Brevet FR2771865A1 — publié le 19990604

1. 2771865 La présente invention concerne un dispositif de conversion des alternances positives VPM d'une tension alternative en une tension continue homopolaire VUM. De tels dispositifs existent dans l'état de la technique. Toutefois, ils présentent l'inconvénient d'être, d'une part, compliqués à réaliser et, d'autre part, d'un coût élevé. Le but de l'invention est d'améliorer les dispositifs de l'art antérieur. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend - un moyen de limitation du courant auquel les alternances positives VPM de la tension sont appliquées, - un moyen de découpage du courant branché en série avec le moyen de limitation du courant, - un moyen de stockage du courant branché en série avec le moyen de découpage du courant et aux bornes duquel la tension continue homopolaire VUM est prise, - des moyens de mesure des alternances positives VPM de la tension branchés en parallèle aux moyens de limitation, de découpage et de stockage du courant, fournissant une tension de référence VRefM proportionnelle aux alternances positives VPM, et - un moyen de comparaison fermant le moyen de découpage du courant de manière à charger le moyen de stockage du courant et ouvrant le moyen de découpage du courant de manière à permettre la décharge du moyen de stockage du courant pour assurer la continuité de la tension homopolaire VUM. 2. 2771865 Selon un premier mode d'exécution, le moyen de limitation du courant est une résistance, le moyen de stockage du courant est un condensateur et les moyens de mesure des alternances positives de la tension sont constitués par un pont diviseur comprenant deux résistances. Le moyen de découpage du courant peut être un interrupteur et le moyen de comparaison peut être un amplificateur opérationnel fermant l'interrupteur quand la tension de l'alternance positive VPM est supérieure à la tension continue homopolaire VUM et ouvrant l'interrupteur quand la tension continue homopolaire VUM est supérieure à la tension de l'alternance positive VPM. Selon un deuxième mode d'exécution, le moyen de découpage du courant et le moyen de comparaison sont constitués par un transistor, dont le drain est relié au moyen de limitation du courant, la grille reçoit la tension de référence et la base et la source sont reliées au condensateur. Selon un troisième mode d'exécution, le dispositif comprend en outre une diode branchée entre les résistances du pont diviseur, une résistance branchée en parallèle à la diode et à la deuxième résistance du pont diviseur et un deuxième condensateur branché en parallèle à la deuxième résistance du pont diviseur, ledit deuxième condensateur maintenant le transistor polarisé, de sorte que la conduction du transistor se 3. produit au début de l'alternance positive VPM de la tension. Selon un quatrième mode d'exécution, le dispositif comprend en outre, entre les résistances du pont diviseur, un circuit additionnel comportant deux résistances, une diode, une capacité et un transistor. La première résistance dudit circuit additionnel est branchée entre la première résistance du pont diviseur et la base du transistor, la diode du circuit additionnel est branchée entre ladite première résistance du pont diviseur et l'émetteur du transistor, la deuxième résistance dudit circuit additionnel est branchée par l'intermédiaire d'un troisième condensateur à l'émetteur dudit transistor, la ligne reliant ladite deuxième résistance et la capacité sont en outre reliées au point M du circuit et le collecteur du transistor est relié à la deuxième résistance du pont diviseur. La tension de référence est prise sur le collecteur dudit transistor. Le circuit du dispositif crée une seconde plage de conduction pendant l'alternance positive de la tension. Selon une première variante du quatrième mode d'exécution, le dispositif comporte en outre un microcontrolleur et, entre les résistances du pont diviseur, un circuit additionnel comprenant une résistance, deux diodes, une capacité et un transistor. La première diode est branchée entre la première30 résistance du pont diviseur et la base du transistor, la résistance est branchée entre la première résistance du pont diviseur et l'émetteur du transistor par l'intermédiaire de la capacité et de la seconde diode, 4. l'émetteur du transistor est également relié à la première résistance du pont diviseur et le collecteur du transistor est relié à la deuxième résistance du pont diviseur. La tension de référence est prise sur le collecteur dudit transistor. L'entrée du microcontrolleur reçoit au travers d'un second pont diviseur à résistances une tension image de la tension continue homopolaire et la sortie du microcontrolleur est reliée à la base dudit transistor, ladite sortie du microcontrolleur permettant de bloquer la conduction du transistor. Selon une autre variante du quatrième mode d'exécution, la sortie S du microcontrolleur est reliée au circuit du quatrième mode d'exécution par l'intermédiaire d'un transistor et d'une résistance. