Brevet FR2990578A1 — publié le 20131115

La présente invention concerne un circuit d'alimentation à découpage. Elle vise tout particulièrement un circuit d'alimentation à découpage d'un appareil électroménager. Un circuit d'alimentation fournit une ou plusieurs tensions continues à 10 partir de la tension du réseau électrique ou secteur. Ces tensions continues alimentent les différents modules de l'appareil électroménager. Cet appareil électroménager est par exemple un appareil à sécher le linge ou un appareil à laver et sécher le linge, et le module est par exemple un capteur d'humidité. 15 De manière générale, l'alimentation d'un capteur d'humidité dans un appareil à sécher le linge est mise en oeuvre par une alimentation linéaire. Cette alimentation comporte essentiellement un transformateur 50/60Hz assurant l'isolation galvanique, un redresseur et des filtres. Ce type de transformateur d'alimentation linéaire n'a pas un 20 rendement optimal, ce qui génère des échauffements. En outre, ce type d'alimentation prend une place importante sur une carte électronique. Une solution consiste à utiliser une alimentation à découpage comportant un transformateur (par exemple un transformateur haute fréquence) apte à assurer l'isolation galvanique. 25 Néanmoins, les perturbations électromagnétiques d'une telle alimentation sont élevées par rapport aux valeurs qui doivent être respectées afin d'être conforme aux normes dictées par des organismes de normalisation. La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients précités et de proposer un circuit d'alimentation efficace permettant en même 30 temps de limiter les perturbations électromagnétiques. A cet effet, la présente invention vise selon un premier aspect, un circuit d'alimentation à découpage comportant un transformateur et des moyens de contrôle. Selon l'invention, le transformateur est commandé par au moins deux 5 signaux de commande générés par les moyens de contrôle, les signaux de commande étant générés par intermittence. Ainsi, les signaux de commande sont générés pendant un temps limité évitant ainsi des perturbations électromagnétiques pendant des périodes de temps non nécessaires pour la commande du transformateur. Les perturbations 10 électromagnétiques restent ainsi en dessous des valeurs prédéterminées par les normes. En outre, l'encombrement d'une alimentation à découpage est réduit et le rendement est amélioré. En pratique, lesdits aux moins deux signaux de commande sont 15 générés pendant une première période de temps, la première période de temps étant prédéterminée de sorte qu'un signal de sortie du circuit d'alimentation à découpage présente une valeur sensiblement constante. Ainsi, les signaux de commande sont générés pendant un temps qui a été prédéterminé de façon à ce que la tension en sortie de l'alimentation reste aux 20 valeurs souhaitées. Selon une caractéristique, lesdits au moins deux signaux de commande ne sont pas générés pendant une seconde période de temps, la première période de temps étant une fraction de la seconde période de temps. Selon une caractéristique, le circuit d'alimentation à découpage 25 comporte en outre des moyens de commutation adaptés à contrôler l'injection d'énergie dans le transformateur, les moyens de commutation étant commandés par lesdits au moins deux signaux de commande. Selon une autre caractéristique, le circuit d'alimentation à découpage comprend en outre des moyens de redressement adaptés à redresser la 30 tension en sortie du transformateur, les moyens de redressement étant adaptés à multiplier la valeur de la tension en sortie du transformateur. Grâce à ces caractéristiques, il est possible de multiplier la valeur de la tension de sortie du circuit d'alimentation sans nécessité de changer de transformateur ou d'adapter sa topologie. La présente invention vise selon un second aspect, un appareil électroménager comportant un circuit d'alimentation conforme à l'invention. En pratique, le circuit d'alimentation à découpage alimente un module, lesdits au moins deux signaux de commande étant dans un état inactif lorsque ledit module n'est pas en fonctionnement. Ainsi, la consommation électrique de l'appareil électroménager est 10 réduite et est conforme aux normes qui imposent des consommations électriques de plus en plus faibles, tant lorsque l'appareil électroménager est en veille que lorsque l'appareil électroménager est en fonctionnement. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. 15 Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs : - la figure 1 représente le contexte dans lequel se situe l'invention ; et - la figure 2 représente un mode de réalisation d'un circuit d'alimentation à découpage conforme à l'invention. 20 On va décrire tout d'abord en référence à la figure 1, le contexte dans lequel se situe l'invention. Comme indiqué ci-dessus, dans un appareil électroménager un circuit d'alimentation général 1 fournit une ou plusieurs tensions continues Vc à partir de la tension du réseau électrique ou secteur 2, par exemple une tension 25 d'une valeur de 230 VRMS pour le réseau électrique français. Bien entendu, la tension du secteur 2 peut présenter des valeurs différentes, en fonction du réseau électrique du pays dans lequel on se situe. Dans le mode de réalisation décrit, une des tensions continues Vci générées par le circuit d'alimentation général 1 alimente le circuit d'alimentation à 30 découpage 10 selon l'invention. 2 9905 78 4 Dans cet exemple, cette tension continue Vci présente une valeur de 12 V. Néanmoins, cette tension continue \ici peut présenter des valeurs différentes. Le circuit d'alimentation à découpage 10 génère une tension en sortie 5 Mosul' adapté à alimenter au moins un module 30 de l'appareil électroménager. Dans cet exemple, l'appareil électroménager est un appareil à sécher le linge et le module 30 comporte un capteur d'humidité apte à mesurer l'humidité dans le tambour de cet appareil. Néanmoins, l'appareil électroménager peut être par exemple un appareil à laver et à sécher le linge, un lave-vaisselle, un four de cuisson, une table de cuisson ou un réfrigérateur, et le module 30 peut comprendre tout autre capteur ou circuit électronique. On va décrire ensuite en référence à la figure 2, un mode de réalisation d'un circuit d'alimentation à découpage 10 conforme à l'invention. Comme décrit ci-dessus, le circuit d'alimentation à découpage 10 génère ici une tension en sortie VouT adaptée à alimenter le module 30. Le circuit d'alimentation à découpage 10 comporte un transformateur 11 apte à transformer une tension en entrée V1 en une tension en sortie V2 et à assurer une fonction d'isolation galvanique. Ce transformateur 11 est par exemple 20 un transformateur haute fréquence. Le fonctionnement du transformateur 11 est contrôlé par au moins deux signaux de commande PWM1, PWM2. Dans cet exemple, l'enroulement primaire du transformateur 11 est un enroulement primaire à point milieu et comporte deux parties 11a, 11b. Une 25 première partie de l'enroulement primaire lia est contrôlée par un premier signal de commande PWM1 et une seconde partie de l'enroulement primaire 11b est contrôlée par un second signal de commande PWM2. En particulier, le premier signal de commande PWM1 commande le fonctionnement d'un premier moyen de commutation Ti et le second signal de 30 commande PWM2 commande le fonctionnement d'un second moyen de commutation T2. 2 9905 78 5 Les premier Ti et second T2 moyens de commutation sont adaptés à contrôler respectivement l'injection d'énergie dans les première 11a et seconde llb parties de l'enroulement primaire du transformateur 11. Le fonctionnement des moyens de commutation T1, T2 et du 5 transformateur sera décrit plus loin dans la description. Dans d'autres modes de réalisation, le transformateur 11 peut comporter un nombre d'enroulements primaires différents, le nombre de moyens de commutation et de signaux de commande pouvant être aussi différent. 10 Ainsi, selon une variante de réalisation, le transformateur 11 comporte un seul enroulement primaire qui est contrôlé par un seul signal de commande à travers un seul moyen de commutation. Selon une autre variante, le transformateur 11 comporte deux enroulements primaires, un premier enroulement primaire qui est contrôlé par le 15 premier signal de commande PWM1 et un second enroulement primaire qui est contrôlé par le second signal de commande PWM2. Les signaux de commande PWM1, PWM2 sont générés par des moyens de contrôle 12. Les moyens de contrôle 12 comportent notamment un microcontrôleur destiné à gérer le fonctionnement du circuit d'alimentation à découpage 10. Dans un exemple de réalisation, les moyens de contrôle 12 sont adaptés à gérer