Brevet FR2861917A1 — publié le 20050506

CIRCUIT FORMANT SOURCE D'ALIMENTATION À COURANT CONTINU ET INTERRUPTEUR À CIRCUIT DE DÉTECTION DE DÉFAUT DE MASSE UTILISANT LE CIRCUIT FORMANT SOURCE D'ALIMENTATION À COURANT CONTINU La présente invention concerne un circuit formant source d'alimentation à courant continu pour alimenter en énergie un circuit électronique contenu dans un dispositif utilisé dans un circuit à courant alternatif comme par exemple un interrupteur de circuit en cas de détection de défaut de masse. Contexte de l'invention La figure 4 représente la configuration générale d'un interrupteur de circuit en cas de détection de défaut de masse. Cet interrupteur 1 de circuit en cas de détection de défaut de masse de la figure 4 est un dispositif qui surveille les défauts de masse dans un circuit d'alimentation en énergie comportant un circuit de charge (par exemple un circuit d'alimentation à courant alternatif connecté à une borne 2 du côté de la source d'alimentation, un moteur électrique connecté à une borne 3 du côté de la charge) et qui met à l'arrêt ce système lorsqu'un défaut de masse est détecté, pour protéger ce circuit d'alimentation en énergie du défaut de masse. Pour remplir ce rôle, l'interrupteur 1 de circuit en cas de détection de défaut de masse comporte un contact 8 d'enclenchement et de déclenchement pour enclencher ou déclencher le contact avec le circuit d'alimentation en énergie; un transformateur 5 de courant à phase nulle qui est inséré dans le circuit d'alimentation en énergie pour détecter le courant de défaut de masse dans le circuit d'alimentation en énergie; un circuit 6 de détection de défaut de masse composé d'un circuit électronique qui détermine l'existence du défaut de masse sur la base d'un signal de sortie du transformateur 5 de courant à phase nulle; un dispositif 7 de déclenchement qui est attaqué par le signal de détection de défaut de masse au moyen du circuit 6 de détection de défaut de masse pour ouvrir (arrêter) le contact 8 d'enclenchement et de déclenchement du circuit d'alimentation en énergie; et un circuit 4 formant source d'alimentation à courant continu qui convertit une tension alternative obtenue du circuit d'alimentation en énergie en une tension continue pour alimenter en tension continue le circuit 6 de détection de défaut de masse et le dispositif 7 de déclenchement. Ce circuit 4 formant source d'alimentation à courant continu a pour fonction de redresser une tension d'une source d'alimentation à courant alternatif triphasée ou monophasée afin de la convertir en une tension continue et d'abaisser la tension à une tension au moyen de laquelle le circuit 6 de détection de défaut de masse ou autre peut fonctionner pour effectuer la stabilisation. La figure 5 représente un exemple d'une technique classique destinée à un circuit formant source d'alimentation à courant continu. Dans ce circuit formant source d'alimentation classique, une tension alternative triphasée est redressée par un circuit 41 de redressement afin d'être convertie en une tension continue puis un circuit 43 à courant constant fournit une commande à courant constant permettant de commander une tension appliquée au circuit 6 de détection de défaut de masse et au dispositif 7 de déclenchement afin que la tension ait une valeur de tension plus faible. Le circuit 43 à courant constant est composé d'un transistor Tri; d'une diode Zener ZD1 et de résistances ri et r2. En ce qui concerne le transistor Tri, la tension de base est une tension constante qui est déterminée par la tension Zener de la diode Zener ZD1. Par conséquent, le transistor TRI effectue une commande afin qu'un courant le délivré par un émetteur soit constant quel que soit le niveau d'une tension redressée V. Comme défini par une formule (1), un courant I délivré à la charge est la somme d'un courant le passant du côté émetteur du transistor Tri et d'un courant Ib passant du côté de la diode Zener ZD1 (voir formule (1)). Les valeurs des résistances ri et r2 sont généralement sélectionnées de façon que I le et que le > Ib. Par conséquent, comme le montre la formule (2), la valeur du courant I est déterminée par la tension Zener VZ1 de la diode Zener ZD1 et par la résistance de commande r2 en raison du fait que la tension Ve entre la base et l'émetteur du transistor Tri est pratiquement égale à la tension Zener VZ1 de la diode Zener ZD1 insérée dans ce circuit. Le courant passant dans la résistance ri et dans la diode Zener ZD1 est obtenu conformément à la formule (3). I=Ie+Ib (1) le = Ve/r2 = VZ1/r2 (2) Ib = (Vi-Vb)/r1 (3) 2861917 3 Dans les formules indiquées ci-dessus, "I" représente un courant de