Brevet FR2732506A1 — publié le 19961004

Circuit de commande de résistance en courant continu ARRIERE PLAN DE L'INVENTION a) Domaine de l'invention La présente invention concerne un circuit de commande de résistance en courant continu, comprenant : un transformateur muni d'un enroulement primaire et d'un enroulement secondaire ; et un limiteur de courant monté du côté de l'enroulement primaire lorsqu'il est vu du transformateur. Ce circuit est conçu pour conformer à des caractéristiques standards prédéterminées la caractéristique tension-courant en courant continu d'un transformateur vu depuis une borne située du côté de son enroulement primaire. b) Description de l'art antérieur Pour supprimer les composantes continues de signaux d'entrée, et pour n'en extraire que les composantes alternatives, on connaît par exemple un circuit comprenant une bobine de réactance branchée en parallèle sur un enroulement primaire d'un transformateur. Dans ce circuit, les composants en courant continu sont dissipés par la bobine de réactance de sorte qu'on peut obtenir exclusivement les composants alternatifs à l'enroulement secondaire du transformateur. Cependant, l'utilisation de la bobine de réactance conduit à une augmentation du nombre de composants. Pour éviter cela, on peut utiliser un noyau de transformateur comportant un plus grand intervalle, afin de supprimer sa magnétisation continue. En variante, comme cela a déjà été proposé par le présent demandeur, les composants continus peuvent être appliqués du côté de l'enroulement primaire du transformateur par le sommet central de celui-ci, de manière à annuler la magnétisation continue, ou les composants continus peuvent être dérivés par rapport au côté de l'enroulement primaire du transformateur (PCT/JP 94/01 746). En particulier, le circuit selon la précédente proposition du présent demandeur, permet d'obtenir des avantages tels qu'une réduction de la taille du transformateur. On considère maintenant une application ayant une norme stricte pour la caractéristique tension-courant en courant continu (appelée ci-après plus simplement "caractéristique VI") obtenue lorsque le transformateur est vu depuis la borne côté enroulement primaire (depuis le côté ligne dans le présent exemple), comme c'est le cas par exemple dans la norme établie en France concernant les connexions entre les dispositifs de fac-similé ou analogues et les lignes téléphoniques. Dans ces applications, le côté enroulement primaire du transformateur doit être muni d'un circuit de commande de la valeur de résistance en courant continu du côté enroulement primaire du transformateur, de manière à conformer aux caractéristiques standards prédéterminées la caractéristique VI vue depuis la borne côté enroulement primaire.Pour un tel circuit, on dispose d'un circuit de type à commande de rétroaction comprenant un détecteur photo-MOS ou autres détecteurs de courant, pour détecter la valeur du courant continu côté enroulement primaire, afin de commander, suivant les résultats de la détection, la valeur de la résistance en courant continu côté enroulement primaire, et d'un circuit de type à commande en boucle ouverte utilisant un thermistor (posistor) ou analogue, dans lequel on fait varier la valeur de la résistance en courant continu côté enroulement primaire, suivant le courant passant à travers le thermistor. Cependant, ces deux types de circuits entraînent certains inconvénients. Dans le cas du circuit de type à commande de rétroaction, il faut en premier lieu fournir une puissance de commande au circuit de commande du détecteur de courant, de sorte qu'il faut une alimentation de puissance pour cela. En second lieu, pour obtenir la séparation effective entre le côté primaire et le côté secondaire du transformateur, il faut prévoir une isolation électrique entre le détecteur de courant monté du côté enroulement primaire du transformateur, et son circuit de commande monté du côté enroulement secondaire du trans for- mateur. Dans le circuit de type à commande en boucle ouverte, il apparaît dans la commande un retard provenant du fait que la valeur de résistance varie par auto-chauffage du thermistor servant d'élément de commande. RESUME DE L'INVENTION La présente invention a donc pour but de supprimer la nécessité de la source de puissance, de l'isolation, en utilisant la configuration de circuit du type en boucle ouverte et en utilisant la commutation