Brevet FR2951338A1 — publié le 20110415

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de commande d'une modulation de largeur d'impulsion à période prédéfinie à plusieurs canaux de contrôle pour le contrôle indépendant, parallèle dans le temps de la puissance reçue par plusieurs consommateurs électriques ainsi qu'une unité de commande pour commander la modulation de largeur d'impulsion des canaux de contrôle. Etat de la technique On connaît des dispositifs de commande de plusieurs charges qui peuvent être atténués par une modulation de largeur d'impulsion, dans la mesure où les charges sont reliées à une ligne d'alimentation, en fonction de la puissance consommée au niveau des charges par les conduites d'alimentation pour avoir une intensité maximale, correspondant à la somme des intensités maximales de chaque charge. Cela se traduit par des gradients d'intensité élevés générant un potentiel de perturbations électromagnétiques. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un dispositif de commande du type défini ci-dessus permettant une meilleure modulation de largeur d'impulsion. Exposé et avantages de l'invention A cet effet la présente invention concerne un dispositif du type défini ci-dessus caractérisé en ce que l'unité de commande place la durée d'émission respective des canaux de contrôle pour un signal de branchement, dans le temps de façon que dans une période, les durées d'émission de canaux de contrôle travaillant en parallèle dans le temps pour un signal de branchement se suivent dans le temps sans laisser d'intervalle. Ainsi l'invention concerne un dispositif de commande d'une modulation de largeur d'impulsion de période prédéfinie, comportant plusieurs canaux de contrôle pour un contrôle indépendant, parallèle dans le temps, de la puissance consommée par plusieurs consommateurs électroniques ainsi qu'un unité de commande 2 de la modulation de largeur d'impulsion des canaux de contrôle. Les utilisateurs électroniques sont notamment reliés à la même ligne d'alimentation. En outre les canaux de contrôle sont avantageusement commandés en cadence et de façon identique notamment à la même période. Dans ce contexte, selon le principe de la base de l'invention l'unité de commande fixe dans le temps la durée d'émission respective des canaux de contrôle pour un signal de branchement de façon qu'à l'intérieur d'une période, les durées d'émission de canaux de contrôle travaillant en parallèle dans le temps, soient juxtaposées sans intervalle de temps pour un signal de branchement, comme cela a déjà été indiqué ci-dessus. Ainsi une période se déroule en synchronisme pour les canaux de contrôle, de la même manière en quelque sorte en considérant les canaux de contrôle, avec des « blocs de branchement de courant » des différents canaux de contrôle, pour remplir cette période sans laisser d'intervalles. Cela permet d'éviter les flancs de commutation car la juxtaposition sans intervalle des durées d'émission génère une intensité restant constante. Chaque flanc de commutation génère un rayonnement électromagnétique diminué de manière significative grâce à cette caractéristique. Selon un autre développement particulièrement avantageux de l'invention, l'unité de commande détermine la durée d'émission respective des canaux de contrôle pour un signal de branchement, dans le temps de façon que dans une période, un nombre aussi réduit que possible de canaux de contrôle émettent simultanément un signal de branchement. Ainsi on limite tout d'abord l'intensité maximale dans la ligne d'alimentation. La réduction des pointes d'intensité se traduit également par une réduction des gradients d'intensité ce qui limite le potentiel perturbateur par rayonnement électromagnétique. Si par conséquent toutes les durées d'émission d'une période sont juxtaposées sans laisser d'intervalles et si en même temps on optimise le nombre maximum de canaux de contrôle en activité, on peut avoir au maximum une variation brusque d'intensité qui correspond au courant maximum d'une charge. Pour un grand 3 nombre de charge à alimenter, on réalise ainsi une réduction énorme du gradient d'intensité ce qui améliore considérablement le potentiel perturbateur électromagnétique. Si l'on rencontre de plus petites variations maximales de charge, on pourra utiliser des composants qui réagissent moins rapidement et sont en général plus économiques. En effet les composants n'auront à convertir qu'une petite variation brusque de charge en un même temps, prédéfini. En outre il est avantageux que l'unité de commande fixe io le nombre de canaux de contrôle en fonction d'une durée d'émission totale, prévisible, rapportée à la période disponible de la modulation de largeur d'impulsion, qui émettent un signal de branchement simultanément pour la durée d'émission. Dans ce contexte il est en outre avantageux que l'unité de 15 commande soit réalisée pour déterminer le nombre de canaux de contrôle émettant simultanément un signal de branchement en