REGULATOR FOR A BATTERY CHARGING ALTERNATOR

Abstract: 1. Battery voltage regulator (10) comprising a circuit for supplying an excitation voltage to a current inverter (2, 3) as soon as the battery voltage drops below a predetermined voltage, this regulator comprising a comparator (11) supplied by the battery voltage and one of the inputs of which receives a measurement voltage (VM ) which is a fraction of the battery voltage stabilized by a capacitor (15) and the other input of which receives a reference voltage (VR ) obtained from the battery voltage through a reference element (21) supplying a constant voltage (VZ ), characterized by switching means (30) interrupting the feed of supply voltage to the comparator as soon as the battery voltage drops below a voltage equal to that (VZ ) of the reference element (21) in such a manner that the output signal (S) of the comparator (11) vanishes whereby the supply of an excitation voltage to the current inverter (2, 3) is caused.

Description: PROCEDE DE REGULATION ET REGULATEUR D'ALTERNATEUR DE CHARGE DE BATTERIE. La presente invention concerne de façon generale des circuits de regulation de tension d'alternateur et s'applique plus particulièrement dans le domaine de l'automobile a la stabilisation de tension de batterie. C'est dans cette application plus particuliere que la presente invention sera essentiellement décrite bien qu'on puisse prévoir son utilisation dans d'autres systemes de régulation. Pour permettre de de finir le probleme que vise à resoudre l'invention, on va d'abord decrire de façon relativement détaillee un regulateur d'alternateur de charge de batterie d'automobile classique en relation avec les figures 1 et 2. La figure l représente de façon très schematique un régulateur pour stabiliser la tension d'une batterie d'automobile. Cette batterie 1, qui sert à alimenter l'ensemble des circuits électriques ou électroniques d'une automobile, constitue généralement la seule source d'alimentation disponible. I1 importe que cette tension soit relativement stable, par exemple autour d'une valeur comprise entre 13,5 et 14,5 volts en charge. On choisira par exemple que cette tension soit de 14,4 V a 0,1 V pres. Cette batterie 1 est chargée par un alternateur 2 muni d'un enroulement d'excitation 3. L'enroulement est alimenté par la tension de batterie et est dispose en série avec un interrupteur tel qu'un transistor de puissance ou un montage Darlington 4. Ce montage Darlington est commande pour être conducteur des que la tension aux bornes de la batterie chute en-dessous de 14,3 volts, puis il est coupé des que cette tension atteint une valeur de 14,5 volts. Une diode 5, dite diode roue libre, assure la continuité du passage du courant dans l'enroulement d'excitation 3. La base du transistor 4 est connectée à la borne positive de la tension d'alimentation par l'intermédiaire d'une impédance 6 et à la borne négative par l'intermédiaire d'un transistor 7. Ainsi, le transistor de puissance ou Darlington 4 est conducteur quand le tran sistor 7 est bloqué et bloqué quand le transistor 7 est conducteur. Le circuit de régulation proprement dit, qui alimente ou non le transistor 7 en fonction de la tension aux bornes de la batterie, est représenté schématiquement à l'intérieur du cadre en pointillés 10. Ce circuit comprend un comparateur Il dont la sor tie S est reliée à la base du transistor 7. Le comparateur est alimenté a partir de la tension de batterie par une borne d'alimentation F, et reçoit une premiere tension d'entrée VM qui est comparée a une seconde tension rentrée VR provenant d'une source de tension de référence 12. La tension VM correspond à la tension aux bornes de la batterie réduite de façon déterminée par un potentiometre comprenant des résistances 13 et 14 et sera appelée "tension mesurée". Pour éviter l'influence de tensions parasites, il est nécessaire de prévoir aux bornes de la résistance 14 un condensateur 15 éliminant les surtensions brèves. On a représenté dans cette figure 1 une source de tension de référence 12. En fait, il n'existe pas à proprement parler de source de tension de référence autonome indépendante de la tension de batterie, mais on obtient par des moyens divers, par exemple par utilisation de diodes Zener, une tension de référence a partir de la tension de batterie. Si, a un instant donné, la tension aux bornes A et B du circuit de régulation 10 devient trop faible et inférieure à la tension de référence VR, on peut considérer que cette tension de référence VR chute a zéro. Par contre, si la tension aux bornes A et B chute rapidement, la tension mesurée VM ne chute pas aussi brutalement étant donné l'effet de mémorisation apporté par le condensateur 15. Par ailleurs, un comparateur peut généralement fonctionner même pour des tensions d'alimentation tres faibles sur sa borne F. Ainsi, si pour une raison ou une autre, la tension aux bornes A et B chute a une valeur inférieure a la tension de référence, il faudrait obtenir à la sortie S du comparateur une indication représentative de ce fait, mais c'est exactement le contraire qui se produit puisque la valeur VR a chuté à zéro alors que VM est resté à un niveau relativement élevé en raison de la mémorisation par le condensateur 15. On obtient donc dans ce cas particulier une sortie S a un niveau inverse de celui qui