des transistors pour réduire ou éviter le retard à la commande. Selon un aspect de la présente invention, on crée un circuit de commande de résistance en courant continu caractérisé en ce que le courant électrique passant à travers le côté enroulement primaire est limité de façon que la caractéristique tension-courant en courant continu qui est obtenue lorsqu'on regarde le transformateur à travers le limiteur de courant, est commandée de manière à se situer à l'intérieur d'une plage standard prédéterminée. Ainsi, la présente invention utilise à la base une configuration de circuit du type à commande en boucle ouverte, ce qui permet de supprimer la nécessité d'une ali mentation de puissance pour le circuit de commande, ou de l'utilisation d'une isolation entre le détecteur de courant et son circuit de commande. Le limiteur de courant peut être branché en série ou, en variante, en parallèle avec l'enroulement primaire du transformateur. Dans le cas du branchement série du limiteur de courant à l'enroulement primaire du transformateur, un condensateur est monté en parallèle sur le limiteur de courant pour amener le composant alternatif à contourner le limiteur de courant. Dans le cas du branchement en parallèle du limiteur de courant sur l'enroulement primaire du transformateur, le limiteur de courant est branché en série avec un circuit de dérivation qui est à son tour branché en parallèle avec l'enroulement primaire du transformateur. Le circuit de dérivation sert à amener le courant continu à contourner l'enroulement primaire pour ne laisser passer qu'essentiellement le courant alternatif à travers l'enroulement primaire.Le circuit de dérivation peut être constitué par exemple par un inducteur dont l'impédance alternative est suffisamment élevée pour bloquer complètement le courant alternatif, ou par un transistor polarisé par un très petit courant continu passant à travers l'enroulement primaire du transformateur et permettant au courant continu plus grand que le courant de polarisation, de contourner l'enroulement primaire en passant par le circuit de dérivation. La configuration du limiteur de courant utilisant la commutation des transistors devrait également éviter tout retard de commande pouvant souvent être produit dans le circuit de type à commande par rétroaction conventionnel. On suppose par exemple qu'on utilise deux transistors de façon que lorsque l'un est coupé l'autre est conducteur et vice versa. Un transistor (le premier transistor) des deux sert de transistor destiné à fournir le courant continu au côté enroulement primaire du transformateur lorsque le limiteur de courant est en série avec l'enroulement primaire, et sert de transistor destiné à amener le courant continu à contourner l'enroulement primaire du transformateur dans le cas du branchement parallèle.L'autre transistor (second transistor) doit être réglé de manière à devenir conducteur lorsque le courant continu passant à travers le premier transistor dépasse une valeur prédéterminée. Dans une telle configuration de circuit, si la valeur du courant continu passant dans le côté enroulement primaire (dans le cas du branchement série) ou contournant l'enroulement primaire (dans le cas du branchement parallèle) en passant par le premier transistor, est progressivement augmentée, le second transistor doit devenir conducteur à un certain moment. Ensuite, en réponse à cela, le premier transistor se coupe. Au moment où le premier transistor se coupe, le courant continu destiné à passer dans le premier transistor est bloqué pour couper le second transistor. Ensuite, en réponse à cela, le premier transistor s'allume. L'allumage du premier transistor doit conduire de nouveau à l'allumage du second transistor du fait du passage du courant continu à travers le premier transistor. La répétition de ces opérations doit permettre à la valeur du courant continu passant dans le premier transistor, d'être limitée à la valeur (ou à une valeur située au voisinage de celle-ci) pour laquelle le second transistor s'allume. De plus, la valeur du courant continu passant à travers le premier transistor peut être détectée par une résistance de détection. Une résistance branchée en série avec le second transistor pour permettre le passage du courant continu lorsque le premier transistor est allumé, doit également fonctionner en résistance de réglage de tension au moyen de laquelle on peut faire varier la