Brevet FR2952766A1 — publié le 20110520

INTERRUPTEUR VARIATEUR ELECTRONIQUE PERFECTIONNE A DEUX BORNES L'invention concerne, de façon générale, la commutation de charges électriques, en particulier dans les installations d'éclairage. Plus précisément, l'invention concerne un interrupteur variateur électronique à deux bornes, utilisable dans une installation électrique comprenant une source de tension alternative dont une première borne est reliée par un conducteur de neutre à une première borne d'une charge, et dont une deuxième borne est reliée à la deuxième borne de la charge par l'intermédiaire d'un conducteur de phase, de cet interrupteur variateur, et d'un conducteur de phase coupée, cet interrupteur variateur comprenant un premier commutateur électronique commandé, branché en fonctionnement entre le conducteur de phase et le conducteur de phase coupée, un circuit électronique de commande conçu pour placer sélectivement le premier commutateur électronique dans un état conducteur ou non conducteur, et un module d'alimentation relié aux conducteurs de phase et de phase coupée et conçu pour fournir de l'énergie électrique au circuit électronique de commande. L'invention s'inscrit dans le cadre de la disparition des lampes à incandescence au profit de sources lumineuses à ballasts électroniques, qui fait apparaître des problèmes nouveaux. Cette situation, qui concerne notamment le cas où la charge électrique comprend une lampe fluorescente compacte (connue sous l'acronyme "CFL"), une diode électroluminescente (ou "LED"), ou un tube fluorescent à ballast, résulte de l'existence d'un courant de fuite qui, dans une installation du type précédemment défini, traverse la charge et l'interrupteur variateur lorsque ce dernier est à l'état ouvert. Dans le cas où la charge est du type CFL ou une lampe à décharge à ballast électronique, le courant de fuite de l'interrupteur variateur s'accumule dans la capacité de stockage des ballasts électroniques, et la tension aux bornes de cette capacité augmente jusqu'à exciter la source lumineuse. Ce phénomène, connu de l'homme du métier sous l'appellation "effet ghost", se traduit par un papillotement lumineux nuisible au confort de l'utilisateur. Cet artefact apparaît également dans le cas où l'interrupteur est du type interrupteur variateur et où la charge comprend une lampe du type LED fonctionnant à 230V, le moindre courant de fuite ayant pour effet d'allumer au moins partiellement les diodes LED. Actuellement, ce problème n'est pas résolu mais simplement contourné en utilisant des interrupteurs dotés d'une borne de neutre, ce qui est le plus souvent très contraignant en rénovation. Plus généralement, aucune des solutions connues pour tenter de résoudre ou de contourner ce problème n'est complètement satisfaisante. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer des moyens permettant d'éviter les phénomènes parasites résultant d'une fuite de courant électrique dans les installations à deux fils utilisant un interrupteur variateur. A cette fin, l'interrupteur variateur de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le circuit électronique de commande est conçu pour fournir un signal d'état dépendant au moins de l'état conducteur ou non conducteur du premier commutateur électronique, en ce que le module d'alimentation comprend un circuit de redressement connecté aux conducteurs de phase et de phase coupée et présentant une sortie, un deuxième commutateur électronique doté d'une entrée reliée à la sortie du circuit de redressement, d'une borne de contrôle, et d'une sortie, un stabilisateur de tension relié à la sortie du deuxième commutateur électronique et présentant une sortie conçue pour délivrer une tension stabilisée, et un organe de stockage d'énergie électrique relié à la sortie du stabilisateur, et en ce que le deuxième commutateur électronique est relié par sa borne de contrôle au circuit électronique de commande et commandé par le signal d'état dans un sens propre à adopter le même état conducteur ou non conducteur que le premier commutateur électronique, au moins dans l'état chargé de l'organe de stockage. Grâce à son agencement, l'invention permet en outre de réduire la puissance consommée dans les appareillages à l'état de veille. Dans le mode de réalisation préféré de l'interrupteur variateur de l'invention, le deuxième commutateur électronique comprend essentiellement un transistor MOSFET à appauvrissement. 10 Le circuit électronique de commande peut notamment comprendre un microcontrôleur conçu pour fournir ledit signal d'état. 15 En outre, le module d'alimentation comprend avantageusement une interface d'adaptation montée entre le microcontrôleur et la grille du transistor MOSFET à appauvrissement. 20 L'organe de stockage d'énergie électrique peut comprendre au moins une pile, une batterie, un condensateur ou un super condensateur, ou être constitué de l'un de ces composants. 