Brevet FR2726686A1 — publié le 19960510

TRANSFORMATEUR HAUTE TENSION A REDRESSEMENT FRACTIONNE AVEC DIODES REGROUPEES La présente invention concerne un transformateur haute tension à redressement fractionné, destiné notamment à alimenter des tubes cathodiques pour téléviseurs. Le redressement fractionné de la haute tension du transformateur signifie que l'enroulement secondaire élévateur de tension du transformateur comporte plusieurs sorties haute tension qui sont chacune redressées au moyen de diodes. Dans le cas de l'alimentation d'un tube cathodique de téléviseur par exemple, le transformateur haute tension doit fournir une très haute tension de sortie, de l'ordre de 25 à 35 kVolts, pour alimenter l'anode du tube cathodique assurant l'émission et l'accélération d'un faisceau d'électrons pour le fonctionnement du tube, et une haute tension de sortie dite de focalisation, de l'ordre de 10 à 12 kVolts, pour ajuster la concentration du faisceau d'électrons dans le tube cathodique. Habituellement, I'enroulement secondaire élévateur du transformateur est sous forme d'une bobine autour d'un support sensiblement tubulaire. L'enroulement secondaire est divisé axialement au moins en trois étages par deux diodes qui sont disposées de façon coplanaire en regard de la face avant du boîtier isolant du transformateur, face généralement constituée par un bloc potentiométrique relié à la sortie de tension de focalisation. Le fait que les diodes de redressement sont confinées dans un faible espace en face du bloc potentiométrique, il y a une mauvaise dissipation thermique au niveau des diodes pouvant entraîner une élévation rapide de température des diodes lors de leur fonctionnement, ce qui est néfaste pour la durée de vie de ces diodes. De plus, les sorties haute tension au niveau des diodes du transformateur sont situées à des niveaux différents. Etant donné que la sécurité électrique d'utilisation du transformateur nécessite que la distance séparant d'une part les points de connexion des câbles haute tension avec les sorties haute tension de l'enroulement élévateur dans le boîtier du transformateur et d'autre part l'environnement immédiat du transformateur, soit suffisamment grande (de l'ordre de 2 à 4 cm), la sortie haute tension d'alimentation située en générale dans la partie haute de l'enroulement élévateur entraîne un surdimensionnement en hauteur de la cheminée correspondante du boîtier isolant entourant une partie du câble haute tension correspondant. Pour réduire la longueur d'isolation supplémentaire des câbles, il est possible de ramener le point de connexion électrique plus à l'intérieur du boîtier isolant du transformateur, mais cela nécessite un moyen de raccordement supplémentaire En outre, pour des raisons de tenue en tension lors du fonctionnement du transformateur, il est nécessaire de maintenir une distance suffisante entre les diodes coplanaires et le bloc potentiométrique, ce qui constitue une limitation dans la recherche de la compacité du transformateur. La présente invention a pour objet de proposer une solution particulièrement simple et efficace pour remédier aux inconvénients précités en proposant un transformateur haute tension compact avec des caractéristiques de connexion électrique et de dissipation thermique améliorées. L'invention a également pour objet d'améliorer la fiabilité du transformateur en réduisant la température de fonctionnement, en particulier au niveau des diodes enfermées dans le boîtier isolant. Un autre objet de l'invention est de supprimer tout élément de connexion supplémentaire pour ramener la sortie haute tension d'alimentation au niveau de la sortie haute tension de focalisation. Selon l'invention, le transformateur haute tension à redressement fractionné comprend un boîtier isolant enfermant un enroulement primaire et un enroulement secondaire élévateur de tension qui entoure coaxialement l'enroulement primaire. L'enroulement élévateur présente axialement plusieurs étages ou groupements partiels qui sont associés chacun à une diode. Selon l'invention, au moins deux diodes associées aux