Brevet FR2825849A1 — publié le 20021213

CIRCUIT DE COMMANDE UTILISABLE AVEC UN CONVERTISSEUR DE PUISSANCE A COMMUTATION La présente invention concerne un circuit de commande utilisable avec un convertisseur de puissance à commutation. La figure 1 est un schéma représentant des blocs fonctionnels de circuit d'un convertisseur de puissance à commutation classique. Comme le représente la figure 1, le convertisseur de puissance à commutation 1 comprend un circuit de redressement en pont 11, un circuit de filtrage 12 destiné à éviter les interférences électromagnétiques, un transformateur avec son circuit périphérique 13, un circuit de sortie en courant continu 14, un circuit de commutation asservi 15, un circuit de rétroaction 16 et un circuit de commande 17. L'alimentation en courant alternatif 10 est transformée en tension continue par l'intermédiaire du convertisseur de puissance à commutation 1 et la tension continue est ensuite délivrée à une charge 18. Le circuit de rétroaction transfère l'état de variation de la densité de courant ou de la valeur de tension à l'extrémité de sortie au circuit de commande 17. Le circuit de commande 17 produira donc un signal de commande qui est délivré en sortie au circuit de commutation asservi 15 en réponse à l'état de la densité de courant ou de la valeur de tension pour déterminer la condition de fonctionnement du transformateur et de son circuit périphérique 13. Par conséquent, le convertisseur de puissance à commutation 1 peut fournir à la charge 18 une puissance continue appropriée. Dans le cas du convertisseur de puissance à commutation de type classique, un circuit intégré de modulation de largeur de bande d'impulsion est utilisé pour assurer la fonction du circuit de commande. Comme on le sait, le circuit intégré de modulation de largeur de bande d'impulsion continue de produire un signal de modulation d'une largeur de bande d'impulsion très petite même lorsque le convertisseur de puissance à commutation classique est dépourvu de charge consommatrice d'énergie. Une perte de puissance subsiste donc. En plus de la perte de puissance, le circuit de commande utilisant le circuit intégré de modulation de largeur de bande d'impulsion présente également les inconvénients d'un coût élevé et d'un grand volume. Par conséquent, l'objectif de la présente invention est de développer un circuit de commande devant être utilisé avec un convertisseur de puissance à commutation de façon à résoudre les problèmes posés précédemment relatifs à la perte de puissance, la taille et le coût de fabrication. A cet effet, l'invention concerne un circuit de commande utilisable avec un convertisseur de puissance à commutation, ledit convertisseur de puissance à commutation comprenant un circuit de redressement, un transformateur avec un circuit périphérique, un circuit de sortie en courant continu, un circuit de commutation asservi et un circuit de rétroaction pour transformer une alimentation en courant alternatif en une tension continue fournie à une charge, ledit circuit de commande comprenant : - un dispositif capacitif relié électriquement en série entre une résistance variable dudit circuit de rétroaction et la masse, ladite résistance variable possède une résistance variant avec une valeur de tension de ladite charge ; - une première résistance de diviseur reliée électriquement en série entre ladite résistance variable et ledit circuit de commutation asservi ; une seconde résistance de diviseur reliée électriquement en série entre ladite première résistance de diviseur et la masse ; et un commutateur asservi relié électriquement entre ledit circuit de commutation asservi, ladite première résistance de diviseur et la masse, circuit de commande dans lequel une valeur de tension totale desdites première et seconde résistances de diviseur varie avec ladite résistance de la résistance variable pour commuter ledit commutateur asservi afin d'activer en outre optionnellement ledit circuit de commutation asservi de façon à autoriser ledit transformateur avec ledit circuit périphérique à procéder à une transformation d'énergie L'invention concerne également un circuit de commande utilisable avec un convertisseur de puissance à commutation, ledit convertisseur de puissance à commutation comprenant un circuit de redressement, un transformateur avec un circuit périphérique, un circuit de sortie en courant continu, un circuit de commutation asservi et un circuit de rétroaction pour transformer une alimentation en courant alternatif en une tension continue fournie à une charge, ledit circuit de commande comprenant : - un dispositif capacitif relié électriquement en série entre une résistance variable dudit circuit de rétroaction et la masse, ladite résistance variable possède une résistance variant avec une valeur de tension de ladite charge ; - une résistance de diviseur reliée électriquement en série entre ladite résistance variable et ledit circuit de commutation asservi ; et un commutateur asservi relié électriquement entre ledit circuit de commutation asservi, ladite résistance de diviseur et