Brevet FR2709890A3 — publié le 19950317

FR 2709890 A3 19950317 FR 9410284 A 19940825 L'invention concerne un circuit de stabilisation pour une tension demi-onde redressée à partir de la tension alterna- tive de secteur avec un élement semi-conducteur à passage longitudinal entre un condensateur et un redresseur et un élément de tension de référence sur le pôle pilote de l'élément semi-conducteur à passage longitudinal. Des appareils électriques, par exemple des appareils ménagers qui fonctionnent avec une électronique de commande, nécessi- tent un bloc de secteur qui réduit et redresse la tension alternative du secteur au niveau de la tension de signal de l'électronique de commande et la redresse. D'après l'état de la technique, on utilise, pour la stabilisation de la tension d'alimentation de l'électronique de commande, des régulateurs à passage longitudinal. Un tel régulateur à passage longitu- dinal travaille avec un transistor en tant qu'élément semi- conducteur à passage longitudinal. Habituellement le circuit est dimensionné de sorte que le transistor ne soit pas encore tout à fait saturé en cas de courant de charge maximale. La puissance dissipée la plus forte survient sur le transistor quand la valeur du courant de charge représente la moitié du courant de charge maximale. Car le produit résultant du courant et de la tension présente alors la valeur maximale sur le transistor. Pour évacuer la puissance dissipée par le transistor à pas- sage longitudinal, celui-ci est monté sur un corps de refroi- dissement ou une tôle de refroidissement. Le corps de refroi- dissement respectivement la tôle de refroidissement sont des composants relativement onéreux qui impliquent des frais de montage et prennent de la place dans la construction de l'électronique de commande. Dans le DE 28 13 402 A1, un circuit de stabilisation est décrit pour une tension d'alimentation. La tension 2 2709890 d'alimentation est une tension continue, cependant ce n'est pas une tension demi-onde dérivée de la tension alternative de secteur. Le transistor longitudinal a besoin ici aussi dans la pratique d'une tôle de refroidissement. Dans le DE 35 12 480 C2, un dispositif de commutation est décrit pour lequel une charge doit être connectée brusquement à la source de tension d'alimentation aussi longtemps que la zone de tension spécifique à la charge domine. Ici, la ten- sion d'alimentation est également une tension continue qui peut provenir soit d'une batterie soit d'un appareil de secteur. Un problème similaire est également résolu par le circuit de stabilisation du EP 0 226 725 B1. Le but de l'invention, pour un circuit de stabilisation du type cité en introduction, est de maintenir faible la puissan- ce dissipée décroissante sur l'élément semi-conducteur à pas- sage longitudinal afin d'économiser un corps de refroidisse- ment, respectivement de se contenter d'un petit corps de refroidissement. Conformément à l'invention, pour un circuit de stabilisation du type cité en introduction, le but est atteint par le fait que l'élément semiconducteur à passage longitudinal est un interrupteur électronique qui commute quand la tension demi- onde a atteint une valeur qui est supérieure à la tension atteinte dans un condensateur de lissage et tant que celle-ci est plus petite que la tension de référence, et se bloque quand la tension demi-onde est inférieure ou égale à la ten- sion sur le condensateur de lissage et qu'une limitation de courant est prévue pour le courant allant au condensateur de lissage quand l'interrupteur est commuté. La tension résiduelle décroissante sur l'interrupteur électro- 3 2709890 nique, quand il est commuté, est très faible de sorte qu'il ne retombe qu'une puissance dissipée faible. En outre, le courant de charge est limité par la limitation de courant. La limitation de courant absorbe la puissance qui, dans le cir- cuit traditionnel comporte une tôle de refroidissement du transistor à passage longitudinal. On obtient ainsi qu'aucun corps de refroidissement n'est nécessaire pour l'interrupteur électronique ou qu'une tôle de refroidissement comparative- ment plus petite suffit. L'invention se caractérise également par le fait que a) l'interrupteur électronique commute quand la tension sur le condensateur de lissage est inférieure à la tension de référence au moins de la valeur de la tension d'amorçage de l'interrupteur électronique, b) l'interrupteur électronique est un thyristor ou un triac. c) il est prévu une résistance ohmique pour la limitation du courant. d) pour la limitation du courant, un transformateur placé devant le redresseur est dimensionné en conséquence. e) entre la cathode et la gâchette du thyristor respective- ment du triac, il y a une résistance et une diode est com- mutée entre la gâchette et une résistance se trouvant sur le redresseur. