Brevet FR2801742A1 — publié le 20010601

CIRCUIT HYBRIDE HAUTE TENSION La présente invention concerne le domaine des circuits électroniques haute tension et basse puissance, en particulier des circuits amplificateurs ou des alimentations programmables. On connaît dans l'état de la technique des dispositifs de commande haute tension, mettant en #uvre des tubes électroniques. De tels dispositifs nécessitent des puissances de chauffage importantes pour le chauffage des filaments. Leur taille et leur encombrement est relativement important. On connaît également dans l'état de la technique des circuits à transistor. Le brevet français FR9610719 décrit par exemple une alimentation rapide pour tube intensificateur d'image. L'alimentation du tube fournit une tension de référence à une première borne de la galette, une tension variable à une deuxième borne de cette galette, une tension variable de photocathode et une tension d'écran de sortie. Le circuit de commande de la tension à la deuxième borne de la galette comprend un amplificateur haute tension à transistors présentant une faible consommation au repos et une grande rapidité de commande pour diminuer ou augmenter la tension en fonction des variations du courant d'écran. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un circuit miniaturisé apte à fonctionner à des tensions supérieures à 6000 volts. A cet effet, l'invention concerne selon son acception la plus générale un circuit hybride à semi conducteur modulable par un courant de commande pour le pilotage de hautes tensions, caractérisé en ce qu'il est comporte au moins une diode haute tension polarisée en inverse entourée par au moins deux diodes émettant un rayonnement infrarouge alimentées par le courant de commande et disposées pour permettre une interaction optique avec la diode haute tension, lesdites diodes étant intégrés dans un boîtier rempli d'une résine isolant d'encapsulation présentant un taux de transmission élevé en dans le domaine des infrarouges. Avantageusement, les diodes de modulation infrarouge sont disposées transversalement, avec un axe d'émission radial par rapport à l'axe principal de la diode haute-tension. Selon un mode de réalisation avantageux, la diode haute tension et les diodes infrarouge sont disposées dans un boîtier en un matériau réfléchissant dans les infrarouges, ledit boîtier étant rempli par une résine époxyde. De préférence, les diodes électroluminescentes infrarouges émettent un rayonnement d'environ 880 nanomètres. Selon un mode de réalisation préféré, les diodes électroluminescentes infrarouges sont connectées en série. Avantageusement, le boîtier est réalisé en résine époxyde chargé par un matériau à base d'oxyde de Titane ou d'autres charges ayant des propriétés de réflexion dans l'infrarouge. L'invention concerne également un amplificateur haute tension caractérisé en ce qu'il comporte au moins un circuit hybride conforme à l'invention commandé par un signal d'entrée alimentant les diodes électroluminescentes infrarouge, et délivrant un signal de sortie commandé par la diode haute tension alimentée par un courant inverse. Elle concerne également une alimentation programmable haute tension caractérisé en ce qu'elle comporte au moins un circuit hybride conforme à l'invention commandé par un signal ajustable alimentant les diodes électroluminescentes infrarouge, et délivrant un signal de sortie commandé par la diode haute tension alimentée par un courant inverse. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant à un exemple non limitatif de réalisation et aux figures annexées où - la figure 1 représente une vue en coupe d'un optocoupleur selon l'invention ; - la figure 2 représente une la courbe de réponse de la diode haute tension ; - la figure 3 représente une vue schématique d'un tel optocoupleur ; - la figure 4 représente le schéma de principe d'un amplificateur haute tension. La figure 1 représente une vue en coupe d'un optocoupleur selon un exemple non limitatif de l'invention. Le dispositif comporte une diode haute tension (1) entourée de trois diodes électroluminescentes (2 à 4). Les diodes (1 à 4) sont disposées dans un boîtier (5) réfléchissant dans la bande de fonctionnement des diodes. Le boîtier est réalisé en un matériau à base d'oxyde de Titane. L'espace intérieur de ce boîtier est rempli avec une résine époxyde (6) assurant