Brevet FR2662277A1 — publié le 19911122

DISPOSITIF DE PROTECTION EXTERNE DE SYSTEMES INFORMATIQUE5 A L'EGARD DES MICROCOUPURES DE L'ALIMENTATION éLECTRIQUE L'invention concerne un dispositif de protection externe de systèmes informatiques à l'égard des microcoupures de l'alimentation électrique ; elle vise à préserver les informations contenues dans la ou les unités centrales du système informatique pendant une durée prédéterminée, dite durée de sécurité, qui peut être de l'ordre de quelques secondes. On sait que le réseau alternatif d'alimentation est soumis à de fréquentes perturbations de faible durée, dite microcoupures, qui sont susceptibles d'affecter, parfois gravement, les informations contenues dans les mémoires des systèmes informatiques ainsi que les supports magnétiques de ces informations. Pour écarter les problèmes liés à ces microcoupures, il est d'usage d'interposer sur l'alimentation du système informatique un dispositif dit d'alimentation alternative ininterruptible, qui assure une alimentation alternative permanente du système. Ce dispositif comprend essentiellement un onduleur qui peut soit fonctionner en permanence associé à une batterie-tampon, soit être mis en route en cas de détection d'un défaut d'alimentation. Toutefois, de tels dispositifs présentent de par leur nature même, le défaut d'être complexes et donc coûteux ; en effet, dans le premier cas, l'onduleur est alimenté en permanence par une source basse tension/fort courant qui doit en outre assurer le maintien de la charge de la batterie-tampon : un tel système exige une circuiterie électronique complexe et un onduleur de grande fiabilité ; dans le deuxième cas, la complexité provient de la nécessité de prévoir des moyens de détection des défauts d'alimentation, des moyens de commutation très rapide de l'onduleur et des moyens de synchronisation de celui-ci avec le réseau. Les coûts des dispositifs d'alimentation alternative ininterruptible, actuellement disponibles sur le marché, en réservent l'usage à une minorité d'utilisateurs la majorité des usagers, en particulier les utilisateurs de petits systèmes, subissent encore les perturbations créées par les microcoupures du réseau (plus de 80 t des usagers). Ainsi, le problème de la protection d'ensemble d'un système informatique à l'égard des microcoupures est actuellement mal résolu pour la majorité du parc de systèmes informatiques. La présente invention se propose d'apporter une solution satisfaisante- à ce problème de protection en fournissant un nouveau dispositif de protection de système informatique à l'égard des microcoupures. L'invention vise un dispositif externe destiné à se brancher en amont du système informatique entre le réseau alternatif d'alimentation électrique et le système informatique, en vue d'assurer la sauvegarde de ce dernier pendant une durée prédéterminée, dite durée de sécurité, qui peut être ajustée à quelques secondes. Un objectif essentiel de l'invention est de fournir un dispositif de structure extrêmement simple, ne nécessitant pas la présence d'un onduleur, en vue de bénéficier d'un coût considérablement réduit par rapport au coût des systèmes actuels. Un autre objectif est de fournir un dispositif capable d'écrêter les surtensions ou parasites de courte durée qui peuvent apparaître sur le réseau alternatif d'alimentation. Par la suite, on utilisera selon l'habitude l'abréviation AC pour qualifier une tension alternative. Le dispositif de protection externe visé par l'invention est destiné à se brancher en amont d'un système informatique comprenant au moins une unité centrale dotée d'une prise standard d'alimentation AC et au moins un écran doté d'une prise standard d'alimentation AC ; le dispositif conforme à la présente invention comprend en combinaison - des moyens d'entrée adaptés pour être connectés au réseau AC, - un redresseur, de préférence en pont double alternance, ayant une entrée alternative reliée aux moyens d'entrée et une sortie continue délivrant une tension continue, de valeur correspondant à la tension crête présente sur les moyens d'entrée, - un condensateur de stockage de capacité adaptée pour contenir une charge de maintien d'une tension équivalente à celle du réseau AC pendant la durée de sécurité, ce condensateur ayant ses bornes reliées à la sortie continue du redresseur, de façon à stocker la charge sous une tension de valeur équivalente à la tension crête du réseau AC, - de premiers moyens de sortie, reliés aux bornes du condensateur de stockage et adaptés pour permettre de brancher la prise standard d'alimentation AC de la ou des unités centrales du système informatique, - de seconds moyens de sortie, adaptés pour permettre de brancher la prise standard d'alimentation AC du ou des écrans du système informatique, - une dérivation reliant les moyens d'entrée et les seconds moyens de sortie. Ainsi, le dispositif de l'invention ne comporte aucun onduleur et, au lieu d'alimenter les unités centrales en courant alternatif, il les alimente en une tension continue correspondant à la valeur crête de la tension alternative du réseau, cependant