Brevet FR2730366A1 — publié le 19960809

CIRCUIT ET PROCEDE DE GENERATION D'IMPULSIONS A HAUTE TENSION DANS UN CIRCUIT DE DISSIPATION DESCRIPTION L'invention concerne un circuit et un procédé de génération d'impulsions à haute tension dans un circuit de dissipation. Elle intéresse la technique de transfert répété d'impulsions qui peuvent être à plusieurs kilovolts, de durées différentes et qui se succèdent à intervalles variables et éventuellement très brefs. Les impulsions sont produites par un générateur de courant qui est raccordé au circuit de dissipation par l'intermédiaire d'un interrupteur fermé ou ouvert à volonté et qui peut consister en un transistor. Plusieurs interrupteurs disposés en série peuvent remplacer l'interrupteur unique si la tension aux bornes du circuit de dissipation l'exige. Un condensateur est ajouté pour stocker l'énergie nécessaire. I1 est branché entre le circuit de dissipation et le générateur de tension. Le condensateur se charge quand l'interrupteur est ouvert et se décharge dans le circuit de dissipation quand l'interrupteur se ferme. On observe alors une montée en tension suffisamment rapide dans le circuit de dissipation, mais seulement si l'impulsion précédente a cessé depuis quelque temps.La volonté d'obtenir des impulsions convenables presque tout de suite après la fin d'une impulsion précédente est à la source de l'invention. Celle-ci repose sur l'idée que l'interrupteur ouvert est comparable à un condensateur qui doit être complètement chargé pour que l'impulsion puisse être fournie avec un temps de montée bref, comme le condensateur qui se décharge à la fermeture de l'interrupteur. L'invention est donc caractérisée en ce que le circuit d'alimentation est complété par un second générateur de courant qui lui est raccordé entre l'interrupteur et le premier générateur, ou entre l'interrupteur et le condensateur de décharge, et qu'un second interrupteur est disposé entre le second générateur et le raccordement.. Le procédé consiste à fermer le second interrupteur dès que le premier interrupteur est ouvert. Les charges électriques déchargées sont remplacées presque aussitôt dans le circuit d'alimentation, qui devient ainsi capable de fournir beaucoup plus vite une nouvelle impulsion. On connaît aussi une solution où deux générateurs sont branchés en flottant (par l'intermédiaire d'un transformateur) sur le circuit de dissipation et mis en service alternativement, mais des impulsions parasites sont produites. L'invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide des figures suivantes qui en décrivent une réalisation non limitative - la figure 1 représente le circuit de dissipation et le circuit d'alimentation constituant la partie principale mais connue du circuit de génération d'impulsions - la figure 2 représente un circuit de recharge constituant la partie originale du circuit de génération d'impulsions, - et les figures 3A, 3B et 3C sont des diagrammes temporels de tension. Sur la figure 1, une charge l dans laquelle les impulsions sont envoyées est représentée sous forme d'une résistance et le circuit de dissipation 2 sur lequel la charge 1 est placée s'étend entre une jonction B et la masse. Une dérivation 3 est établie, qui porte une diode 4 n'autorisant le passage du courant que de la jonction B à la masse, et une boucle d'alimentation 5 se présente sous forme d'une seconde dérivation entre les mêmes points : on y trouve successivement, vers la masse, un condensateur 6, un générateur de tension 8 et un interrupteur 9.Le générateur de tension 8 est en réalité situé sur une ligne d'alimentation 7 qui se raccorde à un point A de la boucle d'alimentation 5 ; la ligne d'alimentation 5 porte, entre le point A et le générateur de tension 8, une diode 10 s'opposant aux retours de courant et une résistance 11 de limitation de courant du générateur de tensions. Un circuit de commande 12 symbolisé par un solénoïde est responsable de l'ouverture et de la fermeture de l'interrupteur 9. Le diagramme de la figure 3A représente une impulsion de tension de commande (Von) d'environ 20 volts appliquée au système de commande 12 pour fermer temporairement l'interrupteur 9. L'impulsion de tension (Vout) appliquée à la charge 1 est représentée en regard dans le diagramme de la figure 3C. On remarque que la montée de la tension est rapide mais que la décroissance, qui s'effectue par le