la masse, circuit dans lequel une valeur de tension de ladite résistance de diviseur varie avec ladite résistance de la résistance variable pour commuter ledit commutateur asservi afin d'activer en outre optionnellement ledit circuit de commutation asservi (25) de façon à autoriser ledit transformateur avec ledit circuit périphérique à procéder à une transformation d'énergie. Selon des modes de réalisation préférés de l'invention : - la résistance variable reliée électriquement en série au dispositif capacitif est une partie de transistor d'un photocoupleur ; - le commutateur asservi est un transistor ; - le commutateur asservi est un transistor à jonction bipolaire ; - le commutateur asservi est relié électriquement à un commutateur du circuit de commutation asservi ; le commutateur est un transistor à effet de champ à semi-conducteur à oxyde métallique (MOSFET) ; - lorsque la valeur de tension totale des première et seconde résistances de diviseur augmente avec la diminution de la valeur de tension de la charge, la valeur de tension totale des première et seconde résistances de diviseur diminue de façon à bloquer en conséquence le commutateur asservi et à activer en outre le circuit de commutation asservi de façon à autoriser le transformateur avec le circuit périphérique à procéder à la transformation d'énergie, et lorsque la valeur de tension totale des première et seconde résistances de diviseur diminue avec l'augmentation de la valeur de tension de la charge, la valeur de tension totale des première et seconde résistances de diviseur augmente de façon à rendre passant en conséquence le commutateur asservi et à désactiver en outre le circuit de commutation asservi de sorte que le transformateur avec le circuit périphérique arrête de procéder à la transformation d'énergie ; L'invention concerne en outre un circuit de commande utilisable avec un convertisseur de puissance à commutation, ledit convertisseur de puissance à commutation comprenant un circuit de redressement, un transformateur avec un circuit périphérique, un circuit de sortie en courant continu, un circuit de commutation asservi et un circuit de rétroaction pour transformer une alimentation en courant alternatif en une tension continue fournie à une charge, ledit circuit de commande comprenant : - un dispositif capacitif relié électriquement en série entre une résistance variable dudit circuit de rétroaction et la masse, ladite résistance variable possède une résistance variant avec une valeur de tension de ladite charge ; - une première résistance de diviseur reliée électriquement en série entre ladite résistance variable et ledit circuit de commutation asservi ; - une seconde résistance de diviseur reliée électriquement en série entre ladite première résistance de diviseur et la masse ; et - un commutateur asservi relié électriquement entre ledit circuit de commutation asservi, ladite première résistance de diviseur et la masse, circuit dans lequel une valeur de tension totale desdites première et seconde résistances de diviseur augmente avec la diminution de ladite valeur de tension' de ladite charge, ladite valeur de tension totale desdites première et seconde résistances de diviseur diminue de façon à bloquer en conséquence ledit commutateur asservi et à activer en outre ledit circuit de commutation asservi de façon à autoriser ledit transformateur avec ledit circuit périphérique à procéder à ladite transformation d'énergie, et lorsque ladite valeur de tension totale desdites première et seconde résistances de diviseur diminue avec l'augmentation de ladite valeur de tension de ladite charge, ladite valeur de tension totale desdites première et seconde résistances de diviseur augmente de façon à rendre passant en conséquence ledit commutateur asservi et à désactiver en outre ledit circuit de commutation asservi de sorte que ledit transformateur avec ledit circuit périphérique arrête de procéder à ladite transformation d'énergie. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple qui représentent respectivement : - la figure 1, un schéma fonctionnel d'un convertisseur de puissance à commutation de type classique ; - la figure 2, un schéma fonctionnel de circuit représentant un mode de réalisation préféré d'un convertisseur de puissance à commutation selon la présente invention ; et - la figure 3, un schéma fonctionnel de circuit représentant un autre mode de réalisation préféré d'un convertisseur de puissance à commutation selon la présente invention. En référence, à la figure 2 un convertisseur de puissance à commutation selon la présente invention est représenté. Ce convertisseur comprend un circuit de redressement en pont 21, un circuit de filtrage 22 destiné à éviter les interférences des ondes électromagnétiques, un transformateur avec son circuit périphérique 23, un circuit de sortie en courant continu 24, un circuit de commutation asservi 25 et un circuit de rétroaction 26 similaires à ceux de la technique antérieure, et il comprend en outre un circuit de commande 27. Au lieu d'utiliser le circuit intégré de modulation de