déterminant la durée d'émission totale de tous les canaux de contrôle et en calculant combien de fois comme nombre entier la période est contenue dans la durée totale d'émission, cette valeur constituant le 20 nombre de canaux de contrôle fonctionnant simultanément. Selon cette caractéristique, on calcule en quelque sorte combien de fois la période doit être remplie avec les durées d'émission juxtaposées des différents canaux séparés, pour que les différentes charges reçoivent un signal de branchement pendant la durée d'émission requise. Si l'on a par exemple 25 prévu cinq charges qui nécessitent chaque fois un tiers de la période disponible comme durée de branchement pour recevoir une puissance suffisante, on se trouve dans une situation selon laquelle sur deux tiers du temps, chaque fois deux canaux de contrôle émettront simultanément un signal de branchement et pour un tiers du temps, un 30 seul canal de contrôle sera actif. L'intensité maximale correspond ainsi au maximum à deux intensités de courant de charge et la variation d'une période correspond au maximum à une intensité de courant de charge. On diminue ainsi le niveau perturbateur et la sollicitation des pièces avec 35 des intensités maximales et des gradients maximum. 4 Une autre caractéristique essentielle de l'invention consiste en ce que pour réduire le nombre d'intervalles dans des périodes successives, l'unité de commande est conçue pour une période de modulation de largeur d'impulsion dans laquelle au moins un canal de contrôle présente au début d'une période, un signal de branchement pour une durée plus courte que la durée d'émission de la période et dans la période consécutive, la durée d'émission de ce canal de contrôle est fixée pour que la durée d'émission se termine précisément à la fin de la période et que dans la période suivante, on démarre de nouveau au début de la période. Cela permet l'économie d'une variation d'intensité au début de chaque période car grâce à ce moyen, au niveau de l'interface entre deux périodes dans le cas de tracés identiques dans une période on aura toujours les mêmes valeurs successives. Si l'on additionne par hasard plusieurs durées d'émission de façon à remplir complètement une période de la modulation de largeur d'impulsion, par un remplissage simple ou multiple, on aura une alimentation en courant parfaitement sans intervalle et pour lequel on évite le gradient d'intensité avec l'effet positif qui en résulte sur le niveau de perturbation. Pour avoir un nombre aussi réduit que possible de variations brusques (sauts) d'intensité, il est en outre proposé de passer d'un démarrage de période d'émission au début d'une période ou de façon que la durée d'émission tombe exactement à la fin de la période, à une alternance sur les périodes. On peut également envisager d'assurer ce procédé non pas en alternance après chaque période mais après un nombre prédéfini de périodes. Cela réduit en soi la fréquence des variations brusques de signal (sauts de signal) et ainsi celle du niveau de perturbation. En outre selon un développement préférentiel de l'invention, pour un contrôle de la modulation de largeur d'impulsion, l'unité de commande utilise un compteur comptant dans une période jusqu'à une valeur finale prédéfinie et branchant au début d'une période, un canal de contrôle et pour une valeur intermédiaire prédéfinie, inférieure à la valeur finale mais supérieure à la valeur initiale, l'unité coupe le canal de contrôle et démarre en alternance le compteur dans une période commençant à partir de la valeur initiale et elle commence à partir de la valeur finale dans la période suivante, le compteur décomptant alors jusqu'à la valeur initiale. 5 Selon cette caractéristique, par exemple chaque fois la seconde période sera retournée du point de vue de la chronologie du signal si bien que les mêmes valeurs initiales d'une période et/ou les mêmes valeurs finales d'une période se rencontrent. Cela réduit le nombre de sauts d'intensité et ainsi le niveau de perturbations occasionnées. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure la montre les chronogrammes des signaux de branchement de quatre charges séparées sur trois périodes de comptage séparément et avec des intensités sommes additionnées, - la figure lb montre les chronogrammes des signaux de branchement selon une modulation de largeur d'impulsion comme à la figure la mais avec une répartition selon l'invention sur les périodes respectives, - Les figures 2a et 2b montrent les courbes de la figure lb, reprises à la figure 2a et mises en relation avec un tracé pour lequel chaque seconde période est inversée dans le temps (figure 2b). Description de modes de réalisation de l'invention La figure la montre l'évolution dans le temps (chronogrammes) d'un compteur sur trois périodes de durée T ; l'état de comptage augmente linéairement à partir d'une valeur nulle (état nul) jusqu'à respectivement un état de comptage maximum Zmax. Ensuite le compteur recommence