Brevet FR3087614A1 — publié le 20200424

L'invention concerne le domaine des cartes électriques comprenant un pont de redressement. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Les ponts de redressement sont utilisés très fréquemment pour produire une tension continue à partir d'une tension alternative apportée sur une carte électrique par une ligne électrique quelconque ou bien par un conducteur électrique quelconque. On trouve ainsi classiquement un pont de redressement dans un compteur d'énergie électrique raccordé à une ligne de transport d'énergie électrique et destiné à mesurer la consommation d'énergie électrique d'une installation. Lorsque la ligne est une ligne triphasée, un pont do redressement à huit diodes est utilisé. Les huit diodes comprennent six diodes destinées à être reliées aux trois phases ainsi que deux diodes destinées à être reliées au neutre dans le cas où un neutre est utilisé. Les concepteurs de cartes électriques, et donc, en particulier, de cartes électriques comprenant un pont de redressement, savent bien que, pour réduire les émissions parasites, il convient notamment d'éviter les antennes n non intentionnelles ». Toute interconnexion métallique peut constituer une antenne non intentiennelle. Si l'interconnexion formant antenne est traversée par un courant radiofréquence, ou bien si son potentiel fluctue, elle peut émettre de l'énergie parasite sous forme d'ondes électromagnétiques. Il existe deux types de mécanisme de rayonnement générant des émissions parasites. Le rayonnement peut être induit par une circulation ou par une boucle de courant, qui sont à l'origine d'un champ principalement magnétique, Le rayonnement peut aussi être induit par une différence de potentiel, qui est â l'origine d'un champ principalement électrique. Une solution pour réduire les émissions parasites consiste à diminuer les forts appels de courant et les fluctuations de tension en ajoutant des filtres passifs ou des capacités de découplage. Cette solution requiert l'utilisation d'ff. certain nomdre de composants dédiés â la tenue :de-s exigences 10 normatives de compatibilité AlectxmagnAticipe. Ces composants sont relativement coûteux. ils occupent une surface non négligeable sur la carte électrique, ce qui augmente la taille et la masse de la carte électrique. La mise en oeuvre de cette solution augmente aussi le temps 15 de mise au point de la Perte électrique, et nécessite un certain nombre de passages en laboratoire de compatibilité électromagnétique pour conception et vérifier que les exigences tenues. 20 On note par ailleurs est utilisée la carte valider la ives sont que ,'application dans laquelle électrique impose souvent des contraintes conception propres à ladite application. Ainsi, dans 1.e cas d compteurs d'énergie électrique, il est parfois requis que l'implantation de tous les composants électriques soit réalisée sur un môme côté de la carte électrique. On impose aussi pariais que la carte électrique comprenne cieux couches de cuivre seulement.. La solution choisie pour réduire, les émissions parasites doit êt co patible avec ces contracontraintes de 30 conceptiol OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet uhe solution réduire de manière' simple et peu coûteuse parasites générées par une carte électrique pont de redressement, composants élec permettant ie les émissions comprenant un de la carte électrique étant positionnés sur une même. face Ce la carte électrique. RESUME DE L» INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose une carte électrique comportant un circuit imprimé comprenant des conducteurs de phase agencés chacun pour être connecté à une phase d'une ligne multiphasée, la carte électrique comportant de plus un pont de, redressement comprenant des diodes de phase montées sur une même face 10 du circuit imprimé, les diodes de phase comportant, Pour chaque conducteur de phase, un couple de diodes de phase comprenant une première diode de phase ayant une anode reliée audit conducteur dé phase et une deuxième diode de phase ayant une cathode reliée audit conducteur do phase, 15 les couples do diodes de phase s'étendant successivement selon un axe de positionnement sur la face du circuit imprimé, la première diode de phase et la deuxième diode de phase de chaque couple de diodes de phase étant disposées parallèlement mais en sens inverse l'une par 20 rapport à l'autre. La disposition des diodes de phase du pont de redressement permet de réduire à la fois le nombre et la surface des boucles de courant, mais aussi le nombre de croisements entre deux pistes de la carte électrique. 