largeur de bande d'impulsion de l'art antérieur, le convertisseur de puissance à commutation 2 de la présente invention utilise le circuit de commande 27 pour transformer efficacement une alimentation en courant alternatif 20 en une tension continue fournie à une charge 28. Comme le représente la figure 2, le circuit de commande comprend un dispositif capacitif 271, une première résistance de diviseur 272, une seconde résistance de diviseur 273 et un commutateur asservi 274 qui est un transistor à jonction bipolaire. Le dispositif capacitif 271 est relié électriquement en série entre une partie de transistor 2611 d'un photocoupleur 261 dans le circuit de rétroaction 26 et la masse. La partie de transistor 2611 du photocoupleur 261 sert de résistance variable dans le circuit. En outre, en réponse à la diminution de la valeur de tension de la charge 28, la valeur de la résistance variable augmente, et en réponse à l'augmentation de la valeur de tension de la charge 28, la valeur de la résistance variable diminue. Par ailleurs, la première résistance de diviseur 272 est reliée électriquement en série entre la partie de transistor 2611 du photocoupleur 261 et un transistor à effet de champ à semi-conducteur à oxyde métallique (MOSFET) 251 du circuit de commutation asservi 25. Le MOSFET 251 est utilisé en tant que commutateur dans le circuit de commutation asservi 25. La seconde résistance de diviseur 273 est reliée électriquement en série entre la première résistance de diviseur 272 et la masse. En outre, un transistor à jonction bipolaire utilisé en tant que commutateur asservi 274 est relié électriquement entre le MOSFET 251, la première résistance de diviseur 272 et la masse. La tension fournie par le dispositif capacitif 271 est divisée par l'intermédiaire de la partie de transistor 2611 du photocoupleur 261, de la première résistance de diviseur 272 et de la seconde résistance de diviseur 273. Lorsque la résistance de la partie de transistor 2611 du photocoupleur 261 augmente avec la diminution de la valeur de tension de la charge 28, la valeur de tension totale des première et seconde résistances de diviseur 272 et 273, c'est-à-dire la valeur de tension au n#ud A, diminue. La diminution de tension au n#ud A bloque le commutateur asservi 274 et active en outre le MOSFET 251 du circuit de commutation asservi 25 de façon à utiliser le transformateur avec son circuit périphérique 23 pour procéder à la transformation de l'énergie. D'autre part, lorsque la résistance de la partie de transistor 2611 du photocoupleur 261 diminue en réponse à l'augmentation de la valeur de tension de la charge 28, la valeur de tension au n#ud A augmente et rend passant le commutateur asservi 274. En outre, le MOSFET 251 du circuit de commutation asservi 25 est désactivé de sorte que le transformateur avec son circuit périphérique 23 arrête de procéder à la transformation d'énergie. De plus, une diode Zener 275 et une résistance de limitation 276 sont utilisées pour protéger le circuit de commande 27 et n'ont pas un effet significatif sur l'action ci-dessus. La figure 3 qui est un schéma fonctionnel représentant un autre mode de réalisation préféré d'un convertisseur de puissance à commutation selon la présente invention. Le circuit de commutation asservi 25, le circuit de rétroaction 26 et le circuit de commande 27 sont similaires à ceux représentés dans le mode de réalisation précédent à l'exception du fait qu'une seule résistance de diviseur 277 est reliée électriquement entre la partie de transistor 2611 du photocoupleur 261 et la masse. La tension du dispositif capacitif 271 est divisée par la partie de transistor 2611 du photocoupleur 261 et la résistance de diviseur 277. En réponse à la diminution de la valeur de tension de la charge 28, la résistance de la partie de transistor 2611 du photocoupleur 261 augmente, d'où il en résulte une diminution de la valeur de tension des résistances de diviseur 277, c'est-à-dire de la valeur de tension au n#ud B. Lorsque la tension au n#ud B diminue, le commutateur asservi 274 est bloqué pour activer le MOSFET 251 du circuit de commutation asservi 25 de façon à autoriser le transformateur avec son circuit périphérique 23 à procéder à la transformation de l'énergie. D'autre part, lorsque la résistance de la partie de transistor 2611 du photocoupleur 261 diminue en réponse à l'augmentation de la valeur de tension de la charge 28, la valeur de tension au n#ud B augmente et rend passant le commutateur asservi 274. Ensuite, le MOSFET 251 du circuit de commutation asservi 25 est désactivé de sorte que le transformateur avec son circuit périphérique 23 arrête de procéder à la transformation de l'énergie. Cependant, dans le cas d'une charge de courant trop importante éventuelle, le commutateur asservi 274 utilise de préférence le transistor pouvant charger un courant important, tel qu'un transistor à jonction bipolaire. Le circuit de commande selon l'invention présente les avantages d'une structure simple, d'un coût faible et d'un petit volume par rapport au circuit intégré de modulation de largeur