Brevet FR2738418A1 — publié le 19970307

DISPOSITIF ELECTRIQUE A TRANSFORMATEUR DONT LE PRIMAIRE EST ALIMENTE SOUS CONTROLE D'UN HACHEUR L'invention concerne un dispositif électrique à transformateur dont le primaire est alimenté sous contrôle d'un hacheur. De tels dispositifs sont généralement utilisés dans les chargeurs de batterie, ou les chargeurs - démarreurs. Ils comportent un transformateur dont le primaire est alimenté par une tension continue, ou alternative redressée, et un secondaire qui délivre un courant par l'intermediaire d'une diode. Le primaire du transformateur est de préférence placé sous le contrôle d'un transistor qui assure le hachage de la tension d'alimentation, à une fréquence élevée, de l'ordre de kHz. Le transformateur tonctionne alors selon la technique de charge par accumulation dite "fly-back". Dans le cas d'un chargeur de batterie ou d'un chargeur-démarreur, la tension d'alimentation du primaire est en général la tension du réseau, redressée, dont la valeur maximale est de l'ordre de 300 V. Au secondaire, la tension est de l'ordre de 12 à V. Le nombre de spires au secondaire est donc beaucoup plus taible qu'au primaire, et l'inductance de fuite du primaire est en général relativement élevée. Au cours du tonctionnement du transformateur selon la technique de charge par accumulation, l'énergie stockée dans l'lnouctance de fuite du primaire est dissipée soit dans le transistor de hachage, soit dans un composant tel qu'une diode écrêteuse montée par exemple en parallèle sur le transistor. Il en résuite soit une surtension, soit un échauffement anormal, susceptible de détériorer le transistor et d'en modifier les pertormanrices. 2 2738418 Un but de la présente invention est de proposer un dispositif électrique à transformateur ne présentant pas cet inconvénient et de plus utilisant une partie de cette énergie au lieu de la dissiper. L'invention a pour objet un dispositif électrique à transformateur dont le primaire est ali menté sous le contrôle d'un transistor tonctionnant en hacheur à haute fréquence, et dont le secondaire délivre une tension basse de forme continue sous contrôle d'une première diode, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit comportant un condensateur monté en parallèle sur le primaire du transtormateur, et en ce que ledit circuit récupère une partie de l'énergie de l'inductance de fuite cu primaire par l'intermédiaire du condensateur pour l'utiliser au secondaire du transformateur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - ledit circuit comporte en parallèle sur le primaire du transformateur, urne deuxième diode et un condensateur; et en parallèle sur ladite deuxième diode, une résistance, un second transistor et une troisième diode; la deuxième diode assurant la charge du condensateur par le courant circulant dans le primaire après blocage dudit transistor; la troisième diode, le second transistor et la resistance assurant la décharge du condensateur à travers le primaire du transformateur après annulation au courant dans ledit primaire. - la résistance est déterminée pour que la décharge du condensateur dans le primaire du transformateur soit apériodique. - le transformateur est alimente en continu. - le transformateur est alimenté en alternatif redressé à deux alternances. 3 2738418 L'invention a également pour objet l'application d'un dispositif électrique à transformateur défini ci- dessus à la réalisation: - d'une alimentation stabilisée en courant continu, - d'un chargeur de batterie pour véhicule automobile, - d'un chargeur - démarreur pour véhicule automobile. D'autres caractéristiques ressortent de la description qui suit taitP avec reéerence au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 représente un schéma électrique d'un exemple de réalisation du disposetit électrique à transformateur dont le primaire est alimenté sous contrôle d'un hacheur, selon la présente invention; - la figure 2 représente les courants primaire et secondaire au cours d'une sequence de tonctionnement du transformateur. Sur la figure 1, le transformateur i comporte un primaire 2 et un secondaire 3 qui alimente la batterie à charger 4 par l'intermédiaire d'une diode 5. Le primaire 2 du transformateur 1 est contrôlé par un transistor 6. L'ensemble du primaire 2 et du transistor 6 est alimenté à partir du reseau (220 V, 50 Hz) par l'intermédiaire d'un pont redresseur 7 à deux alternances. A la sortie du pont redresseur 7, un condensateur 8 est prévu, non pas pour filtrer la basse tréquence du réseau et lisser la courbe de la tension redressée, mais pour filtrer la haute fréquence (de l'ordre de 40 KHK) de hachage imposee par le transistor 6 et éviter de renvoyer des perturbations électromagnétiques sur le reseauL. Le fonctionnement du transformateur i est commandé par le transistor 6 qui assure le hachage de la tension d'alimentation du q 2738418 primaire 2, à une haute fréquence, de l'ordre de 40 KHz. Pendant la période de conduction du transistor 6, le courant dans le primaire 2 augmente linéairement. Pour une durée de conduction tlxee du transistor 6, le courant atteint une valeur proportionnelle à la valeur instantanée de la tension d'alimerntation du primaire 2. Cette phase correspond à la rampe montante de la courbe Ip(t) sur la Figure 2. Pendant la phase de conduction du transistor 6, aucun couranrit ne passe dans le secondaire 3 du tait du sens respectif des enroulements primaire et secondaire et de la présence de la diode 5. Lorsque le transistor b se bloque, le courant dans le primaire