front F, est beaucoup plus lente, ce qui exprime bien l'inertie du système due essentiellement au condensateur 6 et à l'interrupteur 9. Si celui-ci était refermé pendant la durée du front F, la tension remonterait beaucoup plus lentement que pour la première impulsion. Le circuit de recharge représenté à la figure 2 et qui remédie à cette situation porte la référence 13. Il comprend une partie d'alimentation en courant et une partie de transmission de courant. On trouve sur la première un primaire de transformateur 15 disposé sur une première ligne 16, une diode 18 disposée sur une deuxième ligne 17, un condensateur 20 et un interrupteur 23 disposés sur une troisième ligne 19, les lignes 16, 17 et 19 étant toutes en dérivation entre une jonction B' commune et la masse ; on observe encore un système de commande 26 de l'interrupteur 23 et une ligne d'alimentation 21 sur laquelle on trouve successivement un générateur de tension 22, une diode 24 et une résistance 25 avant d'arriver à une jonction A' avec la troisième ligne 19.La fonction de cet ensemble est de délivrer une tension dans le primaire 15 du transformateur quand l'interrupteur 23 est fermé. Cette tension est transmise à un secondaire 27 du transformateur, qui est disposé sur une ligne 28 de transmission de courant reliant la masse à la jonction A du circuit d'alimentation. Une diode 29 parallèle au secondaire 27 du transformateur et une autre diode 30 entre le secondaire 27 et la jonction A assurent un fonctionnement correct du circuit en s'opposant à ce que la jonction A ait un potentiel inférieur à celui de la masse et que le générateur de tension 8 fasse passer un courant dans la ligne 28. Les charges électriques originaires du générateur de tension 22 parviennent à la jonction A, puis au condensateur 6 et à l'interrupteur 9 du circuit d'alimentation. On procède en pratique en appliquant un échelon de tension (Voff) au système de commande 26, dès que le précédent 12 est mis au repos, ce qu'illustre le diagramme de la figure 3B.La durée de cette impulsion peut être brève, de 0,5 us dans un exemple réel. On observe que le front de décroissance de la tension parcourant la charge 1 prend la forme F' beaucoup plus redressée que précédemment, ce qui montre bien que le système est vite réarmé par le chargement du système d'alimentation. Le plus important est de fournir tout de suite un courant suffisant au circuit d'alimentation 5. C'est pourquoi il peut être utile de disposer plusieurs circuits de recharge semblables à celui de la figure 2 en parallèle et de les brancher tous à la jonction A. Ils sont alors tous mis en action à la fois. Si plusieurs interrupteurs 9 sont disposés en série, un circuit de recharge est prévu pour chacun d'eux, ou plusieurs circuits. L'invention trouve emploi dans des circuits plus complets et qui comprennent en particulier un circuit de synchronisation entre les interrupteurs pour les faire basculer en même temps selon l'exigence énoncée ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Circuit de génération d'impulsions de courant à haute tension dans un circuit de dissipation comprenant une charge (1), le circuit de génération d'impulsion comprenant un circuit d'alimentation muni d'un condensateur (6), un premier interrupteur (9) et un premier générateur de tension (8) entre le premier interrupteur (9) et le condensateur (6), et étant caractérisé en ce qu'il comprend un second générateur de tension (22) raccordé au circuit d'alimentation entre le condensateur (6) et le premier interrupteur (9) par l'intermédiaire d'un second interrupteur (23). 2. Circuit de génération d'impulsions de courant à haute tension dans un circuit de dissipation comprenant une charge (1), le circuit de génération comprenant un circuit d'alimentation muni d'un premier générateur de tension (8) et un premier interrupteur (9) entre le premier générateur de tension (8) et le circuit de dissipation, et étant caractérisé en ce qu'il comprend un second générateur de tension (22) raccordé au circuit d'alimentation entre le premier générateur et le premier interrupteur (9) par l'intermédiaire d'un second interrupteur (23). 3. Procédé de génération d'impulsions de courant à haute tension à utiliser sur un circuit conforme à l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à fermer le second interrupteur (23) dès que le premier interrupteur (9) est ouvert.