Brevet FR2663492A1 — publié le 19911220

11convertisseur de courant" La presente invention concerne d'une manière générale les convertisseurs de courant du type de ceux mis en oeuvre pour l'alimentation, à partir d'une source de courant continu, d'une quelconque charge nécessitant, pour sa desserte, du courant alternatif. Elle vise plus particulièrement, mais non nécessairement exclusivement, le cas où cette charge est un éclairage de sécurité à tube fluorescent. De manière usuelle, un convertisseur de courant propre à la desserte d'un tel éclairage de sécurité comporte, globalement, entre une batterie formant la source de courant continu correspondante et un transformateur, deux transistors, qui, montés, chacun respectivement, en opposition de phase, entre les deux bornes extrêmes du primaire de ce transformateur et 1 l'une des bornes de la batterie, tandis que l'autre borne de cette batterie est reliée au point milieu de ce primaire, constituent des éléments de commutation ayant à charge d'assurer alternativement la fermeture, dans un sens puis dans l'autre, du circuit correspondant. De manière également usuelle, la batterie mise en oeuvre comporte en série une pluralité d'éléments d'accumulateur dont le nombre dépend de la puissance à fournir. Par exemple, pour une tension de sortie globale comprise entre 2,5 et 6 volts, elle peut ainsi comprendre de deux à cinq éléments d'accumulateur au nickel-cadmium fournissant chacun 1,2 volts. A ce jour, les transistors mis par ailleurs en oeuvre pour la commutation à assurer sont traditionnellement des transistors bipolaires. Leur avantage est notamment d'être relativement économiques. Mais, à l'analyse, ils s'avèrent absorber pour leur commande une fraction non négligeable de la puissance disponible, au détriment de celle fournie à la charge. Cette fraction peut atteindre par exemple 30 t. I1 en résulte que, pour disposer d'une puissance donnée à la charge, il faut disposer d'une puissance supérieure aux bornes de la batterie. I1 faut donc prévoir en conséquence le nombre d'éléments d'accumulateur constitutifs de celle-ci. Or, la part de cette batterie dans le prix de l'ensemble est voisine de la moitié. Toute augmentation de son coût a donc une répercution sensible sur ce prix. La présente invention a d'une manière générale pour objet une disposition permettant de manière très simple de minimiser le coût de cette batterie, en réduisant au mieux le nombre d'éléments d'accumulateur nécessaires à sa constitution. De manière plus précise, elle a pour objet un convertisseur de courant du genre comportant, entre une batterie et un transformateur, deux transistors montés, chacun respectivement, en opposition de phase, entre les deux bornes extrêmes du primaire dudit transformateur et l'une des bornes de ladite batterie, tandis que l'autre borne de ladite batterie est reliée au point milieu dudit primaire, ce convertisseur de courant étant d'une manière générale caractérisé en ce que lesdits transistors sont des transistors de type MOS. Il s'avère, en effet, que la puissance absorbée par de tels transistors est très largement inférieure à celle absorbée dans les mêmes conditions par des transistors bipolaires. En pratique, ils permettent de diviser par un facteur élevé, de l'ordre de 50, les pertes de commande correspondantes. Indépendamment du fait que leur coût est plus élevé, l'homme de l'art en la matière ne devrait normalement pas retenir de tels transistors de type MOS pour la commutation à assurer dans un convertisseur de courant, dans la mesure où ils ont usuellement besoin d'une tension de commande relativement élevée et que la tension disponible à la sortie d'une batterie est au contraire toujours relativement basse. Une adaptation est donc nécessaire pour permettre la commande de tels transistors de type MOS en tension basse. Les deux circuits de grille des deux transistors du type MOS mis en oeuvre dans le convertisseur de courant suivant l'invention comportent, préférentiellement, chacun respectivement, pour ce faire, deux ponts diviseurs, qui sont établis en parallèle entre les bornes de la batterie, sous le contrôle d'un interrupteur commandé commun monté conjointement en série avec eux, et entre des points intermédiaires desquels est branché un enroulement de réaction. En outre, préférentiellement, les résistances constitutives de chacun de ces ponts diviseurs sont choisies de manière à conduire à une résistance interne faible, inférieure par exemple à 500 ohms, pour le générateur de tension que constitue l'enroulement de réaction. Enfin, et toujours préférentiellement, ces résistances sont également choisies de manière à ce que la tension continue qui en résulte sur la grille du transistor de type MOS correspondant soit supérieure à une valeur de seuil donnée, égale par exemple à 2 volts, en étant par exemple de l'ordre de 2 à 2,5 volts. Il en résulte globalement la permanence d'une tension continue "offset" permettant l'intervention effective des deux transistors de type MOS mis en oeuvre. Quoi qu'il en soit, la diminution notable des pertes de commande à la commutation dues à ces transistors de type MOS permet avantageusement, à puissance disponible à la charge égale, de réduire d'au moins une unité le nombre d'éléments d'accumulteur que doit comporter la batterie. Le surcoût dû à la mise en oeuvre de tels transistors de type MOS se trouve ainsi très largement, et au-delà, compense. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, en référence au dessin annexé dont la figure unique est un schéma du convertisseur de courant suivant l'invention. Tel qu'illustré sur cette figure unique, il s'agit, globalement, d'assurer, à partir d'une source de courant continu 10 constituée d'une batterie d'éléments d'accumulateur 11 disposés en série, l'alimentation d'une quelconque charge 12 nécessitant pour sa desserte du courant alternatif. Par exemple, et tel que schématise, la charge 12 est un éclairage de sécurité à tube fluorescent 13. De manière connue en soi, le convertisseur de courant mis en oeuvre pour une telle alimentation comporte, entre la batterie 10 et un transformateur 15, deux transistors Q1, Q2 montés, chacun respectivement, en opposition de phase, entre les deux bornes extrêmes B1, B2 du primaire 15P du transformateur 15 et l'une des bornes de la batterie 10, en l'espèce sa borne négative B-, supposée être mise à la masse, tandis que l'autre borne de cette batterie, et donc, en l'espèce, sa borne positive B+, est reliée au point milieu M de ce primaire 15P. Suivant l'invention, les transistors Q1, Q2 sont des transistors de type MOS, c'est-à-dire des transistors Métal-Semi-conducteur-Oxyde. Soit G1, G2 leurs grilles, S1, S2 leurs sources et D1, D2 leurs drains. Ce sont les drains D1, D2 qui sont reliés aux bornes B1, B2 du primaire 15P du transformateur 15, et les sources S2 qui sont reliées à la borne négative B- de la batterie 10. Les deux circuits de grille correspondants comportent, chacun respectivement, deux ponts diviseurs P1, P2, qui sont établis en parallèle entre les bornes B+, B- de la batterie 10, sous le contrôle d'un interrupteur commandé commun 16 monté conjointement en série avec eux, et entre des points intermédiaires desquels est branché un enroulement de réaction 18. En pratique, dans la forme de réalisation représentée, les ponts diviseurs P1, P2, qui sont identiques entre eux, comportent chacun en série trois résistances R1, R2, R3, les bornes de l'enroulement de réaction 18 sont, pour chacun d'eux, reliées chacune respectivement aux points milieux entre les première et deuxième de ces résistances, c'est-àdire entre les résistances R1 et R2, et les grilles G1, G2 des transistors Q11 Q2 sont elles-mêmes reliées aux points milieux entre les deuxième et troisième de ces résistances, c'est-à-dire entre les résistances R2 et R3. En pratique, également, les résistances R1, R2, R3 ainsi constitutives de chacun des ponts diviseurs P1, P2 sont choisies par construction de manière à conduire à une résistance interne RG faible, inférieure par exemple à 500 ohms, et, de préférence, comprise entre 100 et 500 ohms, pour le générateur de tension que constitue l'enroulement de réaction 18 à l'égard des transistors Q1, Q2 En pratique, le calcul montre que cette résistance interne RG est donnée par la relation suivante RG = R3 [R1 (R3 + 2R2) + 2R2 (R2 + R3)] (I) 2 (R1 + R2 + R3) (R2 + R3) Les résistances R1, R2, R3 sont également choisies par construction de manière à ce que la tension continue qui en résulte sur la grille G1, G2 du transistor Q1, Q2 correspondant soit supérieure à une valeur de seuil V1 donnée, égale par exemple à 2 volts, en étant par exemple de l'ordre de 2 à 2,5 volts. De bons résultats sont obtenus lorsque, par exemple, la valeur de la résistance R3 de chacun de ces ponts diviseurs P1, P2 est au moins égale à dix fois celle de la résistance R2. Il en résulte corollairement une simplification des calculs. Soit donc R3 = lOR2 (Il) Soit V2, par ailleurs, la valeur de la tension aux bornes B+, B- de la batterie 10 ou, compte tenu de la relation (II), Lorsque, comme indiqué ci-dessus, on se fixe V1 à une valeur donnée, de l'ordre de 2 à 2,5 volts, ce qui correspond à la tension de seuil grille-source des transistors Q1, Q2, et que la valeur V2 de la tension aux bornes B+, B- de la batterie 10 est connue, les trois relations (I), (II), (III) ci-dessus permettent de déterminer la valeur des résistances R1, R2, R3. Comme, par ailleurs, les constructeurs de transistors de type MOS définissent une valeur maximale à ne pas dépasser pour la tension grille-source e de ceux-ci, et