Brevet FR2731851A1 — publié le 19960920

"PONT REDRESSEUR A CHUTE DE TENSION REDITE" La présente invention concerne un pont redresseur destiné à fournir une tension de sortie continue de polarité déterminée, a partir d'une tension d'entrée de polarité quelconque appliquée entre deux bornes d'entrée. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de la téléphonie, notamment la publiphonie. D'une manière générale, les publiphones sont prévus par les constructeurs pour fonctionner sous une tension continue de polarité donnée. Or, il s'avère, lors de l'installation de ces appareils sur un réseau téléphonique, qu'il n'est pas toujours possible de connaître avec certitude la polarité de la tension d'alimentation de la ligne. C'est pourquoi il est absolument nécessaire d'équiper les publiphones de circuits leur permettant de recevoir une tension continue de polarité parfaitement déterminée, quelle que soit la polarité de l'alimentation, laquelle peut alors être parfaitement inconnue. Pour réaliser cette fonction, on a recours actuellement a un pont de quatre diodes conduisant par paire suivant la polarité de la tension d'entrée. Toutefois, ce dispositif de redressement connu présente l'inconvénient de provoquer entre l'entrée et la sortie une chute de tension due a la tension de seuil des jonctions des diodes. Celle-ci s'élève typiquement a 0,6 ou 0,7 V minimum pour une jonction, mais elle peut dépasser 1 V pour des courants importants. La technologie "Schottky" permet d'obtenir une tension directe légèrement plus faible uniquement pour des composants ne supportant pas des tensions inverses élevées, environ 50 a 60 V. La chute de tension sur deux diodes en série d'un pont de diodes classique peut donc dépasser 2 V. Cette perte non seulement s'ajoute a une éventuelle atténuation due à la longueur de la ligne, mais elle représente également une perte de puissance proportionnelle au courant consommé, ce qui réduit d'autant le rendement énergétique du système. D'autre part, la puissance perdue doit être dissipée par les diodes, et lorsque des courants importants sont consommés il faut prévoir des composants suffisamment dimensionnés et un espacement conséquent entre composants. De plus, dans le cas où l'on dispose d'une source d'énergie dont la tension et le courant sont tous les deux limités, le problème devient très critique. En effet, quand la puissance fournie avant redressement est juste suffisante pour satisfaire les besoins d'un appareil consommateur, un prélèvement par le circuit redresseur compromet fortement le bon fonctionnement de cet appareil. Aussi, le problème technique a résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer un pont redresseur destiné a fournir une tension de sortie continue de polarité déterminée, a partir d'une tension d'entrée continue de polarité quelconque appliquée entre deux bornes d'entrée, lequel pont redresseur présenterait une très faible chute de tension entre ladite tension de sortie et ladite tension d'entrée, assurant ainsi un fonctionnement satisfaisant de l'appareil à alimenter et une sensible économie de puissance. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que ledit pont redresseur comprend deux branches disposées parallèlement entre lesdites bornes d'entrée, chaque branche comportant deux transistors a effet de champ MOSFET de même type de conduction, le type de conduction des transistors d'une même branche étant opposé au type de conduction des transistors de l'autre branche, et en ce que les transistors de chaque branche sont montés en opposition de manière que, pour une polarité donnée de ladite tension d'entrée, l'un des transistors soit conducteur et l'autre bloqué, et que chaque transistor conducteur soit relié à une borne d'entrée différente, ladite tension de sortie étant prise entre deux bornes de sortie respectivement reliées aux points-milieu des deux branches du pont redresseur. L'utilisation de transistors a effet de champ MOSFET offre l'avantage de réduire considérablement la résistance des éléments constitutifs du pont lorsque ceux-ci sont conducteurs. En effet, on trouve actuellement des composants dont la résistance å l'état passant RDSon est très