tension émergeant aux deux extrémités du limiteur de courant, afin de conformer plus précisément la caractéristique VI à la norme. Lorsque le premier transistor est allumé, il est possible de renvoyer en rétroaction de tension au premier transistor le courant continu passant dans le premier transistor, en fournissant le courant continu à une résistance (première résistance de protection thermique) branchée en série avec la résistance de détection.Un branchement parallèle d'une résistance (seconde résistance de protection thermique) au premier transistor, doit permettre au courant continu passant à travers le premier transistor d'être limité. Ces première et seconde résistances de protection thermique servent à supprimer la production de chaleur du premier transistor provoquée par le courant continu. L'interposition d'un pont de diodes entre le limiteur de courant et le transformateur doit également assurer l'action du limiteur de courant indépendamment du sens du courant continu. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de plusieurs formes de réalisation représentées sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma de circuit représentant une configuration de la première forme de réalisation de la présente invention - la figure 2 est un schéma de circuit destiné à expliquer l'action d'un limiteur de courant utilisé dans cette forme de réalisation - la figure 3 est un schéma de circuit représentant une configuration de la seconde forme de réalisation de la présente invention - la figure 4 représente, à titre d'exemple, la caractéristique VI obtenues par cette forme de réalisation - la figure 5 est un schéma de circuit représentant une configuration de la troisième forme de réalisation de la présente invention - la figure 6 est un schéma de circuit représentant une configuration de la quatrième forme de réalisation de la présente invention ; et - la figure 7 est un schéma de circuit représentant une configuration de la cinquième forme de réalisation de la présente invention. DESCRIPTION DETAILLEE DES FORMES PREFEREES DE REALISATION En se référant aux dessins ci-joints, la présente invention sera maintenant décrite sur des exemples actuellement préférés de réalisation de celle-ci. La figure 1 représente une configuration de circuit selon la première forme de réalisation de la présente invention. Dans cette forme de réalisation, une charge (par exemple un dispositif de fac-similé) ayant une impédance caractéristique ZO est branchée à une ligne par l'intermédiaire d'un transformateur T1 (par exemple un transformateur à courant continu ayant un grand intervalle). L'impédance ZO est par exemple de 600 ohms. Un limiteur de courant et son condensateur de dérivation C1 sont branchés en série, par l'intermédiaire d'un pont de diodes D1, au côté d'enroulement primaire du transformateur. Le limiteur de courant comprend des transistors Q1 et Q2, ainsi que des résistances R1 et R2. Les transistors Q1 et Q2 sont par exemple respectivement des transistors 2SC4793 et 2SC2551, tandis que le pont de diodes D1 est un pont redresseur ordinaire, et que les résistances R1, R2 et le condensateur C1 sont par exemple respectivement de 19 ohms, 12 kiloohms, et 10 pF. On remarquera que les désignations et les valeurs des éléments sont de simples exemples.Le transformateur T1 et ses circuits périphériques peuvent utiliser une grande variété de configurations, comme indiqué initialement. Lorsqu'un signal contenant à la fois une composante continue et une composante alternative est reçu du côté ligne téléphonique, ce signal est tout d'abord envoyé, par l'intermédiaire du pont de diodes D1, au limiteur de courant et à son condensateur de dérivation C1. La composante alternative du signal est appliquée, par l'intermédiaire du condensateur C1, au côté enroulement primaire du transformateur T1. Ainsi, le limiteur de courant n'est alimenté que par la composante continue du signal provenant du côté ligne téléphonique. L'interposition du pont de diodes D1 doit assurer l'action du limiteur de courant indépendamment du sens (signe) de la composante continue. Pour l'explication de l'action du limiteur à courant continu, les bornes situées du côté gauche et du côté droit de la figure 1 sont respectivement désignées par les symboles a et b, comme indiqué à la figure 2. En supposant que les transistors Q1 et Q2 ont chacun un taux de transmission de courant hfe de 100 lorsque