charge, "Ie" représente le courant passant dans la résistance r2, "Ib" représente le courant passant dans la résistance ri et dans la diode Zener ZD1, "Vi" représente une tension redressée, "Vb" représente une tension de base du transistor Tri, et "Ve" représente une tension aux bornes de la résistance r2. Le courant de sortie de ce circuit 4 formant source d'alimentation à courant continu est délivré à un condensateur C2, au dispositif 7 de déclenchement et au circuit 6 de détection de défaut de masse. Lorsque le circuit 6 de détection de défaut de masse fournit un signal de détection de défaut de masse en tant que signal de grille à un thyristor TH lors de la détection d'un défaut de masse, ce thyristor TH est activé pour attaquer une bobine de déclenchement TC du dispositif 7 de déclenchement afin de faire fonctionner un mécanisme 71 de déclenchement pour désactiver un mécanisme d'activation/désactivation (non représenté) du contact 8 d'enclenchement et de déclenchement afin d'interrompre ainsi la source d'alimentation. Une diode Zener ZD2 est prévue pour fixer une tension exigée pour attaquer la bobine de déclenchement TC. Lorsque la tension d'utilisation se situe dans une gamme étroite (par exemple lorsqu'une tension d'utilisation est fixée à une valeur de 100 V ou de 200 V) ou lorsque le courant de charge I est relativement élevé (par exemple lorsque le courant de charge I est supérieur ou égal à quelques ampères), ce circuit classique peut maintenir le courant de charge I à une valeur fixe même si la tension d'utilisation varie. Cependant, lorsque ce circuit est effectivement utilisé dans un interrupteur de circuit en cas de détection de défaut de masse, la tension d'utilisation peut avoir une valeur quelconque comprise entre 100 V et 400 V et le courant exigé par le circuit de détection de défaut de masse ou autre est faible (par exemple de quelques mA). Dans ce cas, le courant Ib passant dans la diode Zener ZD1 du circuit à courant constant est faible (le courant Ib est par exemple de l'ordre de quelques centaines de pA) mais ne peut pas être ignoré lorsque le courant I de charge est faible. C'est pour cette raison que lorsqu'un circuit classique est utilisé avec une tension située dans l'intervalle de 100 V à 400 V, le courant le de sortie du transistor Tri peut être maintenu à un niveau constant, comme illustré sur la figure 6. Cependant, le courant Ib passant dans la résistance ri et dans le circuit de la diode Zener ZD1 augmente proportionnellement à l'augmentation de tension. Il en résulte que le courant de charge I (qui est la somme de Ib et de Ie) croît lors de l'augmentation de tension, comme illustré sur la figure 6. Lorsque le courant délivré au circuit 6 de détection de défaut de masse varie ainsi, un circuit d'amplification analogique ou un comparateur (non représenté) qui y est utilisé est soumis à des conditions de fonctionnement différentes et la caractéristique de détection de défaut de masse varie en fonction de la tension d'utilisation, ce qui empêche d'obtenir une précision de détection stable. Pour remédier à cet inconvénient, le circuit formant source d'alimentation illustré dans la publication de la demande de brevet japonais soumis à l'inspection publique 2000-357446 a été suggéré comme circuit formant source d'alimentation à courant constant pouvant délivrer un courant relativement stable même lorsque la tension d'utilisation varie de façon significative. La figure 7 représente un circuit formant source d'alimentation décrit dans cette demande de brevet japonais antérieure. Le circuit 43 à courant constant de la figure 7 comporte deux transistors Tri et Tr2 et trois résistances ri à r3 pour constituer un circuit à courant constant. En ce qui concerne les autres composants, le circuit 43 à courant constant comporte pratiquement les mêmes composants que ceux du circuit classique de la figure 5. Dans le circuit formant source d'alimentation classique de la figure 7, le courant passant dans les résistances r2 et r3 est faible et la chute de tension de la résistance r3 est faible lorsque la tension d'exploitation est faible. Par conséquent, le transistor Tr2 présente un faible potentiel de base et est non passant. Il en résulte que le transistor Tri présente un potentiel de base élevé et est rendu passant et qu'un courant de charge est délivré par l'intermédiaire de ce transistor Tri et de la résistance r3 au circuit 6 de détection de défaut de masse. Lorsque la tension d'utilisation est élevée, le courant passant dans les 30 résistances r2 et r3 croît et l'affaiblissement de la tension de la résistance r3 est élevé. Il en résulte que le transistor Tr2 présente un potentiel élevé, que