que le ou les écrans sont toujours alimentés, via la dérivation sus-définie, par la tension alternative du réseau.Les unités centrales des systèmes informatiques étant équipées de convertisseur à découpage, la tension continue délivrée par le dispositif de l'invention est rigoureusement équivalente, pour ces convertisseurs et donc pour les unités centrales placées en série, à la tension alternative délivrée par le réseau ou par les onduleurs des dispositifs de protection classiques : en conséquence, en phase de fonctionnement normal, le dispositif de l'invention n'apporte aucune modification au fonctionnement du système informatique, si ce n'est qu'il assure un dcrêtage très favorable des éventuelles surtensions de la tension AC du réseau.En cas de microcoupure, le condensateur de stockage, maintenu chargé en permanence, restitue l'énergie emmagasinée sous forme d'un courant continu qui prolonge le courant normal d'alimentation pendant la durée de la microcoupure : celle-ci est donc masquée pour l'unité centrale et les informations contenues dans ses mémoires, de même que les supports de celles-ci sont préservés. De plus, l'écran n'étant qu'un moniteur de vision peut s'éteindre sans aucune conséquence pendant la durée de la microcoupure, son alimentation étant à nouveau assurée à travers la dérivation à la fin de celle-ci. Le dispositif de l'invention assure ainsi une protection des systèmes informatiques parfaitement efficace à l'égard des microcoupures, au moyen d'un dispositif structurellement très simple, en traitant de façon différente les écrans (gros consommateur d'énergie) et les unités centrales (puissance beaucoup plus faible), et en alimentant ces dernières en une tension continue facile à stocker ; il est essentiel de noter que cette alimentation continue est faite à la tension crête du réseau, de sorte que, compte-tenu de l'énergie à stocker, la taille du condensateur de stockage reste réduite et de coût compatible avec le bas prix de revient du dispositif. En particulier, pour un système informatique appelé à être alimenté sous une tension alternative de 220 volts, la tension continue d'alimentation délivrée par le dispositif de protection de l'invention est d'environ 300 volts (220 ##). Si P est la puissance des unités centrales exprimée en watts et T la durée de sécurité exprimée en secondes, la capacité C du condensateur, exprimée en microfarads, sera choisie comprise entre 10 P.T et 50 P.T. Pour une puissance nominale courante inférieure à 100 watts des unités centrales, cette capacité sera avantageusement comprise entre 2000 et 5000 microfarads, ce qui représente une énergie stockée comprise entre 90 et 225 joules, apte à assurer un maintien du courant d'alimentation pendant au moins 2 secondes (généralement les microcoupures ont des durées inférieures à la seconde). Il est à noter que certains systèmes informatiques comportent au niveau de certains de leurs sousensembles, des condensateurs-tampons basse tension intégrés dans des circuits internes. Mais, aucun de ces circuits ne permet, comme c'est le cas du dispositif de l'invention, de protéger globalement un système informatique en alimentant l'ensemble des unités centrales en courant continu, en assurant la charge d'un condensateur sous tension continue élevée et en alimentant de façon différente les écrans. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit en référence aux dessins annexés qui présentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention ; sur ces dessins qui font partie intégrante de la présente description : - la figure 1 est une vue en perspective du dispositif de l'invention et de ses raccordements au réseau AC et à un système informatique de faible puissance, - la figure 2 est un schéma électronique du dispositif. Le dispositif de protection représenté à titre d'exemple aux figures est logé dans un bottier 1 qui comporte une prise mâle de châssis 2 destinée à être raccordée au réseau alternatif 220 volts par un prolongateur 3. Ce bottier comporte également une prise femelle de châssis 4 destinée à être raccordée, par l'entremise d'un prolongateur 7, à la prise mâle standard de châssis 5 équipant l'écran informatique 6 du système informatique. De plus, un cordon mobile 8 s'échappe du bottier et porte à son extrémité une prise femelle repérée 9, destinée à se brancher sur la prise mâle 10 de l'unité centrale 11 du système informatique. Comme le représente la figure 2, la prise mâle 2 est reliée à la diagonale alternative d'un redresseur en pont 12 constitué par un pont double alternance de quatre diodes. Une résistance 13 de limitation de courant de charge est insérée en amont du redresseur 12, cependant qu'un fusible à effet retardé 14 (par exemple 200 ms) est inséré en série sur la prise mâle d'entrée 2. La diagonale continue du redresseur 12 est reliée à la prise femelle 9, avec insertion en série d'un fusible rapide 15. De plus, un condensateur électrolytique 16 est relié en parallèle à la sortie de la diagonale continue du redresseur 12. Ce condensateur présente en l'exemple une capacité de 3 300 microfarads, assurant