l'isolement électrique et le couplage optique. La diode (1) est une diode haute tension de forme générale cylindrique. I1 s'agit par exemple d'une diode commercialisée par la société SEMTECH sous les références SM40, SM50, SM75 ou SM100, dont l'enrobage opaque a été retiré, pour permettre la sensibilité au rayonnement infrarouge. Cette diode (1) est entourée de trois diodes électroluminescentes (2 à 4), par exemple des diodes commercialisées par la société SIEMENS sous les références SFH421 ou SFH426. Ces diodes présentent une. fenêtre dont la normale (12 à 14) est orientée radialement par rapport à l'axe longitudinal (11) de la diode haute tension (1). La lumière infrarouge émise par les diodes (2 à 4) entraîne une augmentation du courant inverse de la diode haute tension (1). Le courant inverse varie entre quelques nanoampères en l'absence d'émission infrarouge, à -quelques centaines de micro-ampères lorsque les diodes (2 à 4) sont parcourues par un courant de commande et émettent un rayonnement infrarouge. La diode (1) se comporte donc comme une résistance variable, dont la courbe est représentée en figure 2. La figure 3 représente un schéma de principe d'un équipement d'un amplificateur utilisant un tel circuit. Les diodes de détection (2 à 4) sont connectées en série. La diode d'émission (1) est polarisée en sens inverse. La tension de blocage d'un tel dispositif hybride dépasse 10.000 volts. La figure 4 représente le schéma de principe d'une alimentation programmable haute tension mettant en oeuvre deux circuits hybrides (20, 30) conformes à l'invention. Chacun des circuits hybrides comprend une diode haute tension respectivement (21), (31) entourée de trois diodes électroluminescentes respectivement (22 à 24) et (32 à 34). Les deux circuits hybrides (20, 30) sont commandés par un signal de commande délivré par un circuit (40). Les entrées (26, 36) sont reliés en série, ainsi que les sorties (27, 37). L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple non limitatif. Diverses variantes de réalisation, notamment mettant en #uvre plus de trois diodes d'émission infrarouge, peuvent être réalisées sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Circuit hybride à semi-conducteur modulable par un courant de commande pour le pilotage de hautes tensions, caractérisé en ce qu'il est comporte au moins une diode haute tension (1) polarisée en inverse entourée par au moins deux diodes émettant un rayonnement infrarouge (2 à 4) alimentées par le courant de commande et disposées pour permettre une interaction optique avec la diode haute tension (1), lesdites diodes (1.à 4) étant intégrés dans un boîtier (5) rempli d'une résine d'encapsulation présentant un taux de transmission élevé dans l'infrarouge. 2 - Circuit hybride selon la revendication principale caractérisé en ce que les diodes de modulation infrarouge sont disposées transversalement, avec un axe d'émission radial par rapport à l'axe principal de la diode haute-tension. 3 - Circuit hybride selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la diode haute tension et les diodes infrarouge sont disposées dans un boîtier (5) en un matériau réfléchissant dans les infrarouges, et en ce que la résine comporte des charges ayant des propriétés de réflexion dans l'infrarouge. 4 - Circuit hybride selon la revendication 3 caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes infrarouges (2 à 4) émettent un rayonnement d'environ 880 nanomètres. 5 - Circuit hybride selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes infrarouges (2 à 4) sont connectées en série. 6 - Circuit hybride selon la revendication 1 caractérisé en ce que le boîtier est réalisé en un matériau à base d'oxyde de Titane. 7 - Amplificateur haute tension caractérisé en ce qu'il comporte au moins un circuit hybride conforme à la revendication 1 commandé par un signal d'entrée alimentant les diodes électroluminescentes infrarouge, et délivrant un signal de sortie commandé par la diode haute tension alimentée par un courant inverse. 8 - Alimentation programmable haute tension caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un circuit hybride conforme à la revendication 1 commandé par un signal ajustable alimentant les diodes électroluminescentes infrarouge, et délivrant un signal de sortie commandé par la diode haute tension alimentée par un courant inverse.