Brevet FR2862815A3 — publié le 20050527

FR 2862815 A3 20050527 FR 0313636 A 20031121 DISPOSITIF ELECTRIQUE D'ADAPTATEUR ET STRUCTURE DE PRISE A CORRECTEUR DE FACTEUR DE PUISSANCE INDEPENDANT La présente invention concerne un dispositif électrique d'adaptateur et une structure de prise munis d'un circuit correcteur de facteur de puissance (PFC) indépendant, et plus particulièrement un circuit correcteur de facteur de puissance (PFC) qui est construit indépendamment de manière externe à l'alimentation au sein du dispositif électrique d'adaptateur et de la structure de prise. L'utilisation efficace et économique de l'énergie est une préoccupation de plus en plus importante dans de nombreux pays. Les appareils électriques domestiques sont conçus pour respecter davantage l'environnement, et pour consommer moins d'énergie. Les pays industrialisés mettent également progressivement en oeuvre des législations visant à établir des normes d'utilisation efficace de l'énergie. A cet égard, la norme européenne EN61000 a établi que, depuis janvier 2001, tous les appareils électriques d'une puissance supérieure à 75 watts devaient être équipés d'un correcteur de facteur de puissance (PFC). Un circuit intégré équipé d'un correcteur de facteur de puissance (PFC) peut réduire les irrégularités du courant électrique fourni, ce qui entraîne un gaspillage d'énergie moins important de la part du système de fourniture d'énergie. Actuellement, les alimentations électriques des sociétés américaines de distribution locale associent une modulation d'impulsion et une correction de facteur de puissance dans un seul produit PFC tel que le ML4800, qui entraîne une augmentation de plus de 20% de l'utilisation d'énergie. La signification du coefficient de puissance peut être expliquée par rapport à l'utilisateur final et à la société fournissant l'énergie. Une puissance de 115 VCA d'une prise d'alimentation peut fournir un courant électrique de 15 A à une charge. Dans cette condition, une alimentation électrique dépourvue de circuit correcteur de facteur de puissance (PFC) (généralement avec PF = 0,6) possède un courant électrique efficace qui est généralement réduit à 9 A. Par exemple, les prises de sources d'alimentation peuvent fournir 280 W pouvant être utilisés par 4 ordinateurs possédant des circuits correcteurs de facteur de puissance (PFC), mais ne pourront desservir que 2 ordinateurs dépourvus de circuit correcteur de facteur de puissance (PFC). La puissance réactive et la puissance de distorsion sont généralement provoquées par des ondes harmoniques, qui contaminent la puissance transmise et rendent le contrôle de la puissance plus difficile. En outre, la perte de puissance contribue à réduire l'efficacité du réseau électrique, et la société fournissant l'énergie doit utiliser des câbles plus épais pour transmettre l'énergie. La norme européenne EN60555 et la norme internationale IEC 555-2 établissent les limites des niveaux d'ondes harmoniques au sein des appareils électriques. En ce qui concerne les lampes et les appareils électriques de plus de 70 à 80 watts, les législations européennes ont mis en oeuvre en 1998 une loi exigeant que ces appareils soient équipés de circuits correcteurs de facteur de puissance (PFC). Dans ce contexte, la conception la plus courante consiste à intégrer le circuit correcteur de facteur de puissance (PFC) à l'alimentation électrique de l'appareil électrique qui est vendu dans les zones possédant des normes restrictives. Dans les zones dans lesquelles aucune législation restrictive n'est mise en oeuvre, il n'existe aucun besoin de monter le circuit correcteur de facteur de puissance (PFC). Par conséquent, deux normes sont généralement mises en oeuvre lors de la conception et de la construction de l'alimentation électrique, qui nécessitent un équipement de fabrication et des procédés de fabrication distincts et séparés. Cela peut être laborieux pour le fabricant, car ces deux types d'alimentation électrique ne peuvent généralement pas être utilisées de manière interchangeable. En outre, l'intégration d'un circuit correcteur de facteur de puissance (PFC) à l'intérieur de chaque alimentation électrique augmente sensiblement le coût de production. Un objet de l'invention est par conséquent de fournir un dispositif électrique et une structure de prise possédant un circuit correcteur de facteur de puissance (PFC) indépendant de telle sorte qu'une seule conception soit nécessaire pour construire l'alimentation électrique, ce qui simplifie le processus de fabrication. Afin de réaliser l'objectif ci-dessus et les autres objectifs, un dispositif électrique de l'invention comprend un corps de dispositif et un circuit correcteur de facteur de puissance (PFC), le circuit correcteur de facteur de puissance (PFC) étant construit indépendamment de manière externe à l'alimentation électrique. Le corps du dispositif possède une borne de sortie et une borne d'entrée, et comprend le circuit correcteur de facteur de puissance (PFC) en interne. L'énergie est reçue de la part d'une source d'alimentation en courant alternatif externe via la borne