faible, descendant jusqu'a des valeurs inférieures au dixième d'ohm. Ainsi, la chute de tension entre l'entrée et la sortie du pont redresseur de l'invention n'est plus due à un phénomène de seuil de diodes mais a un courant traversant des résistances. Pour des courants consommés très faibles, on pourra tolérer une résistance RDSon plus importante dans la limite de la chute de tension admissible. Ceci permet d'utiliser des transistors de faible puissance et donc de coût réduit. Par contre, pour des intensités importantes, des composants adaptés, à très faible RDSon, permettront d'obtenir des pertes minimes. A titre d'exemple, pour une résistance RDSon de 1/10 Q et un courant de 1 A, la chute de tension sera de 0,1 V, valeur bien inférieure au seuil de 0,6 à 0,7 V d'une diode. Un autre avantage du pont redresseur conforme à l'invention est de pouvoir connecter plusieurs transistors en parallèle, la résistance équivalente étant égale à celle des résistances RDSon mises en parallèle. On notera que cette possibilité est totalement exclue avec des diodes. L'invention prévoit également qu'un limiteur de la tension grillesource est disposé entre la grille et la source de chaque transistor. Ledit limiteur, constitué par exemple par une diode Zener, permet d'éviter que la tension grille-source appliquée aux transistors ne dépasse la valeur maximale admise avant destruction des composants. Enfin, selon un mode de réalisation avantageux du pont redresseur, objet de l'invention, chaque transistor comporte un courtcircuit de la capacité d'entrée dudit transistor à l'état conducteur lors d'une inversion de polarité de la tension d'entrée. On empêche ainsi le phénomène de court-circuit de l'entrée du pont-redresseur dû à deux transistors d'une même branche dont les temps de conduction se recouvriraient. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est un schéma du pont redresseur conforme à l'invention. La figure 1 montre de manière schématique un pont redresseur destiné à fournir une tension Vout de sortie continue de polarité déterminée, à partir d'une tension Vin d'entrée de polarité quelconque appliquée entre deux bornes 11, 12 d'entrée. A titre d'exemple, la tension Vin d'entrée peut être la tension d'alimentation d'une ligne téléphonique, la tension Vout de sortie étant fournie à un appareil de publiphonie devant fonctionner sous une tension de polarité bien définie. Comme on peut le voir sur la figure 1, ledit pont redresseur comprend deux branches B1 et B2 disposées en parallèle entre les bornes 11, 12 d'entrée. La branche B1 comporte deux transistors M1 et M2 à effet de champ de même type de conduction, ici des MOSFET canal N à enrichissement, tandis que la branche B2 est constituée par deux transistors M3 et M4 MOSFET de type de conduction opposé, c'est-àdire canal P à enrichissement. Ainsi que l'illustre la figure 1, les transistors de chaque branche sont montés en opposition de manière que, pour une polarité donnée de la tension Vin d'entrée, l'un desdits transistors soit conducteur et l'autre bloqué, et que chaque transistor conducteur soit relié à une borne d'entrée différente, la tension Vout de sortie étant prise entre deux bornes 21, 22 de sortie respectivement reliées aux points-milieu P1 et P2 des branches B1 et B2. Le pont redresseur de la figure 1 fonctionne de la manière suivante. Lorsque le potentiel de la borne 1 1 d'entrée est supérieur à celui de la borne 12, la grille du transistor M2 reçoit par une résistance R2 de commande une tension positive par rapport à la tension de source qui est pratiquement au potentiel de la borne 12. Le transistor M2 devient alors conducteur tandis que le transistor M 1 est bloqué du fait que sa tension grille-source VGS est voisine de zéro. Le potentiel de la borne 12 d'entrée se retrouve, à une faible chute de tension près, sur la borne 22 de sortie qui est donc la borne négative du pont. Parallèlement, dans la branche B2 des transistors canal P, M3 reçoit une tension grille négative par rapport à sa source, laquelle est proche du potentiel de la borne 11, et se trouve alors à l'état passant tandis que le transistor M4 est bloqué à cause d'un VGS trop faible. Le transistor