25 On réduit ainsi de manière simple et peu coûteuse les émissions parasites générées par la carte électrique. En effet, cette solution n'utilise pas de composants de proLection additionnels qui sont relativement coûteux, encombrants, et dont la mise en oeuvre nécessite des 30 efforts de conception et: de Lest importants. On note que les diodes de phase scnt montées sur une même face du circuit imprimé, de sorte que la carte électrique selon l'invention est compatible avec les exigences évoquées plus tôt (implantation des composants 35 sur un même côté de la carte elueLrique, et carte électrique à deux couches). On propose de plus: un compteur d'énergie électrique comprenant une carte électrique telle que précédemment décrite. L'invention sera mieux comprise â la lumière de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi 10 lesquels : - la figure 1 représente un pont de redressement à huit diodes - la figure 2 est un schéma électrique représentant un positionnement général, sur la carte électrique selon 15 l'invention, des diodes du pont de redressement - la figure 3 est un schéma électrique représentant un premier exemple de positionnement particulier, conforme au positionnement général, des diodes du pont de redressement ; 20 - la figure 4 est un schéma électrique représentant un deuxième exemple de positionnement particulier, conforme au positionnement général, des diodes du pont de redressement ; - la figure 5 représente les diodes de phase eL les 25 diodes de neutre du pont de redressement sur un schéma d'implantation de la carte électrique selon l'invention ; - la figure 6 est un schéma électrique représentant un troisième exemple de positionnement particulier, conforme au positionnement général, des 30 diodes du pont de redressement, sur lequel figure une boucle de courant ; - la figure 7 est un schéma électrique représentant un quatrième exemple de positionnement particulier, non conforme au positionnement général, des 35 diodes du pont de redressement, sur lequel figure une boucle de courant. DESCRIPTION DETAILLES DE L'INVENTION En référence à la figure 1, l'invention est ici mise en oeuvre dans un compteur d'énergie électrique 1. Le compteur 1 est raccordé à une ligne de transport d'énergie électrique qui est une ligne multiphasée, en l'occurrence une ligne triphasée 2. La ligne triphasée 2 comprend trois phases 3 et un neutre 4. Sur chaque phase 3 de la ligne triphasée 2 10 chemine un courant de phase alternatif, sous une tension de phase alternative. Les trois tensions de phase sont déphasées de 120' et référencées au neutre 4. Le compteur 'pst utilisé pour mesurer l'énergie électrique fournie par la ligne triphasée 2 à une 15 installation électrique. L'énergie électrique fournie à l'installation électrique se présente sous la forme d'un courant d'alimentation continu sous une tension d'alimentation continue. Le compteur 1 redresse donc les tensions de 20 phase pour obtenir cette tension d'alimentation continue. Le compteur 1 comprend une carte électrique selon l'invention 5. La carte électrique 5 comprend un circuit imprimé à deux couchés db cuivre comprenant une couche de signaux et un plan de masse. Le circuit imprimé comprend des conducteurs de phase Ll, L3 connectés chacun à une phase 3: distincte de la ligne triphasée., 2. Les conducteurs de.. phase LI, L2, L3 sont ici tiéS pistes formées Star la couche de signaux chacune de ces pistes est reliée à l'une des phases 3. 30. Le circuit imprimé comprend aussi un conducteur de. neutre N connecté au neutre 4 de La ligne triphasée 2. Le.. conducteur de neutre N est ici le plan de masse. Four redresser les tensions de. phase, la carte électrique 5 comporte un pont de. redressement 10. La. 35. sortie du pont de redressement 10 est ici rcliée à une impédance Z. 'L'impédance Z représente l'impédance équivalente du compteur électrique. La tension aux bornes de l'impédance Z se rapproche d'une tension continue. 5 Le pont de redressement 10 comprend des diodes de phase 12 et des diodes de neutre 13. Les diodes de phase 12 comportent, pour chaque conducteur de phase, un couple de diodes de phase 14 comprenant une première diode de phase ayant. une anode 10 reliée audit conducteur de phase et une euxiéme diode de phase ayant une cathode reliée audit cônqueteur de phase. Les diodes de phases 12 comportent donc trois couples de diodes de phase 14 soit six diodes de phase 12. Un premier couple de diodes de phase. 