outre le fonctionnement du circuit d'alimentation à découpage 10, le circuit d'alimentation général 1 et/ou des autres fonctionnalités de l'appareil électroménager. Le circuit d'alimentation à découpage 10 comporte en outre des moyens de redressement 13 adaptés à redresser la tension en sortie V2 du transformateur 11. Ici, les moyens de redressement 13 sont adaptés en outre à multiplier la valeur de la tension en sortie VouT du circuit d'alimentation. Dans cet exemple de réalisation, les moyens de redressement 13 30 comportent un doubleur de tension. Ici, la tension d'alimentation Vci est de 12 V et la tension en sortie \kin' du circuit d'alimentation à découpage 10 est de 24V. 2 9905 78 6 Bien entendue, les valeurs de la tension d'alimentation Vci et de la tension en sortie \foui' peuvent être différentes. En outre, la valeur de la tension d'alimentation Vci peut être multipliée par un facteur différent. Par exemple, dans un mode de réalisation, le facteur de 5 multiplication peut être l'unité, c'est-à-dire que la valeur de la tension en entrée et en sortie des moyens de redressement 13 est équivalente. Dans le mode de réalisation décrit, les moyens de commande T1, T2 comportent un transistor à effet de champs à grille métal oxyde (MOSFET, acronyme anglais de Metal Oxyde Semiconductor Filed Effect Transistor). 10 Ici, les moyens de commande T1, T2 peuvent être notamment dans deux états, soit en état passant, soit en étant bloqué. Ainsi, ils mettent en oeuvre une fonction d'interrupteur. Bien entendu, les moyens de commande T1, T2 peuvent comporter d'autres composants au lieu des transistors MOSFET. 15 La grille T1G du premier moyen de commutation Ti est reliée au premier signal de commande PWM1 provenant des moyens de contrôle 12, le drain T1D du premier moyen de commutation T1 est relié à la première partie 1 la de l'enroulement primaire du transformateur 11, et la source T1S du premier moyen de commutation T1 est reliée au potentiel de référence 14 (ici 20 de 0 volt). Une première borne Ria d'une première résistance R1 est connectée à la grille T1G du premier moyen de commutation T1, et une deuxième borne R1 b de la première résistance R1 est connectée à la source T1S du premier moyen de commutation T1, ainsi qu'au potentiel de référence 25 14. La grille T2G du deuxième moyen de commutation T2 est connectée au second signal de commande PWM2 provenant des moyens de contrôle 12, le drain T2D du deuxième moyen de commutation T2 est relié à la seconde partie 11 b de l'enroulement primaire du transformateur 11, et la source T2S du deuxième moyen de commutation T2 est connectée au potentiel de référence 14. Une première borne R2a d'une deuxième résistance R2 est connectée à la grille T2G du deuxième moyen de commutation T2, et une deuxième borne R2b de la deuxième résistance R2 est reliée à la source T2S du deuxième moyen de commutation T2, ainsi qu'au potentiel de référence 14. Un premier condensateur Cl est relié par une première borne Cl a au point milieu de l'enroulement primaire 11a, llb du transformateur 11 (point intermédiaire pris entre la première partie 1 la et la seconde partie 1 1 b de l'enroulement primaire du transformateur 11), et par une deuxième borne Cl b au potentiel de référence 14. Le point milieu de l'enroulement primaire lia, 11 b du transformateur 11 est relié à la tension d'alimentation Vci provenant de l'alimentation générale 1. Ainsi, la tension en entrée au transformateur V1 est composée d'une première tension Vil appliquée à la première partie lia de l'enroulement et d'une seconde tension V12 appliquée à la seconde partie llb de l'enroulement. Les moyens de redressement 13 sont connectés en sortie de l'enroulement secondaire 11c du transformateur 11, et comportent une première D1 et deuxième D2 diodes, ainsi qu'un deuxième C2 et troisième C3 condensateurs. L'anode D1 a de la première diode D1 est reliée à une première 20 borne V2a de sortie du transformateur 11, ainsi qu'à la cathode D2b de la deuxième diode D2, la cathode D1 b de la première diode D1 est connectée à une première borne C2a du deuxième condensateur C2. La deuxième borne C2b du deuxième condensateur C2 est connectée à une première borne C3a du troisième condensateur C3, ainsi qu'à 25 une deuxième borne V2b de l'enroulement secondaire 11c du transformateur 11. Une deuxième borne C3b du troisième condensateur C3 est reliée à l'anode D2a de la deuxième diode D2. Le circuit d'alimentation à découpage 10 comporte en outre un 30 quatrième condensateur C4 relié par une première borne C4a, à la première borne C2a du deuxième condensateur C2 et par une deuxième borne C4b, à la deuxième borne C3b du troisième condensateur C3. 