à l'état de comptage O. La figure la présente ainsi une courbe en dents de scie. Les différentes périodes T sont identiques. Pendant les périodes représentées, on a chaque fois quatre charges commandées individuellement selon un rapport de détection correspondant. Dans la partie supérieure du diagramme on a représenté les courants de charge Ii, I2, I3, I4 respectifs correspondant 6 au rapport de travail de modulation de largeur d'impulsion ; ces courants sont représentés chacun séparément sous la forme d'un bloc. Directement en dessous dans le diagramme on a le courant somme I1+ I2+I3 + I4 qui en résulte dans un câble commun relié à l'utilisateur. Les intensités I1, I4 correspondent à un rapport de travail de 30 % pour la modulation de largeur d'impulsion ; l'intensité I2 représente un rapport de travail de 80 % et l'intensité I3 représente un rapport de travail de 50 %. Quatre canaux de contrôle correspondant d'un dispositif de modulation de largeur d'impulsion émettent simultanément au début d'une période, un signal de branchement à destination de la charge de sorte que ce signal reste appliqué jusqu'à ce que le rapport de travail demandé soit atteint. Puis les différents canaux de contrôle coupent le signal de branchement. Ainsi dans les premiers 30 % de la période on a un courant de charge quadruple puisque toutes les charges demandent du courant. Après 30 % on coupe deux charges si bien que le courant somme tombe de moitié et de nouveau de 50 % lorsqu'on coupe la troisième charge ; la quatrième charge reste branchée jusqu'à 80 % de la période. On a ainsi un tracé en gradins avec de forts sauts de tension : un maximum de 4x l à savoir quatre fois au début d'une période et en permanence d'autres variations brusques de tension dans la période. Le rayonnement électromagnétique parasite qui en résulte est considérable. On peut obtenir par le procédé de l'invention, une évolution significativement plus régulière du courant dans une conduite d'alimentation grâce au procédé selon l'invention qui est schématisé par la figure lb. Les durées de branchement des intensités I1, I2, I3, I4 qui correspondent aux durées d'émission du signal de branchement d'un dispositif de modulation de largeur d'impulsion ne démarrent pas simultanément au début d'une période mais sont réparties sur une période de sorte qu'à la fin d'une durée de branchement on commute par exemple de l'intensité I1, à l'instant 2 à l'intensité I2, par une commande par le dispositif de modulation de largeur d'impulsion, pour avoir une succession sans intervalle. La durée de branchement de 7 l'intensité I2, ne correspond toutefois plus à partir de l'instant T2 à un rapport de travail de 80 % ne reste plus complètement dans la période T ; c'est pourquoi les 10 % qui en dépassent seront encore traités au début de la période suivante. Le courant I3, est branché sans intervalle à la fin de l'instant 1 auquel le courant I2, est coupé ; la fin du courant I3, correspond à l'instant 3 ; finalement le courant I4 restera branché jusqu'à l'instant final 4. On peut également envisager de traiter une durée de branchement qui déborde d'une période avec juxtaposition sans intervalle des périodes jusqu'au début de la période suivante, en avançant au début de la même période, d'une manière en quelque sorte « prévisionnelle ». En plus on aura alors un tracé E (I1... 4) comme cela a été représenté sous le tracé des signaux isolés à la figure lb. Ainsi dans une ligne d'alimentation commune, l'intensité maximale 2I correspondant à I1= I2= I3= I4. De plus « le remplissage » conséquent des périodes sans laisser d'intervalle avec les durées de branchement du courant donnent une variation maximale d'intensité I. La figure 2a montre le tracé des différentes intensités I1, I2, I3, I4 d'un courant somme E (I1... 4) et du compteur qui passe de 0 à Z. selon ce qui est représenté à la figure lb. En plus la période TD d'une variation d'intensité est représentée symboliquement. S'il en résulte une fréquence de variation d'intensité selon FD = 1 / TD. Aux figures 2a et 2b on a une représentation correspondant à la figure lb dans laquelle (figure 2b) les fréquences d'une variation d'intensité du signal somme E(1...4) ont été une nouvelle fois divisées par deux. Pour cela selon l'invention, à chaque seconde période, le compteur ne compte pas à partir d'une valeur initiale (par exemple 0) jusqu'à la valeur finale (par exemple N) mais le compteur commence par la valeur finale N et décompte jusqu'à la valeur minimale (par exemple 0). Cela se traduit par l'inversion de l'évolution dans le temps des durées des branchements comme cela résulte de l'addition des durées de branchement des différentes intensités I1, I2, I3, I4 avec inversion dans le temps ; cela signifie qu'en quelque sorte le sens du temps est inversé pour cette période. Ainsi la valeur finale de la première période arrive à la valeur finale de la seconde période et la valeur initiale de la seconde 8 période arrive à