ce transistor Tr2 est passant et que le transistor Tri est non passant. Dans ce cas, le courant de charge est délivré par l'intermédiaire de la résistance ri et du transistor Tr2. En d'autres termes, en sélectionnant la valeur de la résistance ri 35 afin qu'elle corresponde à une haute tension, on peut limiter le courant de 2861917 5 charge I afin qu'il ait le même niveau que celui qui est provoqué lorsque la tension est faible. Le circuit classique de la figure 7 peut ainsi délivrer un courant pratiquement constant au circuit 6 de détection de défaut de masse même si la tension d'utilisation varie entre 100 V et 400 V. [Description de l'invention] [Problème devant être résolu par l'invention] Le circuit formant source d'alimentation classique de la figure 7 permet à l'un ou l'autre de deux transistors de fonctionner (d'être rendus passants) en fonction de la tension d'utilisation (c'est-à-dire en fonction d'un courant présent dans un cas réel) pour assurer une commande par un courant constant déterminé à l'avance. Cependant, ce circuit formant source d'alimentation classique ne peut pas délivrer de façon précise un courant constant dans la totalité de la gamme étendue de tensions d'utilisation en raison du fait qu'il fournit un courant à la charge (circuit de détection de défaut de masse) à partir des deux transistors par l'intermédiaire de trajets d'alimentation en courant ayant des constantes de circuits différentes. En raison de ce fait, ce circuit classique ne peut pas non plus entièrement éliminer les fluctuations des caractéristiques de détection de défaut de masse qui dépendent de la tension d'utilisation. Pour remédier à cet inconvénient du circuit classique, la présente invention a pour objectif de fournir un circuit formant source d'alimentation à courant continu qui peut délivrer de façon stable un courant constant à un circuit de détection de défaut de masse utilisé comme charge dans une large gamme de tensions d'utilisation, et un interrupteur de circuit en cas de détection de défaut de masse utilisant le circuit formant source d'alimentation à courant continu. [Moyens permettant de résoudre le problème posé] Pour résoudre le problème mentionné ci-dessus, la présente invention propose un circuit formant source d'alimentation à courant continu comportant un circuit à courant constant qui délivre, à partir d'un circuit de redressement destiné à convertir une tension alternative délivrée par une source d'alimentation à courant alternatif en une tension continue, à un circuit de commande utilisé comme charge, un courant constant ayant une tension inférieure à une tension de sortie du circuit de redressement, caractérisé en ce que le circuit à courant constant comprend: un premier transistor dont un collecteur est connecté à une sortie du circuit de redressement; une première résistance connectée entre un émetteur du premier transistor et le circuit de charge; une deuxième résistance connectée entre un collecteur et une base du premier transistor; un deuxième transistor ayant un circuit émetteur-collecteur connecté entre la base et l'émetteur du premier transistor; une troisième résistance connectée entre un émetteur et une base du deuxième transistor; et une diode Zener connectée entre la base du deuxième transistor et le circuit de charge; dans lequel le courant de sortie des premier et deuxième transistors est délivré au circuit de charge par l'intermédiaire de la première résistance. L'interrupteur de circuit en cas de détection de défaut de masse de l'invention est caractérisé en ce qu'un circuit formant source d'alimentation est monté dans l'interrupteur de circuit en cas de détection de défaut de masse afin qu'un courant constant soit délivré par ce circuit formant source d'alimentation à un circuit de détection de défaut de masse contenu dans l'interrupteur de circuit en cas de détection de défaut de masse. Dans ce cas, il est préférable que le côté à courant alternatif du circuit de redressement du circuit formant source d'alimentation soit connecté à un 2o circuit principal à courant alternatif de l'interrupteur de circuit en cas de détection de défaut de masse par l'intermédiaire d'une résistance et que le côté à courant continu du circuit de redressement soit connecté à un condensateur de lissage. Lorsque l'interrupteur de circuit en cas de détection de défaut de masse est destiné à un courant alternatif triphasé, les phases du côté à courant alternatif du circuit de redressement sont chacune connectées à des résistances de mêmes valeurs. [Effet de l'invention] Le circuit formant source d'alimentation à courant continu ayant la structure de la présente invention permet au