l'émetteur est à la masse, les transistors Q1 et Q2 s'allument lorsque les tensions base-émetteur respectives dépassent 0,6 V. Dans le cas où la valeur du courant continu passant à travers les bornes a et b est par exemple de 10 mA, la tension aux bornes de la résistance R2 branchée en série entre les bornes a et b, ne doit pas dépasser 12 ohms x 10 mA = 0,12 V (lorsque le transistor Q1 est conducteur), ce qui doit laisser le transistor Q2 coupé. Comme le hfe du transistor Q1 est de 100, le courant électrique passant à travers la résistance R1 branchée entre la base et le collecteur du transistor Q1 (courant de base du transistor Q1) doit être de 1/100 fois le courant électrique passant à travers la résistance R2 branchée à l'émetteur du transistor Q1 (courant d'émetteur du transistor Q1). Par suite, la tension aux bornes de la résistance R1 prend la valeur 10 mA/100 x 18 kiloohms = 1,8 V.Etant donné que la valeur du courant continu passant entre les bornes a et b de cette manière est de 10 mA, les valeurs de tension et de résistance entre les bornes a et k doivent être respectivement de 0,12 V + 0,6 V + 1,8 V = 2,52 V, et 2,52 V/10 mA = 252 ohms. On suppose que la valeur du courant continu passant entre les bornes a et b est légèrement augmentée à 40 mA par exemple. Dans ce cas, la tension aux bornes de la résistance R2 ne dépasse pas 12 ohms x 40 mA = 0,48 V (lorsque le transistor Q1 est conducteur), ce qui doit laisser le transistor Q2 coupé, tandis que la tension aux bornes de la résistance R1 devient 40 mA/100 x 18 kiloohms = 7,2 V. Etant donné que la valeur du courant continu passant entre les bornes a et b est 40 mA de cette manière, les valeurs de tension et de résistance entre les bornes a et d doivent être respectivement de 0,48 V + 0,6 V + 7,2 V = 8,28 V, et 8,28 V/40 mA = 207 ohms. On suppose que la valeur du courant continu passant entre les bornes a et d est encore augmentée à 50 mA par exemple. Dans ce cas, la tension aux bornes de la résistance R2 atteint 12 ohms x 50 mA = 0,6 V (lorsque le transistor Q1 est conducteur), ce qui doit allumer le transistor Q2. De ce fait, pratiquement tout le courant électrique circulant dans la résistance R1 commence à circuler dans le collecteur du transistor Q2, en laissant le transistor Q1 se couper. La coupure du transistor Q1 doit permettre à un courant électrique faible ou non de circuler dans la résistance R2, courant qui doit couper le transistor Q2.Ensuite, le transistor Q1 devient conducteur en permettant au courant électrique de recommencer à passer dans la résistance R2. Par suite, la valeur du courant continu passant dans le côté enroulement primaire du transformateur T1 est limitée par la valeur égale à 50 mA du courant continu passant dans la résistance R2 quand le transistor Q2 s'allume. On remarquera que certains changements peuvent en fait se produire. Ainsi, dans la présente forme de réalisation, la valeur du courant continu passant dans le côté enroulement primaire peut être limitée par le limiteur de courant, ce qui permet ainsi de laisser la caractéristique VI obtenue lorsqu'on regarde le transformateur à travers le limiteur de courant, se situer à l'intérieur d'une plage standard prédéterminée. Comme en particulier la valeur de courant pour laquelle la valeur de résistance augmente brusquement sur la caractéristique VI, peut être déterminée par la valeur de la résistance R2, un choix approprié de la résistance R2 (en plus du hfe de chaque transistor) doit assurer l'obtention de la valeur de courant pour laquelle la valeur de résistance augmente brusquement, parmi les caractéristiques VI requises dans la norme.De plus, la tension aux deux extrémités du limiteur de courant varie suivant les valeurs des résistances R1 et R2, ainsi que suivant la tension base-émetteur du transistor Q1. Du fait que, comme décrit ci-dessus, la valeur de la résistance R2 doit être déterminée suivant la valeur de courant pour laquelle la valeur de résistance augmente brusquement sur les caractéristiques VI requises dans la norme, il serait difficile sans la résistance R1 (c'est à dire avec uniquement la résistance R2) de remplir convenablement les conditions de la valeur de résistance à l'intérieur d'une petite zone de courant parmi les caractéristiques VI requises. Dans la présente forme de réalisation cependant, l'utilisation de la résistance R1 doit permettre de répondre convenablement aux exigences