Brevet FR2830697A1 — publié le 20030411

ALIMENTATION ELECTRIQUE POUR UN VFD DESCRIPTION Domaine technique La présente invention se situe dans le domaine des alimentations électriques destinées à alimenter un ou plusieurs moyens d'affichage fluorescents sous vide. Il s'agit de tubes triodes plats connus dans l'état de l'art sous le nom de VFD, (Vacuum Fluorescent Display). Les VFD sont utilisés en particulier pour l'affichage d'informations sur les tableaux de bord, par exemple les tableaux de bord d'automobiles. L'invention concerne aussi un circuit comprenant ladite alimentation et le VFD, et une utilisation de cette alimentation pour l'alimentation d'un VFD. Arrière plan technologique Les VFD sont utilisés comme moyens d'affichage sur un grand nombre de types d'appareils, en particulier les appareils électroniques grand public et pour les tableaux de bord d'automobile. Ils comportent un filament, qui lorsqu'il est chauffé émet des électrons, une grille et une anode. La grille et l'anode portées à un potentiel positif par rapport au potentiel du filament permettent d'accélérer les électrons vers l'anode. L'anode comporte un revêtement électroluminescent qui devient lumineux lorsqu'il est frappé par les électrons. De façon standard, les VFD sont disponibles sous forme de segments disposés de façon à pouvoir produire des caractères alpha numériques ou d'autres motifs. En fonctionnement, les filaments sont chauffés en permanence, et les segments s'éclairent ou non en fonction de la valeur de tensions d'éclairage appliquées ou non à la fois sur la grille et l'anode. L'application des tensions d'éclairage est commandée par des moyens de commande. En l'absence de tensions positives d'éclairage, une luminescence rémanente des segments est provoquée par des électrons ayant une forte énergie thermique. Pour éviter cette luminescence rémanente, le filament est polarisé par un potentiel positif dit d'extinction. Ainsi, lorsque l'anode ne reçoit pas de tension d'éclairage, le filament est à un potentiel positif par rapport à l'anode et les électrons thermiques sont soumis à un champ électrique qui les ramène sur le filament. Bien entendu, les valeurs des potentiels d'éclairage de grille et d'anode sont fixées à une valeur plus élevée que la valeur du potentiel d'extinction. Le filament polarisé est chauffé par un courant alternatif appliqué à ses extrémités. En général, les moyens de commande des potentiels d'éclairage des différents segments du VFD sont constitués par un microcontrôleur. Ainsi, on voit que l'alimentation électrique d'un VFD nécessite des tensions positives d'alimentation pour l'anode et la grille, une tension positive différente pour la polarisation du filament et une tension alternative pour le chauffage du filament. Il faut de plus une tension pour l'alimentation du microcontrôleur. La présente invention a pour objet une alimentation électrique capable de produire notamment toutes les tensions nécessaires à l'alimentation et au contrôle du VFD, un circuit comportant l'alimentation et le VFD, et enfin une utilisation de l'alimentation pour alimenter un ou plusieurs VFD. Dans la technique automobile, ces différentes tensions sont produites de façon individuelle par des circuits indépendants les uns des autres, chaque circuit recevant la tension délivrée par la batterie et produisant l'une des tensions régulées nécessaires. Ces tensions sont produites par des alimentations classiques ne présentant pas les facilités d'adaptation de la puissance consommée par les circuits utilisateurs à la puissance délivrée et consommée par l'alimentation. Brève description de l'invention La présente invention a pour but de simplifier les circuits destinés à produire les différentes tensions nécessaires en particulier pour l'alimentation et le contrôle de VFD. De la'sorte, on réduit la masse des circuits, leur temps de fabrication et donc leur coût. Un autre but de la présente invention est aussi de diminuer la consommation électrique par une meilleure adaptation de la puissance délivrée par l'alimentation à la puissance consommée par les circuits utilisateurs. Elle vise enfin à diminuer la consommation dans des modes veilles. A toutes ces fins, on utilise selon l'invention, une alimentation