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. 4 2709890 Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, aux dessins annexés. La figure 1 est un bloc de secteur présentant un circuit de stabilisation avec des corps de refroidissement selon l'état de la technique. La figure 2 est un bloc de secteur présentant un circuit de stabilisation conforme à l'invention sans tôle de refroidis- sement. Un bloc de secteur présente un transformateur (1) dont l'enroulement primaire (2) est à la tension alternative de secteur (UN) et dont l'enroulement secondaire (3) est placé après un redresseur à pont (4). Sur la borne (5) du redres- seur (4), il y a une tension demi-onde redressée. Selon l'état de la technique (fig. 1) un transistor à passage longitudinal (7) est placé entre la borne (5) et un condensa- teur (6). La tension continue d'alimentation (Ua) peut être prélevée sur le condensateur (6) par exemple pour une élec- tronique de commande. A la base du transistor (7) est raccordée, en tant qu'élément de tension de référence, une diode Zener (8). En outre, la base est appliquée à la borne (5) par l'intermédiaire d'une résistance (9) et par l'intermédiaire d'un résistance (10) à l'émetteur du transistor (7) respectivement au condensateur (6). Un corps de refroidissement (11) doit être relié thermique- ment au transistor à passage longitudinal (7) pour évacuer la chaleur dissipée du transistor (7). 2709890 Dans le circuit conforme à l'invention d'après la fig. 2, il est prévu, à la place du transistor (7), un thyristor (12) en tant qu'interrupteur électronique. Il peut également être utilisé un triac. Entre l'anode du thyristor (12) et la borne (5), il y a une résistance (13) limitatrice de courant. La cathode du thyristor (12) est connectée au condensateur de lissage (6). En outre, la résistance (10) y est connectée. La diode Zener (8) se trouve sur la gâchette du thyristor (12). En outre, sur la gâchette sont également appliquées la résistance (10) et une diode (14) qui est reliée par la résistance (9) à la borne (5). Pour le thyristor (12), aucun corps de refroidissement n'est nécessaire. Des calculs montrent que le circuit d'après la fig. 2 est considérablement moins onéreux en ce qui concerne les frais de travail et de matière que le circuit selon la fig. 1. Le mode de fonctionnement du circuit selon la fig. 2 est approximativement comme suit: Pour chacune des demi-ondes redressées provenant de la borne (5) du redresseur à pont (4) le thyristor (12) est amorçé à chaque fois que a) la tension demi-onde atteint une valeur qui est supérieure à la tension respective sur le condensateur de lissage (6) et b) la tension sur le condensateur de lissage (6) est plus petite que la tension de claquage (tension de référence) de la diode Zener (8) et, ce, d'au moins la valeur de la tension d'amorçage du thyristor (12). 6 2709890 Quand le thyristor (12) est amorcé (phase conductrice) un courant de charge passe dans le condensateur de lissage (6) par l'intermédiaire du thyristor (12). Ce courant de charge est limité par la résistance ohmique (13). Une puissance dissipée qui doit être absorbée et évacuée par le corps de refroidissemnt (11) chute à la résistance (13) dans le cas du circuit de la fig. 1. La résistance (13) est, en ce qui concerne les frais de montage et de matériel, considérable- ment moins onéreuse que ce corps de refroidissement (11), même quand ce corps de refroidissement (11) n'est qu'une simple tôle de refroidissement. Dans la phase conductrice, le thyristor (12), à la différence du transistor à passage lon- gitudinal, est complètement commuté de