relatives à la valeur du courant continu dans la zone de faible courant.En outre, la configuration du circuit de base du type à commande en boucle ouverte, doit empêcher l'apparition des problèmes provoqués par le circuit du type à commande de rétroaction. La figure 3 illustre une configuration de circuit selon la seconde forme de réalisation de la présente invention. Outre un circuit analogue à celui de la première forme de réalisation, cette seconde forme de réalisation comprend une résistance R3 branchée en série avec le collecteur du transistor Q1, et une résistance R4 branchée en parallèle entre le collecteur et l'émetteur du transistor Q1. Les valeurs des résistances R3 et R4 sont réglées par exemple respectivement à 240 ohms et 680 ohms, mais la présente invention ne doit pas être limitée à ces valeurs de résistances. Dans le cas de l'utilisation de la résistance R3 comme dans cette forme de réalisation, le courant continu du collecteur du transistor Q1 est transformé en une tension par la résistance R3 et renvoyé en rétroaction au collecteur du transistor Q1. La résistance R4 sert à limiter le courant continu de collecteur du transistor Q1. Ainsi, cette forme de réalisation assure l'obtention de la caractéristique VI indiquée par la ligne en trait plein de la figure 4, tout en supprimant la génération de chaleur du transistor Q1. A la figure 4, la zone en blanc A est la zone admissible pour un appareil de fac-similé ou analogue dans la norme lorsqu'on branche le dispositif de fac-similé ou analogue à une ligne téléphonique en France, tandis que la zone hachurée B est une zone interdite pour ce dispositif. La figure 5 illustre une configuration de circuit selon la troisième forme de réalisation de la présente invention. Cette forme de réalisation comprend une bobine de réactance L1 branchée en parallèle, par l'intermédiaire d'un condensateur C2, à l'enroulement primaire du transformateur T1. Du fait de l'impédance alternative extrêmement élevée de la bobine de réactance L1, seule la composante alternative passe d'une façon générale dans l'enroulement primaire du transformateur T1, tandis que seule la compo sante continue passe d'une façon générale dans la bobine de réactance L1. Une telle configuration peut également utiliser un limiteur de courant ayant la même fonction que celle des formes de réalisation ci-dessus.Bien que les formes de réalisation ci-dessus aient dû comprendre un intervalle de noyau relativement grand pour empêcher le noyau de transformateur d'être magnétisé en courant continu, la présente forme de réalisation en supprime la nécessité. Une configuration de circuit selon la quatrième forme de réalisation de la présente invention est représentée à la figure 6. Cette forme de réalisation comprend un limiteur de courant branché en série avec la bobine de réactance L1 et en parallèle avec l'enroulement primaire du transformateur T1. Pour limiter à un seul sens le sens du courant continu passant dans le limiteur de courant, le pont de diodes D1 est branché en parallèle sur la borne côté ligne. Cette configuration doit également assurer l'obtention des caractéristiques VI visées. De plus, l'utilisation du limiteur de courant à l'intérieur du circuit de polarisation doit supprimer la nécessité du condensateur C1. Une configuration de circuit selon la cinquième forme de réalisation de la présente invention est représentée à la figure 7. Dans cette forme de réalisation, la bobine de réactance L1 est remplacée par un transistor Q3 dont l'émetteur est mis à la masse au moyen du limiteur de courant. A la base du transistor Q3 est branché un circuit de polarisation comprenant une résistance R5, ainsi que des condensateurs C3 et C4. La base du transistor Q3 est polarisée par un très petit courant continu passant à travers l'enroulement primaire du transformateur T1. De plus, la présence des condensateurs C3 et C4 doit empêcher que le courant alternatif traversant l'enroulement primaire du transformateur T1, passe dans la base du transistor Q3. Une telle configuration assure également le même effet que dans la quatrième forme de réalisation. De plus, il n'est pas nécessaire de former un grand intervalle dans le trans for- mateur T1, de sorte que ce transformateur T1 peut être de taille réduite. Enfin, le condensateur C2 n'est pas nécessaire. Bien que des formes illustratives et actuellement préférées de réalisation de la présente invention