Brevet FR2696290A1 — publié le 19940401

La presente invention concerne un dispositif electronique apte â corriger le courant pris sur un reseau de distribution électrique par un appareil qui ne satisfait pas aux prescriptions edictees par les normes internationales en pareille matière. Les dispositifs connus de ce genre sont intègres sur le châssis d'alimentation de l'appareil en question et comprennent soit un filtre ferromagnétique lourd et volumineux, soit un filtre actif complexe et onéreux. De ce fait, il n'existe pratiquement pas d'appareils de ce type (récepteur de television, ordinateur, minitel, télécopieur, chafne audio, etc...) vendus sur le marché qu; soient capables de satisfaire auxdites normes. Comme l'usage de ces appareils tend à se generaliser, y compris dans les pays â faible niveau de vie, la nuisance qu'ils occasionnent aux lignes d'alimentation ne fait que s'accroître. En effet, ce type d'appareil ne disposant que d'une alimentation qui se résume â un pont de diodes dont l'entree est connectée au secteur et la sortie reliée â un condensateur de filtrage de faible impédance, lequel se charge â la tension de crête du secteur provoque de graves perturbations sur les lignes électriques, à savoir :: un taux d'harmoniques très élevé H3 jusqu'â 90 t) un courant de crête 5 fois supérieur â l'optimum un facteur de puissance déplorable (environ 0.5) Le dispositif selon l'invention, permet de remédier â ces inconvénients d'une maniêre simple et peu coûteuse. Selon un mode général de réalisation, il comprend un module indépendant qui est connecte entre la fiche d'alimentation de l'appareil perturbant le réseau (televiseur, channe audio, ordinateur, minitel, etc...) et la prise connectée au secteur. I1 est également possible dtintegrer directement un tel module independant sur le châssis de l'appareil perturbant et de remplacer éventuellement son module dalimentation, mais cette dernière solution, à la difference de la première, implique une modification de la production de serie. Selon un mode préférentiel de réalisation, le dispositif, objet de l'invention peut se présenter sous la forme d'un bottier mono-bloc en matière plastique dote d'une fiche secteur mâle et d'une prise femelle propre à recevoir la fiche reliee au cordon de l'appareil perturbant. Pour ce qui concerne le dispositif électronique proprement dit permettant d'assurer la fonction recherchee, selon un mode général de réalisation de l'invention, il comprend un convertisseur à frequence élevée utilisant comme moyens commutateurs deux transistors connectes en série lesquels constituent la première branche active d'un auto-oscillateur à structure en pont classique tandis que la seconde branche passive dudit pont est constituée par deux condensateurs connectés en série. Les points milieu des susdites branches de pont sont connectees entre eux par le moyen d'un circuit de sortie à partir duquel est prélevée l'énergie à haute fréquence appliquée au recepteur considére, après redressement. Ce circuit de sortie peut etre construit selon deux modes différents decrits ci-dessous. Le premier permettant un "energy transfer" sur la charge de sortie comprend une inductance connectée en série avec les bornes non-polarisées d'un pont redresseur lesquelles sont shuntées par un condensateur ; l'énergie de sortie redressée est ainsi disponible entre les bornes polarisées dudit pont et filtre par un condensateur de découplage. Le second permettant un voltage transfer" sur le récepteur considéré comprend le primaire d'un transformateur dont le secondaire charge les bornes nonpolarisees d'un pont redresseur dont les bornes polarisées délivrent l'énergie de sortie filtre par un condensateur de découplage. La commande de la conduction alternee desdits transistors peut etre assurée, soit par un transformateur indépendant dont le primaire est connecté en série avec le susdit circuit de sortie, soit assurée par deux enroulements couplés à la susdite inductance ou au susdit enroulement primaire. Selon ce dispositif, la somme des réactances qu'offrent les deux condensateurs constituant la branche passive du susdit pont oscillateur doit être suffisamment importante à la fréquence moyenne d'oscillation, de telle sorte que la tension alternative développée entre le point milieu de ces deux condensateurs