Brevet FR3089360A1 — publié le 20200605

Description Titre de l'invention : Variateur électronique pour circuit basse tension [0001] L'invention concerne le domaine des variateurs électroniques pour circuit d'alimentation électrique basse tension. [0002] Par circuit électrique basse tension, on entend les circuits d'alimentation électrique résidentiels ou de bureaux qui distribuent une alimentation électrique alternative de 110V, 220V ou 380V. [0003] Dans ces circuits, des variateurs et interrupteurs statiques électroniques sont de plus en plus utilisés en remplacement d'appareillages électromécaniques. [0004] Cependant, la tenue en tension des transistors de ces équipements est limitée. Par exemple, les transistors sont souvent choisis avec une tension maximale de 600V. [0005] Or, il peut arriver que des surtensions apparaissent sur les circuits électriques, par exemple suite à un coup de foudre. [0006] En conséquence, des protections contre les surtensions sont installées dans les va- riateurs électroniques. [0007] A cc jour, le dispositif de protection le plus utilisé est une varistance. Cependant la varistance présente un certain nombre d'inconvénients. [0008] Lc premier inconvénient, et peut-être le plus dangereux, est son mode de défaillance explosif lorsqu'elle est située entre la phase et le neutre du réseau. En effet, lorsqu'elle se trouve en série avec une charge, par exemple une lampe, son mode de défaillance consiste en un échauffement lent et progressif qui peut aboutir à un départ de feu. En conséquence, dans cette utilisation, la varistance est toujours associée à une protection thermique. [0009] Son second inconvénient est d'avoir une caractéristique sortante. Ainsi, une va- ristance donnée va écrêter la tension à 500V si le courant est de 5A, mais à 650V si le courant est à 15A. [0010] Par ailleurs, plus la varistance est petite, plus la tenue en tension des transistors devra être importante. [0011] Comme, de plus, une varistance avec sa protection thermique a un coût relativement important (par exemple 0,5 Euros) et qu'elle prend une place importante, il apparaît avantageux de trouver un autre dispositif de protection contre les surtensions qui résout au moins en partie les inconvénients précités. [0012] Avec cet objectif en vue, un variateur électronique destiné à piloter un circuit d'alimentation électrique basse tension d'une charge comprend un dispositif de commande pilotant au moins un interrupteur à base de transistor connecté à deux 2 broches, les deux broches étant destinées à connecter en série le variateur électronique sur le circuit d'alimentation de la charge. Il comprend en outre un dispositif de protection comprenant un circuit crowhar disposé en parallèle dudit interrupteur à hase de transistor. [0013] Le circuit crowhar permet ainsi avantageusement d'évacuer la surtension en dehors du variateur. [0014] Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont : - la charge comporte un condensateur ; - le dispositif de protection est monté en parallèle sur les deux broches ; - il comprend un pont redresseur entre les deux broches et l'interrupteur et le circuit de protection est connecté entre le pont redresseur et l'interrupteur - il comprend deux interrupteurs à base de transistor connectés en série et le circuit de protection est connecté en parallèle à l'un des deux interrupteurs ; et/ou - le circuit crowhar comprend un triac ou un thyristor. [0015] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d'exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles : [0016] [fig.1] rcprésentc un schéma de principe d'un circuit électrique comprenant un variateur selon un mode de réalisation ; [0017] [fig.2] rcprésentc un premier mode de réalisation d'un variateur avec protection ; [0018] [fig.3] représente un deuxième mode de réalisation d'un variateur avec protection ; [0019] [fig.4] représente un troisième mode de réalisation d'un variateur avec protection ; [0020] [fig.5] représente un quatrième mode de réalisation d'un variateur avec protection ; [0021] [fig.6] représente un circuit crowbar fonctionnant en mode alternatif ; et [0022] [fig.7] représente un circuit crowbar fonctionnant en mode continu ; [0023] En référence à la Fig. 1, un circuit électrique basse tension comporte un variateur électronique 1 en série avec une charge 3. [0024] La charge 3 est par exemple une lampe. Or, avec l'installation de plus en plus fréquente de lampe de type LED, la