est souhaité. Ce défaut de fonctionnement se produit en fait lors de chaque commutation du Darlington 4. En effet, quand ce transistor est conducteur, l'enroulement d'excitation 3 est aux bornes de la batterie et le courant d'excitation croit. Quand ce courant atteint une valeur limite supérieure, déterminée par le circuit de régulation, le Darlington 4 est coupé, le courant dans l'enroulement d'excitation passe dans la diode roue libre et décret. Puis, quand le Darlington 4 redevient conducteur, l'enroulement d'excitation est a nouveau mis aux bornes de la batterie et il circule un courant important dans les fils de câblage. Ces fils de câblage comprennent une inductance inhérente non localisée et arbitrairement et symboliquement représentée en figure 1 par des enroulements 8. Le brusque appel de courant provoque dans ces inductances parasites de câblage une chute de la tension d'une durée de quelques microsecondes. En conséquence, la tension d'alimentation apparente aux bornes A et B du circuit de régulation 10 chute et peut dans certains cas descendre a une valeur presque nulle et l'on se trouve alors dans le cas particulier exposé précédemment ou VR est nul alors que VM ne l'est pas en raison de l'influence du condensateur 15. I1 en résulte que le transistor 7 est rendu conducteur et que le Darlington 4 se bloque alors qu'au contraire on devrait maintenir la conduction dans l'enroulement 3. Ceci provoque une oscillation de tension et de courant à fréquence élevée ; le régulateur fonctionne mal et le Darlington ou d'autres transistors du circuit peuvent être détruits. La figure 2 représente un exemple de réalisation pratique et classique du régulateur 10 de la figure 1 et va être décrite plus en détail pour bien montrer que le phénomène exposé précédemment se produit en pratique. On retrouve en figure 2 le potentiomètre 13-14 et le condensateur 15 de la figure 1 ainsi que les bornes A, B, VM, VR, F et S du comparateur 11. Ce comparateur comprend deux transistors PNP Tl et T2. La base du transistor T1 reçoit la tension VM et son collecteur est connecté à la borne d'alimentation négative par l'intermédiaire d'une diode 20. La base du transistor T2 reçoit la tension de référence VR et son collecteur, qui sert de borne de sortie S, est relié a la borne d'alimentation négative B par l'intermédiaire d'un transistor NPN T3 dont la base est connectée au collecteur du transistor T1. La tension de référence est fournie par une diode Zener 21 alimentee par un transistor PNP 22. Les emetteurs des transistors TI et T2, reliés a la borne F, sont connectes à la borne d'alimentation positive A par l'intermédiaire d'un transistor PNP 23 dont le collecteur est relié a celui du transistor 22 et dont la base est conmune avec celle du transistor 22. Ces bases sont alimentées par le point commun d'une diode 24 et d'une résistance 25 disposées entre les bornes d'alimentation positive et négative A et B. Le fonctionnement de ce regulateur est le suivant. Si la tension VM est inferieure a la tension de reference VR, le transistor T1 est conducteur alors que le transistor T2 est bloque et le transistor T3 est également conducteur. Le signal S de sortie est donc a bas niveau, ce qui assure le blocage du transistor 7 et la mise en conduction du Darlington 4 et donc l'excitation de l'alternateur 2. Inversement, si VM devient supérieur a VR, T1 et T3 sont bloqués alors que T2 est conducteur et un signal a haut niveau apparaît à la borne S, ce qui rend conducteur le transistor 7 et bloque le Darlington 4. Dans le cas considére précedemment ou la tension aux bornes A et B du circuit de régulation 10 chute momentanément a une valeur tres faible, inférieure a la tension de la diode Zener 21, plus aucun courant ne circule dans cette diode Zener et la tension VM maintenue par le condensateur 15 apparait supérieure a la tension VR ; la borne S est alors à haut niveau, et le Darlington 4 se bloque. La présente invention vise a éviter cet inconvénient et a maintenir un fonctionnement correct du regulateur dans toutes les configurations et notamment quand la tension d'alimentation du regulateur chute rapidement. Pour atteindre cet objet, l'invention prévoit un procede de fourniture d'un signal de commande par suite de la comparaison entre une fraction VM d'une tension à stabiliser et une tension de référence, cette tension de référence étant obtenue a partir de la tension a stabiliser, ce procédé comprenant ltétape consistant a interrompre la comparaison et à fournir un signal de commande prédéterminé dès que la tension à stabiliser devient trop faible pour permettre la fourniture de la tension de référence. En d'autres termes, la présente invention prévoit que le comparateur 11 de l'art antérieur cesse de fonctionner dès que et même avant que la tension de reférence chute. Ces caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante d'un mode de réalisation particulier faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles - les figures 1 et 2 qui représentent des régulateurs de l'art antérieur ont été décrites précédemment, - la figure 3 représente un régulateur selon la présente invention. Comme le dispositif de l'art antérieur, le régulateur de la figure 3 est connecté entre des bornes d'alimentation positive et négative A et B. I1 comprend des résistances 13 et 14 connectées