d'entrée, passe dans le circuit correcteur de facteur de puissance (PFC) en vue de la correction du facteur de puissance, et est fournie via la borne de sortie à une alimentation électrique couplée à la borne de sortie pour fournir de l'énergie à un appareil électrique. Etant donné que le circuit correcteur de facteur de puissance (PFC) est construit indépendamment de manière externe à l'alimentation électrique, une seule conception est mise en oeuvre pour l'alimentation électrique. Si nécessaire, le circuit correcteur de facteur de puissance (PFC) est monté à l'intérieur du corps du dispositif sans modifier ni exiger une autre conception de l'alimentation électrique. Afin d'améliorer encore la facilité d'utilisation, un autre mode de réalisation de l'invention prévoit une structure de prise intégrant le circuit correcteur de facteur de puissance (PFC) à l'intérieur, de telle sorte que la puissance absorbée du dispositif électrique puisse être directement reliée à la prise, et que la correction du facteur de puissance soit rendue possible depuis la prise fournie. La portée de l'invention deviendra apparente au vu de la description détaillée ci-après. La description détaillée et les modes de réalisation préférés de l'invention sont uniquement donnés à titre d'illustration, et n'ont pas pour but de limiter l'étendue de la présente invention. La figure 1 est une vue schématique d'un premier 25 mode de réalisation de l'invention; et La figure 2 est une vue schématique d'un deuxième mode de réalisation de l'invention. L'invention décrit un dispositif électrique d'adaptateur et une structure de prise munis d'un circuit PFC indépendant. Le correcteur de facteur de puissance (PFC) est conçu de manière à être à l'extérieur de l'alimentation électrique de l'appareil électrique, de telle sorte que la norme de l'alimentation électrique puisse être simplifiée. La figure 1 illustre un premier mode de réalisation de l'invention. Un dispositif électrique d'adaptateur de l'invention comprend un corps de dispositif 10 et un circuit correcteur de facteur de puissance (PFC) 13. Le circuit PFC 13 fonctionne comme suit. Le correcteur de facteur de puissance (PFC) fonctionne principalement comme un convertisseur analogique/numérique, et possède la même structure qu'une alimentation électrique à conversion. Une alimentation électrique à conversion utilise généralement une modulation de durée d'impulsion pour ajuster le niveau de puissance d'entrée, et pour fournir une tension de sortie correspondant à la charge nécessaire. Un commutateur de contrôle du modulateur de durée d'impulsion (généralement mis en oeuvre via un MOSFET de puissance) convertit une tension alternative d'entrée en une impulsion de tension série. Grâce à un transformateur de tension et à une diode rapide, l'impulsion de la tension série est ensuite convertie en une tension de sortie continue plate. Cette tension de sortie est comparée à une tension de référence (la tension de référence est un niveau de tension standard devant être fourni par l'alimentation électrique), et une erreur de tension générée est renvoyée au contrôleur de la modulation de durée d'impulsion. Cette erreur de tension est utilisée pour modifier le niveau de la durée d'impulsion: si la tension de sortie est trop élevée, la durée d'impulsion est réduite afin de diminuer la puissance fournie, et la tension de sortie est ainsi ajustée à un niveau souhaité. Un correcteur de facteur de puissance (PFC) fonctionne à peu près selon le mécanisme ci-dessus, mais comprend en outre une fonction avancée à l'aide de laquelle un courant électrique provenant de la source d'alimentation en courant alternatif est transformé en onde sinusoïdale possédant la même phase que la tension alternative. La tension alternative après la commutation et la variation de la tension de sortie permet à l'erreur de tension d'être contrôlée et modulée. Enfin, l'erreur de tension est renvoyée au contrôleur de modulation de durée d'impulsion. Si la tension alternative est relativement élevée, le circuit PFC puise alors davantage d'énergie auprès de la source d'alimentation en courant alternatif, et, si la tension alternative est relativement faible, une énergie moins importante est puisée. Les ondes harmoniques sont ainsi moins probables. Lorsque le PFC fonctionne, les conditions suivantes doivent être garanties. 