charge 3 se comporte comme une charge comprenant un condensateur 5. [0025] Dans un mode de réalisation générique, le variateur 1 comprend un dispositif de commande 7 pilotant au moins un interrupteur 9 à base de transistor connecté à deux broches 11, 13. [0026] Les deux broches 11, 13 connectent en série le variateur électronique 1 sur le circuit d'alimentation de la charge 3. [0027] Le variateur 1 comprend en outre un dispositif de protection. Ce dispositif de protection comprend un circuit crowbar 17 disposé en parallèle de l'interrupteur 9. [0028] Un circuit crowbar est un circuit qui offre une forte résistance tant que la tension 3 appliquée ne dépasse pas une certaine valeur et qui, lorsque la tension appliquée dépasse cette valeur, offre une résistance quasi nulle. Il reste dans cet état tant que le courant est supérieur à une intensité de seuil et lorsque le courant s'annule, le circuit crowhar se bloque à nouveau. [0029] Ainsi, en choisissant correctement la valeur de la tension limite, le variateur fonctionne normalement pour une tension nominale. Lorsqu'une surtension se présente, la tension limite est dépassée et le crowhar se met en court-circuit sur les bornes du variateur, protégeant ainsi celui-ci. [0030] Le variateur est ainsi protégé des surtensions puisqu'aucune dissipation d'énergie n'a lieu dans celui-ci. Par contre, la dissipation de l'énergie de la surtension se fait dans la charge 3, c'est-à-dire dans la lampe, au risque de la détruire. Cet inconvénient est tout de fois relatif car il est souvent plus aisé et moins couteux de changer une lampe que de changer un variateur. [0031] Pour mémoire, il est rappelé que si le variateur ne comprend aucune résistance, alors la surtension va détruire le variateur par surcharge d'énergie, et si le variateur comprend une protection par varistance, la varistance va absorber le surcroit d'énergie niais au risque d'une surchauffe comme expliqué dans le préambule. [0032] Deux modes de réalisation particuliers du mode de réalisation générique décrit vont maintenant être présentés. [0033] Dans cc premier mode de réalisation particulier, Fig. 2, le variateur électronique 1 fonctionne en courant continu. En conséquence, un pont redresseur 21 est installé en entrée de F inten-upteur électronique 9. [0034] Le circuit crowbar 17 est alors installé en parallèle sur les entrées en courant al- ternatif. [0035] En variante, Fig. 3, pour ce même variateur électronique 1 fonctionnant en continu, le circuit crowbar 17 est installé aux bornes de l'interrupteur 9. Il faut alors installer un circuit crowbar pour courant continu. [0036] Dans le second mode de réalisation particulier, Fig. 4, le variateur électronique 1 fonctionne en courant alternatif avec deux interrupteurs 9, 9'. [0037] Comme dans le mode de réalisation de la Fig. 2, le circuit crowbar 17 est installé en parallèle sur les entrées en courant alternatif [0038] En variante, Fig. 5, deux circuits crowbar 17, 17' sont installés en parallèle sur chaque interrupteur 9, 9'. Ces deux circuits crowbar peuvent fonctionner en continu. En effet, dans cette variante, chaque interrupteur va gérer une alternance du courant. Par exemple, l'interrupteur 9 gère la phase positive et l'interrupteur 9' la phase négative. Ce schéma est utilisé avec des variateurs à double MOS. [0039] Les circuits crowbar utilisables dans ces différents modes de réalisation sont donc de type fonctionnant en continu, ou fonctionnant en alternatif. [0040] Un circuit crowhar fonctionnant en alternatif est représenté en Fig. 6. Il comprend deux branches en parallèle, une branche comprenant en série deux diodes zener 61, 63 en tête bêche et une résistance 65 d'environ 1 kOhm et l'autre branche comprenant un TRIAC 67 dont la gâchette est connectée entre la diode 63 et la résistance 65. [0041] Un circuit crowhar fonctionnant en continu est représenté en Fig. 7. Il comprend deux branches en parallèle, une branche comprenant en série une diode zener 71 et une résistance 73 d'environ lkOhm et l'autre branche comprenant un thyristor 75 dont la gâchette est connectée entre la diode zener 71 et la résistance 73. [0042] Parmi les circuits crowhar du marché utilisables. on peut citer les circuits Trisil (marque déposée de STMicroelcctronics). [0043] L'invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d'exemple et non comme limitant l'invention a cette seule description. De nombreuses autres variantes de réalisation sont possibles. 5