valeur initiale de la troisième période. Comme dans ces périodes, la courbe du signal est identique sans inversion, on aura ainsi la rencontre de valeurs chaque fois identiques si bien qu'au niveau des jonctions des périodes il n'y aura plus de sauts dans la courbe du signal. Et il n'y aura plus qu'un saut de signal à chaque seconde période ce qui divise par deux la fréquence des perturbations. L'évolution du compteur inversée dans le temps à la commande de chaque seconde période est schématisée symboliquement à la figure 2b en ce qu'à la place d'une courbe en dents de scie on a maintenant une courbe en triangle. Les différentes charges peuvent être par exemple plusieurs sources lumineuses telles que des photodiodes. La durée de commande des différentes sources lumineuses sera choisie de préférence pour que les sources lumineuses fournissent la luminosité souhaitée. La commande peut être réalisée par exemple sous la forme d'un composant semi-conducteur tel qu'un circuit intégré ou un circuit dédié ASIC.20 REVENDICATIONS1 °) Dispositif de commande d'une modulation de largeur d'impulsion à période prédéfinie (T) à plusieurs canaux de contrôle pour le contrôle indépendant, parallèle dans le temps, de la puissance reçue par plusieurs consommateurs électriques ainsi qu'une unité de commande pour commander la modulation de largeur d'impulsion des canaux de contrôle, dispositif caractérisé en ce que l'unité de commande place dans le temps la durée d'émission respective des canaux de contrôle pour un signal de branchement, de façon que dans une période (T), les durées d'émission de canaux de contrôle travaillant en parallèle dans le temps pour un signal de branchement se suivent dans le temps sans laisser d'intervalle. 2°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de commande place la durée d'émission respective des canaux de contrôle pour un signal de branchement, dans le temps de façon que dans une période (T), un nombre aussi réduit que possible de canaux de contrôle émettent simultanément un signal de branchement. 3°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de commande fixe le nombre de canaux de contrôle qui émettent simultanément un signal de branchement pour une durée d'émission en fonction d'une durée d'émission totale prévisible rapportée à la période (T) disponible de la modulation de largeur d'impulsion. 4°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' à partir du nombre de canaux de contrôle qui émettent simultanément un signal de branchement, l'unité de commande détermine la durée totale d'émission de tous les canaux et calcule combien de fois la période (T) est contenue, un nombre entier de fois, dans la durée 10 d'émission totale, et ce nombre constitue le nombre de canaux de contrôle fonctionnant simultanément. 5°) Dispositif selon le préambule de la revendication 1, caractérisé en ce que pour réduire le nombre d'intervalles dans des périodes successives, pour une période de la modulation de largeur d'impulsion dans laquelle au moins un canal de contrôle présente au début d'une période, un signal de branchement pour une durée d'émission plus courte que la durée de la période, l'unité de commande place la durée d'émission de ce canal de contrôle dans la période suivante de façon que la durée d'émission se termine précisément à la fin de la période et démarre de nouveau dans la période directement suivante au début de la période. 6°) Dispositif selon la revendication 1 ou 5, caractérisé en ce qu' un changement entre un début de durée d'émission au début d'une période et une fin de durée d'émission se poursuit en alternance sur les périodes exactement à la fin d'une période. 7°) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 5, caractérisé en ce que pour un contrôle de la modulation de largeur d'impulsion, l'unité de commande compte par un compteur qui compte dans une période jusqu'à une valeur finale prédéfinie (N), branche au début d'une période un canal de contrôle et pour une valeur intermédiaire prédéfinie, inférieure à la valeur finale (N), elle coupe le canal de contrôle en démarrant en alternance le compteur dans une période à partir d'une valeur initiale et dans la période suivante à partir d'une valeur finale, le compteur décomptant jusqu'à la valeur initiale. 8°) Dispositif de commande d'une modulation de largeur d'impulsion avec une durée de période (T) prédéfinie, à plusieurs canaux de contrôle pour le contrôle indépendant, parallèle dans le temps de la puissance reçue par plusieurs consommateurs électriques, 11 l'unité de commande commandant la modulation de largeur d'impulsion des canaux de contrôle, dispositif caractérisé en ce que l'unité de commande fixe la durée d'émission respective des canaux de contrôle dans le temps pour un signal de branchement de façon qu'à l'intérieur d'une période (T), les durées d'émission des canaux de contrôle travaillant en parallèle dans le temps, se suivent sans intervalle de temps pour un signal de branchement. lo