corresponde après redressement par un pont doubleur à l'intégration d'une tension moyenne d'amplitude convenable, qui additionne en serie avec a tension secteur redressee, permet de charger le condensateur de découplage connecté entre les branches polarisées du pont oscillateur sous une tension à basse frequence d'amplitude maximale egale à la tension secteur crête, ceci assurant t'éradication des harmoniques du courant pris sur le secteur. De cette manière, si le dispositif se trouve alimenté par le réseau, son courant de sortie sensiblement continu peut assurer l'alimentation de tout appareillage alimenté par le secteur et n'utilisant pas de transformateur ferromagnétique d'entrée. En effet, ce courant traverse le pont redresseur secteur dont est équipe ce type d'appareillage et charge le condensateur de lissage connecte en sortie. Ainsi, si la puissance fournie par l'adaptateur, objet de la présente invention, est en relation avec la puissance consommee par un tel recepteur, le fonctionnement normal est assuré alors que le courant pris sur le réseau est quasiment sinusoïdal et offre un facteur de puissance proche de 1 'unité. La figure 1, ci-annexee, illustre un premier mode de réalisation concret du dispositif objet de l'invention. Le pont oscillateur sus-indiqué est constitue des deux branches comprenant, 1 'une les transistors la et lb montés en série, l'autre les deux condensateurs 16a et 16b de faible valeur montés également en serie. Les bornes polarisées dudit pont oscillateur sont shuntees par le condensateur de découplage 14 lequel est chargé par le pont redresseur 13 monte en série avec le pont doubleur à frequence élevée constitué par les diodes 17a et 17b montées en série et convenablement polarisees. Le point commun aux susdits ponts redresseurs est découplé à fréquence élevée par le condensateur 18 connecté à 1 'une des bornes communes polarisées du pont oscillateur. Les points milieu de chacune des branches du pont auto-oscillateur sont connectes entre eux par le circuit serie comprenant le primaire 7b du transformateur de commande 7, l'inductance 20 et le condensateur- 4 monté en parallèle avec les bornes d'entrée non polarisées du pont redresseur à fréquence élevée 19. Le primaire 7b du transformateur 7 comporte deux enroulements de commande 7a et 7c qui, convenablement orientés, assurent la conduction cyclique alternée des transistors la et lb lorsqu'un courant alternatif à frequence élevée circule entre les susdits points milieu. L'initiation des oscillations est obtenue par la cellule de déclenchement classique comprenant la résistance 6 associée au condensateur 12, au diac 11 et à la diode d'inhibition 10. La tension secteur est appliquée entre les bornes A et B pour charger à travers le filtre H.F. 9 les bornes non polarisées du pont redresseur 13. Le récepteur à alimenter est connecté entre les bornes polarisées C et D du pont redresseur à frequence élevée 19, lesquelles sont découplées à cette fréquence par le condensateur 18. Dès que le dispositif est mis sous tension, un courant à fréquence élevée circule entre les points milieu du pont oscillateur, ce courant se refermant sur les bornes communes polarisées dudit pont à travers les condensateurs 16a et 16b. Si la somme des réactances propres à chacun desdits condensateurs à la fréquence considéree est convenablement calculée, ledit courant provoque entre la borne commune auxdits condensateurs et l'une des bornes communes polarisées un gradient de potentiel, lequel est appliqué par le moyen du condensateur 15 sur l'entrée non polarisée du pont doubleur constitué par les diodes 17a et 17b monté en série avec le pont redresseur 13. La tension ainsi redressée s'intègre entre les bornes du condensateur 18 pour ne présenter qu'une enveloppe à basse fréquence dont l'amplitude s'additionne à l'enveloppe de la tension secteur redresse par le pont 13. La somme des tensions ainsi additionnées permet d'assurer la charge du condensateur 14 sous une tension sensiblement continue d'amplitude à peu près égale à la tension de crête du secteur. Dans le même temps, le courant à fréquence élevée redressé par le pont des diodes 17a et 17b permet de compenser le courant secteur redressé, assurant au courant pris sur le réseau une enveloppe quasiment sinusoïdale en phase parfaite avec la tension secteur. Dans