à découpage recevant une tension en provenance d'une source de tension continu, par exemple une batterie, pour produire les différentes tensions nécessaires à l'alimentation électrique de VFD. De façon en elle même connue, une alimentation à découpage comporte un ou plusieurs enroulements primaires couplés à une source d'alimentation en courant continu, au travers d'un circuit de commutation qui établit ou interrompt le passage du courant entre la source et le ou les enroulements primaires de sorte qu'un régime pulsatoire est établi dans les enroulements primaires. L'alimentation comporte aussi plusieurs enroulements secondaires délivrant directement, ou de préférence après filtrage par des circuits de filtrage, des tensions à différentes valeurs. Une régulation permet d'adapter les durées de passage de courant à la consommation des circuits utilisateurs. Par rapport aux alimentations à découpage connues de l'art antérieur, une alimentation à découpage améliorée selon l'invention, pour l'adapter notamment à l'alimentation d'un VFD, présente par rapport à l'art antérieur, des caractéristiques avantageuses qui vont être précisées ci-après. De façon connue, les enroulements secondaires sont connectés à des redresseurs permettant d'obtenir un courant redressé qui après filtrage, fournit une tension stabilisée à une valeur souhaitée. Il peut arriver que dans une telle alimentation, l'un des enroulements secondaires ait un point milieu connecté à la masse de sorte que les tensions à chaque extrémité de cet enroulement secondaire sont en opposition de phase. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention un point milieu de l'un des enroulements secondaire est connecté à une source de tension continue de valeur fixe, par exemple une batterie. Ainsi les tensions à chaque extrémité de cet enroulement secondaire sont en opposition de phase. Cet enroulement est dédié à l'alimentation en courant alternatif des filaments de chauffage des VFD. Ainsi le filament du VFD est portée à la tension positive de la source de tension de valeur fixe, ce qui assure sa polarisation à une valeur positive, et de plus les extrémités de ce filament reçoivent des tensions alternatives en opposition de phase, ce qui assure un courant de chauffage dans le filament. Ainsi, l'invention est relative à une alimentation à découpage comprenant : - des bornes de raccordement à une source de tension continue, - un transformateur ayant un circuit magnétique couplant un enroulement primaire et des enroulements secondaires dudit transformateur, - un circuit de régulation et de commutation réglant des temps de passage de courant en provenance de ladite source de tension continue dans l'enroulement primaire du transformateur, caractérisé en ce qu'un premier enroulement secondaire du transformateur a un point central couplé à une borne de la source d'alimentation en courant continu et des sorties délivrant des tensions en oppositions de phase. Le couplage peut être direct ou par l'intermédiaire par exemple d'un pont diviseur de tension permettant d'adapter la valeur de la tension de polarisation d'un filament de chauffage alimenté par le dit enroulement secondaire. Selon une autre caractéristique avantageuse, la source de tension continue a une tension de sortie de valeur fixe dont la valeur est égale à la tension de polarisation des filaments de chauffage des VFD. Ainsi en connectant le point milieu de l'enroulement secondaire dédié à l'alimentation en courant alternatif des filaments de chauffage des VFD à ladite source, on obtient une alimentation particulièrement simple dudit filament de chaque VFD. Dans une utilisation sur automobile où la source de tension continue qui sera connectée à l'alimentation à découpage est la batterie équipant l'automobile, la tension de cette batterie constitue aussi la tension de valeur fixe dont la valeur est égale à la tension de polarisation. Ainsi, par exemple, si la batterie est une batterie de 12 volts, une borne de la batterie à la tension positive de 12 volts sera connectée au point milieu de l'enroulement secondaire dédié à l'alimentation en courant alternatif des filaments de chauffage des VFD. Ainsi aucun circuit supplémentaire n'est nécessaire pour produire la