25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 30 - la figure 1 est un schéma général d'une installation utilisant un interrupteur variateur conforme à l'invention;5 - la figure 2 est un schéma fonctionnel interne d'un module d'alimentation utilisable dans un interrupteur variateur conforme à l'invention; et - la figure 3 est un schéma structurel d'un module d'alimentation utilisable dans un interrupteur variateur conforme à l'invention. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un interrupteur variateur électronique 1 doté de deux bornes, 101 et 102, et utilisable dans une installation électrique telle qu'illustrée à la figure 1. Une telle installation comprend, outre cet interrupteur variateur 1, une source V de tension alternative, un conducteur de neutre N, un conducteur de phase Ph, un conducteur de phase coupée PhC, et une charge 2. La source V, qui est en pratique constituée par le réseau de distribution d'électricité, présente une première borne V1 reliée à la première borne 21 de la charge 2 par le conducteur de neutre N, et une deuxième borne V2 reliée à la deuxième borne 22 de la charge 2 par l'intermédiaire du conducteur de phase Ph, de l'interrupteur variateur 1, et du conducteur de phase coupée PhC. L'interrupteur variateur 1, qui a pour fonction de permettre le contrôle de l'alimentation de la charge 2 à partir de la tension délivrée par la source V, comprend un premier commutateur électronique commandé 11, un circuit électronique de commande 12, et un module d'alimentation 13. Le premier commutateur électronique commandé 11 est branché en fonctionnement entre le conducteur de phase Ph et le conducteur de phase coupée PhC. Le circuit électronique de commande 12, qui comprend typiquement un microcontrôleur 120, est conçu pour placer sélectivement le premier commutateur électronique 11 dans un état conducteur ou non conducteur. Et le module d'alimentation 13, qui est relié aux conducteurs de phase Ph et de phase coupée PhC, est conçu pour fournir de l'énergie électrique au circuit électronique de commande 12. 15 Selon l'invention, le circuit électronique de commande 12 est conçu pour fournir un signal d'état Se dépendant au moins de l'état conducteur ou non conducteur du premier commutateur électronique 11, ce signal d'état Se étant 20 par exemple élaboré par le microcontrôleur 120. Par ailleurs, le module d'alimentation 13 comprend un circuit de redressement 131, un deuxième commutateur électronique 132, un stabilisateur de tension 133, et un 25 organe 134 de stockage d'énergie électrique. Le circuit de redressement 131, qui est connecté aux conducteurs de phase Ph et de phase coupée PhC, présente une sortie 131s, à laquelle est reliée l'entrée 132e du 30 deuxième commutateur électronique 132, ce commutateur disposant également d'une borne de contrôle 132c et d'une sortie 132s. 10 Plus précisément, ce deuxième commutateur électronique 132, qui, dans le mode de réalisation préféré de l'invention, est principalement constitué par un transistor MOSFET à appauvrissement référencé T1, est relié par sa borne de contrôle 132c au circuit électronique de commande 12 et commandé par le signal d'état Se dans un sens propre à adopter le même état conducteur ou non conducteur que le premier commutateur électronique 11, au moins dans l'état chargé de l'organe de stockage 134. Le deuxième commutateur électronique 132, qui remplit la fonction d'un transistor de régulation et qui fonctionne selon le cas en mode bloqué ou en régime linéaire, permet l'annulation du courant de fuite dans son état bloqué. Le stabilisateur de tension 133 est relié à la sortie 132s du deuxième commutateur électronique 132, et présente une sortie 133s conçue pour délivrer la tension stabilisée Vs qui alimente le circuit électronique de commande 12. Ce stabilisateur de tension, qui peut prendre de nombreuses formes de réalisation possibles, inclut une boucle de contre-réaction pour stabiliser la tension de sortie Vs à une valeur de consigne. L'organe 134 de stockage d'énergie électrique, qui est relié à la sortie 133s du stabilisateur 133, comprend par exemple au moins une pile, une batterie, un condensateur, ou un super condensateur, ou est constitué par l'un de ces composants. En outre, le module d'alimentation 13 comprend avantageusement une interface d'adaptation 135, recevant le signal d'état Se et montée entre le microcontrôleur 120 et la grille du transistor MOSFET à appauvrissement T1, par exemple aussi constituée par un transistor MOSFET à appauvrissement. Cette interface 135 a pour fonction d'adapter le signal d'état logique Se reçu du microcontrôleur 120 au niveau 10 requis pour commander la grille du transistor T1. Le principe de fonctionnement de l'interrupteur variateur 1 est le suivant. 15 Dans l'état fermé du commutateur électronique 11, le module d'alimentation 13 fournit du courant au circuit électronique de commande 12 ainsi qu'à l'organe 134 de stockage d'énergie électrique. 