Brevet FR2941825A1 — publié le 20100806

Le dispositif suivant l'invention s'applique aux alimentations électroniques connues sous le nom de hacheurs, particulièrement à celles réalisant un isolement galvanique entre la source et l'utilisation et mettant en oeuvre le procédé de commutation à courant nul. Suivant ce procédé, et dans le cadre du brevet, le dispositif interdit la commutation tant que le courant secondaire n'est pas nul. Figure 1 1-circuits de commande 2- commutateur 3-transformateur 4-diode 5-utilisation 6-optocoupleur 7-moins de l'alimentation continue 8-plus de l'alimentation(alimentation continue ou redressée) 9-moins de l'utilisation 10-borne de sortie du transformateur 11-plus de l'alimentation continue 12-signal de l'opto coupleur Pour clarifier l'exposé , nous décrirons un cycle de fonctionnement d'un hacheur suivant notre définition et représenté sur la figure 1 donnée à titre d'exemple non limitatif. T est la période d'un cycle, tc est la première phase du cycle pendant laquelle le commutateur 2 charge en énergie le primaire du transformateur 3. tr est la seconde phase pendant laquelle la diode 4 transfert l'énergie dans l'utilisation 5. ts est la troisième phase permettant le contrôle du transfert total de l'énergie. Les paramètres du circuit sont dimensionnés pour que le temps tc fixé par le circuit 1 correspondant, en régime normal à un objectif déterminé, par exemple :assurer une tension ou injecter une puissance donnée, permette l'injection d'une énergie telle quelle soit entièrement consommée dans la phase tr. Le transfert de l'énergie est contrôlé en mesurant la tension aux bornes de la diode 4 par 1'opto coupleur 6 transmettant l'information aux circuits 4. Lors d'un prochain cycle la présence anormale d'un signal de l'opto- coupleur interdira une nouvelle commutation. Les caractéristiques technologiques des composants : diode 4 et opto- coupleur 6 posent un problème pratique. En effet, la diode 4 est une diode haute tension et supporte dans la plupart des applications une tension élevée qui peut atteindre plusieurs centaines de volts. La tension inverse supportable par la diode de l'opto coupleur est de quelques volts. Il est donc nécessaire de monter en série avec l'opto coupleur une diode haute tension le protégeant. Malheureusement, la tension de conduction de la diode 4 est inférieure à la somme des tensions des deux diodes. Le premier objectif de l'invention est de fournir une solution simple pour résoudre ce problème. La figure 3 donne à titre d'exemple non limitatif, le schéma d'un montage correspondant .Les composants et leur repère de la figure 1 sont rappelés dans la liste qui suit en face de ses repères de là 7 Figue 3 1- diode 4 2- utilisation 5 3- opto coupleur 6 4- moins 9 5- borne 10 6- plus 11 7- signal 12 8- diode haute tension 9- résistance de limitation 10- diode haute tension 11- résistance de protection 12- condensateur 13- résistance de limitation 14- diode zèner Le fonctionnement est le suivant. Pendant la phase tc une tension négative importante est établie entre les conducteurs 5 et 6 chargeant en négatif le condensateur 12, alimentant la diode zéner 14 de valeur environ 4V ;la diode 8 est bloquée. Pendant la phase tr, la diode 1 est passante et sa tension aux bornes est de l'ordre de 1,5 V. Le courant passe par la diode 8 et la diode de l'opto-coupleur 3 .La somme des tensions de ces diodes est supérieure à celle de la diode 1 mais la zéner 14 fournit l'énergie nécessaire qui interdit à l'opto ûcoupleur 3 par l'intermédiaire du signal 7 au circuit de commande de permettre la conduction. En fonctionnement normal, le signal disparaît pendant la phase ts En cas de surcharge, l'augmentation de tr supprime ts,le signal de l'opto- coupleur agit pour diminuer la durée tc et par conséquent tr jusqu'à un équilibre à ts nul. En cas de court-circuit, l'énergie magnétique n'est absorbée que par les pertes. La conduction est supprimée pendant