Brevet FR2749110A1 — publié le 19971128

La présente invention concerne le domaine des alimentations continues à découpage et en particulier des alimentations à découpage, à limitation de courant, utilisées avec une charge dont la valeur peut varier; elle concerne également la protection de telles alimentations contre les courts-circuits. Lorsque l'énergie fournie par une alimentation doit pouvoir atteindre une valeur de crête donnée, il est classique de dimensionner cette alimentation de telle sorte que sa puissance nominale, généralement définie à 1 dB de compression, corresponde à cette valeur de crête. Lorsque cette valeur de crête n'est atteinte que pendant des instants très courts et que, pendant le reste du temps de fonctionnement, I'alimentation n'a à fournir qu'une énergie relativement plus faible, il est frustrant et coûteux de devoir employer, du fait de ces très courts instants de fonctionnement à forte puissance, une alimentation sur- dimensionnée en régime normal. Le but de la présente invention est d'éviter ou, pour le moins, de réduire cet inconvénient dans le cas des alimentations continues à découpage. Pour y parvenir il est proposé d'autoriser l'utilisation de l'alimentation au-dessus de sa puissance nominale pendant de très brefs instants, de séparer ces très brefs instants par des intervalles de temps pendant lesquels l'alimentation est utilisée, au plus, à sa puissance nominale et d'assortir ce fonctionnement de conditions: - limitation, pendant les très brefs instants, de la puissance disponible à une valeur telle que, même si des composants de l'alimentation atteignent des températures relativement élevées, ils ne soient pas détériorés - durée des intervalles de temps suffisante pour permettre aux composants qui ont atteint une température relativement élevée, de revenir à une température normale de fonctionnement. Selon l'invention ceci est obtenu par une alimentation continue à découpage comportant un circuit de redressement pour fournir un premier courant, un filtre passe-bas pour recevoir le premier courant et délivrer un second courant sur des bornes de sortie de l'alimentation, des moyens de commande avec moyens de comparaison pour surveiller le premier courant et, lorsque la valeur du premier courant est au moins égale à une valeur de référence, délivrer un signal de blocage pour bloquer le circuit de redressement, caractérisée en ce que les moyens de commande comportent des moyens de dépassement pour, à l'apparition du signal de blocage, agir sur la valeur de référence pendant une première durée donnée afin de l'augmenter, et des moyens d'inhibition pour inhiber les moyens de dépassement pendant une seconde durée donnée après qu'ils aient agi sur la valeur de référence. Selon diverses mises en oeuvre de l'invention: - I'alimentation est caractérisée en ce que les moyens de dépassement comportent un circuit monostable avec une entrée de commande pour recevoir le signal de blocage, une entrée d'inhibition et une sortie pour commander les moyens de comparaison et en ce que les moyens d'inhibition comportent un circuit monostable avec une entrée de commande couplée à la sortie du circuit monostable des moyens de dépassement et une sortie couplée à l'entrée d'inhibition - I'alimentation est caractérisée en ce que, étant destinée à fournir l'énergie nécessaire à l'amplification d'un signal image en télévision, elle est réglée avec une seconde durée inférieure à la durée d'une trame et une première durée de valeur très inférieure à la seconde durée. La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent: - la figure 1, un schéma de principe d'une alimentation selon l'art connu, - la figure 2, des signaux à obtenir - la figure 3, un schéma détaillé qui montre comment modifier, selon l'invention, I'alimentation de la figure 1. La figure 1 représente une alimentation continue à découpage avec ses bornes d'entrée sur lesquelles est appliquée une tension d'entrée en créneaux, Ve, et, entre les deux bornes d'entrée, le primaire d'un transformateur T, en série avec un circuit de commande de découpage, A; le circuit de commande de découpage est un circuit classique et, dans l'exemple décrit, ce circuit comporte en association un circuit MOTOROLA portant la référence SG3526 et un circuit de mesure de courant; le circuit SG3526 réalise un découpage, dans le temps, des demi-périodes de la tension Ve en fonction de la valeur du courant mesuré. Le transformateur T comporte un secondaire à point milieu dont