2 9905 78 8 La tension en sortie \four du circuit d'alimentation à découpage 10 est prise entre la première C4a et la deuxième C4b bornes de ce quatrième condensateur C4. Cette tension en sortie VouT est apte à alimenter le module 30. 5 Ici, ce quatrième condensateur C4 est un condensateur électrolytique, et est apte à maintenir la tension de sortie Vour à une valeur sensiblement constante. On va décrire ensuite le fonctionnement du circuit d'alimentation à découpage représenté à la figure 2. 10 Lorsque le module 30 est en fonctionnement, les premier et second signaux de commande PWM1, PWM2 sont générés par les moyens de contrôle 12. Ainsi, par exemple, ces signaux de commande PWM1, PWM2 sont générés lorsque le capteur d'humidité doit réaliser une mesure d'humidité du 15 linge placé dans le tambour de l'appareil à sécher le linge. Selon un autre exemple, les signaux de commande PWM1, PWM2 sont générés lorsqu'un cycle de séchage démarre. Lorsque le cycle de séchage finit, les moyens de contrôle 12 inhibent les signaux de commande PWM1, PWM2. Par exemple, la valeur des signaux de commande PWM1, PWM2 est constante et égale à zéro. Dans ce cas, les moyens de commutation Ti, T2 sont en état bloqué et la tension dans l'enroulement secondaire 11c du transformateur 11 est nulle. Lorsque l'appareil à sécher le linge se trouve dans un cycle autre que celui de séchage, par exemple en veille ou éteint, les moyens de contrôle 25 12 inhibent également les signaux de commande PWM1, PWM2. Si l'appareil électroménager est un appareil à laver et à sécher le linge, les signaux de commande PWM1, PWM2 sont inhibés lorsque l'appareil se trouve par exemple dans un cycle de lavage ou d'essorage. Ainsi, le circuit d'alimentation à découpage 10 alimente le module 30 30 seulement lorsque le module est en fonctionnement. La consommation du circuit d'alimentation à découpage 10 est alors réduite et par conséquent, la consommation électrique de l'appareil électroménager est réduite. 2 9905 78 9 Ainsi, seulement lorsque le module 30, ici le capteur d'humidité, est en fonctionnement, les moyens de contrôle 12 génèrent les signaux de commande PWM1, PWM2. Dans ce mode de réalisation, lorsque le premier signal de 5 commande PWM1 est généré, le deuxième signal de commande PWM2 n'est pas généré et vice-versa. Ainsi, les signaux de commande PWM1, PWM2 sont générés sensiblement en opposition de phase. Grâce à cette génération des signaux de commande PWM1, PWM2 en opposition de phase, les courants en entrée du transformateur présentent 10 des valeurs sensiblement constantes. La génération d'un signal de commande par rapport à l'autre signal de commande est décalée d'une courte période de temps ou temps mort. Dans cet exemple, le temps mort est de 120 ns. Pendant ce temps mort un transistor Ti, T2 se mets en état passant et l'autre transistor T2, Ti se met en état 15 bloqué. Ainsi, les deux parties 11a, 11b de l'enroulement primaire sont commandées successivement, chacune à son tour. Dans cet exemple, lorsque le premier transistor T1 est en état passant (et par conséquent, le deuxième transistor T2 est en état bloqué), la 20 première tension Vil est appliquée à la première partie 11a de l'enroulement primaire du transformateur 11. La seconde partie llb de l'enroulement primaire du transformateur 11 est désactivée. Au contraire, lorsque le deuxième transistor T2 est en état passant (et par conséquent, le premier transistor Ti est en état bloqué), la deuxième 25 tension V12 est appliquée à la seconde partie 11b de l'enroulement primaire du transformateur 11. La première partie 11a de l'enroulement primaire du transformateur 11 est désactivée. Dans le mode de réalisation décrit, les deux signaux de commande PWM1, PWM2 sont générés par intermittence. 30 En particulier, les signaux de commande PWM1, PWM2 sont générés pendant une première période de temps et ne sont pas générés pendant une seconde période de temps. 