un certain nombre de périodes. Le condensateur C12 n'est donc plus alimenté .Au bout d'un temps dépendant de la constante de temps R13C12, le courant n'est plus suffisant pour maintenir le signal de l'opto-coupleur .La conduction devient possible au prochain cycle. Si le court-circuit est toujours présent l'interdiction est immédiatement rétablie et le courant moyen est faible. Si le court-circuit est disparu ,le fonctionnement normal est rétabli. Si l'appareil d'alimentation est branché sur le réseau alternatif,il se produit des battements complexes entre la fréquence du réseau, la constante de temps R13C12 et la moyenne 45 fréquence de hachage pulsant le courant d'alimentation. Le deuxième objectif de la présente invention est de diminuer automatiquement la consigne de fonctionnement pour obtenir un régime de fonctionnement stable lorsque l'appareil est alimenté en alternatif Suivant un procédé dans le cadre de l'invention, un circuit crée une image du signal de 50 commande de conduction(signal tc de la figure 2) .Nous appelons 0 le signal carré 2 déclenchant la conduction et 01 son image, I le signal 12 de la figure 1 En fonctionnement normal O et 01 sont identiques et constants pendant la période du réseau. Par contre I varie avec la tension instantanée du réseau, I est maximun à la crête et nul à zéro. En cas de surcharge, I supprime ts et par conséquent diminue O. Pendant l'espace de temps ou les signaux O et I coïncident, un circuit additionneur crée le signal R La figure 4 représente un cycle de fonctionnement dans ces conditions et la figure 5 un circuit additionnel donné à titre d'exemple non limitatif Figure 5 1- signal O 2- signal01 3- signal 1 4- signal R 5- circuit mémoire 6- signal consigne Le fonctionnement est le suivant. Suivant la remarque ci-dessus ,dans le cadre de la surcharge,le signal R n'apparaît qu'au niveau de la crête de tension du réseau. Entre deux crêtes, R est stocké dans le circuit mémoire 5 de constante de temps de plusieurs périodes. Le signal moyen diminue la consigne 6 jusqu'à l'établissement d'un régime proche d'un régime normal à consigne réduite. Dans le cas d'un court- circuit, la présence de I est quasi permanente et le signal R diminue rapidement la consigne . Le courant moyen résultant dans l'utilisation est très inférieur au courant d'emploi, répondant ainsi aux prescriptions normatives. Il est possible d'actionner le disjoncteur d'alimentation si cela présente un avantage pour l'exploitation. Sinon, le fonctionnement normal reprend s'il y a disparition du défaut REVENDICATIONS1- Dispositif de protection d'une alimentation électronique contre les court circuits et les surcharges s'appliquant aux hacheurs alimentant, par un commutateur 2 (figure 1), le primaire d'un transformateur,une diode 4(figure 1) placée au secondaire de celui -ci chargeant un condensateur ,caractérisé. par le fait que l'alimentation du primaire n' est possible,au cours du cycle de hachage, que si le secondaire ést vidé de son énergie. 2- Dispositif de protection, selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend( figure 3) un opto coupleur 3 détectant une surcharge éventuelle acheminée par la diode 1( figure 3) et bloquant alors en position ouverte le commutateur 2(figure 1) prévu pour alimenter le primaire du transformateur,et, une diode 8, une diode 10 un condensateur 12, une résistance 13 ,une zéner 14 assurant la tenue du dispositif et son fonctionnement pertinent dans toutes les configurations de tensions et de courants rencontrées au cours d'un cycle de fonctionnement normal ou perturbé 3- Dispositif Ide protection selon les revendications 1 et 2 caractérise par le fait que . dans lé cas d'une surcharge ou d'un court-circuits il utilise une image du signal de commutation ,gérant l'ouverture et la fermeture du commutateur 2 (figure 1) pour créer un signal diminuant alors le temps de fermeture du commutateur 2(figure 1) durant la présence de la surcharge.