aient été décrites en détails ici, on comprendra que les principes de l'invention peuvent être mis en oeuvre et utilisés de diverses autres manières. REVENDICATIONS 1. Circuit de commande de résistance en courant continu comprenant - un transformateur (T1) muni d'un enroulement primaire et d'un enroulement secondaire ; et - un limiteur de courant monté du côté enroulement primaire lorsqu'il est vu du transformateur circuit caractérisé en ce que le courant électrique passant à travers le côté enroulement primaire est limité de façon que la caractéristique tension-courant en courant continu qui est obtenue lorsqu'on regarde le transformateur à travers le limiteur de courant, est commandée de manière à se situer à l'intérieur d'une plage standard prédéterminée. 2 Circuit de commande de résistance en courant continu selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit de dérivation branché en parallèle sur l'enroulement primaire du transformateur pour amener le courant continu à contourner l'enroulement primaire pour ne permettre essentiellement que le passage du courant alternatif seulement à travers l'enroulement primaire. 3. Circuit de commande de résistance en courant continu selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de dérivation comprend un inducteur dont l'impédance alternative est suffisamment élevée pour bloquer complètement le courant alternatif. 4. Circuit de commande de résistance en courant continu selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de dérivation comprend un transistor polarisé par le courant continu passant à travers l'enroulement primaire du transformateur, ce transistor permettant à un plus grand courant continu que le courant continu ci-dessus de contourner l'enroulement primaire en passant par le circuit de dérivation. 5. Circuit de commande de résistance en courant continu selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le limiteur de courant est branché en série avec l'enroulement primaire du transformateur. 6. Circuit de commande de résistance en courant continu selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le limiteur de courant est branché en parallèle sur l'enroulement primaire du transformateur. 7. Circuit de commande de résistance en courant continu selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le limiteur de courant comprend - un premier et un second transistor branchés en série ou en parallèle avec l'enroulement primaire du transforma teur, le courant continu pouvant passer à travers le pre mier transistor lorsque le second transistor est coupé, ce courant continu étant bloqué lorsque le second tran sistor est conducteur ; et - une résistance de détection pour transformer en une ten sion le courant continu passant à travers le premier transistor, cette résistance de détection permettant au second transistor de rester coupé tant que la tension est inférieure à une valeur prédéterminée, et de devenir con ducteur lorsque la tension dépasse cette valeur prédéter minée .et en ce que le premier et le second transistor sont commutés suivant la tension du premier transistor afin de réduire la limite supérieure de la valeur du courant continu passant à travers le premier transistor. 8. Circuit de commande de résistance en courant continu selon la revendications 7, caractérisé en ce que le limiteur de courant comprend - une résistance de réglage de tension branchée en série avec le second transistor pour permettre un débit de cou rant continu lorsque le premier transistor est conduc teur - une première résistance de protection thermique branchée en série avec la résistance de détection pour permettre un débit de courant continu lorsque le premier transistor est conducteur, ainsi qu'une rétroaction de tension vers le premier transistor, du courant continu passant à tra vers le premier transistor ; et - une seconde résistance de protection thermique branchée en parallèle avec le premier transistor pour limiter le courant continu passant à travers ce premier transistor. 9. Circuit de commande de résistance en courant continu selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un condensateur monté en parallèle sur le limiteur de courant. 10. Circuit de commande de résistance en courant continu selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un pont de diodes pour limiter à un seul sens le sens du courant électrique passant à travers le limiteur de courant.