2 9905 78 10 La première période de temps est prédéterminée de sorte que la tension en sortie Vour du circuit d'alimentation à découpage 10 présente une valeur sensiblement constante, ici de 24 V. La première période de temps est une fraction de la seconde période 5 de temps. Dans cet exemple, la première période de temps est de 1 ms et la seconde période de temps est de 4 ms. Ainsi, dans cet exemple, les signaux de commande PWM1, PWM2 présentent une fréquence de 200 Hz. 10 Bien entendu, les valeurs des première et seconde périodes de temps peuvent être différentes. Lorsque l'une des parties 11a, 1 lb de l'enroulement primaire est alimentée, le transformateur 11 génère une tension en sortie V2 de son enroulement secondaire 11c. 15 Dans le mode de réalisation décrit, la tension en sortie V2 est redressée et multipliée par un facteur deux par les moyens de redressement 13. Bien entendu, le facteur de multiplication des moyens de redressement 13 peut présenter des valeurs différentes. 20 Dans un autre mode de réalisation, les moyens de redressement ne sont pas adaptés à multiplier la tension en sortie V2 du transformateur 11, ou le facteur de multiplication est égal à 1. Dans ce cas, les enroulements 11 a, 11 b, 11c du transformateur 11 doivent être adaptés de sorte que la tension en sortie V2 du transformateur 11 soit à la valeur adéquate pour alimenter le module 30. Le quatrième condensateur C4 est apte à filtrer et à maintenir la tension de sortie VouT du circuit d'alimentation 11 à une valeur constante. Le transformateur 11 et les moyens de redressement 13 fonctionnent pendant la première période de temps. Ainsi, dans cet exemple, ils fonctionnent pendant 1 ms toutes les 5 ms. La première période est prédéterminée de sorte que la valeur de la tension en sortie \four soit maintenue à une valeur constante par le quatrième condensateur C4, tout en limitant les perturbations électromagnétiques. Ainsi, grâce à l'invention, les perturbations électromagnétiques produites par un circuit d'alimentation à découpage conforme à l'invention restent en dessous des valeurs prédéterminées par les normes.5 REVENDICATIONS1. Circuit d'alimentation à découpage (10) comportant un transformateur (11) et des moyens de contrôle (12), caractérisé en ce que le transformateur est commandé par au moins deux signaux de commande (PWM1, PWM2) générés par lesdits moyens de contrôle (12), lesdits aux moins deux signaux de commande (PWM1, PWM2) étant générés par intermittence. 2. Circuit d'alimentation conforme à la revendication 1, dans lequel lesdits au moins deux signaux de commande (PWM1, PWM2) sont générés pendant une première période de temps, ladite première période de temps étant prédéterminée de sorte qu'une tension en sortie (VouT) dudit circuit d'alimentation à découpage (10) présente une valeur sensiblement constante. 3. Circuit d'alimentation conforme à la revendication 2, dans lequel lesdits au moins deux signaux de commande (PWM1, PWM2) ne sont pas 15 générés pendant une seconde période de temps, la première période de temps étant une fraction de la seconde période de temps. 4. Circuit d'alimentation conforme à l'une des revendications 1 à 3, comprenant en outre des moyens de commutation (Ti, T2) adaptés à contrôler l'injection d'énergie dans ledit transformateur (11), lesdits moyens de 20 commutation (Ti, T2) étant commandés par lesdits au moins deux signaux de commande (PWM1, PWM2). 5. Circuit d'alimentation conforme à l'une des revendications 1 à 4, comprenant en outre des moyens de redressement (13) adaptés à redresser la tension en sortie (V2) dudit transformateur (11), les moyens de redressement 25 (13) étant adaptés à multiplier la valeur de la tension en sortie (V2) du transformateur (11). 6. Circuit d'alimentation conforme à l'une des revendications 3 à 5, dans lequel la première période de temps est de 1 ms et la seconde période de temps est de 4 ms. 30 7. Appareil électroménager caractérisé en ce qu'il comporte un circuit d'alimentation à découpage (10) conforme à l'une des revendications précédentes. 8. Appareil électroménager conforme à la revendication précédente, dans lequel ledit circuit d'alimentation à découpage (10) alimente un module (30), lesdits au moins deux signaux de commande (PWM1, PWM2) étant dans un état inactif lorsque ledit module (30) n'est pas en fonctionnement. 9. Appareil électroménager conforme à la revendication 8, dans lequel le module (30) comporte un capteur d'humidité.