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Circuit de régulation pour systèmes d'alimentation en courfant continu
Cette invention se rapporte aux circuits pour la régu- lation de systèmes d'alimentation en courant continu.
L'invention est matérialisée dans un circuit de régula- tion pour systèmes d'alimentation en courant continu comportant, entre ses bornes d'entrée et de sortie, un dispositif de commuta- tion recevant sur une borne de commande, pendant le fonctionnement, une tension de référence telle qu'il devienne conducteur quand la tension de sortie présente du côté sortie de ce dispositif de commutation tombe au-dessous de 1a tension d'entrée à laquelle le dispositif de commutation devient conducteur.
Suivant un mode de réalisation préférentiel de l'inven- tion, le dispositif de commutation est formé par un dispositif re-
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dresseur pouvant être commandé, du type rendu conducteur lors de ! l'application à son électrode de commande d'un signal de commutation ayant une amplitude suffisante, et rendu ensuite non conducteur quand le courant qui le traverse tend à subir une inversion.
Une capacité de filtrage ou d'accumulation peut être i prévue entre les bornes de sortie du circuit de régulation.
Quand le dispositif de commutation est du type précité, sa coupure peut être obtenue en montant une capacité et une inductance placées en série l'une avec l'autre en parallèle avec le dispositif de commutation, qui se décharge ainsi de façon oscilla- toire à travers elles quand il est rendu conducteur.
La description qui va suivre, faite en regard des des- sins annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention.
La fig. 1 montre un circuit fondamental suivant l'inven- ; tion.
La fig. 2 montre un circuit d'alimentation à tension stabilisée utilisant l'invention.
Si l'on se reporte à la fig. 1, le circuit représenté comprend des bornes d'entrée 1 et 2 et des bornes de sortie 3 et 4, On supposera que la borne d'entrée 1 est une borne d'entrée positi- ve d'une alimentation en courant continu. Cette borne est connectée à travers une impédance Z de limitation de courant à "l'anode" d'un dispositif redresseur pouvant être commandé SCR dont la "cathode" est connectée à la borne de sortie 3. Il est prévu, en partiale avec le dispositif redresseur SCR, une inductance Ll et une capacité Cl montées en série, comme représenté, et un condensa- teur C2 est monté entre les bornes 3 et 4.
Le circuit représenté sur la fig. 1 fonctionne fondamen- talement en rétablissant la charge présente sur le condensateur C2 monté entre les bornes 3 et 4 par de brèves surimpulsions provo- nant de la source d'Alimentation en courant continu, qui est connec- tée aux bornes 1 et 2. La fréquence et l'amplitude des surimpulsions de charge fournies au condensateur C2 sont modifiées afin de main-
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tenir la tension de ce condensateur C2 à une valeur moyenne désirée.
Le dispositif redresseur pouvant être commandé SCR est un disposi- tif du type rendu conducteur lors de l'application à son électrode de déclenchement d'une tension ayant une valeur suffisante par rapport à la tension de la "cathode". Le dispositif redresseur
SCR devient ensuite non conducteur quand le courant qui le traver- se tend à s'inverser.
Dans le circuit considéré, on suppose qu'une tension de référence est appliquée à l'électrode de commande du dispositif redresseur SCR. Par suite, quand la tension de sortie présente sur la. borne 3 tombe à,une valeur qui est inférieure d'une quantité prédéterminée à la tension de référence présente sur l'électrode de déclenchement, le'dispositif redresseur SCR devient conducteur, et le courant qui est alors fourni au condensateur C2 est limité par l'impédance en série Z.
Quand le dispositif redresseur SCR n'est pas conducteur, le condensateur Cl est chargé à une tension qui est égale à la différence entre la tension présente sur les bornes d'alimentation et la tension aux bornes du condensateur C2, de sorte que, lorsque le dispositif redresseur SCR est rendu conduc- teur, le condensateur Cl se décharge à travers l'inductance Ll et ce dispositif redresseur SCR. Etant donné que l'inductance LL et le condensateur Cl constituent un circuit résonnant, le courant de décharge présente une forme d'onde sinusoïdale amortie e s'inverse par suite après passage par une valeur nulle.