s'annule rapidement selon la rampe descendante de la courbe Ip(t) sur la tigure 2, et le courant dans le secondaire augmente rapidement selon la rampe montante de la courbe is(t) sur la figure 2. Ensuite, le courant dans le secondaire diminue sensiblement linéairement selon la ramnpe descendante de la courbe Is(t) sur la figure 2, en suivant les pointillés puis le trait plein. Pour récupérer une partie de l'énergie stockée dans 'inductance de tuite du primaire 2, l'invention prévoit le montage en parallèle sur le primaire 2 d'une deuxième diode 9 et d'un condensateur 10, et en parallèle sur la diode 9, d'une résistance 11, d'un second transistor 12 et d'une troisième diode 13. La deuxième diode 9 conduit depuis le point commun au primaire 2 et au transistor 6 vers le condensateur 10, de telle sorte que lors du blocage du transistor 6, le couranrit dans le primaire 2 charge le condensateur 10. La troisième diode 13 conduit pour autoriser la décharge du condensateur 10 à travers la résistance 11 sous le contrôle du deuxième transistor 12. 2738418 Le fonctionnement du dispositif est le suivant en partant d'une phase de conduction du transistor 6. A l'instant du blocage du transistor 6, le second transistor 12 devient conducteur. Le courant traversant le primaire 2, du fait de la présence de l'inductance de fuite, passe par la deuxième diode 9 et charge le condensateur 10. Au fur et à mesure que le courant dans le primaire 2 diminue, le condensateur 10 se charge et le courant dans le secondaire 3 augmente. La troisième diode 13 empêche le passage d'un courant dans le second transistor 12. Lorsque le courant dans le primaire 2 s'annule, le condensateur 10 atteint sa tension maximale, de même que le transistor 6. La tension aux bornes du transistor b peut donc etre contrô1ée par l'intermédiaire de la valeur choisie pour la capacité du condensateur lu, Le second transistor 12 étant conducteur, la troisième diode 13 permet la decbarge du condensateur 10 à travers la résistance 11, le second transistor 12, la troisième diode 13 et le primaire 2. La valeur de la résistance 11 est définie pour que la décharge du condensateur 10 soit apériodique. Le courant de décharge du condensateur 10 apparaît sur la courbe Ip(t) de la figure 2 sous torme d'une impulsion négative. Une partie de l'énergie de 1 'inductance de fuite, qui avait ete stockée dans le condensateur 10 est alors transférée au secondaire 3 du transformateur 1 au lieu d'être dissipée dans le transistor 6. Le courant dans le secondaire présente une impulsion, correspondant à celle du courant primaire, qui apparaît sur la courbe Is(t) de la figure 2 au-dessus de la ligne en pointil lés, Le dispositif selon l'invention permet de récupérer une partie de t'énergqe de I'inductance de fuite du primaire et de l'utiliser au secondaire 3 du transformateur 1, pour la charge d'une batterie, ou b pour une aide au démarrage d'un véhicule automobile, par exemple. Le dispositit selon l'invention peut également être appliqué à la réalisation d'une alimentation stabilisée en tension continue au secondaire du transtormateur. I1 peut être alimenté en continu ou en alternatif redressé à deux alternances. / 2738418 REVENDICATIONS 1. Dispositif électrique à transtormateur dont le primaire est alimenté sous le contrôle d'un transistor fonctionnant en hacheur à haute fréquence, et dont le secondaire délivre une tension basse de forme continue sous contrôle d'une première diode, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit comportant un condensateur (10) monté en parallèle sur le primaire (2) du transformateur (1), et en ce que ledit circuit récupère une partie de l'énergie de l'inductance de fuite du primaire (2) par l'intermédiaire du condensateur ([1L) pour 'util iser au secondaire (3) du transtormateur (1). 2. Dispositit selon la revendication 1, caractérise en ce que ledit circuit comporte: - en parallèle sur le primaire (2) du transformateur 0?, urle deuxième diode (9) et un condensateur (10), - et en parallèle sur ladite deuxième diode (9), une résistance (ll), un second transistor (12) et une troisième diode (13), - la deuxième diode (9) assurant la charge du condensateur (10) par le courant circulant dans le primaire (2) après blocage dudit transistor (6), - la troisième diode (13), le second transistor (12) et la résistance (11) assurant la décharge du condensateur (10) à travers le primaire (2) du transformateur J1) apres annulation du courant dans ledit primaire (2), de sorte qu'une partie de l'énergie de Il'inductance de uitte du primaire iZ) soit récupérée par l'intermédiaire du condensateur (10) et utilisée au secondaire (3) du transtormateur (1). QC) 2738418 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la résistance (t11) est déterminée pour que la décharge du condensateur (10) dans le primaire (2) du transtormateur soit aperiodique. 4. Dispositir selon la revendication i ou 2, caractérise en ce que le trarisrormateur l) est alimenté en continu. 5. Dispositit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le transformateur (1) est alimenté en alternatit redressé à deux alternances. 6. Application du dispositit selon l'une quelconque des revendications i à 5 à la réalisation d'une alimentation stabilisée en courant continu. 7. Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à $ à la réalisation d'un chargeur de batterie pour véhicule automobile. 8. Application du dispositit selon l'une quelconque des revendications i à 5 à la réalisation d'un chargeur - démarreur pour véhicule automobile.