de bande d'impulsion. En outre, le circuit de commande de la présente invention peut fournir un courant continu approprié en réponse à une variation de charge. Par ailleurs, le circuit de commande ne délivre aucune puissance en sortie lorsque la charge est nulle, et ainsi la présente invention peut résoudre efficacement le problème de perte de puissance du circuit intégré de modulation de largeur de bande d' impulsion qui continue à délivrer en sortie une puissance même sans aucune charge. En outre, en raison du petit volume du circuit de commande, on peut transporter le produit facilement. Il doit être bien entendu toutefois que ces exemples sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'Invention dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. REVENDICATIONS 1. Circuit de commande (27) utilisable avec un convertisseur de puissance à commutation (2), ledit convertisseur de puissance à commutation (2) comprenant un circuit de redressement (21), un transformateur avec un circuit périphérique (23), un circuit de sortie en courant continu (24), un circuit de commutation asservi (25) et un circuit de rétroaction (26) pour transformer une alimentation en courant alternatif (20) en une tension continue fournie à une charge (28), ledit circuit de commande (27) comprenant : - un dispositif capacitif (271) relié électriquement en série entre une résistance variable dudit circuit de rétroaction (26) et la masse, ladite résistance variable possède une résistance variant avec une valeur de tension de ladite charge (28) ; - une première résistance de diviseur (272) reliée électriquement en série entre ladite résistance variable et ledit circuit de commutation asservi (25) ; - une seconde résistance de diviseur (273) reliée électriquement en série entre ladite première résistance de diviseur (272) et la masse ; et un commutateur asservi (274) relié électriquement entre ledit circuit de commutation asservi (25), ladite première résistance de diviseur (272) et la masse, caractérisé en ce qu'une valeur de tension totale desdites première et seconde résistances de diviseur (272,273) varie avec ladite résistance de la résistance variable pour commuter ledit commutateur asservi (274) afin d'activer en outre optionnellement ledit circuit de commutation asservi (25) de façon à autoriser ledit transformateur avec ledit circuit périphérique (23) à procéder à une transformation d'énergie. 2. Circuit de commande (27) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite résistance variable reliée électriquement en série audit dispositif capacitif (271) est une partie de transistor (2611) d'un photocoupleur (261). 3. Circuit de commande (27) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit commutateur asservi (274) est un transistor. 4. Circuit de commande (27) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit commutateur asservi (274) est un transistor à jonction bipolaire. 5. Circuit de commande (27) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit commutateur asservi (274) est relié électriquement à un commutateur dudit circuit de commutation asservi (25). 6. Circuit de commande (27) selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit commutateur est un transistor à effet de champ à semiconducteur à oxyde métallique (MOSFET) (251). 7. Circuit de commande (27) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque la valeur de tension totale desdites première et seconde résistances de diviseur (272,273) augmente avec la diminution de ladite valeur de tension de ladite charge (28), ladite valeur de tension totale desdites première et seconde résistances de diviseur (272,273) diminue de façon à bloquer en conséquence ledit commutateur asservi (274) et à activer en outre ledit circuit de commutation asservi (25) de façon à autoriser ledit transformateur avec ledit circuit périphérique (23) à procéder à ladite transformation d'énergie, et lorsque ladite valeur de tension totale desdites première et seconde résistances de diviseur (272, 273) diminue avec l'augmentation de ladite valeur de tension de ladite charge (28), ladite valeur de tension totale desdites première et seconde résistances de diviseur (272,273) augmente de façon à rendre passant en conséquence ledit commutateur asservi (274) et à désactiver en outre ledit circuit de commutation asservi (25) de sorte que ledit transformateur avec ledit circuit périphérique (23) arrête de procéder à ladite transformation d'énergie. 