Si l'on suppose que la valeur du courant inverse produit dans ce cas dépasse le courant traversant l'impédance Z depuis la source d'alimentation, le dis- positif redresseur pouvant être commandé SCR est rendu non conduc- teur et conserve cet état pendant un certain temps,, étant donné que la tension aux bornes du condensateur C2 a été augmentée par la charge qui lui a été transmise à travers ce dispositif redres- seur SCR. Le condensateur Cl se recharge ensuite à partir de la source d'alimentation et demeure chargé jusqu'à ce que le dis- positif redresseur SCR soit rendu de nouveau conducteur, ce qui est le cas lorsque la tension présente sur le condensateur C2 tombe
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au-dessous du niveau prédéterminé.
La durée des périodes de conduction du dispositif redresseur pouvant être commandé SCR est déterminée par l'inductan- ce Ll et le condensateur Cl, et la fréquence de répétition des impulsions fournies à travers ce dispositif redresseur SCR au condensateur C2 est déterminée par le degré auquel la tension de la cathode du dispositif redresseur SCR s'écarte de la tension de référence qui est appliquée à son électrode de déclenchement. La tension moyenne de la cathode est toujours supérieure à la tension de référence, étant donné que le dispositif redresseur SCR est rendu conducteur dès que sa tension de "cathode" tombe juste nu- dessous de la tension de référence.
La fréquence de répétition varie selon une fonction inverse de la tension moyenne de la cathode par rapport à la tension de référence, de sorte que cette tension de cathode tend à demeurer constante,
On comprend, à la lecture de la description qui précède, que si la tension d'alimentation tend à augmenter, la fréquence de fonctionnement du dispositif redresseur pouvant être commandé SCR prévu dans le circuit que montre la fig. l, tend à être réduite, en supposant que les conditions de charge demeurent les mêmes. Par ailleurs, si le courant traversant la charge tend à augmenter, la fréquence de fonctionnement du dispositif redresseur SCR tend éga- lement à augmenter*
On se reportera maintenant au circuit représenté sur la fig. 2.
Celle-ci montre un circuit servant à stabiliser une sortie en courant continu prélevée à une source d'alimentation en courant alternatif monophasé et obtenue par un redressement à demi-onde à travers un redresseur MRl et une résistance Rl. Dans le circuit représenté, les éléments qui correspondent aux éléments visibles sur la fig. 1 ont été désignés par les mêmes références. L'impédan- ce Z de limitation du courant est constituée maintenant par une inductance L2, et une autre résist&nce de limitation de dou- rant R3 est montée en série avec l'inductance Ll et le condensateur '
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Cl.
Le condensateur C2 visible sur la fig. 1 est mn1ntt'ri.nt remplia- cé par deux condensateurs C5 et C6 en série, conjuguas ihacun à une résistance en paridlèle R6 et R7. En outre, un cond<nsateur C3 est monté entre les bornes d'entrée du circuit, et la point e jonction entre l'inductance L2 et le condensateur C3 ett connecté à travers une résistance R2 et une diode de Zener 1-!1'2 H point de jonction entre les condensateurs C5 et Ces, le point c .onction entre le résistance R2 et la diode de Zener MR2 .4r. connecté, à travers deux résistances R4 et R5, à l'électrode di 1.1";, encheaent du dispositif redresseur SCR. Un condensateur C1w s1l-,r1r:e le cou- plage entre le point de jonction entre les rés1skîGt''> .,4 et B5 et le conducteur de sortie négatif.
On comprendra que, lors du tonct1onnC::ilen L .1.. circuit représenté sur le zij. 2, la tension de référence rtl, aëe à la diode MR2 est comparée à la chute de tension à x'.v r La résistan- ce R6, et que cette chute de tension est par Ùit±tll1s'e. Les résistances P3.,, R3, R4 et R5 sont simplement des résistances de limitation de courant,, qui assurent la limitation du c .irznt afin qu'il ne dépasse pas les valeurs dét,e7.onnage de le cL...,de et du dispositif redresseur pouvant être commande au cour:. (1,,' fonction- nement.
Les condensateurs C3, C5 et C6 sont des conusnateurs de filtrage ou de stockage, et le condensateur C4 ;sert à aupprlmer les composantes à,la fréquence de commutation d&ns J'j'i:nentG.t1on de référence fournie à l'électrode de déclenchement du dispositif redresseur SCR, car ces composantes pourraient avoir tendance à gêner le fonctionnement du circuit.