sorties haute tension de deux étages différents sont situées au même niveau (c'est-à-dire dans une même plan radiale, ce qui permet de ramener en conséquence les points de connexion associés à ces deux diodes de sortie au même niveau sans aucun moyen de raccordement supplémentaire. Dans le cas où un bloc potentiomètre constitue la face avant du boîtier isolant, on dispose préférentiellement les deux diodes ainsi regroupées au même niveau, parallèlement l'une à l'autre et de façon diamétralement opposée et orientée perpendiculairement à la face intérieure du bloc potentiométrique. De préférence, les deux diodes de sortie correspondent aux diodes associées à la sortie haute tension d'alimentation d'une part et à la sortie haute tension de focalisation d'autre part, respectivement, lorsque le transformateur haute tension est destiné à l'alimentation d'un tube cathodique de téléviseur. De préférence, les deux diodes regroupées sont disposées le plus bas possible à l'intérieur du boîtier, cela ramène les points de connexion électrique des câbles haute tension plus vers l'intérieur du boîtier. Par voie de conséquence, la hauteur des cheminées ou la longueur de l'enrobage en résine des câbles faisant saillie à l'extérieur du boîtier du transformateur est réduite. Avantageusement, toutes les diodes de l'enroulement élévateur sont disposées à l'écart du bloc potentiométrique. Cela permet de supprimer la contrainte de tenue haute tension vis-à-vis du bloc potentiométrique, de façon à rapprocher davantage le bloc potentiométrique par rapport à l'enroulement élévateur. On peut ainsi réduire le dimensionnement du transformateur dans un plan perpendiculaire à l'axe des enroulement primaire et secondaire. La dispersion des diodes de l'enroulement élévateur dans le boîtier isolant, selon l'invention, permet de mieux répartir l'effet thermique généré par ces diodes dans le boîtier et donc d'obtenir une meilleure dissipation thermique au niveau des diodes. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de l'invention apparaîtront à l'étude de la description détaillée d'un exemple de réalisation pris à titre nullement limitatif et illustré par des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue éclatée représentant schématiquement un transformateur haute tension selon l'état de la technique, - la figure 2 est une vue en coupe axiale partielle selon ll-ll de la figure 3 représentant un transformateur haute tension selon une variante connue de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe radiale partielle du transformateur selon 111-111 de la figure 2, - la figure 4 est une vue en coupe axiale partielle selon IV-IV de la figure 5 représentant un transformateur haute tension selon l'invention, et - la figure 5 est une vue en coupe radiale partielle selon V-V du transformateur de la figure 4. Le transformateur haute tension illustré sur la figure 1 est destiné à l'alimentation d'un tube cathodique de téléviseur (non représenté). Le transformateur comprend un boîtier rigide 1 en matière plastique isolante électriquement, un enroulement primaire 2 bobiné autour d'un support tubulaire isolant 3, un enroulement secondaire 4 élévateur de tension bobiné autour d'un support tubulaire isolant 5, un bloc potentiométrique 6 qui est monté de façon amovible sur la face avant ouverte 1 a du boîtier isolant 1. Le transformateur est du type à redressement fractionné, c'est-à-dire du type à enroulement secondaire 4 fractionné pourvu de plusieurs sorties haute tension redressées au moyen de diodes. L'enroulement secondaire 4 présente un étage supérieur 4a, un étage intermédiaire 4b et un étage inférieur 4c (figure 2). La diode supérieure 7 associée à la sortie très haute tension du transformateur est située audessus de l'étage supérieur 4a de l'enroulement secondaire 4. La diode intermédiaire 8 et la diode inférieure 9 séparent respectivement l'étage supérieur 4a de l'étage intermédiaire 4b, et l'étage intermédiaire 4b de l'étage inférieur 4c de l'enroulement secondaire 4. La diode inférieure 9 est associée à une sortie haute tension dite de focalisation. Les