courant délivré par le premier transistor à la charge et au courant délivré par le deuxième transistor d'augmenter ou de diminuer de manière complémentaire en fonction de la variation de la tension de sortie à courant continu du circuit de redressement et permet donc de délivrer un courant constant à la charge quelle que soit la valeur de la tension de sortie du circuit de redressement. Par conséquent, un interrupteur de circuit en cas de détection de défaut de masse comportant ce circuit formant source d'alimentation à courant continu peut fournir une caractéristique de détection de défaut de masse stable dans le circuit de détection de défaut de masse, dans une large gamme de tensions d'utilisation. [Meilleur mode de mise en oeuvre de l'invention] La présente invention va être décrite ci-après en référence à des modes de réalisation représentés dans les dessins. [Brève description des dessins] La figure 1 représente la structure d'un circuit formant source d'alimentation à courant continu d'un premier exemple de l'invention. La figure 2 représente la caractéristique tension-courant du circuit formant source d'alimentation à courant continu de l'invention. La figure 3 représente la structure d'un circuit formant source d'alimentation à courant continu du deuxième exemple de l'invention. La figure 4 représente la structure électrique d'un interrupteur de circuit en cas de détection de défaut de masse général. La figure 5 représente la structure d'un circuit formant source d'alimentation à courant continu classique. La figure 6 représente un diagramme de la caractéristique tension-courant d'un circuit formant source d'alimentation à courant continu classique. La figure 7 représente la structure d'un autre circuit formant source d'alimentation à courant continu classique. [Exemple 1] La figure 1 représente le premier exemple de l'invention. Sur la figure 1, des composants identiques à ceux du circuit classique sont désignés par les mêmes références numériques et ne seront pas décrits en détail. Le circuit de la figure 1 diffère du circuit formant source d'alimentation classique en ce que le circuit 42 à courant constant est composé des transistors Tri et Tr2; de la premier diode Zener ZD1; et des résistances ri à r3. Dans le transistor Tri du circuit 42 à courant constant, le collecteur est connecté à la sortie du circuit de redressement 41 et l'émetteur est connecté au circuit de charge par l'intermédiaire de la résistance r2, et la résistance ri est connectée entre le collecteur et la base. Dans le transistor Tr2, le circuit émetteur-collecteur est connecté entre la base et l'émetteur du transistor Tri et la résistance r3 est connectée entre l'émetteur et la base. La diode Zener ZD1 est ensuite connectée entre la base du transistor Tr2 et l'extrémité située du côté du circuit de charge de la résistance r2 pour constituer le circuit 42 à courant constant. Contrairement au transistor Tri, le transistor Tr2 a une résistance ri sélectionnée de façon à avoir une valeur de résistance élevée, à savoir de 100 k) ou plus. Par conséquent, la tension entre l'émetteur et le collecteur (perte) est réduite, de sorte qu'on peut utiliser un élément de faible capacité. La résistance r3 a également une valeur de résistance de plusieurs dizaines de k) sélectionnée de façon à être suffisamment supérieure à la 1 o valeur de la résistance à l'état passant (d'environ 1005) entre l'émetteur et le collecteur du transistor Tr2. Par conséquent, le courant passant à travers la résistance r3 et la diode Zener ZD1 vers le circuit de charge est négligeable. Le courant de charge I devant être commandé est défini par la formule (1) comme dans le cas du circuit classique. Cependant, ce circuit diffère du circuit classique en ce que le deuxième transistor Tr2 est ajouté à la résistance r2 de commande de courant afin que le courant Ib passant du côté de la base du premier transistor Tri passe à travers le deuxième transistor Tr2. II en résulte que le courant Ib varie proportionnellement à la tension redressée Vi, comme illustré sur la figure 2. La raison en est que le potentiel de base du transistor Tr2 est maintenue à une valeur constante par la diode Zener ZD1. Comme décrit ci-dessus, en faisant en sorte que le courant Ib varie proportionnellement à la variation de la tension redressée Vi, comme décrit précédemment, le potentiel de base du transistor Tri décroît de façon inversement proportionnelle en raison du fait que l'affaiblissement de tension de la résistance ri croît lors d'une augmentation du courant Ib et que le courant d'émetteur le du transistor Tri varie inversement proportionnellement à la variation de la tension