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description des modes d'exécution de celle-ci et des figures qui s'y rapportent. La figure 1 représente le schéma général du dispositif selon le premier mode d'exécution. La figure 2a représente la tension alternative de la source. La figure 2b représente les alternances positives à convertir de la tension de la source. La figure 3 représente le circuit du dispositif selon le deuxième mode d'exécution. 5. La figure 4 représente la tension de référence VRefM et la tension VUM aux bornes de la charge dans le deuxième mode d'exécution. La figure 5 représente le circuit du dispositif selon le troisième mode d'exécution. La figure 6 représente la tension VUM aux bornes de la charge dans le troisième mode d'exécution. La figure 7 représente le circuit du dispositif selon le quatrième mode d'exécution. La figure 8 représente la tension VUM aux bornes de la charge dans le quatrième mode d'exécution. La figure 9 représente le circuit du dispositif selon la première variante du quatrième mode d'exécution. La figure 10 représente le circuit du dispositif selon la deuxième variante du quatrième mode d'exécution. La figure 11 représente le circuit du dispositif selon la troisième variante du quatrième mode d'exécution. La figure 12 représente le circuit du dispositif selon la quatrième variante du quatrième mode d'exécution. Le principe du dispositif est décrit tout d'abord en référence aux figures 1 à 4. Le circuit représenté à la figure 1 comprend une résistance R1, une capacité Cl et une diode D en série 6. et il est alimenté entre la phase P et le neutre N par la tension alternative VPN de la source, représentée à la figure 2a. Les alternances négatives de cette tension VPN sont coupées par la diode D de sorte que la tension VPM entre les points P et M, ce point M étant entre la capacité Cl et la diode D, ne comporte que les alternances positives de la tension VPN. La tension VPM, représentée à la figure 2b, est la tension destinée à être convertie en tension continue homopolaire VUM. Un interrupteur I est branché en série avec la résistance Rl, entre la résistance R1 et la capacité Cl, ledit interrupteur étant actionné par un amplificateur opérationnel A. L'amplificateur A compare une tension de référence VRefM avec la tension VUM aux bornes de la capacité Cl. La tension de référence VRefM est une tension image de la tension VPM appliquée au pont diviseur de tension constitué par les résistances R2 et R3. Lorsque la tension VRefM est supérieure à la tension VUM, l'interrupteur I se ferme et la capacité Cl se charge. Dès que la tension VUM est supérieure à la tension VRefM, l'interrupteur s'ouvre, l'alimentation est interrompue et la capacité Cl se décharge, assurant ainsi la continuité de la tension VUM. La figure 3 représente le circuit du dispositif selon un deuxième mode d'exécution de l'invention. Ce mode est similaire au premier mode décrit dans lequel l'amplificateur opérationnel A et l'interrupteur I sont remplacés par un transistor à effet de champ Tl. La résistance Rl est reliée au drain du transistor Tl, la base et la source du transistor Tl sont branchées sur un point commun et la capacité Cl est branchée entre ce 7 2771865 point commun et le point M du circuit. La grille du transistor Tl est branchée au pont diviseur de tension formé par les deux résistances R2 et R3 en série entre la phase P et le point M du circuit. La tension appliquée à la grille du transistor est la tension de référence VRefM qui est une image des alternances positives VPM appliquées au circuit. La tension de la charge est la tension VUM aux bornes de la capacité Cl. Le fonctionnement de ce mode d'exécution est décrit plus particulièrement en référence à la figure 