tension de polarisation des filaments de chauffage des VFD. Naturellement, la valeur des tensions d'anode et grille du VFD, délivrée par d'autres enroulements secondaires de l'alimentation devra être adaptée à cette valeur de tension de polarisation pour produire un champs électrique suffisant pour l'accélération des électrons. Ainsi l'invention est-elle aussi relative à un circuit d'alimentation d'un moyen d'affichage fluorescent sous vide (VFD) ledit moyen d'affichage comportant un filament de chauffage ayant deux extrémités, une grille et une anode, caractérisé en ce qu'il comporte une alimentation selon l'invention, l'enroulement secondaire du transformateur dont le point milieu est couplé à la source de courant continu ayant des sorties délivrant des tensions en opposition de phase connectées l'une, à une extrémité du filament de chauffage et l'autre à l'autre extrémité dudit filament de chauffage. Brève description des dessins Un exemple de réalisation de l'invention sera maintenant commenté en liaison avec la figure 1 annexée qui représente un schéma d'une alimentation électrique conforme à l'invention, cette alimentation étant connectée à un VFD. Description d'un mode particulier de réalisation Un exemple de réalisation de l'invention sera maintenant décrit en liaison avec la figure 1. Les alimentations à découpage étant en ellemême connues, seules seront commentées quelques caractéristiques avantageuses de l'alimentation représentée. L'alimentation à découpage, comportant les caractéristiques avantageuses selon l'invention, comporte une connexion 2 de raccordement à une première borne d'une batterie d'automobile non représentée, et une connexion 4 de raccordement de l'alimentation à une deuxième borne de cette même batterie. De préférence les bornes 2 et 4 de la batterie sont connectées, comme représenté sur la figure 1, à l'alimentation par l'intermédiaire d'un circuit de régulation 40 ayant des bornes de sortie 2', 4'. Dans la suite de la description les références 2,4 pourront symboliser aussi les bornes 2'et 4'd'une alimentation équipée d'un circuit 40 de régulation de la tension de batterie. La borne par exemple positive 4 est connectée en série avec un enroulement primaire 6 d'un transformateur 8. Le transformateur 8 comprend, outre l'enroulement primaire 6, des enroulements secondaires 10,12, 14 couplés à l'enroulement primaire 6, au travers d'un circuit magnétique saturable 16 représenté schématiquement de façon conventionnelle, par un trait. L'enroulement primaire 6 est connecté en série avec un circuit 18 de régulation et de commutation comportant des moyens de commutation 5. Le circuit 18 de régulation et de commutation reçoit, au travers d'un pont diviseur 22, une valeur de tension représentative de la valeur de l'une des tensions régulées délivrées à partir de l'un, 14, des enroulements secondaires. Le pont diviseur 22 est raccordé à l'enroulement 14 sur une sortie 24 dudit enroulement. D'autre éléments de cette alimentation en elle-même connue sont représentés pour une meilleure compréhension de l'invention mais non commentés ni référencés. Le fonctionnement de cette alimentation de principe connu a été rappelé plus haut. La valeur de tension reçue au travers du pont diviseur 22 est comparée dans le circuit 18 à une tension de référence. L'écart entre cette valeur de tension et la tension de référence est utilisé dans le circuit 18 pour moduler en largeur des impulsions de courant créées dans le circuit primaire par ouverture et fermeture du circuit primaire par les moyens interrupteurs 5. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'un, 12, des enroulements secondaires a un point milieu 7 connecté à la borne positive 4 de la batterie par une liaison conductrice 11. Des sorties 13,15 en opposition de phase dudit enroulement secondaire 12 sont connectées chacune respectivement à une extrémité d'un filament 17 de chauffage d'un VFD 19. Ledit filament de chauffage 17 est ainsi polarisé à la tension délivrée par la batterie et est parcouru par un courant alternatif créé par des impulsions de courant puisque les tensions aux sorties 13,15 de l'enroulement 12 et donc du filament 17 sont en opposition de phase. Un autre enroulement secondaire, l'enroulement 