14a, relié à un 15 premier conducteur de phase Ll (et donc a une première phase 3a), comporte une première diode de phase Dl et une deuxième diode de phase D5. Lin deuxième couple de diodes de phase 14b, relié à un deuxième conducteur de phase L2 (et donc à une 20 deuxième phase 3b), comporte une première clode de phase D2 et une deuxième diode de phase 06. Un troisième couple de diodes de phase 14c, relié à troisième conducteur do phase L3 donc à une sieme phase 3c), comporte une première diode de phase D3 une deuxième diode de D7. Les diodes de neutre 13 comportent un couple de diodes de neutre 15 comprenant une première diode de neutre 04 et une deuxième diode de neutre DO. La première diode de neutre D4 a une anode reliée au 30 conducteur de neutre N Cet donc. au neutre 4), et la deuxième diode de neutre CES a une cathode reliée au conducteurconlucteuur cle neutre N (et donc au neutre 4). Les diodes de phase 12 et les diodes de neutre 13 sont ici toutes des diodes de référence SPI du fabricant 35 Diotec, ayant chacune une tension VBIE égale à 2000V courant IE,p), égal à 1A. Les diodes de phase 12 et les diodes de neutre 13 sont montées sur une même face du circuit imprimé. Les chemins de circulation des courants dans le pont de redressement 10 sont les suivants : - pour les alternances positives : o L1TD1-7,-D8-N a 12-D2-2-D8-N ; - 1,3-E13-1-08-N. 10 pour les alternances négatives : 11-D5-Z-04-N ; o L3-D7-Z-D4-N. La solution proposée ici -,rmel. de limiter les 15 boucles de courant au strict besoin fonctionnel, et de limiter au maximum les croisements de pistes. Les croisements de pistes produisent des superpositions de signaux qui peuvent générer des couplages par diaphonie capacitive, Il convient donc de limiter les croisements 20 pour améliorer le comportement électromagnétique de la carte électrique 5. Dans la carte électrique selon l'invention 5, on po e à cet effet les diodes conformément à un positionnement général, visible sur La figure 2. 25 Un premier exemple de positionnement particulier, conforme au positionnement général, est visible sur la figure 3. Un deuxième exemple de positionnement parti ulier, conforme au positionnement général, est visible sur la 30 figure 4. Si l'ordre des phases et du neutre, et donc des conducteurs de phase et du conducteur de neutre, est inversé, par exemple, Li, L3, L2, N ou L2, Ll, L3, N ou L2, L3, Ll, N ou L3, Ll, L2, N ou L3, 12, Ll, N ou Ll, L3, N, L3 ou L2, L N, Ll ou L3, Ll, N, 12 ou L3, L2, N, LI ou Li, N, 13, L2 ou L2, N, Ll, L3 ou L3, N, Li, L2 ou 13, N, L2, Ll ou N, LL, Li, L3 ou N, L2, £3, Ll ou N, L3, Ll, 12 Li, il convient de toujours respecter sens des diodes (anode vers le haut ou paire. L2, N, £3, Ll ou L3, £2 ou N, L2, ou N, £3, £2, l'alternance du vers le bas) par On décrit maintenant Plus en détail le positionnement des diodes de phase 12 et des diodes de neutre 13, en référence à la figure 5. 10 Comme on vient de le voir, les diodes de phase 17: et les diodes dc neutre 13 sont montées sur une même face du circuit imprimé. Les couples de diodes de phase 14 s'étendent successivement selon un axe de positionnement Xl. lb Ainsi, ici, le premier couple de diodes de phase 14a, le deuxième couple de diodes de phase 14b et le troisième couple de diodes de phase 14e, reliés respectivement au premier conducteur de phase Li, au deuxième conducteur de phase L2 et au troisième 20 conducteur de phase L3, sont disposés successivement, de gauche à droite, selon l'axe de positionnement Xl. Dans chaque couple de diodes de phase 14, la première diode de phase et la deuxième diode de phase sont disposées parallèlement mais en sens inverse l'une 25 par rapport à l'autre, de sorte que l'anode de la première diode de phase est reliée au conducteur de phase correspondant et la cathode de la deuxième diode de phase est reliée au conducteur de phase correspondant. Ainsi, par exemple, la première diode de phase Dl et 30 la deuxième diode de phase D5 sont disposées parallèlement mais en sens inverse l'une par rapport à l'autre, de sorte que l'anode de la première diode de phase D1 est reliée au premier conducteur de phase £1 et la cathode de la deuxième diode de phase 05 est reliée au 35 premier conducLour de phase £1. 