redressée Vi, comme illustré sur la figure 2. En outre, les courants le et Ib présentent une variation complémentaire en fonction de la variation de la tension redressée Vi. II en résulte que le 3o courant I délivré au circuit 6 de détection de défaut de masse du circuit de charge (qui est la somme de le et Ib) est maintenu à une valeur constante et n'est pas influencé par une variation de la tension redressée Vi (voir figure 2). Ainsi, conformément à l'exemple décrit ci-dessus, un courant délivré au circuit 6 de détection de défaut de masse peut rester constant même si la tension d'utilisation varie de façon significative entre 100 V et 400 V, ce qui permet d'obtenir une caractéristique de détection de défaut de masse stable même si la tension d'utilisation varie. Le courant d'alimentation constant permet également au circuit 6 de détection de défaut de masse d'avoir une consommation de puissance constante et il n'est donc pas nécessaire de prendre en compte la chaleur dégagée par le circuit 6 de détection de défaut s de masse dans l'interrupteur de circuit en cas de détection de défaut de masse. [Exemple 2] La figure 3 représente le deuxième exemple de l'invention. Le circuit formant source d'alimentation de l'exemple 2 présente la même structure que celui de l'exemple 1, excepté que des résistances d'entrée r11, r12 et r13 sont ajoutées au côté d'entrée du circuit 41 de redressement du circuit formant source d'alimentation de l'exemple 1. Ces résistances r11, r12 et r13 sont sélectionnées de façon à avoir les mêmes valeurs et permettent au transistor Tri et à la résistance r1 d'avoir une tension réduite et donc de fonctionner de manière à réduire la perte de puissance (dégagement de chaleur) de ces éléments. Les résistances r1i, r12 et r13 constituent un condensateur de lissage Cl et un circuit de filtrage connecté à la sortie du circuit 41 de redressement afin d'absorber une tension transitoire parasite en forme de pic afin que le circuit 6 de détection de défaut de masse ou autre puisse être protégé vis-à-vis de celle-ci. Par conséquent, le transistor Tri et la résistance ri peuvent avoir une taille d'élément réduite, et des composants exclusifs tels qu'un dispositif d'absorption de surintensité peuvent être éliminés du circuit électronique (par exemple du circuit 6 de détection de défaut de masse), ce qui permet une réduction de la taille et du coût du circuit formant source d'alimentation. 2861917 10 REVENDICATIONS 1. Circuit (4) formant source d'alimentation à courant continu comportant un circuit (42) à courant constant qui délivre, à partir d'un circuit (41) de redressement destiné à convertir une tension alternative délivrée par une source d'alimentation à courant alternatif en une tension continue, à un circuit de commande servant de charge, un courant constant ayant une tension inférieure à une tension de sortie du circuit de redressement, caractérisé en ce que: le circuit (42) à courant constant comprend: 1 o un premier transistor dont un collecteur est connecté à une sortie du circuit de redressement; une première résistance connectée entre un émetteur du premier transistor et le circuit de charge; une deuxième résistance connectée entre un collecteur et une base du premier transistor; un deuxième transistor ayant un circuit émetteur-collecteur connecté entre la base et l'émetteur du premier transistor; une troisième résistance connectée entre un émetteur et une base du deuxième transistor; et une diode Zener connectée entre la base du deuxième transistor et le circuit de charge; dans lequel le courant de sortie des premier et deuxième transistors est délivré au circuit de charge par l'intermédiaire de la première résistance. 2. Interrupteur de circuit en cas de détection de défaut de masse, caractérisé en ce que le circuit (4) formant source d'alimentation à courant continu suivant la revendication 1 est monté dans l'interrupteur de circuit en cas de détection de défaut de masse afin qu'un courant constant soit délivré du circuit (4) formant source d'alimentation à courant continu à un circuit (6) de détection de défaut de masse que comporte l'interrupteur de circuit en cas de détection de défaut de masse. 3. Interrupteur de circuit en cas de détection de défaut de masse suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le côté à courant alternatif du circuit (41) de redressement du circuit formant source d'alimentation à courant continu est connecté à un circuit principal à courant alternatif de l'interrupteur de circuit en cas de détection de défaut de masse par 2861917 11 ce que le côté à courant continu du circuit (41) de redressement est connecté à un condensateur de lissage.