sorte que ne chute qu'une petite tension résiduelle et il n'y a ainsi qu'une petite puissance dissipée. Le thyristor (12) ne se réchauffe pas suffisamment pour qu'une grande tôle de refroidissement soit nécessaire. Vers la fin de chaque demi-onde, la tension de la demi-onde ne dépasse pas la tension sur le condensateur de lissage (6). Le thyristor (12) est éteint par le fait qu'il n'est plus traversé par le courant, jusqu'à ce qu'il soit éventuellement ré-amorçé lors de la demi-onde suivante. Lors de chaque demi-onde, le temps survenant pendant lequel un courant de charge passe sur le condensateur de lissage (6) est alors régulé automatiquement. Selon la charge (électronique de commande) connectée à la tension continue d'alimentation (Ua), le temps de conductibilité est plus long ou plus court dans chaque demi-onde. La tension stabilisée sur le condensa- teur de lissage (6) correspond approximativement à la tension de Zener de la diode Zener (8). La diode (14) se bloque aussi longtemps que la tension à la borne (5) du redresseur à pont (4) est inférieure à la tension stabilisée apparaissant sur le condensateur de 7 2709890 lissage (6). Pendant ce temps, la tension à la gâchette du thyristor (12) est maintenue, par l'intermédiaire de la résistance (10), à la même valeur qu'à sa cathode. I1 n y a donc pas de tension négative entre la cathode et la gâchette du thyristor (12) quand la tension dans une demi-onde est, à la borne (5), inférieure à la tension de charge respective du condensateur de lissage (6). La résistance (9) limite le courant allant à la gâchette du thyristor (12) pendant la phase de conductibilité de la diode (5). Une autre simplification du circuit d'après la fig. 2 peut être obtenue par l'intégration de la fonction de limitation de courant de la résistance (13) au transformateur (1). Pour ce faire, le transformateur (1) peut être conçu de manière à limiter le courant dans la phase de conductibilité du thyris- tor (12). Cette limitation de courant peut s'effectuer par le dimensionnement des résistances de l'enroulement primaire (2) et/ou de l'enroulement secondaire (3). Elle peut être égale- ment réalisée par une configuration correspondante de l'induc- tance de fuite du transformateur (1). 8 2709890 REVENDICATIONS 1. Circuit de stabilisation pour une tension demi-onde redressée à partir de la tension alternative de secteur avec un élément semi- conducteur à passage longitudinal entre un condensateur et un redresseur et un élément de tension de référence sur le pôle pilote de l'élément semi-conducteur à passage longitudinal, caractérisé en ce que l'élément semi-conducteur à passage longitudinal est un interrupteur électronique (12) qui commute quand la tension demi-onde a atteint une valeur qui est supérieure à la tension atteinte dans un condensateur de lissage (6) et tant que celle-ci est plus petite que la tension de référence, et se bloque quand la tension demi-onde est inférieure ou égale à la tension sur le condensateur de lissage et qu'une limitation de courant (13) est prévue pour le courant allant au condensateur de lissage (6) quand l'interrupteur (12) est commuté. 2. Circuit de stablisation selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'interrupteur électronique (12) commute quand la tension sur le condensateur de lissage (6) est inférieure à la tension de référence au moins la valeur de la tension d'amorçage de l'interrupteur électronique (12). 3. Circuit de stabilisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'interrupteur électronique est un thyristor (12) ou un triac. 4. Circuit de stabilisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu une résistance ohmique (13) pour la limitation du courant. 5. Circuit de stabilisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour la limitation du courant, un transformateur (1) placé devant le redresseur (4) 9 2709890 est dimensionné en conséquence. 6. Circuit de stabilisation selon l'une des revendications précédentes 2 à 5, caractérisé en ce qu'entre la cathode et la gâchette du thyristor (12) respectivement du triac, il y a une résistance (10) et qu'une diode (14) est commutée entre la gâchette et une résistance (9) se trouvant sur le redres- seur (4).