1) Le courant transitoire d'entrée de la source d'alimentation varie selon la tension transitoire de la source d'alimentation afin de garantir que le courant d'entrée est une onde sinusoïdale possédant la même phase que la tension d'entrée; 2) La moyenne quadratique de l'énergie provenant de la source d'alimentation doit être constante même si la tension alternative varie. En d'autres termes, si la tension alternative d'entrée diminue, le courant alternatif doit augmenter; et 3) Quelle que soit la variation de charge, la tension continue de sortie est maintenue à un certain niveau. Par exemple, si la tension continue de sortie diminue, le courant s'écoulant dans la charge doit augmenter jusqu'à ce que la tension de sortie retrouve son niveau. Comme cela est illustré sur la figure 1, selon l'invention, le circuit correcteur de facteur de puissance (PFC) 13 (généralement intégré à l'intérieur de l'alimentation électrique 31 dans l'art antérieur) est construit indépendamment de manière externe à l'alimentation électrique 31. Avec cette construction, il n'est pas nécessaire de modifier l'alimentation électrique pour satisfaire les différentes zones et les normes nationales, et une seule conception est nécessaire pour l'alimentation électrique. En cas de nécessité d'utilisation dans une zone possédant une norme d'alimentation différente, un circuit PFC 13 est monté dans le corps du dispositif 10. Les bornes d'entrée 11 et les bornes de sortie 12 sur les deux côtés du corps du dispositif 10 sont utilisées pour faire entrer et sortir un courant électrique. Les bornes d'entrée 11 reçoivent, via des fils de connexion, un signal électrique provenant de la source d'alimentation en courant alternatif 30. Le signal électrique d'entrée passe dans le circuit PFC 13, et est ensuite fourni via les bornes de sortie 12 à l'alimentation électrique 31 couplée en externe. La puissance nécessaire est ainsi fournie à l'alimentation électrique 31 et à un appareil électrique 70 relié à l'alimentation électrique 31. L'appareil électrique 70 peut être un ordinateur de bureau, un ordinateur portable, un dispositif d'affichage ou n'importe quel autre type d'appareil électrique qui a besoin d'une correction de facteur de puissance de la part du correcteur de facteur de puissance (PFC). La figure 2 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans ce deuxième mode de réalisation, le circuit correcteur de facteur de puissance (PFC) 21 est monté sur une prise ou un autre type de dispositif d'extension, formant ainsi une prise munie d'un circuit PFC indépendant. La prise construite selon ce mode de réalisation comprend un corps de prise 20, des fils conducteurs 41 et une fiche 40. La fiche 40 est reliée via les fils conducteurs 41 au corps de prise 20. La fiche 40 peut être insérée dans des trous de connexion d'une source d'alimentation en courant alternatif 30 afin de recevoir une puissance en courant alternatif externe et de la transmettre au corps de la prise 20. Le corps de la prise 20 comprend un commutateur 27, un circuit PFC 21 et une pluralité de prises 22, 23, 24 et 25 (le nombre de prises n'est pas limité à 4 comme cela est illustré, et d'autres quantités de prises peuvent être prévues). Avec le circuit PFC 21 relié aux prises 22, 23, 24 et 25, l'appareil électrique peut être relié à n'importe laquelle de ces prises afin de disposer d'une fonction de correction de facteur de puissance. Bien que l'on ait décrit l'invention au moyen de ses modes de réalisation préférés, des modifications des modes de réalisation décrits ainsi que d'autres modes de réalisation de l'invention pourront se présenter à l'homme du métier. En conséquence, les revendications jointes sont destinées à couvrir tous les modes de réalisations qui ne sortent pas du cadre et de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Structure de prise munie d'un circuit correcteur de facteur de puissance indépendant, comprenant: une fiche électrique (40), capable d'être insérée dans des trous de connexion afin de recevoir une source 5 d'alimentation externe; un fil de connexion (41), relié à la fiche électrique afin de transmettre l'énergie électrique reçue par la fiche électrique de la part de la source d'alimentation; et un corps de prise (20), relié électriquement au fil de connexion et comprenant une pluralité de prises pour permettre la connexion électrique d'une pluralité d'appareils électriques, caractérisée en ce que le corps de la prise (20) comprend 15 en interne un circuit correcteur de facteur de puissance (21) relié aux prises. 2. Structure de prise selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps de prise (20) comprend en 20 interne un commutateur (27) pour contrôler la prise. 3. Dispositif électrique d'adaptateur muni d'un circuit correcteur de facteur de puissance, étant placé entre une alimentation électrique (31) et une source d'alimentation en courant alternatif externe (30), ledit dispositif électrique comprenant: un corps de dispositif (10), possédant une borne d'entrée et une borne de sortie, la borne de sortie (12) étant couplée à une alimentation électrique (31) et la borne d'entrée (11) recevant de l'énergie de la part d'une source d'alimentation externe (30); et un circuit correcteur de facteur de puissance (13), assemblé à l'intérieur du corps du dispositif (10) et étant respectivement relié à la borne d'entrée et à la borne de sortie, moyennant quoi l'énergie est reçue via la borne d'entrée et fournie via la borne de sortie afin de réduire la perte de puissance. 4. Dispositif électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'alimentation électrique (31) est reliée et fournit de l'énergie à un appareil électrique (70). 5. Dispositif électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la borne d'entrée est couplée via un fil de connexion à la source d'alimentation en courant alternatif externe.