8. Circuit de commande (27) utilisable avec un convertisseur de puissance à commutation (2), ledit convertisseur de puissance à commutation (2) comprenant un circuit de redressement (21), un transformateur avec un circuit périphérique (23), un circuit de sortie en courant continu (24), un circuit de commutation asservi (25) et un circuit de rétroaction (26) pour transformer une alimentation en courant alternatif (20) en une tension continue fournie à une charge (28), ledit circuit de commande (27) comprenant : - un dispositif capacitif (271) relié électriquement en série entre une résistance variable dudit circuit de rétroaction (26) et la masse, ladite résistance variable possède une résistance variant avec une valeur de tension de ladite charge (28) ; - une résistance de diviseur (277) reliée électriquement en série entre ladite résistance variable et ledit circuit de commutation asservi (25) ; et un commutateur asservi (274) relié électriquement entre ledit circuit de commutation asservi (25), ladite résistance de diviseur (277) et la masse, caractérisé en ce qu'une valeur de tension de ladite résistance de diviseur (277) varie avec ladite résistance de la résistance variable pour commuter ledit commutateur asservi (274) afin d'activer en outre optionnellement ledit circuit de commutation asservi (25) de façon à autoriser ledit transformateur avec ledit circuit périphérique (23) à procéder à une transformation d'énergie. 9. Circuit de commande (27) selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite résistance variable reliée électriquement en série audit dispositif capacitif (271) est une partie de transistor (2611) d'un photocoupleur. 10. Circuit de commande (27) selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit commutateur asservi (274) est un transistor. 11. Circuit de commande (27) selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit commutateur asservi (274) est un transistor à jonction bipolaire. 12. Circuit de commande (27) selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit commutateur asservi (274) est relié électriquement à un commutateur dudit circuit de commutation asservi (25). 13. Circuit de commande (27) selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit commutateur est un transistor à effet de champ à semiconducteur à oxyde métallique (MOSFET) (251). 14. Circuit de commande (27) selon la revendication 8, caractérisé en ce que lorsque ladite valeur de tension desdites résistances de diviseur (277) augmente avec la diminution de ladite valeur de tension de ladite charge (28), ladite valeur de tension de ladite résistance de diviseur (277) diminue de façon à bloquer en conséquence ledit commutateur asservi (274) et à activer en outre ledit circuit de commutation asservi (25) de façon à autoriser ledit transformateur avec ledit circuit périphérique (23) à procéder à ladite transformation d'énergie, et lorsque ladite valeur de tension de ladite résistance de diviseur (277) diminue avec l'augmentation de ladite valeur de tension de ladite charge (28), ladite valeur de tension de ladite résistance de diviseur (277) augmente de façon à rendre passant en conséquence ledit commutateur asservi (274) et à désactiver en outre ledit circuit de commutation asservi (25) de sorte que ledit transformateur avec ledit circuit périphérique (23) arrête de procéder à ladite transformation d'énergie. 15. Circuit de commande (27) devant utilisable avec un convertisseur de puissance à commutation (2), ledit convertisseur de puissance à commutation (2) comprenant un circuit de redressement (21), un transformateur avec un circuit périphérique (23), un circuit de sortie en courant continu (24), un circuit de commutation asservi (25) et un circuit de rétroaction (26) pour transformer une alimentation en courant alternatif (20) en une tension continue fournie à une charge (28), ledit circuit de commande (27) comprenant : un dispositif capacitif (271) relié électriquement en série entre une résistance variable dudit circuit de rétroaction (26) et la masse, ladite résistance variable possède une résistance variant avec une valeur de tension de ladite charge (28) ; une première résistance de diviseur (272) reliée électriquement en série entre ladite résistance variable et ledit circuit de commutation asservi (25) ; une seconde résistance de diviseur (273) reliée électriquement en série entre ladite première résistance de diviseur (272) et la masse ; et un commutateur asservi (274) relié électriquement entre ledit circuit de commutation asservi (25), ladite première résistance de diviseur (272) et la masse, caractérisé en ce qu'une valeur de tension totale desdites première et seconde résistances de diviseur (272,273) augmente avec la diminution de ladite valeur de tension de ladite charge (28), ladite valeur de tension totale desdites première et seconde résistances de diviseur (272,273) diminue de façon à bloquer en conséquence ledit commutateur asservi (274) et à activer en outre ledit circuit de commutation asservi (25) de façon à autoriser ledit transformateur avec ledit circuit périphérique (23) à procéder à ladite transformation d'énergie, et lorsque ladite valeur de tension totale desdites première et seconde résistances de diviseur (272, 273) diminue avec l'augmentation de ladite valeur de tension de ladite charge (28), ladite valeur de tension totale desdites première et seconde résistances de diviseur (272,273) augmente de façon à rendre passant en conséquence ledit commutateur asservi (274) et à désactiver en outre ledit circuit de commutation asservi (25) de sorte que ledit transformateur avec ledit circuit périphérique (23) arrête de procéder à ladite transformation d'énergie.