4: lorsque la tension VRefM est supérieure à la tension VUM, le transistor Tl conduit et la capacité Cl se charge au travers de la résistance Rl par le courant Ir. Dès que la tension de référence VRefM est inférieure à la tension VUM, le transistor Tl se bloque, le courant Ir est interrompu et la capacité Cl se décharge assurant ainsi la continuité de la tension VUM. En considérant un courant de 30 mA fourni à la charge, des valeurs, données à titre d'exemple, pour les composants de ces deux premiers modes d'exécution sont les suivantes: Rl=lkQ; R2=47kn; R3=4,7kn; C1=47gF. Dans le mode d'exécution représenté à la figure 3, l'inconvénient est que la conduction du transistor Tl a lieu lorsque la différence de potentiel aux bornes du transistor Tl se situe dans la plage des valeurs les plus fortes, c'est-à-dire proche de la crête de l'alternance positive (voir la figure 4), ce qui 8. provoque une dissipation importante par le transistor Tl. Le troisième mode d'exécution représenté à la figure 5 permet d'améliorer le circuit du deuxième mode d'exécution de la figure 3. Le circuit du troisième mode d'exécution est basé sur le circuit du deuxième mode d'exécution, dans lequel la résistance R4 correspond à la résistance R2 et la résistance R5 correspond à la résistance R3. Dans ce troisième mode d'exécution une diode Dl, une résistance R6 et une capacité C2 sont ajoutées au circuit de la figure 3. La diode Dl est branchée entre la résistance R4 et le point sur lequel la tension de référence VRefM est prise. La résistance R6 est branchée entre la ligne reliant la résistance R4 à la diode Dl et la ligne issue de la résistance R5 du pont diviseur. La capacité C2 est finalement branchée en parallèle à la résistance R5. Le fonctionnement de ce mode d'exécution est décrit en référence à la figure 6. La durée de conduction du transistor Tl est réduite à une portion de la demi- alternance de la tension VRefM (voir la figure 4) de sorte que la différence de potentiel aux bornes du transistor Tl est dans la plage des valeurs les plus faibles. Le courant traversant la résistance Rl est représenté par la courbe Ir. La puissance dissipée par le transistor Tl est alors réduite. En particulier, la présence de la capacité C2 permet de maintenir le transistor Tl polarisé de manière qu'il conduise dès 9 2771865 l'apparition de l'alternance positive et qu'il cesse de conduire dès que la tension VUM est supérieure à VRefM. En considérant un courant de 30 mA fourni à la charge, des valeurs, données à titre d'exemple, pour les composants de ce troisième mode d'exécution sont les suivantes: Rl=lkD; R4=47k ; R5=470kQ; R6=4,7kn; C1=47gF; C2=liF. Dans ce mode d'exécution, un courant indésirable subsiste toutefois lorsque le transistor Tl est en train de se bloquer provoquant ainsi une dissipation inutile. Le quatrième mode d'exécution permet de pallier l'inconvénient mentionné ci-dessus. Ce mode est décrit plus particulièrement en référence aux figures 7 et 8. Ce quatrième mode d'exécution est basé sur le deuxième mode d'exécution représenté à la figure 3 et il comprend en outre un circuit comportant deux résistances R9 et RO10, une diode D2, une capacité C3 et un transistor T2. Les résistances R8 et R7 du circuit correspondent aux résistances R2 et R3 respectivement du pont diviseur de la figure 3. La résistance R9 est branchée entre la ligne issue de la résistance R8 et la base du transistor T2. La diode D2 est branchée entre la ligne issue de la résistance R8 et l'émetteur du transistor T2. La résistance R10 est en série avec la capacité C3, les deux étant en parallèle à la diode D2 et reliées également à l'émetteur du transistor T2. Le collecteur du transistor T2 est relié à la résistance R7 et la tension de référence VRefM appliquée à la 10. grille du transistor T2 est prise sur la ligne reliant le collecteur du transistor T2 à la résistance R7. La ligne reliant la résistance R10 et la capacité C3 est également reliée au point M du circuit. Le fonctionnement de ce quatrième mode d'exécution est décrit en référence à la figure 8. Grâce au circuit ajouté, le courant résiduel est supprimé et, de plus, une seconde plage de conduction du transistor Tl apparaît pendant l'alternance positive, juste avant la plage de tension nulle. Cette deuxième plage de conduction est en outre avantageuse en ce qu'elle permet la recharge de la capacité en deux temps. Le