le point milieu est relié à la masse et dont les deux extrémités sont respectivement reliées aux anodes de deux diodes D1, D2. Les cathodes de ces deux diodes sont reliées entre elles et couplées, à travers un filtre passe-bas, à la première extrémité d'une charge B dont la seconde extrémité est reliée à la masse; le filtre passe-bas comporte une inductance L branchée entre le point commun aux diodes D1, D2, et un condensateur C monté en parallèle sur la charge B. Le circuit de redressement constitué des éléments T, D1 et D2, fournit un courant, la, au filtre passe-bas et ce courant qui traverse l'inductance L, se divise en deux parties dont l'une, lb, constitue le courant dans la charge B. Dans le cas de l'exemple décrit l'alimentation sert à fournir l'énergie nécessaire à l'amplification d'un signal image en télévision au standard français norme "L". C'est-à-dire que, dans cet exemple, la charge B de la figure 1 est une charge variable et que le courant lb à lui fournir peut être représenté schématiquement, en fonction du temps, par la courbe en traits forts du graphique de la figure 2, avec des tops trame de 1601ps et une période trame de 20ms. Pour obtenir un tel courant lb dans la charge il faut que le courant la dans l'inductance L ait, pour le flanc de montée de chaque demi-image blanche, la forme indiquée en traits interrompus au début de l'une de ces demi-images blanches; ces formes sont données sous réserve, dans cette représentation, que la et lb, dans la partie de leur tracé o ils sont parallèles et écartés l'un de l'autre sont, en fait, confondus. La forme du courant la est due à la présence de l'inductance L qui retarde la montée du courant lb dans la charge B, et qui nécessite donc que le courant la atteigne, en début de demi-image blanche, une valeur Ic plus élevée qu'en régime établi, lp. Or le dépassement de la valeur Ip, pour atteindre la valeur Ic puis revenir à la valeur Ip, ne dure qu'une infime fraction du temps d'une demi- image blanche. Il est donc possible d'accepter que, pendant ce régime transitoire au cours duquel l'alimentation fournit un courant la supérieur à la valeur Ip, certains des composants atteignent des températures supérieures à celles qu'ils peuvent atteindre lors d'un fonctionnement en régime établi; un tel fonctionnement est acceptable sous réserve que deux conditions soient remplies afin d'éviter une détérioration du matériel: les températures atteintes en régime transitoire doivent pouvoir être supportées sans dommages, par les composants concernés, jusqu'au retour à des températures de régime établi, - le retour à des températures normales de fonctionnement en régime établi doit se faire, en tout état de cause, au plus tard en fin de trame pour les cas de deux demi-images blanches consécutives. En fait il s'agit de réaliser un compromis entre différentes valeurs: celle du courant Ip qui doit permettre un retour à la température de régime établi, celle du courant Ic et de la durée du régime transitoire qui sont liées pour obtenir le courant lb tel que désiré en début de demiimage blanche, et celle du temps à ne pas dépasser pour revenir à des températures normales de fonctionnement en régime établi; et ces valeurs sont à choisir en fonction de ceux des composants de l'alimentation qui sont les plus susceptibles de chauffer en régime transitoire, c'est-àdire lors du dépassement du courant Ip. En règle général le courant Ip ne sera pris que légèrement inférieur au courant maximum à ne pas dépasser en régime établi. Quant aux valeurs du courant Ic, de la durée du régime transitoire et du temps nécessaire pour le retour à des températures normales de fonctionnement, les deux premières déterminant la troisième, il s'agit de les choisir, de préférence, pour une utilisation optimum de l'alimentation, à savoir une utilisation aussi proche que possible de ses possibilités lors d'un fonctionnement en régime établi, ce régime établi étant à considérer lors d'une demi-image blanche. Dans l'exemple décrit le rapport Ic/lp vaut 1,3, la durée du régime transitoire est de 220 ps et le retour, après régime transitoire, à des températures normales de régime établi se fait environ en 10 ms. Le problème est donc, avec une alimentation à découpage qui comporte déjà un premier seuil de limitation de courant qui détermine la valeur Ip selon la figure 2, de munir cette alimentation d'un second seuil de limitation supérieur au premier, d'une durée brève devant la durée d'une trame et qui ne doit pas