en potentiomètre et fournissant la tension VM, un condensateur 15 étant en parallèle sur la résistance 14. Le comparateur proprement dit qui reçoit la tension de référence VR et une tension d'alimentation sur sa borne F pour fournir un signal de sortie S comprend les mêmes transistors Tl, T2, T3 et la même diode 20 connectée de la même manière que dans le circuit classique. La différence principale entre le circuit classique et la présente invention réside dans la façon dont sont appliqués le potentiel d'alimentation du comparateur et la tension de référence. Les émetteurs des transistors T1 et T2, c'est-à-dire la borne F, sont connectés à la borne d'alimentation positive A par l'intermédiaire de deux transistors PNP 30 et 31 en série. Entre les bornes d'alimentation positive et négative A et B, est également disposée la connexion en série d'un transistor NPN 32 et d'un potentiomètre comprenant des résistances 33 et 34, la tension de référence VR étant prise entre ces résistances 33 et 34. Une diode Zener 21 en série avec un transistor PNP 22 est disposée entre les bornes A et B. Le point de jonction entre la diode Zener 21 et le transistor 22 est relié aux bases des transistors 30 et 32. La base du transistor 22 est reliée à la base du transistor 31 et au point de jonction d'une diode 35 et d'une résistance 36. Le transistor 32 étant un transistor NPN dont l'émetteur est relié à la résistance 33, la tension aux bornes du potentiometre 33-34 est egale a la tension Vz de la diode Zener moins la tension base/emetteur VBE du transistor 32. Ainsi, la tension aux bornes de ce potentiometre est sensiblement égale a la tension Vz réduite d'une tension base/emetteur VBE qui est sensiblement constante et égale a une valeur de l'ordre de 0,6 0,7 volt. La diode Zener est convenablement alimentee tant que la tension entre les bornes d'alimentation positive et négative A et B est supérieure ou égale a Vz plus la tension de saturation collecteur/emetteur VCEsat du transistor PNP 22. Si on appelle Vcc la tension d'alimentation entre les bornes positive et negative, on pourra ecrire que la tension Vz est normalement fournie, c'est -dire que la tension de référence VR est normalement presente, tant que Vcc est superieur ou egal a Vz + VCEsat Classiquement, la valeur VCEsat d'un transistor PNP integré est de l'ordre de quelques dizaines de millivolts. Mais on notera que, quand la tension atteint cette valeur, les bornes de base et d'emetteur du transistor 30 sont sensiblement au meme potentiel, la borne d'emetteur de ce transistor voyant également la tension Vcc réduite de la tension VCEsat du transistor 31 ; en conséquence, le transistor 30 est alors bloqué, c'est-à-dire que le comparateur 11 n'est plus alimente. Plus précisément, ce transistor 30 cesse d'être alimente des que Vcc = VZ + VBE(30) + ycEsat(3l) c' est-a-dire essentiellement des que la tension d'alimentation Vcc chute a une valeur egale a Vz augmentee d'une valeur correspondant a la chute de tension base/émetteur du transistor 30, soit une valeur d'environ 600 a 700 millivolts. A ce moment, le comparateur Il n'est plus alimenté et il n'est plus possible d'extraire un courant de la borne de sortie S, ce qui signifie dans le cas du montage de la figure 1 que le transistor 7 ne peut plus être rendu conducteur et donc que le montage Darlington 4 est maintenu à l'état conducteur. En d'autres termes, avec un choix convenable d'une structure d'adaptation reliée à la borne de sortie S, on peut fixer un signal de commande prédéterminé dans le cas ou la tension d'alimentation Vcc descend à une valeur peu superieure à la tension fixée par un moyen de fourniture de tension de référence. On évite ainsi les inconvénients des dispositifs de l'art antérieur précédemment decrits.

Claims: REVENDICATIONS. 1. Procéde de fourniture d'un signal de commande par suite de la comparaison entre une fraction (VM) d'une tension à stabiliser et une tension de référence (VR), cette tension de référence étant obtenue a partir de la tension a stabiliser Vcc, caractérisé en ce qutil comprend l'étape consistant a interrompre la comparaison et a fournir un signal de commande (S) prédéterminé dès que la tension mesurée devient trop faible pour permettre la fourniture de la tension de référence. 2. Regulateur de tension de batterie comprenant un cir cuit pour fournir une tension d'excitation a un alternateur des que la tension de batterie chute en-dessous d'une valeur prédéterminée, ce regulateur comprenant un comparateur (ll) dont l'alimentation est interrompue des que la tension de batterie devient inférieure a celle (Vz) d'une diode de référence (21), et fournissant ainsi un signal de sortie (S) prédéterminé choisi identique au signal fourni quand la tension mesurée (VM) est inférieure a une tension de référence (VR). 3 Régulateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tension d'alimentation du comparateur est fournie par l'intermédiaire d'une chaîne de transistors (30-31), le transistor le plus proche de la borne d'alimentation étant commande par la , , ¯ tension aux bornes de la diode de reference, elle-même obtenue a partir de la tension de batterie avec interposition d'un nombre de transistors moindre.

Inventors: MOREAU, JEAN-MICHEL
Applicants: THOMSON-CSF
Application year: 1984
Main classification: H02P9
IPC codes: H02J7