10, délivre la tension nécessaire à l'alimentation des grilles 23, et anodes 25, des VFD 19. L'application effective de cette tension à l'anode et à la grille d'un segment particulier est effectuée par des moyens 21, en eux-mêmes connus, de commutation commandés par un microcontrôleur non représenté. Sur la figure 1 un seul circuit VFD1 19 a été représenté. Il existe en général sur un véhicule une pluralité de VFD, recevant chacun la tension de polarisation du filament 17 et le courant de chauffage, et au travers des moyens 21 de commutation les tensions de grille et d'anode. Chacun des VFD est raccordé à l'alimentation de la même façon que le VFD 19. Cette possibilité d'une pluralité de VFD est exprimée sur la figure 1 par des flèches en sortie des moyens 21 de commutation. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention destinée à réduire la consommation pendant les périodes de veille, un régulateur de tension 28 est alimenté sur une entrée 39, par deux sources de tension. L'entrée 39 du régulateur de tension 28 est connectée d'une part à une sortie 36 de l'enroulement secondaire 14 et d'autre part, par une liaison 35 comportant un interrupteur 33 a la borne positive 4 de la batterie. Un circuit 34 de commande de l'interrupteur 33 a une première entrée 45 recevant un signal de commande en provenance d'un microcontrôleur non représenté, et une seconde entrée 37 connectée à la borne 4 de la batterie. Une sortie 31 du circuit 34 est connectée à une entrée de commande de l'interrupteur 33. Le régulateur de tension 28 a une sortie 41 connectée par une liaison 42 à des circuits non représentés alimentés à l'état de veille et par une liaison 43 à des circuits non représentés qui ne sont pas alimentés à l'état de veille. Un interrupteur 32 ayant une entrée de commande 44 est destiné à couper l'alimentation desdits circuits non alimentés. Le fonctionnement est décrit ci-après. En état de veille, le régulateur 28, délivrant par exemple une tension régulée de 5 volts alimente un microcontrôleur non représenté. Le microcontrôleur a une partie de ses circuits qui ne sont pas alimentés. Seuls sont alimentés des circuits permettant par exemple de maintenir une information d'horloge pour une montre de bord, des circuits de détection de fin de l'état de veille ou encore de détection d'une alarme, par exemple de vol. Les fonctions et circuits non alimentés à l'état de veille sont coupés par l'ouverture de l'interrupteur 32 recevant à cette fin une commande sur son entrée de commande 44. Pendant l'état de veille l'alimentation à découpage n'est pas activée. Le régulateur 28 est alimenté dans cet état de veille directement par la batterie, et l'entrée 39 est connectée à cet effet, à la borne 4 par l'intermédiaire de la liaison 35, dont l'interrupteur 33 est commandé à l'état passant par le circuit 34 de commande dudit interrupteur 33. Lorsque l'on passe de l'état de veille à un état de fonctionnement normal, l'alimentation et tous les circuits sont activés. L'interrupteur 32 en sortie du régulateur 28 est commandé à l'état passant. Dans ces conditions la puissance délivrée par le régulateur 28 augmente considérablement. Afin de réduire la dissipation dans ce régulateur 28, celui-ci est alimenté sur son entrée 39 par une connexion 36 à l'enroulement secondaire 14. Cet enroulement délivre une tension différente de la tension de la batterie. Cette tension est mieux adaptée à la délivrance par le régulateur 28 de la puissance moyenne nécessaire dans ces conditions de fonctionnement. Lorsque la tension délivrée par la batterie chute en dessous d'une valeur seuil, cette chute est détectée par le circuit de commande 34 de l'interrupteur 33 qui reçoit cette valeur de tension sur son entrée 37. Le circuit de commande 34 commande alors l'interrupteur 33 à l'état passant. Par ailleurs l'alimentation est dans ce cas coupée. L'alimentation en provenance de la batterie se superpose pendant une période transitoire à l'alimentation en provenance de l'enroulement 14 puis se substitue à cette dernière alimentation. Ainsi, selon ce mode de réalisation, l'alimentation comporte un régulateur 28 de production d'une tension continue régulée, alimenté pendant les périodes de veille par la source de