diodes 7, 8, 9 sont disposées de façon coplanaire et supportées par des brasclip 10 en matière plastique isolante faisant partie du support tubulaire 5. Des connecteurs électriques 11 sous forme de broches sont reliés à l'enroulement primaire 2 et éventuellement à des enroulements auxiliaires non représentés qui, disposés coaxialement à l'intérieur du support tubulaire 3, fournissent des tensions de faibles valeurs pour l'alimentation d'autres circuits électriques du téléviseur non représentés. La technique des enroulements coaxiaux (primaire, secondaire et auxiliaires) est connue notamment par le brevet français nO 2 632 798. L'enroulement primaire 2 est introduit coaxialement à l'intérieur du tube de support 5 pour l'enroulement secondaire 4 afin d'obtenir un bon couplage magnétique entre les enroulements primaire 2 et secondaire 4. Deux câbles haute tension 12, 13 sont reliés électriquement et respectivement à la sortie très haute tension au niveau de la diode supérieure 7 au bloc potentiométrique 6 qui est relié et à la sortie haute tension au niveau de la diode inférieure 9. Au niveau de la connexion électrique avec la diode supérieure 7 par soudage, le câble haute tension 12 est maintenu au moyen d'un clip 14 faisant partie du support isolant 5. Le câble 12 est destiné à alimenter l'anode du tube cathodique du téléviseur pour émettre un faisceau d'électrons nécessaire au fonctionnement du téléviseur. Le câble haute tension 13 relie le bloc potentiométrique 6 du transformateur au tube cathodique en vue de focaliser le faisceau d'électrons émis par l'anode.La sortie haute tension au niveau de la diode inférieure 9 est connectée au bloc potentiométrique 6 qui peut régler au moyen d'un ou de deux boutons rotatifs 6a, 6b (figure 2) la ou les tensions de sorties effectivement véhiculées par le câble haute tension 13. Le boîtier isolant 1 doit être hermétiquement fermé. Les diodes coplanaires 7, 8, 9 se trouvent face au bloc potentiométrique 6. La sécurité électrique pour assurer le fonctionnement des circuits environnants (non représentés) contre des signaux parasitaires générés par la haute tension de sortie du transformateur, nécessite que les points de connexion électrique entre les câbles haute tension 12, 13 à l'intérieur du boîtier isolant 1 soient séparés de l'extérieur d'une certaine distance de sécurité. En pratique, on enrobe les câbles haute tension 12, 13 d'une résine isolante 15 jusqu'à une hauteur prédéterminée à l'extérieur du boîtier 1 du transformateur. La hauteur de l'enrobage en résine 1 5 dépend de la valeur des hautes tensions de sortie. Les figures 2 et 3 montrent une variante connue du transformateur haute tension qui diffère de celui illustré sur la figure 1 essentiellement pour les connexions électriques entre les sorties haute tension de l'enroulement secondaire 4 et les câbles haute tension 12, 13. Afin de faciliter la compréhension, les mêmes éléments du transformateur illustrés sur des figures différentes porteront les mêmes références. Comme montré sur les figures 2 et 3, le transformateur haute tension comporte un boîtier isolant 1 pourvu de deux cheminées intégrées 16,17 faisant saillie vers l'extérieur du boîtier 1 en vue de recevoir respectivement les câbles haute tension 12, 13 de la figure 1 (non représentés sur les figures 2 et 3). Les cheminées 16,17 remplacent l'enrobage isolant 1 5 de la figure 1 en vue d'assurer la sécurité électrique requise. Les cheminées 16,17 font saillie également vers l'intérieur du boîtier 1 et présentent leurs extrémités inférieures obturées chacune par une pastille 18, 19 en silicone chargé de poudre conductrice. La technique de connexion électrique au moyen des pastilles conductrices est décrite en détail dans le brevet européen nO O 236 642. Les câbles haute tension (non représentés sur les figures 2 et 3) comportent une âme rigide qui peut s'enfoncer dans les faces supérieures des pastilles conductrices 18, 19 dans les cheminées 16, 17. La connexion électrique entre les sorties très haute tension d'alimentation et haute tension de focalisation d'une part et