M3 conducteur transmet, toujours à une faible chute de tension près, le potentiel de la borne 1 1 d'entrée à la borne 21 de sortie, borne positive du pont redresseur. Dans le cas où le potentiel de la borne 12 d'entrée est supérieur au potentiel de la borne 11, les mêmes phénomènes s'inversent: M1 et M4 conduisent et M2 et M3 sont bloqués, mais la polarité de la tension Vout de sortie est toujours la même. La borne 21 reste la borne positive et la borne 22 la borne négative. On observera que, dans la mesure où le courant absorbé par les grilles est infime, les résistances R1, R2, R3 et R4 de commande de grille des transistors peuvent avoir une valeur élevée, et ainsi ne pas dégrader le bilan énergétique du circuit. La figure 1 fait apparaître la présence d'un limiteur de la tension grille de chacun des transistors M1, M2, M3 et M4. Ces limiteurs de tension sont constitués par des diodes Zener D5, D6, D7 et D8 disposées entre la grille et la source des transistors respectifs. Lesdites diodes Zener permettent de limiter à environ 10 V l'amplitude de la tension grille-source appliquée aux transistors afin d'éviter leur destruction. A défaut, cette tension pourrait s'élever à la valeur crête de la tension Vin d'entrée. Bien entendu, leur emploi n'est pas justifié si la tension d'entrée ne dépasse jamais la valeur maximale acceptable de la tension grille-source. Compte tenu de la capacité d'entrée des transistors, il pourrait se produire, lors d'un changement de polarité de la tension Vin d'entrée, que sur une même branche du pont le transistor conducteur continue de conduire pendant que le transistor initialement bloqué devient conducteur, ce qui se traduirait par un phénomène de court-circuit de l'entrée du pont. Aussi, il est prévu de court-circuiter la capacité d'entrée des MOSFET conducteurs par une diode, respectivement D1, D2, D3 et D4, placée en parallèle sur la résistance R1, R2, R3, R4 de commande de la grille de chaque transistor. On obtient ainsi, en accélérant la décharge de la capacité d'entrée, que les transistors conducteurs se bloquent avant la mise en conduction des transistors qui étaient à l'état bloqué lors de la polarité précédente de la tension d'entrée. REVENDICATIONS 1. Pont redresseur destiné à fournir une tension (Vout) de sortie continue de polarité déterminée, à partir d'une tension (Vin) d'entrée continue de polarité quelconque appliquée entre deux bornes (11, 12) d'entrée, caractérisé en ce que ledit pont redresseur comprend deux branches (B 1 ; B2) disposées parallèlement entre lesdites bornes d'entrée, chaque branche comportant deux transistors (M1, M2 ; M3, M4) à effet de champ MOSFET de même type (N ; P) de conduction, le type (N) de conduction des transistors (M1, M2) d'une même branche (B1) étant opposé au type (P) de conduction des transistors (M3, M4) de l'autre branche (B2), et en ce que les transistors (M1, M2 ;M3, M4) de chaque branche (B1; 32 ) sont montés en opposition de manière que, pour une polarité donnée de ladite tension (Vin) d'entrée, l'un des transistors soit conducteur et l'autre bloqué, et que chaque transistor conducteur soit relié, à une borne d'entrée différente, ladite tension (Vout) de sortie étant prise entre deux bornes (21, 22) de sortie respectivement reliées aux points-milieu (psi ; P2) des deux branches (B1; B2) du pont redresseur. 2. Pont redresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un limiteur (D5, D6 ; D7, D8 ) de la tension grille-source est disposé entre la grille et la source de chaque transistor (M1, M2 M3, M4). 3. Pont redresseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit limiteur de la tension grille-source est une diode Zener (D5, D6; D7, D8). 4. Pont redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque transistor (M1, M2 ; M3, M4) comporte un court-circuit (D1, D2 ; D3, D4) de la capacité d'entrée dudit transistor à l'état conducteur lors d'une inversion de polarité de la tension (Vin) d'entrée. 5. Pont redresseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit court-circuit est constitué par une diode (D1, D2 ; D3, D4) placée en parallèle sur une résistance (R1, R2 ; R3, R4) de commande de la grille dudit transistor.