Brevet FR2703529A1 — publié le 19941007

Réqulateur de commutation L'invention concerne des régulateurs de commutation tels qu'ils sont utilisés, par exemple dans des blocs d'alimentation commutable De tels régulations de commutation comportent un dispositif de commutation qui est commandé par l'intermédiaire d'un dispositif de commande, un filtre, au moins une inductance, ainsi qu'un comparateur et une résistance de mesure En général, il est prévu comme moyen ou dispositif de commutation un transistor, à l'aide duquel la valeur moyenne de la tension de sortie est influencée du fait que le transistor est placé périodiquement à l'état conducteur et que le rapport de la durée de l'état conducteur à la durée de la période est modifié En aval du moyen de commutation on utilise un circuit de lissage servant à éliminer l'ondulation du courant de sortie Afin que n'apparaisse aucune perte de puissance, on prévoit en général un filtre LC en tant que circuit de lissage L'inductance d'un tel filtre est également désignée sous le terme de réactance d'accumulation De tels régulateurs de commutation20 sont décrits par exemple dans Tietze, U, Schenk, Ch, Halbleiterschaltungstechnik, 5-ème édition, Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New-York, page 390 et suivantes. Dans des régulateurs de commutation usuels, pour limiter la surintensité ou le courant de court-circuit, il est prévu un comparateur comportant une résistance de mesure, auquel cas, lors d'un dépassement d'un courant de charge déterminé, le signal de sortie du comparateur agit dans le circuit de commande du transistor Un tel régulateur de commutation, qui possède un comparateur servant à limiter le courant de collecteur, est décrit dans l'article de Herbert Sax, Mut zur L cke, dans Elektronik Praxis, NO 6, 15.03 1990. Les résistances de mesure utilisées dans cette technique sont cependant affectées d'une tolérance supérieure à + 30 % en raison de l'utilisation de la technologie basée sur le silicium, si bien que l'on ne peut pas réaliser une limitation de courant à tolérance étroite à l'aide des moyens connus Pour atteindre l'objectif requis, on a utilisé jusqu'alors un circuit externe comportant des résistances de mesure présentant des tolérances serrées et qui étaient par conséquent coûteuses, dans le circuit de charge Lorsque le seuil déterminé par ces résistances est atteint, une action limitative est appliquée au régulateur à commutation. C'est pourquoi l'invention a pour but de réaliser une limitation simple du courant de régulateurs de commutation Ce problème est résolu grâce au fait que l'inductance est une réactance de saturation, qui est dimensionnée de telle sorte que le courant de saturation atteint un seuil de comparaison prédéterminé. On va décrire ci-après, de façon plus détaillée, un exemple de réalisation de l'invention, en référence à un dessin. La figure 1 représente un régulateur de commutation. La figure 2 représente un diagramme du courant de charge en fonction du temps, conformément à l'état de la technique. La figure 3 représente un diagramme du courant de charge en fonction du temps, conformément à l'invention. La figure 1 représente le schéma de principe d'un régulateur de commutation secondaire La sortie du comparateur V est reliée au dispositif de commande S. Le transistor T est alternativement commandé complètement à l'état passant et à l'état bloqué avec une fréquence de cadence préparée par le dispositif de commande S La diode D empêche l'apparition d'une tension inductionnelle élevée lors du blocage du transistor T, étant donné que le courant circulant dans la bobine peut, grâce à cette diode, continuer à circuler dans le sens initial Par conséquent, pendant la phase de blocage, non seulement le condensateur, mais également la bobine L participent à la formation du courant de sortie De cette manière, on obtient un bon lissage de la tension de sortie, sans perte de puissance. Le régulateur est constitué essentiellement par le transistor de commutation T et un filtre de sortie, qui est formé par une réactance d'accumulation L et un condensateur C Un dispositif de commande S commute le transistor T en fonction du courant de sortie Ia Dans la branche du collecteur du transistor T est disposée une résistance de mesure R, en parallèle avec laquelle est raccordé un comparateur V. La tension de référence pour le comparateur V est prélevée par l'intermédiaire de la résistance de mesure R située dans le circuit de collecteur du transistor T. Lorsque le courant de collecteur Ie augmente au point que la tension qui chute aux bornes de la résistance de mesure R, dépasse le seuil du comparateur, le transistor T est placé à l'état bloqué par l'intermédiaire du comparateur V et du dispositif de commande S Cette disposition est nécessaire par exemple lors du démarrage, lors d'un court- circuit et lors d'une surintensité. En raison de la plage de tolérance étendue de la résistance de mesure R, le comparateur V ne répond pas de façon sûre dans le cas de l'utilisation d'une réactance d'accumulation usuelle Ceci va être expliqué ci-après, en référence à la figure 2. 4 2703529 La figure 2 représente l'allure du courant de charge IL en fonction du temps t, avec la plage, représentée, de tolérance de la résistance de mesure R Pour I, le seuil de commutation du comparateur V est atteint Cependant, lorsque la résistance de mesure R est située au niveau de la limite supérieure de la tolérance, le comparateur V ne répondra pas encore au niveau du seuil de commutation ISI Si, cependant, on utilise comme inductance L une réactance de saturation dimensionnée de façon correspondante, la plage de tolérance de la résistance de mesure R peut être dépassée dans tous les cas, en sorte que le comparateur V répond toujours de façon sûre Ceci va être illustré ci- après, en référence à la figure 3. La figure 3 représente l'allure du courant de charge IL d'une réactance de saturation en fonction du temps t La réactance est agencée de telle sorte qu'elle est saturée pour le seuil de commutation Is* De ce fait, l'inductance mutuelle diminue fortement, en sorte que le courant de charge IL atteint très rapidement des valeurs élevées et que, par conséquent, la chute de tension aux bornes de la résistance de mesure dépasse de façon sûre le seuil du comparateur, si bien que le transistor T est placé à l'état bloqué et que la réactance est à nouveau désaturée. Par conséquent, pour le courant de saturation Is, on obtient une pointe de courant pentue, qui déclenche surement le comparateur V Étant donné que cette pointe n'apporte qu'une contribution peu importante au courant de sortie IA, la tolérance interne du comparateur est éliminée. La limite de surcharge est déterminée uniquement par le seuil de commutation IS et par conséquent par le dimensionnement de la réactance Par conséquent, on peut obtenir l'effet désiré uniquement grâce au dimensionnement et au choix approprié du matériau de l'aimant de la réactance de saturation, sans composants supplémentaires. REVENDICATION Régulateur de commutation comportant un dispositif de commutation (T) qui est commandé par l'intermédiaire d'un dispositif de commande (S), un filtre, au moins une inductance (L), un comparateur (V) et une résistance de mesure (R), caractérisé par le fait que 1 ' inductance (L) est une réactance à saturation, qui est dimensionnée de telle sorte que le courant de saturation atteint un seuil de comparaison prédéterminé.