que, abstraction faite dlune éventuelle marge de sécurité, celle-ci se trouve devoir satisfaire à la relation Soit, en éliminant R3 e = 0,454 . E (IV) relation dans laquelle E est la tension aux bornes de l'enroulement de réaction 18, tous les constituants à déterminer se trouvent ainsi définis. Par ailleurs, dans la forme de réalisation représentée, l'interrupteur commandé 16 est, à titre d'exemple, un transistor qui, tel que schématisé par une flèche F sur son circuit de base, est contrôlé en conduction par un quelconque circuit de démarrage, non représenté, propre à délivrer à la demande un signal de commande approprié. En outre, et de manière connue en soi, il est prévu une self de lissage 19 sur l'alimentation du primaire 15P du transformateur 15, et, ce transformateur 15 étant un transformateur à ferrite accordé, il est prévu, sur le circuit de son secondaire 15S, une capacité d'accord 20. Enfin, sur le circuit de ce secondaire 15S, il est également prévu une capacité 21 propre à limiter le courant dans la charge 12 à desservir. Dès que l'interrupteur commandé 16 est commandé en conduction, celui des transistors Q1, Q2 qui est le plus rapide devient conducteur. Dès que la tension qui en résulte aux bornes de l'enroulement de réaction 18 est suffisante, c'est l'autre de ces transistors Q11 Q2 qui devient à son tour conducteur, en substitution au précédent, et les opérations se repètent ensuite cycl iquement. En effet, outre qu'elle permet le démarrage, la tension continue "offset" que maintiennent en permanence les ponts diviseurs P1, P2 sur la grille G1, G2 des transistors Q1, Q2 permet effectivement à chaque cycle llintervention effective de ces derniers. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite et représentée, mais englobe toute variante d'exécution. En outre, le domaine d'application de l'invention n'est pas nécessairement limité à celui des seuls éclairages de sécurité. Il peut aussi bien s'étendre à d'autres types d'éclairage, et par exemple à des éclairages de camping ou à des baladeuses. D'une manière plus générale, il peut s'étendre à celui de la desserte de n'importe quelle charge nécessitant un courant alternatif à partir d'une source de courant continu. REVENDICATIONS 1. Convertisseur de courant du genre comportant, entre une batterie (10) et un transformateur (15), deux transistors (Q1, Q2) montés, chacun respectivement, en opposition de phase, entre les deux bornes extrêmes (B1, B2) du primaire (15P) dudit transformateur (15) et l'une des bornes (B-) de ladite batterie (10), tandis que l'autre borne (B+) de ladite batterie (10) est reliée au point milieu (M) dudit primaire (15P), caractérisé en ce que lesdits transistors (Q1 Q2) sont des transistors de type MOS. 2. Convertisseur de courant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux circuits de grille des deux transistors de type MOS (Q1 Q2) comportent chacun respectivement deux ponts diviseurs (P1, P2), qui sont établis en parallèle entre les bornes (B+, B-) de la batterie (10), sous le contrôle d'un interrupteur commandé (16) commun monté conjointement en série avec eux, et entre des points intermédiaires desquels est branché un enroulement de réaction (18). 3. Convertisseur de courant suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les résistances (R1, R21 R3) constitutives de chacun des ponts diviseurs (P1, P2) sont choisies de manière à conduire à une résistance interne faible, inférieure par exemple à 500 ohms, pour le générateur de tension que constitue l'enroulement de réaction (18). 4. Convertisseur de courant suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les résistances (R1, R2, R3) constitutives de chacun des ponts diviseurs (P1, P2) sont également choisies de manière à ce que la tension continue qui en résulte sur la grille (G11 G2) du transistor de type MOS (Q1 Q2) correspondant soit supérieure à une valeur de seuil (V1) donnée, égale par exemple à 2 volts, en étant par exemple de l'ordre de 2 à 2,5 volts. 5. Convertisseur de courant suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que, les ponts diviseurs (P1, P2) comportant chacun en série trois résistances (R1, R2, R3), les bornes de l'enroulement de réaction (18) sont, pour chacun d'eux, réliées chacune respectivement aux points milieux entre les première (R1) et deuxième (R2), et les grilles (G1, G2) des transistors de type MOS (Q1 Q2) aux points milieux entre les deuxième (R2) et troisième (R3). 6. Convertisseur de courant suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la valeur de la troisième résistance (R3) de chacun des ponts diviseurs (P1, P2) est au moins égale à dix fois celle de la deuxième (R2). 7. Convertisseur de courant suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les deux ponts diviseurs (P1, P2) sont identiques.