les pastilles conductrices 18, 19 d'autre part sont assurées également au moyen d'un conducteur rigide enfoncé dans les faces inférieures des pastilles conductrices 18, 19. Etant donné que les diodes supérieure 7 et inférieure 9 associées à ces deux sorties haute tension sont situées à des niveaux différents, on utilise des cosses conductrices 20, 21 respectivement pour prolonger les diodes supérieure 7 et inférieure 9, les cosses étant enfoncées dans les faces inférieures des pastilles conductrices 18 et 19 associées aux câbles haute tension de sortie. Le bloc potentiométrique 6 est monté sur la face avant du boîtier isolant 1 et comporte deux boutons tournants 6a, 6b afin de régler deux tensions de sortie pour la focalisation et l'accélération de manière connue en soi. Le bloc potentiométrique 6 comporte une petite cheminée 6c pour la sortie d'un câble auxiliaire non représenté. Par la construction du transformateur, les cheminées 16, 17 se trouvent au voisinage de la face avant du boîtier isolant 1. Les diodes 7, 8, 9 associées respectivement aux étages supérieur 4a, intermédiaire 4b et inférieur 4c de l'enroulement secondaire 4 se trouvent dans un plan parallèle à la face avant du boîtier isolant 1. Comme sur la face avant du boîtier isolant est monté le bloc potentiométrique 6, il est nécessaire de tenir compte de la tenue en tension du transformateur. Concrètement, la distance I séparant les diodes 7, 8, 9 et le bloc potentiométrique 6 doit être suffisamment grande pour éviter le phénomène de production d'arcs électriques dû à la haute tension de sortie et qui peut provoquer la destruction du transformateur. En outre, les cosses de prolongation 20, 21 sont délicates au montage et à disposer vue la haute tension qui doit les traverser. Ces cosses augmentent également l'encombrement à l'intérieur du boîtier isolant 1. Le fait que les diodes 7, 8, 9 se trouvent dans le même plan face au bloc potentiométrique 6 et se trouvent dans un espace confiné pose un problème de dissipation de chaleur générée au niveau de ces diodes. La concentration de chaleur au niveau des diodes risque de détériorer leurs caractéristiques fonctionnelles rapidement en cas d'utilisation prolongée du transformateur. Les figures 4 et 5 montrent un exemple de réalisation du transformateur haute tension selon la présente invention. L'exemple est fourni en comparaison de la variante illustrée sur les figures 2 et 3. L'enroulement secondaire 4 comporte toujours trois étages 4a, 4b et 4c avec trois diodes 7', 8', 9' associées. Les diodes intermédiaires 8' et inférieure 9' sont coplanaires et font angle droit avec la face avant du bloc isolant 1 constituée par le bloc potentiométrique 6. La diode 7' associée à l'étage supérieur 4a pour la sortie très haute tension est disposée dans un même plan radial que la diode inférieure 9', parallèle à celle-ci et lui est diamétralement opposée. Les diodes 7', 8', 9' sont maintenues au moyen des bras clip 10 de manière connue en soi. Pour assurer la liaison électrique entre la diode 7' et l'étage supérieur 4a, il suffit de prolonger le conducteur de l'étage supérieur 4a vers le bas pour être connecté par l'une des extrémités de la diode 7' qui lui est associée. La diode intermédiaire 8' est coplanaire à la diode inférieure 9'.Le fait de disposer les diodes 7', 8', 9' de cette façon permet de raccourcir la hauteur du support isolant tubulaire 5 pour l'enroulement secondaire 4, de mieux répartir la chaleur à l'intérieur du boîtier isolant 1, et donc de permettre une meilleure dissipation thermique au niveau des diodes pour assurer la fiabilité de leur fonctionnement, et de minimiser leur risque de claquage en tension (arcs électriques) puisque les diodes ne se trouvent plus dans un voisinage immédiat du bloc potentiométrique 6. Ainsi, il est possible de rapprocher davantage l'enroulement secondaire 4 du bloc potentiométrique 6 constituant la face avant du boîtier isolant 1 et de se contenter d'une distance I' (figure 4) nettement inférieure à la distance I (figure 2) selon l'état de la technique.En conséquence, il est possible