20 Dans l'état ouvert du commutateur électronique 11, le signal d'état Se est normalement actif, de sorte que le commutateur électronique 132 est bloqué. Alors qu'un module d'alimentation classique continuerait à fournir de l'énergie en consommant un courant de fuite non nul 25 occasionnant une dissipation d'énergie et l'effet "ghost", le module d'alimentation 13 de l'invention cesse de fonctionner, et le circuit électronique de commande 12 est alimenté par l'organe 134 de stockage d'énergie électrique. 30 Le fonctionnement du dispositif précédemment décrit peut s'analyser suivant les quatre états ci-dessous. (1) Le commutateur électronique 11 est fermé, et le signal d'état Se est inactif. Dans cet état, le commutateur électronique 132 et le stabilisateur de tension 133 constituent ensemble une alimentation linéaire classique. La tension Vs alimente le circuit électronique de commande 12 et charge l'organe 134 de stockage d'énergie électrique. (2) Le commutateur électronique 11 est ouvert, le signal d'état Se est actif, et l'organe 134 de stockage d'énergie électrique est chargé. Cet état dure aussi longtemps que la tension de sortie Vs est supérieure au seuil de commande du transistor T1. Lorsque cette condition est remplie, le transistor T1 est bloqué et le courant de fuite est pratiquement nul. (3) Le commutateur électronique 11 est ouvert, le signal d'état Se est actif, et l'organe 134 de stockage d'énergie électrique est déchargé. Lorsque la tension de sortie Vs est inférieure au seuil de commande du transistor T1, ce transistor devient à nouveau passant et régule la tension de sortie Vs à la valeur du seuil de commande du transistor T1. (4) Le commutateur électronique 11 est ouvert, et le signal d'état Se est inactif. Dans cet état, le commutateur électronique 132 et le stabilisateur de tension 133 constituent ensemble une alimentation linéaire classique. La tension Vs alimente le circuit électronique de commande 12 et charge l'organe 134 de stockage d'énergie électrique. Une fois que cet organe 134 est rechargé, le microcontrôleur peut activer le signal d'état Se pour remettre le dispositif dans l'état (2) ci-dessus. REVENDICATIONS1. Interrupteur variateur électronique (1) à deux bornes (101, 102), utilisable dans une installation électrique comprenant une source de tension alternative (V) dont une première borne (V1) est reliée par un conducteur de neutre (N) à une première borne (21) d'une charge (2), et dont une deuxième borne (V2) est reliée à la deuxième borne (22) de la charge (2) par l'intermédiaire d'un conducteur de phase (Ph), de cet interrupteur variateur (1), et d'un conducteur de phase coupée (PhC), cet interrupteur variateur (1) comprenant un premier commutateur électronique commandé (11), branché en fonctionnement entre le conducteur de phase (Ph) et le conducteur de phase coupée (PhC), un circuit électronique de commande (12) conçu pour placer sélectivement le premier commutateur électronique (11) dans un état conducteur ou non conducteur, et un module d'alimentation (13) relié aux conducteurs de phase (Ph) et de phase coupée (PhC) et conçu pour fournir de l'énergie électrique au circuit électronique de commande (12), caractérisé en ce que le circuit électronique de commande (12) est conçu pour fournir un signal d'état (Se) dépendant au moins de l'état conducteur ou non conducteur du premier commutateur électronique (11), en ce que le module d'alimentation (13) comprend un circuit de redressement (131) connecté aux conducteurs de phase (Ph) et de phase coupée (PhC) et présentant une sortie (131s), un deuxième commutateur électronique (132) doté d'une entrée (132e) reliée à la sortie (131s) du circuit de redressement (131), d'une borne de contrôle (132c), et d'une sortie (132s), un stabilisateur de tension (133) relié à la sortie (132s) du deuxième commutateur électronique (132) et présentant une sortie (133s) conçue pour délivrer une tension stabilisée (Vs), et un organe (134) de stockage d'énergie électrique relié à la sortie (133s) du stabilisateur (133), et en ce que le deuxième commutateur électronique (132) est relié par sa borne de contrôle (132c) au circuit électronique de commande (12) et commandé par le signal d'état (Se) dans un sens propre à adopter le même état conducteur ou non conducteur que le premier commutateur électronique (11), au moins dans l'état chargé de l'organe de stockage (134). 2. Interrupteur variateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième commutateur électronique (132) comprend essentiellement un transistor MOSFET à appauvrissement (T1). 3. Interrupteur variateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande (12) comprend un microcontrôleur (120) conçu pour fournir ledit signal d'état (Se). 4. Interrupteur variateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 3, caractérisé en ce que le module d'alimentation (13) comprend en outre une interface d'adaptation (135) montée entre le microcontrôleur (120) et la grille du transistor MOSFET à appauvrissement (T1). 5. Interrupteur variateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce quel'organe de stockage d'énergie électrique (134) comprend au moins une pile, une batterie, un condensateur ou un super condensateur.