un bon compromis entre taille, prix et protection garantie (supérieure à 2 secondes pour une unité centrale de 60 watts). En pratique, l'on choisira comme déjà indiqué la capacité du condensateur 16 dans une plage comprise entre 10 P.T et 50 P.T (P : puissance de la ou des unités centrales en watts ; T : durée de sécurité en secondes ; C exprimé en microfarads). Par ailleurs, une dérivation 17 est connectée sur la prise d'entrée 2 en aval du fusible 14 afin de relier celle-ci à la prise de sortie 4 en vue d'alimenter l'écran par la tension alternative du réseau AC. Le dispositif de protection conforme à l'invention présente une structure très simple (dépourvue d'onduleurs et de tout système actif de commutation) et peut être fabriqué à un prix réduit, rendant son emploi économiquement compatible avec tous les systèmes informatiques existants. Il assure une alimentation appropriée du système informatique lorsque la tension sur le réseau est normale et masque les microcoupures de cette tension. En outre, ce système présente également l'avantage d'écrêter les éventuels parasites et surtensions de courte durée, présents sur la tension alternative d'alimentation. REVENDICATIONS 1/ - Dispositif de protection externe d'un système informatique à l'égard des microcoupures de l'alimentation électrique de durée au plus égale à une durée prédéterminée dite durée de sécurité, ce système informatique comprenant au moins une unité centrale dotée d'une prise standard d'alimentation AC et au moins un écran doté d'une prise standard d'alimentation AC, ledit dispositif de protection externe étant destiné à se brancher en amont du système informatique entre le réseau alternatif d'alimentation électrique AC et ledit système informatique, et étant caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison - des moyens d'entrée (2) adaptés pour être connectés au réseau AC, - un redresseur (12) ayant une entrée alternative reliée aux moyens d'entrée (2) et une sortie continue délivrant une tension continue de valeur correspondant à la tension crête présente sur les moyens d'entrée, - un condensateur de stockage (16) de capacité adaptée pour contenir une charge de maintien d'une tension équivalente à celle du réseau AC pendant la durée de sécurité, ce condensateur ayant ses bornes reliées à la sortie continue du redresseur (12) de façon à stocker la charge sous une tension de valeur équivalente à la tension crête du réseau AC, - de premiers moyens de sortie (8, 9), reliés aux bornes du condensateur de stockage (16) et adaptés pour permettre de brancher la prise standard d'alimentation AC de la ou des unités centrales du système informatique, - de seconds moyens de sortie (4), adaptés pour permettre de brancher la prise standard d'alimentation AC du ou des écrans du système informatique, - une dérivation (17) reliant les moyens d'entrée (2) et les seconds moyens de sortie (4). 2/ - Dispositif selon la revendication 1 pour la protection d'un système informatique destiné à être alimenté sous une tension alternative de 220 volts, dont l'unité centrale présente une puissance nominale prédéterminée P, caractérisé en ce que le condensateur (16) est un condensateur électrolytique de capacité C comprise entre 10 P.T et 50 P.T où C est exprimé en microfarads, P est exprimé en watts et T est la durée de sécurité exprimée en secondes. 3/ - Dispositif selon la revendication 2 pour la protection d'un système informatique dont l'unité centrale a une puissance nominale inférieure à 100 watts, caractérisé en ce que le condensateur (16) présente une capacité comprise entre 2 000 et 5 000 microfarads. 4/ - Dispositif de protection selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le redresseur (12) est un redresseur en pont double alternance, ayant une diagonale d'entrée alternative et une diagonale de sortie continue. 5/ - Dispositif de protection externe selon la revendication 4, dans lequel le redresseur (12) est constitué par un pont double alternance de quatre diodes. 6/ - Dispositif de protection externe selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, dans lequel les moyens d'entrée sont constitués par une prise mâle (2). 7/ - Dispositif selon l'un e des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6 pour la protection d'un système informatique dans lequel les prises standard unité centrale et écran sont des prises mâles de châssis, caractérisé en ce que - les premiers moyens de sortie sont constitués par un cordon mobile (8) équipé d'une prise femelle repérée (9), - les seconds moyens de sortie sont constitués par une prise femelle de châssis (4) en vue de la mise en place d'un prolongateur. 8/ - Dispositif de protection externe selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel une résistance (13) de limitation de courant de charge est insérée en amont du redresseur (12). 9/ - Dispositif de protection externe selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel - un fusible à effet retardé (14) est inséré en série sur les moyens d'entrée (2), - un fusible rapide (15) est inséré en série sur les premiers moyens de sortie (9).