de réduire les dimensions du boîtier isolant 1 dans le sens transversal et de minimiser ainsi l'encombrement transversal L (figure 4) du transformateur. Le positionnement particulier des diodes 7', 8', 9', selon l'invention permet en outre de supprimer les cosses de prolongation 20, 21 supplémentaires pour la connexion électrique des sorties haute tension associées. En effet, la diode 7' associée à l'étage supérieur 4a et la diode 9' associée à l'étage inférieur 4c de l'enroulement secondaire 4 présentent des extrémités orientées parallèlement de façon à ce qu'on peut en profiter pour assurer la connexion électrique. II suffit en effet de plier ces extrémités conductrices suffisamment rigides et de les enfoncer respectivement dans la face inférieure des pastilles conductrices 18,19 des cheminées 16,17. Une telle connexion qui est extrêmement simple permet d'améliorer le comportement électrique du transformateur par la suppression des phénomènes parasitaires éventuels liés au montage et à l'emplacement des cosses électriques de prolongation 20,21. On peut également par ce biais ramener l'extrémité inférieure des cheminées 16, 17 au niveau des diodes de sortie 7' et 9', ce qui permet de faire entrer davantage les cheminées 16,17 à l'intérieur du boîtier isolant 1 de façon à réduire l'encombrement en hauteur du transformateur. Bien entendu, I'invention ne se limite pas à un enroulement secondaire à trois étages. Pour un nombre supérieur d'étages, on peut regrouper au moins deux diodes de sortie sur un même niveau, et éventuellement regrouper d'autres diodes sur un niveau différents selon le principe énoncé de l'invention. REVENDICATIONS 1. Transformateur haute tension à redressement fractionné comprenant un boîtier isolant (1) qui enferme un enroulement primaire (2) et un enroulement secondaire (4) élévateur de tension entourant coaxialement l'enroulement primaire, I'enroulement secondaire comportant plusieurs étages (4a, 4b, 4c) qui sont associés chacun à une diode (7, 8, 9 ; 7,' 8', 9'), caractérisés en ce qu'au moins deux desdites diodes (7', 9') qui sont associées également chacune à une sortie haute tension de l'enroulement secondaire sont disposées sur un même niveau dans un plan radial. 2. Transformateur haute tension selon la revendication 1, comprenant au moins deux cheminées (16, 17) intégrées au boîtier isolant (1) dont les extrémités inférieures sont obturées chacune par une pastille conductrice (18, 19) pour assurer la connexion électrique entre des câbles haute tension (12, 13) et lesdites sorties de l'enroulement secondaire, caractérisées en ce que les extrémités inférieures des cheminées (16, 17) sont situées sensiblement au même niveau que lesdites deux diodes (7', 9') de sortie haute tension, et que lesdites diodes (7', 9') de sortie haute tension présentent chacune une extrémité conductrice enfoncée directement dans la face inférieure de la pastille conductrice (18, 19) correspondante. 3. Transformateur haute tension selon la revendication 1 ou 2 avec un bloc potentiométrique (6) monté sur la face avant du boîtier isolant (1), caractérisé en ce que lesdites diodes (7', 9') de sortie haute tension sont orientées parallèlement l'une à l'autre, perpendiculairement à la face intérieure du bloc potentiométrique, et diamétralement opposées l'une à l'autre. 4. Transformateur haute tension selon l'une des revendications précédentes destiné à l'alimentation d'un tube cathodique de téléviseur, caractérisé en ce que lesdites diodes (7', 9') sont associées respectivement à la sortie très haute tension d'alimentation de l'anode du tube cathodique, et à la sortie haute tension de focalisation du tube cathodique. 5. Transformateur haute tension selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites diodes (7', 9') de sorties haute tension sont situées entre l'étage inférieur (4c) et un étage intermédiaire (4b) de l'enroulement secondaire (4). 6. Transformateur haute tension selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'aucune des diodes (7', 8', 9') n'est disposée sur le côté avoisinant le bloc potentiométrique (6).