pouvoir être utilisé plus d'une fois par trame afin d'éviter les risques d'échauffement lors d'une utilisation anormale de l'alimentation. Une solution à ce problème est proposée, dans l'exemple décrit, par la modification, selon la figure 3, du circuit A de la figure 1. Sur la figure 3 seules les éléments d'origine du circuit de commande de découpage, A, nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. ls se trouvent à gauche d'une ligne verticale en traits interrompus tandis qu'à droite de cette ligne ont été représentés les éléments ajoutés pour déterminer le second seuil de limitation. La partie d'origine du circuit de commande de découpage, A, est celle destinée à fournir un signal G d'inhibition du découpage, c'est-à-dire un signal qui bloque l'alimentation à découpage amenant à zéro sa tension de sortie. Cette partie d'origine comporte un comparateur de tensions 2 avec, sur l'une de ses deux entrées, une tension de référence Vr fournie par une borne d'une source de tension dont l'autre borne est à la masse. Entre l'autre borne du comparateur 2 et la masse est branché un montage fait d'une source de courant, 3, en parallèle sur une résistance rl. La source de courant est constituée par un montage redresseur avec un transformateur comportant un primaire en série avec le primaire du transformateur T de la figure 1 et un secondaire à point milieu relié à la masse et associé à deux diodes de redressement comme le secondaire du transformateur T et les diodes D1, D2 de la figure 1; un tel montage redresseur, là o il est placé, fournit à la résistance rl un courant K.la, identique, à un coefficient de proportionnalité K près, au courant la dans l'inductance L de la figure 1. Tant que le produit K.la x rl est inférieur à la tension de référence Vr, le comparateur 2 délivre un signal G = "1 logique" et le découpage peut s'effectuer normalement. Si le produit K.la x rl devient supérieur à la tension de référence Vr le comparateur 2 délivre un signal G ="O logique". Dans un circuit de commande de découpage, A, classique, c'est-à-dire sans la partie nouvelle constituée par le montage électronique représenté sur la figure 3, à droite de la ligne verticale en traits interrompus, le découpage est alors arrêté pour la demi-période en cours de la tension d'entrée de l'alimentation. Dans ce qui suit il va maintenant être question de ce qui se passe quand, dans le circuit de commande de découpage A, est ajoutée la partie nouvelle représentée sur la figure 3 à droite de la ligne verticale en traits interrompus. Cette partie nouvelle comporte, une diode D dont l'anode est reliée à la sortie du comparateur 2, et dont la cathode est couplée à la masse par une résistance r3 et est reliée à une entrée avec inversion d'une porte OU,4. La porte OU,4, a une sortie reliée à l'entrée de commande d'une bascule monostable 5 dont la durée de l'état quasi-stable, 220 ps dans l'exemple décrit, est déterminée par les valeurs d'une résistance r5 branchée entre un premier accès de la bascule et un point à potentiel fixe Vp, et d'un condensateur C5 branché entre le premier accès et un second accès de la bascule 5. Les sorties Q et Q de la bascule 5 sont respectivement reliées à une entrée directe et à une entrée avec inversion d'une porte OU,6, dont la sortie est reliée à l'entrée de commande d'une bascule monostable 7; les 10 ms que dure l'état quasi- stable de la bascule 7, dans l'exemple décrit, sont déterminées par les valeurs d'une résistance r7 branchée entre un premier accès de la bascule 7 et le point à potentiel fixe Vp, et d'un condensateur C7 branché entre le premier accès et un second accès de la bascule 7. La sortie Q de la bascule 7 est reliée à une entrée directe de la porte OU 4. La sortie Q de la bascule monostable 5 est également reliée aux premières extrémités communes de deux résistances r6, r8 dont les secondes extrémités sont reliées à la masse pour la résistance r8 et à la base d'un transistor npn, Trl, pour la résistance r6. Le transistor Tril a son émetteur relié à la masse et son collecteur relié à la grille d'un transistor MOSFET, canal N, Tr2. Le transistor Tr2 a sa source reliée à la masse et son drain couplé par une résistance r2 à celle des extrémités de la résistance rl qui n'est pas à la masse. La partie nouvelle a pour rôle de remplacer la résistance rl seule par les résistances rl et r2 en parallèle pendant un temps qui sera précisé plus loin. Ce remplacement de r par rl et r2 en parallèle fait que le courant qui déclenche le signal G="1 logique" et donc l'arrêt du découpage, est augmenté dans le rapport 1+(r1l/r2) puisque, avec rl seul, le déclenchement se fait pour Vr=K. la1.rl et que, pour rl et r2 en parallèle, il se fait pour Vr=K. la.