ces conditions, le recepteur alimente en continu par les bornes de sorties C et D, ne prélève sur le secteur qu'un courant répondant strictement aux normes internationales en vigueur Le rendement d'un tel adaptateur secteur peut dépasser 95 %. Ainsi, pour un niveau de pertes aussi faible peut-on permettre au distributeur d'électricité de faire des économies d'un ordre 10 fois supérieur en supprimant l'effet nefaste d'un courant de crête très éleve et d'un facteur de puissance déplorable. En outre, en supprimant l'harmonique 3 qui représente souvent 90 % du courant fondamental, l'on empêche la surcharge du neutre, laquelle induit des pertes supplémentaires ainsi qu'une sécurité réduite des lignes. La figure 2, ci-annexée, illustre un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Cette réalisation s'en distingue par les particularités qui suivent Selon ce mode de réalisation, la commande de la conduction cyclique alternée des transistors la et lb est assuree par les enroulements 20a et 20b, convenablement orientés, lesquels sont directement couples à l'inductance 20. Les résistances 2a et 2b ainsi que les diodes 3a et 3b, insérées respectivement en série avec les enroulements de commande 20a et 20b et l'espace base-émetteur des transistors respectifs, ont pour fonction de mettre en forme le courant de commande afin d'obtenir des pertes minimales en commutation. L'inductance principale 20 est bobinee en bifilaire dont les entres sont reliees respectivement à chaque borne de la résistance 23 connectee en serie avec les transistors la et lb, et les sorties reliées à une borne unique, cette disposition ayant pour avantage de réduire les risques de sur-courants à la commutation. Les condensateurs 16a et 16b sont réduits à un seul condensateur 16 de capacité double correspondant à la somme des réactances unitaires des deux premiers. Les diodes de double circulation 5a et 5b ne sont pas utilisés car il est possible d'évacuer 7es impulsions inverses consécutives aux commutations par le biais de chaque circuit de commande associé à la diode base-émetteur du transistor concerné. Le circuit de déclenchement de 1 'auto-oscillateur se resume au circuit série comprenant l'élément à seuil 21 et au condensateur 22, l'enroulement de commande 20b ou l'espace base-émetteur du transistor lb, ce circuit série étant connecté entre les bornes polarisées du condensateur 14. De cette manière, à la mise sous tension du dispositif, objet de l'invention, dès que la tension de charge du condensateur 22 atteint la tension de basculement de l'élément à seuil 21, une impulsion brève est libérée, ce qui assure l'initiation du fonctionnement de l'autooscillateur. En outre, ce dispositif présente l'avantage d'interdire le redémarrage de l'auto-oscillateur lorsque ce dernier est intentionnellement stoppé, ceci, tant que la tension secteur est présente entre les bornes A et B. Le filtrage des parasites à fréquence élevée est assure par l'inductance 9, non plus inséré entre le secteur et les entres non polarisées du pont redresseur 13, mais dans le circuit de sortie polarisé dudit pont redresseur, ceci ayant pour objet de renforcer l'action de decouplage du condensateur 18. Une résistance 25 à coefficient de température positif (CTP) shunte le condensateur 18 de manière à supprimer pendant le temps d'échauffement de cet élément, toute surtension entre les bornes du condensateur 14 lors de la mise sous tension du dispositif. Enfin, l'adjonction d'un systeme de sécurité nécessaire dans l'éventualité où l'adaptateur demeurant connecté au secteur, la fiche conduisant au récepteur se trouve deconnectee et que dans ce cas, les bornes de sorties du pont redresseur 19 n'étant plus chargées, la tension entre les bornes du condensateur 8 pourrait atteindre une valeur inadmissible 1 'auto-oscillateur fonctionnant à vide. Le système de protection illustré inhibe le fonctionnement de 1 'auto-oscillateur dès que le recepteur est déconnecté. Ce système comprend le semi-conducteur 27, la diode 26 et un circuit de déclenchement comprenant le condensateur 30 associe à un élément à seuil de tension 28. Ce circuit de déclenchement peut être assujetti à un seuil de tension pré-établi au moyen du pont diviseur composé des résistances 24 et 31, ou être assujetti à un seuil de courant. Dans l'exemple