courant traversant la résistance Ri durant cette deuxième plage de conduction est représenté en traits tiretés dans la figure 8. En considérant un courant de 30 mA fourni à la charge, des valeurs, données à titre d'exemple, pour les composants du quatrième mode d'exécution sont les suivantes: Rl=lkQ; R8=47kO; R7=470kn; R10=4,7kQ; C1=474F; C3=1iF. La première variante de ce quatrième mode d'exécution est décrite en référence à la figure 9. Dans cette variante, un microcontrolleur (non- représenté) a été ajouté. Ce microcontrolleur reçoit sur l'une de ses entrées E un signal VEM qui est une image de la tension VUM aux bornes de la capacité Cl et fournit sur l'une de ses sorties S une tension permettant de bloquer le transistor T1 pendant la 1l. période durant laquelle la conduction n'est pas souhaitée. Le circuit de cette variante est basé sur le circuit du quatrième mode d'exécution (voir la figure 7) dans lequel la résistance R9 est remplacée par une diode D4, la diode D2 est supprimées et une diode D3 est ajoutée entre la capacité C3 et l'émetteur du transistor T2. La tension sur l'entrée E du microcontrolleur est obtenue par un pont diviseur constitué par des résistances Rll et R12 branchées entre les points U et M du circuit, c'est-à-dire aux bornes de la capacité Cl, et la sortie S du microcontrolleur est branchée au travers d'une résistance R13 à la base du transistor T2. L'intérêt de cette première variante est de permettre l'interruption de la conduction du transistor T1 à volonté, par exemple lors d'une très faible consommation de puissance par la charge. La sortie S du microcontrolleur permet en effet de bloquer la conduction du transistor T2 et par conséquent celle du transistor T1. Selon la deuxième variante du quatrième mode d'exécution, basée sur le circuit de la figure 7 et représentée à la figure 10, la sortie S1 d'un microcontrolleur (non-représenté) est branchée sur la base d'un transistor T4, dont l'émetteur est relié au point P du circuit par l'intermédiaire d'une résistance R14 et dont le collecteur est relié au drain du transistor T1. Selon la troisième variante du quatrième mode d'exécution représentée à la figure 11, la sortie S2 du 12. microcontrolleur (non- représenté) est branchée sur la base d'un transistor T5. Le collecteur du transistor T5 est relié au point commun entre les résistances R8 et R10 et l'émetteur est relié, au travers d'une résistance R15, à la ligne issue de la résistance R10. Selon la quatrième variante du quatrième mode d'exécution représentée à la figure 12, la sortie S3 du microcontrolleur (non-représenté) est branchée sur la base d'un transistor T6, dont le collecteur est relié au collecteur du transistor T2 par l'intermédiaire d'une résistance R16 et dont l'émetteur est relié au point M du circuit. L'intérêt de ces trois dernières variantes du quatrième mode d'exécution est qu'elles permettent de commander la puissance à fournir par l'alimentation. La présence d'un signal sur la sortie S du microcontrolleur permet à l'alimentation de fournir une puissance plus importante pour la charge. Les modes d'exécution décrits le sont à titre d'exemple et des variations dans le cadre de la protection revendiquée sont bien entendu possibles. 13. Revendications 1. Dispositif de conversion des alternances positives (VPM) d'une tension alternative alimentant le dispositif entre un point P et un point M en une tension continue homopolaire (VUM) caractérisé en ce qu'il comprend - un moyen de limitation du courant (Rl) auquel les alternances positive (VPM) sont appliquées, - un moyen de découpage du courant (I,T1) branché en série avec le moyen de limitation du courant (Rl), - un moyen de stockage du courant (Cl) branché en série avec le moyen de découpage du courant (I,Tl) et aux bornes duquel la tension continue homopolaire (VUM) est prise, - des moyens de mesure (R2,R3;R4,R5;R7,R8) des alternances positives (VPM) branchés en parallèle aux moyens de limitation, de découpage et de stockage du courant, fournissant une tension de référence (VRefM) proportionnelle aux alternances positives (VPM), - un moyen de comparaison (A,Tl) fermant le moyen de découpage (I,Tl) du courant de manière à charger le moyen de stockage du courant (Cl) et ouvrant le moyen de découpage du courant (I,T1) de manière à permettre la décharge du moyen de stockage du courant (Cl) pour assurer la continuité de la tension homopolaire (VUM). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de limitation du courant est une résistance (Rl) et le moyen de stockage du courant est un condensateur (Cl). 14. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de mesure des alternances positives (VPM) sont constitués par un pont diviseur comprenant deux résistances (R2,R3;R4,R5;R7,R8). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de découpage du courant est un interrupteur (I) et que le moyen de comparaison est un amplificateur opérationnel (A) fermant l'interrupteur (I) quand la tension de référence (VRefM) est supérieure à la tension continue homopolaire (VUM) et ouvrant l'interrupteur (I) quand la tension continue homopolaire (VUM) est supérieure à la tension de référence (VRefM). 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de découpage du courant et le moyen de comparaison sont constitués par un transistor (Tl), dont le drain est relié au moyen de limitation du courant (Rl), la grille reçoit la tension de référence (VRefM) et la base et la source sont reliées au condensateur (Cl). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une diode (Dl) branchée entre les résistances (R4,R5) du pont diviseur, une résistance (R6) branchée en parallèle à la diode (Dl) et à la deuxième résistance (R5) du pont diviseur et un deuxième condensateur (C2) branché en parallèle à la deuxième résistance (R5) du pont diviseur, ledit deuxième condensateur (C2) maintenant le transistor (Tl) polarisé, de sorte que la conduction du transistor 15. se produit au début de l'alternance positive (VPM) de la tension. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, entre les résistances (R7,R8) du pont diviseur, un circuit additionnel comportant deux résistances (R9,R10), une diode (D2), une capacité (C3) et un transistor (T2), la première résistance (R9) dudit circuit additionnel étant branchée entre la première résistance (R8) du pont diviseur et la base du transistor (T2), la diode (D2) du circuit additionnel étant branchée entre ladite première résistance (R8) du pont diviseur et l'émetteur du transistor (T2), la deuxième résistance (R10) dudit circuit additionnel étant branchée par l'intermédiaire d'un troisième condensateur (C3) à l'émetteur dudit transistor (T2), la ligne reliant ladite deuxième résistance (R10) et la capacité (C3) étant en outre reliée au point M du dispositif et le collecteur du transistor (T2) étant relié à la deuxième résistance (R7) du pont diviseur, et en ce que la tension de référence (VRefM) est prise sur le collecteur dudit transistor (T2) de sorte que le circuit crée une seconde plage de conduction du transistor (Tl) pendant l'alternance positive (VPM) de la tension. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, entre les résistances (R7,R8) du pont diviseur, un circuit additionnel comprenant une résistance (R10), deux diodes (D3,D4), une capacité (C3) et un transistor (T2), la première diode (D4) étant branchée entre la première résistance (R8) du pont diviseur et la base du transistor (T2), la 16. résistance (R10) étant branchée entre la première résistance (R8) du pont diviseur et l'émetteur du transistor (T2) par l'intermédiaire de la capacité (C3) et de la seconde diode (D3), l'émetteur du transistor (T2) étant également relié à la première résistance (R8) du pont diviseur et le collecteur du transistor (T2) étant relié à la deuxième résistance (R7) du pont diviseur, en ce que la tension de référence (VRefM) est prise sur le collecteur dudit transistor (T2), et en ce que la sortie (S) d'un microcontrolleur est reliée à la base dudit transistor (T2), l'entrée (E) du microcontrolleur recevant au travers d'un second pont diviseur à résistances (Rll,R12), une tension (VEM) image de la tension continue homopolaire (VUM), ladite sortie (S) du microcontrolleur permettant de bloquer la conduction du transistor (T1). 9. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un microcontrolleur dont la sortie (Sl,S2,S3) est branchée sur l'alimentation de manière à commander la puissance fournie par l'alimentation. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la sortie (S1) du microcontrolleur est reliée à la base d'un transistor (T4), dont l'émetteur est relié au point P du dispositif par l'intermédiaire d'une résistance (R14) et dont le collecteur est relié au drain du transistor (T1) de l'alimentation.