast en cas de forte consommation, comportant eux-mêmes une résistance R connectée entre l'émetteur E du transistor ballast et la sortie S du circuit d'alimentation, et deux diodes D1 et D2 montées en série entre la base B du transistor ballast et le point S. Les diodes D1 et D2 sont telles que pour une forte consommation du circuit d'utilisation, la tension entre les points B et S a une valeur telle que ces diodes conduisent. Dans ces conditions, la tension de seuil de l'une de ces diodes compensant la tension base-émetteur du transistor ballast, le courant dans la résistance v R s'exprime par IR = R où V désigne la tension de seuil de l'autre diode. Le dispositif représenté sur la figure 2 comporte également des moyens pour assurer une commutation d'un régime de polarisation du transistor ballast à l'autre, suivant que la consommation du circuit d'utilisation est faible ou forte. Ces derniers moyens comportent un transistor bipolaire 8, dont le collecteur est connecté au point intermédiaire du pont diviseur de tension, dont l'émetteur est connecté au point de référence du circuit et dont la base est commandée par un signal de commande extérieure C indiquant l'état, de faible consommation ou de forte consommation du circuit d'utilisation, une résistance 9 étant par ailleurs prévue entre la base de ce transistor et le point de référence du circuit. Le signal de commande extérieure C est tel que le transistor est saturé pour une forte consommation et bloqué pour une faible consommation. Par les différents moyens ainsi combinés, on obtient des transitions entre les deux régimes de polarisation considérés sans régimes transitoires ni oscillations parasites qui accompagnent toujours des régulations à large bande. Le fonctionnement en polarisation fixe imposant une valeur de courant fixe IR prédéterminée en sortie de ce circuit d'alimentation, il est par ailleurs avantageux de disposer aux bornes du circuit d'utilisation une diode Zener Z1 permettant de dériver vers la masse un éventuel courant dans le cas où la consommation réelle du circuit d'utilisation est inférieure à la consommation prévue correspondant à la valeur prédéterminée du courant IR. En variante, la diode Zener Z1 peut être remplacée, comme représenté sur la figure 3, par une diode Zener Z2 disposée en série avec la jonction base-émetteur du transistor 6, en remplacement de l'une des résistances du pont diviseur de tension 7. Tout en jouant le même rôle que celui de la diode Zener Z1 décrite précédemment, la diode Zener Z2 permet en outre de compenser les variations de la tension base-émetteur du transistor 6, en fonction de la température, par des variations opposées de tension aux bornes de cette diode Zener. La figure 4 reprend le principe de double régulation de la figure 2, dans le cadre d'une variante de réalisation des moyens de polarisation variable du transistor ballast. Le circuit d'alimentation stabilisé représenté sur la figure 4 comporte en effet un transistor ballast 10 qui est monté à l'envers" par rapport à celui décrit précédemment, c'est-à-dire avec son émetteur E connecté du côté de la source 2 etson collecteur C connecté du côté du circuit d'utilisation 3, ce transistor étant alors du type PNP. La polarisation variable du transistor ballast 10 en fonction de la consommation nécessitée par le circuit d'utilisation est assurée par un circuit comportant un pont diviseur résistif 11, un transistor bipolaire 12, un transistor MOS 13 et une résistance 15. Le courant de base du transistor ballast 10 est plus précisément fourni, à travers une résistance 14, par le courant traversant le transistor MOS 13, ce dernier étant commandé par la tension de sortie du transistor bipolaire 12, et le courant de base du transistor bipolaire 12 étant par ailleurs pris au point intermédiaire du pont diviseur résistif 11 connecté aux bornes du circuit d'utilisation 3. La résistance 15 est par ailleurs disposée entre l'émetteur du transisor ballast et le collecteur du transistor bipolaire 12. Lorsque la consommation du circuit d'utilisation 3 diminue, la tension de sortie du circuit d'alimentation au point S augmente. La tension au point intermédiaire du pont diviseur 11 augmente également, ce qui a tendance à saturer le transistor bipolaire 12, qui a à son tour tendance à réduire la tension grille-source du transistor MOS 13, donc à bloquer ce transistor, et par même à réduire à la fois le courant de base du transistor ballast 10 et la part de courant d'entrée du circuit d'alimentation stabilisée dérivée vers la masse à travers la jonction émetteur base du transistor ballast, la résistance 14 et le transistor MOS 13. Dans le cas de la figure 4 le signal de commande extérieure C est appliqué sur la grille du transistor MOS 13, par l'intermédiaire d'une diode 16, de façon à le rendre conducteur en cas de consommation forte. Comme le schéma de la figure 2, ce schéma comporte par ailleurs une diode Zener Z1 ayant la même fonction. La variante de réalisation qui ait l'objet de la figure 3 pourrait bien entendu s'appliquer à ce dernier schéma. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de régulation pour circuit d'alimentation stabilisée élaborant à partir d'un signal d'entrée qui lui est fourni par une source d'énergie électrique extérieure (2) un signal de sortie dont l'amplitude est régulée à chaque instant en fonction de la consommation nécessitée par un circuit d'utilisation (3) de ce signal de sortie, ledit circuit d'utilisation pouvant présenter deux états de consommation opposés, l'un de forte consommation, l'autre de faible consommation, et ledit circuit d'alimentation comportant un transistor (1, 10), dit transistor ballast, connecté entre la source d'énergie électrique extérieure et le circuit d'utilisation, et des premiers moyens de polarisation pour assurer une polarisation variable de ce transistor en fonction de la consommation nécessitée par le circuit d'utilisation, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte en outre des seconds moyens de polarisation pour assurer une polarisation fixe du transistor ballast, et des moyens pour assurer une commutation des premiers aux seconds moyens de polarisation, ou inversement, suivant que la consommation du circuit d'utilisation est faible ou forte, ou inversement. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transistor ballast (1) est monté avec son collecteur (c) du côté de la source et son émetteur ~) du côté du circuit d'utilisation, et en ce que les moyens de polarisation variable du transistor ballast comportent un transistor bipolaire (6) commandé par la sortie du circuit d'alimentation stabilisée de manière à dériver une partie plus ou moins importante du courant de polarisation de base de ce transistor, en fonction de la consommation du circuit d'utilisation. 3/ Dispostif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de polarisation fixe du transistor ballast comportent une résistance (R) connectée entre l'émetteur du transistor ballast et la sortie (5) du circuit d'alimentation stabilisée et deux diodes montées en série entre la base du transistor ballast et ladite sortie. 4/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de commutation de polarisation du transistor ballast comportent un transistor (8) commandé en fonction de la sortie du circuit d'alimentation stabilisée de manière à saturer le transistor de dérivation du courant de base du transistor ballast en cas de faible zDnsommation du circuit d'utilisation et à le bloquer en cas de forte consommation. 5/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transistor ballast (10) est connecté avec son émetteur (E) du côté de la source et son collecteur (c) du côté du circuit d'utilisation, et en ce que les moyens de polarisation variable du transistor ballast comportent un transistor MOS (13) qui fournit le courant de base du transistor ballast et qui est commandé par une tension représentative de la tension de sortie du cicuit d'alimentation stabilisée. 6 ~Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les ens de polarisation fixe du transistor ballast comportent une résistance (R) connectée entre l'émetteur du transistor ballast et l'entrée du circuit d'alimentation, stabilisée, et deux diodes montées en série entre l'émetteur du transistor ballast et l'entrée du circuit d'alimentation stabilisée. 7 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la commutation de polarisation du transistor ballast consiste en une commande du transistor MOS (13) d'alimentation de la base du transistor ballast en fonction de la consommation du circuit d'utilisation, de manière à saturer ce transistor MOS en cas de consommation forte, et à le bloquer en cas de faible consommation. 8/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une diode Zener (Z1) montée aux bornes du circuit d'utilisation. 9/ Dispositif selon la revendication 8, dans lequel les moyens de polarisation variable comportent un pont diviseur résistif monté aux bornes. du circuit d'utilisation, caractérisé en ce que cette diode Zener est disposée dans ce pont, en remplacement de l'une des résistances de ce pont.