tension continue et pendant les périodes de fonctionnement par un enroulement secondaire de l'alimentation. A cette fin le régulateur (28) de production d'une tension continue régulée a une borne d'entrée 39 couplée par une liaison 35 comportant un interrupteur 33 à une borne 4 de la source d'alimentation en courant continu et par une connexion 36 à l'un 14 des enroulements secondaires du transformateur 8. Dans l'exemple ici commenté la batterie délivre une tension de 12 volts et la connexion 36 à l'enroulement 14 délivre une tension de 7 volts. Le régulateur 28 est prévu pour délivrer une tension de 5 volts. Ainsi dans cet exemple la tension délivrée par l'enroulement 14 est une tension de valeur inférieure à la tension délivrée par la source d'alimentation en courant continu mais supérieure à la valeur de tension délivrée par le régulateur 28. REVENDICATIONS 1. Alimentation à découpage comprenant : des bornes (2,4) de raccordement à une source de tension continue, - un transformateur (8) ayant un circuit magnétique (16) couplant un enroulement primaire (6) et des enroulements secondaires (10,12, 14) dudit transformateur (8), - un circuit (18) de régulation et de commutation réglant des temps de passage de courant en provenance de ladite source de tension continue dans l'enroulement primaire (6) du transformateur (8), caractérisé en ce qu'un premier enroulement secondaire (12) du transformateur (8) a un point central (7) connecté à une borne (4) de la source de tension continue et des sorties (13,15) délivrant des tensions en opposition de phase. 2. Alimentation à découpage selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comporte un régulateur (28) de production d'une tension continue régulée ayant une borne d'entrée (39) couplée à une sortie (36) de l'un (14) des enroulements secondaires du transformateur (8), et par une liaison (35) comportant un premier interrupteur (33) à une borne (4) de la source de tension continue. 3. Alimentation à découpage selon la revendication 2 caractérisée en ce que le premier interrupteur (33) a une entrée (31) de commande connectée à un circuit (34) de commande dudit interrupteur (33), ledit circuit (34) de commande ayant une entrée (37) connectée à une borne (4) de la source d'alimentation en courant continu. 4. Alimentation à découpage selon la revendication 3 caractérisée en ce que une valeur de tension délivrée à partir de la sortie (36) dudit un (14) des enroulements secondaires du transformateur (8), a une valeur intermédiaire entre une valeur de tension délivrée par la source de tension continue et une valeur de tension délivrée par ledit régulateur (28). 5. Alimentation à découpage selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que la source de tension continue est une batterie d'automobile. 6. Circuit d'alimentation d'un moyen (19) d'affichage fluorescent sous vide (VFD) ledit moyen (19) d'affichage comportant un filament (17) de chauffage ayant deux extrémités, une grille (23) et une anode (25), caractérisé en ce qu'il comporte une alimentation selon l'une des revendications 1 à 5, le premier enroulement secondaire (12) du transformateur (8) ayant l'une desdites sorties (13,15) en opposition de phase connectée à une extrémité du filament (17) de chauffage et l'autre desdites sorties en opposition de phase (13,15) connectée à l'autre extrémité dudit filament (17) de chauffage. 7. Circuit d'alimentation d'un moyen (19) d'affichage fluorescent sous vide (VFD) selon la revendication 6 caractérisé en ce que la grille (23) et l'anode (25) dudit moyen (19) d'affichage sont couplées à un second enroulement secondaire (10) dudit transformateur (8). 8. Utilisation d'une alimentation à découpage selon l'une des revendications 1 à 5 pour l'alimentation d'un moyen (19) d'affichage fluorescent sous vide (VFD), ledit moyen (19) d'affichage comportant un filament (17) de chauffage ayant deux extrémités, une grille (23) et une anode (25), le premier enroulement secondaire (12) du transformateur (8) ayant l'une desdites sorties (13,15) en opposition de phase connectée à une extrémité du filament (17) de chauffage et l'autre desdites sorties en opposition de phase (13,15) connectée à l'autre extrémité dudit filament (17) de chauffage.