illustre, la borne F peut être connectee à la borne I ou H, lesquelles sont soumises à une surtension dès que 1 'auto-oscillateur fonctionne à vide. Cette surtension assure le déclenchement du composant 27 qui entre en conduction et derive une alternance du courant circulant dans le circuit de sortie à fréquence elevée, ceci ayant pour résultat d'inhiber de manière stable le fonctionnement de 1 'auto-oscillateur qui ne peut reprendre qu'après déconnexion de la prise secteur, reconnexion de la fiche du récepteur et remise sous tension du dispositif. Cette fonction peut être assurée d'autres façons, notamment en dérivant le courant de commande de l'un des transistors la et lb, ou en dérivant le courant du circuit de sortie à frequence élevée en un autre point. En outre, le signal de déclenchement du semi-conducteur 27 peut être pris à partir d'un sur-courant prelevé dans le circuit d'alimentation de 1 'auto-oscillateur aussi bien qu'à partir d'un sur-courant réactif prélevé dans le circuit de sortie à fréquence elevée. La figure 3, ci-annexée, illustre un dernier mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans ce cas, l'énergie à fréquence élevée est prélevée par le moyen de l'enroulement secondaire 20e, lequel charge le pont redresseur 19, dont les sorties polarisées, découplées par le condensateur 8, fournissent au récepteur connecté entre les bornes C et D, un courant d'alimentation convenable. Dans ce cas, la sortie unique de l'enroulement bifilaire 20c/20d est directement connecte au condensateur d'isolation galvanique 15. Le condensateur 4, quant a lui, est connecte en parallèle avec l'enroulement secondaire 20e. Une telle réalisation, permet d'assurer une isolation galvanique entre le secteur et l'entrée du récepteur connectée en sortie de l'adaptateur, objet de l'invention. Le dispositif selon l'invention, tel qu'il vient d'être décrit à l'aide d'exemples non limitatifs permet de résoudre simplement et économiquement le problème de surcharge des lignes électriques due à des courants prélevés par une prolifération d'appareillages ne satisfaisant absolument pas aux prescriptions des normes internationales concernant le taux d'harmoniques, le facteur de crête du courant et le facteur de puissance. Une gamme restreinte d'un tel adaptateur peut répondre aux exigences de puissance maximale requise par la plupart des applications usuelles présentes sur le marché. Comme il va de soi et comme il resulte d'ailleurs de ce qui precède, l'invention ne se limite nullement aux modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés, elle embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif alimenté par un reseau de distribution électrique comprenant un auto-oscillateur à fréquence élevée à structure en pont constitué par une première branche active dotée des transistors la et lb montés en série et d'une branche passive dotée des condensateurs 16a et 16b montes en serie., les bornes communes polarisées dudit pont étant chargees en continu par un circuit serie comprenant la sortie polarisée d'un premier pont redresseur 13 dont 1 'entrée non polarisée est connectée audit réseau et la sortie polarisée d'un second pont redresseur dont 1 'entrée non polarisée est chargee par une tension à fréquence élevée et d'amplitude convenable prélevée sur l'énergie convertie par ledit autooscillateur, caractérisé par le fait que ledit dispositif constitue un adaptateur qui, connecté entre ledit reseau et un recepteur alimente lui-même par le secteur redressé, permet à ce recepteur de satisfaire aux prescriptions edictées par les normes internationales en matière de courant prélevé sur le reseau, ce résultat étant obtenu grâce à une valeur convenable de la somme des réactances propres aux condensateurs 16a et 16b à la frequence moyenne d-e fonctionnement dudit auto-oscillateur, ceci permettant d'obtenir au point milieu de la susdite branche passive une tension à fréquence élevée laquelle appliquée à travers le condensateur d'isolation galvanique 15 à l'entrée non polarisée dudit second pont redresseur comprenant les diodes 17a et 17b, convenablement polarisées, permet d'obtenir entre les bornes du condensateur de découplage 18, une tension à basse fréquence d'amplitude maximale à peu près égale à la tension de crête dudit reseau, ceci ayant pour effet de compenser le courant secteur redressé chargeant le condensateur de découplage 14, l'énergie d'alimentation dudit récepteur etant prélevée sur le circuit de sortie dudit auto-oscillateur par "energy transfer" ou "voltage transfer" après redressement par le pont de redressement 19 à fréquence elevée dont les sorties polarisées sont decouplées par le condensateur 8 entre les bornes duquel se développe une tension sensiblement continue et d'amplitude convenable, propre à assurer l'alimentation dudit récepteur dont le circuit d'entrée comporte un pont de redressement chargeant un condensateur de lissage. 