9 Dans chaque couple de diodes de phase 14, la cathode de la première diode de phase est reliée à la cathode de la première diode de phase du couple de diodes de phase le plus proche de ladite première diode de phase, et/ou l'anode de la deuxième diode de phase est reliée à l'anode de la deuxième diode de phase du couple de diodes de phase le plus proche de ladite deuxième diode de phase. Loi, en l'occurrence, la cathode de la première 10 diode de phase Dl est reliée à la cathode de la première diode de phase 52, eL l'anode de la deuxième diode de phase 56 csl. reliée à l'anode de la deuxième diode de phase 57. Chaque diode de phase 12 présente un axe de diode de 15 phase X2 qui passe par un point central, par l'anode et par la cathode de ladite diode de phase 12. Les axes de diode de phase X2 sont parallèles entre eux et sont perpendiculaires à l'axe de positionnement Xl. Ainsi, toutes les diodes de phase 12 sont parallèles entre 20 elles. Les points centraux des diodes de phase 12 sont alignés selon un axe d'alignement X3 parallèle à l'axe de positionnement Xl. Par « parallèle », on entend ici parallèle ou bien confondu. Ainsi, toutes les diodes de 25 phase 12 sont:, ici parfaitement alignées. La première diode de neutre D4 et la deuxième diode de neutre D8 sont positionnées de sorte que la première diode de neutre D4, les couples de diodes de phase, puis la deuxième diode de neutre D8, s'étendent successivement 30 selon l'axe de positionnement Xl. La cathode de la première dicde de neutre est reliée à la cathode de la première diode de phase du couple de diodes de phase de plus proche de la première diode de neutre. L'anode de la deuxième diode de neutre est reliée 15 A l'anode de la deuxième diode de phase du couple de diodes de phase de plus proche de la deuxième diode de neutre. Ici, en l'occurrence, la cathode de la première ode de neutre D4 est reliée à la cathode de la première diode de phase D3 et l'anode de ta deuxième diode de neutre D8 est reliée à l'anode! de la deuxième diode de phase D5. Chaque diode de neutre 13 présente e diode de neutre X4 qui passe par un point central, par l'anode 10 et Dar la cathode de Ladite diode de neutre 13. Les axes de diode de neutre X4 sont confondus et sont parallèles à l'axe de positionnement Xl. La première diode de neutre D4 et la deuxième d neutre D8 sont disposées parallèlement et dans _e même 15: Les diodes de phases 12 sont situées dans un premier demi-plan et les diodes de neutre 13 sont situées dans un deuxième demi-plan. Le premier demi-plan et le deuxième demi-plan sont définis par un axe de séparation X5 20 parallèle à l'axe de positionnement Xl. On note aussi que les diodes de phase 12 et les diodes de neutre 13 sont implantées à l'intérieur d'une surface d'implantation S, et que la sortie du pont de redressement, c'est-à-dire les points de connexion P à 25 l'impédance Z, est située en regard d'une portion centrale..de la surface d'implantation S. Grâce à cette implantation, on a _irait nombre de boucles de courant au strict besoin fonctionnel, c'est-à-dire à la cirdülation des alternances positives et des 30 alternances atives du courant.. L'implantation ne présente qu'un seul croisement et est très: compacte, Cette solution est très efficace, en particulier dans le cas où les diodes de phase et de neutre et; plus tierléraleigent, les Composants dd le carte électTirluei, doivent être montés sur une même face d'une carte électrique ayant un circuit imprimé comprenant deux couches de cuivre seulement. En référence à la figure 6, on voit que, dans le cas de la carte électrique selon l'invention, la surface de la boucle de courant B la plus importante est relativement réduite. Par ailleurs, on note à nouveau que les pistes ne se croisent qu'à une seule reprise au point ce qui limite la superposition des signaux. 10 Par comparaison, en référence à la figure 7, on voit que, dans le cas d'une carte électrique non conforme à l'invention, la surface de la boucle de courant B la plus importante est supérieure. On voit de plus que les pistes croisent neuf reprises aux C. Cette carte 15 électrique non conforme à l'inventnettement moins performante en matière d'émission parasites. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les 20 revendications. L'invention s'applique bien sûr à toute ligne mulnphasée, quel que soit le nombre de phases. La carte eloctricue selon vention n'est pas nécessairement intégrée dans un compteur électrique. La ligne multiphasée n'est pas nécessairement une ligne de transport d'énergie électrique à destination d'une instailati L'invention peut ainsi être mise en oeuvre dans tout type d'application dans laquelle un pont de redressement est relié à une liane ou à un conducteur multiphasé. La nature et ia référence des diodes utilisées sont bien sûr données à titre illustrant et peuvent être différentes. Le nombre de diodes du pont de redressement peut différenL, REVENDICATIONS1. Carte électrique comportant un circuit imprimé comprenant des conducteurs de phase (1,1, L2, L3) agencés chacun pour être connecté â une phase (3) d'une ligne multiphasée (2), la carte électrique comportant de plus un pont de redressement ':10) comprenant des diodes de phase (12) montées sur une même face du circuit imprimé, les diodes de phase comportant, pour chaque conducteur de. phase, un couple de diodes de. phase (14) comprenant une première diode de phase (D1, 02, D3) ayant une anode reliée audit conducteur de phase et une deuxième diode de phase (DS, DG, 07) ayant une cathode reliée audit conducteur de Phase, les couples de diodes de phase s'étendant successivement selon un axe de positionnement (X1) sur la face du circuit imprimé, la première diode de phase et la deuxième diode de phase de chaque couple de diodes de phase étant disposées parallèlement mais en sens inverse l'une par rapport à l'autre. 2. Carte électrique selon la revendication 1, dans laquelle, dans chaque couple de diodes de phase., la cathode de la première diode de phase (D1) est reliée à la cathode d'une première diode de phase (D2) d'un couple de diodes de phase le plus proche de ladite première diode de. phase (Dl), et/ou l'anode de la deuxième diode de phase (D6) est reliée à l'anode d'une deuxième diode de phase (07) d'un couple de diodes de phase le plus proche de ladite deuxième diode de phase (DE). 3. Carte électrique selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle chaque diode de phase (12) présente un axe de diode de phase (X2) qui passe par un point central, par l'anode et par la cathode de ladite diode de phase, les axes de diode de phase étant parallèles enLrc eux et étant perpendiculaires à 14 l'axe de positionnement (X1) 4. Carte électrique selon la revendication 3, dans laquelle les points centraux des diodes de phase sont alignés selon un axe d'alignement (X3) parallèle à 5 1/ axe de positionnement (Xi). 5. Carte électrique selon la revendication 1, le circuit imprimé comprenant un conducteur de neutre (N) agencé pour être connecté à un neutre (4) de la ligne multiphasee (2) , le pont de redressement comportant en 10 outre un couple de diodes de neutre (15) comprenant une première diode de neutre (D4) et une deuxième diode de neutre (D5) montées sur la même. lace du circuit imprimé, la première diode de neutre ayant une anode reliée au conducteur de neutre ut la deuxième diode de neutre ayant 15 une cathode reliée au conducteur de neutre, la première diode de neutre et la deuxième diode de neutre étant positionnées de sorte que la première diode de neutre, les couples de diodes de phase, puis la deuxième diode de neutre, s' étendent successivement selon l'axe de 20 positionnement (X1) sur la face du circuit imprimé. 6. Carte électrique selon la revendication dans laquelle la cathode de la première diode de neutre (04) est reliée à la cathode d' une premi ère diode de phase (D3) d' un couple de diodes de phase le plus proche 25 de ladite première diode de neutre (D4) , et dans laquelle l'anode de la deuxième diode de neutre ( 08) est reliée à 1' anode d' une deuxième diode de phase (05) d' un couple de diodes de phase le plus proche de ladite deuxième diode de neutre (D8) . 30 7. Carte électrique selon la revendication 5, dans laquelle chaque diode de neutre présente un axe de diode de neutre (X4) qui passe par un point central, par l'anode et par la cathode de ladite diode de neutre, les axes de diode de neutre étant confondus et étant 35 parallèles à l'axe de positionnement (X1) . 15 8. Carte électrique selon la revendication 5, dans laquelle la première diode de neutre (04) et la deuxième diode de neutre (58) sont disposées parallèlement et dans le même sens. 5 9. Carte électrique selon la revendication 5, dans laquelle les diodes de phases (12 sont situées dans un premier demi-plan et les diodes de neutre (13) sont situées dans un deuxième demi-plan, le premier demi-plan et le deuxième demi-plan étant définis par un axe de 10 séparation (X5) parallèle à l'axe de positionnement_ 10. CarLe électrique selon la revendication 5, dans laquelle les diodes de Phase et les diodes de neutre sont implantées à l'intérieur d'une surface d'implantation (S), et dans laquelle une sortie du pont 15 de redressement (10) est située en regard d'une portion centrale de la surface d'implantation (S). 11. Carte électrique selon la revendication 5, dans laquelle le conducteur de neutre est un plan de masse du circuit imprimé. 20 12. Carte électrique selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le circuit imprimé a deux couches de cuivre. 13. Compteur d'énergie électrique. (1) comprenant une carte électrique (5) selon l'une des revendications 25 précédentes.