(rl Xr2)/(rl +r2) Avec la partie nouvelle, tant que le courant la est suffisamment faible pour ne pas faire passer le comparateur 2 de la valeur "1 logique" à la valeur "0 logique", la porte OU,4, a son entrée directe à 0, son entrée avec inversion à 0 et donc sa sortie à 0. Les sorties Q et Q de la bascule 5 sont donc respectivement à 0 et 1 ce qui entraîne que la sortie Q de la bascule 7 est à 0 et, par le "1 logique" délivré sous la forme d'une tension positive par la sortie Q de la bascule 5, le transistor Trl est passant et le transistor Tr2 bloqué. Seule la résistance rn est donc branchée sur la source de courant 3. Les bascules monostables 5 et 7 sont déclenchées par le front du passage du "0 logique" au "1 logique" du signal sur leur entrée de commande. Ainsi lorsque K.la.rl devient supérieur à Vr le front du passage de 0 à 1 de la sortie du comparateur déclenche pratiquement instantanément le passage à l'état quasi-stable des deux bascules 5 et 7. Et, pendant les 220 ps de l'état quasi-stable de la bascule 5, la résistance r2 est branchée en parallèle sur la résistance rl, ramenant donc la sortie du comparateur 2 à la valeur 1 du moins tant que K.la(rl.r2)/(rl+r2) est inférieur à Vr. De plus, pendant les 10 ms de l'état quasi-stable de la bascule 7, le "1 logique" appliqué par cette bascule sur l'entrée directe de la porte 4, maintient la sortie de cette porte au "1 logique" empêchant ainsi qu'un nouveau changement de 1 à 0 de la sortie du comparateur 2 puisse autoriser, par un front de 0 à 1 sur l'entrée de commande de la bascule 5, un nouveau branchement pendant 220 ps de la résistance r2 sur la résistance rI. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple décrit et trouve son application là o il est demandé à une alimentation à découpage de fournir, pendant de très brefs instants, une puissance plus importante qu'en régime normal de fonctionnement. Les moyens à mettre en oeuvre doivent autoriser un dépassement du régime normal de fonctionnement mais en le limitant en amplitude, en durée et en fréquence maximale de répétition à des valeurs acceptables pour l'alimentation; de tels moyens peuvent être conçus de différentes manières par l'homme du métier en particulier à partir de lignes à retard et non de bascules monostables; dans l'exemple décrit l'amplitude était réglée par (rl.r2)/(rl+r2), la durée était celle de l'état quasi- stable de la bascule 5 et la fréquence de répétition maximale avait pour période la durée de l'état quasi-stable de la bascule 7. REVENDICATIONS 1. Alimentation continue à découpage comportant un circuit de redressement (T, D1, D2) pour fournir un premier courant (la), un filtre passe-bas (L, C) pour recevoir le premier courant et délivrer un second courant (lb) sur des bornes de sortie de l'alimentation, des moyens de commande (A) avec moyens de comparaison (2, Vr, rl) pour surveiller le premier courant et, lorsque la valeur du premier courant est au moins égale à une valeur de référence (Vr/K.rl), délivrer un signal de blocage (G=0) pour bloquer le circuit de redressement, caractérisée en ce que les moyens de commande comportent des moyens de dépassement (4, 5, Trl, Tr2, r2) pour, à l'apparition du signal de blocage, agir sur la valeur de référence pendant une première durée donnée afin de l'augmenter, et des moyens d'inhibition (6, 7) pour inhiber les moyens de dépassement pendant une seconde durée donnée après qu'ils aient agi sur la valeur de référence. 2. Alimentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de dépassement comportent un circuit monostable (4, 5) avec une entrée de commande pour recevoir le signal de blocage, une entrée d'inhibition et une sortie pour commander les moyens de comparaison (2, Vr, rl, r2) et en ce que les moyens d'inhibition comportent un circuit monostable (6, 7) avec une entrée de commande couplée à la sortie du circuit monostable des moyens de dépassement et une sortie couplée à l'entrée d'inhibition. 3. Alimentation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, étant destinée à fournir l'énergie nécessaire à lI'amplification d'un signal image en télévision, elle est réglée avec une seconde durée inférieure à la durée d'une trame et une première durée de valeur très inférieure à la seconde durée.