2. Dispositif selon la Revendication 1, caractérisé par le fait que les condensateurs 16a et 16b sont remplacés par un condensateur unique 16 connecté à l'une des susdites bornes communes polarisees, lequel présente une réactance égale à la somme des reactances unitaires des deux premiers. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérise par le fait que l'énergie de sortie appliquée à l'entrée non polarisée du pont redresseur à frequence élevée 19 est prélevée selon le mode "energy transfer", c'est-à-dire que dans ce cas, l'entrée non polarisée du pont 19 est connectee en série avec l'inductance 20, un condensateur 4 shuntant ladite entrée non polarisée. 4. Dispositif selon l'une quelconque des Revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'énergie de sortie appliquée à l'entrée non polarisée du pont redresseur à fréquence élevée 19 est prélevee selon le mode "voltage transfer", c'est-a-dire que dans ce cas, l'entrée non polarisée du pont 19 charge l'enroulement secondaire 20e couplé à l'inductance 20 dont la sortie demeuree libre est connectée au point milieu de la susdite branche passive du pont auto-oscillateur à travers un condensateur d'isolation galvanique 15. 5. Dispositif selon l'une quelconque des Revendications 1 à 4, caractérise par le fait que la commande cyclique alternée des transistors la et lb est assurée par un transformateur de commande 7 disposant des secondaires 7a et 7c et dont le primaire 7b est connecte en serie avec le susdit circuit de sortie du pont-autooscillateur. 6. Dispositif selon l'une quelconque des Revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la commande cyclique alternée des transistors la et lb est assurée par les enroulements 20a et 20b convenablement orientés et couplés à l'inductance 20. 7. Dispositif selon l'une quelconque des Revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le circuit d'initiation de l'auto-oscillateur est constitue par un circuit série comprenant l'élément à seuil de tension 21 et le condensateur 22, lequel est connecté entre les susdites bornes communes polarisées à travers l'enroulement de commande 20b ou l'espace base-emetteur du transistor lb. 8. Dispositif selon l'une quelconque des Revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'espace base émetteur des transistors la et lb est connecte en série avec un circuit parallèle comprenant respectivement les résistances 2a et 2b ainsi que les diodes 3a et 3b, convenablement polarisées. 9. Dispositif selon l'une quelconque des Revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'un circuit de sécurité protégeant le dispositif en cas de déconnexion de la fiche appartenant au susdit récepteur assure l'inhibition instantanée du fonctionnement de l'autooscillateur, ceci étant assuré par le composant 27 dont la mise en conduction provoquée par une surtension ou un sur courant déclenchant l'élément à seuil de tension 28, court circuit momentanément le circuit de sortie de l'autooscillateur ou le circuit de commande de l'un des transistors la ou lb, ceci se traduisant par la mise au repos de 1 'auto-oscillateur jusqu'à ce que ladite fiche ait éte re-connectée et la mise sous tension du dispositif répétée. 10. Dispositif selon l'une quelconque des Revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'une résistance à coefficient de température positif 25 est connectée en parallèle avec le condensateur 18; ceci, afin de réduire la surtension entre les bornes du condensateur 14, à la mise sous tension du dispositif. 11. Dispositif selon l'une quelconque des Revendications 1 à 10, caractérise par le fait que 1 'inductance de filtrage à fréquence élevée 9 est connectee dans le circuit de sortie du pont redresseur secteur 13.