On considérera de façon générale le mode de fonctionne- ment du circuit. La sortie redressée de la diode El est appli- quée, à travers la résistance de limitation de courait El, au circuit de stabilisation, et charge le condensateur Ci quand le dispositif redresseur SCI n'est pas conducteur, CO"JJIH: indiqua à propos de la fig.. 1. Quand la tension aux homes m LI résistance R6 tombe au-dessous d'une tension approximativ(..';lE:I'1t -'gale à là tension de référence, la différence de poter.tl 07. z v= étante entre/
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3.'électrode de déclenchement et la "cathode" du dispositif redres- seur SCR est telle que cette électrode de déclenchement soit posi- tive par rapport à la "cathode", et que le dispositif redresseur SCR soit déclenché et passa à l'état conducteur.
La nature oscilla- toire du courant de décharge provenant du condensateur Cl rend .ensuite de nouveau le dispositif redresseur $OR non conducteur.
Etant donné que les résistances R6 et R7 forment un diviseur de potentiel entre les bornes de sortie S du circuit de stabilisation, la tension de sortie est stabilisée pour fournir une tension de sottie prédéterminée.
Dans le circuit que montre la fig. 2, une amélioration notable de la stabilisation de la tension de sortie peut être obtenue en montant une autre diode, en série avec une autre résis- tance, entre le point de jonction de l'inductance L2 et du dispositif redresseur SCR, et le point de .jonction entre les con- densateurs C5 et C6, de telle sorte que "l'anode" de la diode soit connectée au point de jonction entre .ces condensateurs C5 et C6.
De cette manière, la suroscillation dé caractère négatif obtenue sur "l'snode" du dispositif redresseur SCR rend la diode addi- tionnelle conductrice, de manière à supprimer la charge du conden- sateur C6 à un degré qui est fonction de l'amplitude de cette suroscillation. Etant donné que celle-ci augmente avec l'amplitude de l'entrée du circuit de stabilisation, la régulation assurée par ce circuit est en conséquence améliorée..
Afin d'adapter le circuit que montre la fig. 2 à un cir- cuit de régulation de courant constant, la sortie du circuit peut âtre prélevée au point de jonction entre les condensateurs C5 et C6, la résistance R7 étant alors supprimée. La résistance R6 con- stitue ainsi une résistance de détection du courant et échantillonne le courant traversant la charge, au lieu de la tension présente aux bornes de cette charge.
Un circuit tel que celui décrit, formant un régulateur de courant constant, peut être utilisé comme source d'alimentation stabilisée pour un récepteur de télévision par exemple; dans ce
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cas, il peut être judicieux d'alimenter les filaments de chauffage des tubes du récepteur, de même que les circuits haute tension, depuis la sortie du circuit d'alimentation stabilisé, étant donné qu'une charge totale type peut, dans cette partie du circuit, re- présenter 600 mA. Ce courant va traverser les filaments de chauffa- ge, comme indiqué, jusqu'à ce que le courant haute tension soit prélevé.
Cette valeur ne va pas être dépassée, du fait de l'action régulatrice du circuit, et il ne pourra pas se produire d'entiommage- ment des tubes qui exigent un courant de 300 mA pendant le période de mise en température. De cette manière, la thermistance en série qui est souvent utilisée pour assurer une limitation de courant peut être supprimée.
Bien qu'on ait décrit une réalisation particulière de l'invention, ainsi qu'une variante, en regard de la fig. 2, cette invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation et peut, par exemple être appliquée dans des conditions appropriées à des cir- cuits dans lesquels une alimentation en courant continu ou une alimentation en courant alternatif redressé exige une régulation ' pour tenir compte des variations de la tension d'alimentation et du courant traversant la charge. Le circuit peut être utilisé égale- ment, par exemple, pour faire varier la tension ou le courant de sortie, en modifiant la tension de référence ou d'échantillonnage utilisée pour actionner le dispositif de commutation qui, dans les cas considéré, est formé par un dispositif redresseur pouvant être commandé.
Suivant une variante, la régulation assurée par le cir- cuit que montre la fig. 2 peut être améliorée ou modifiée en établissant une relation entre la tension de référence et un autre paramètre quelconque, au lieu de maintenir cette tension à une valeur constante. Par exemple, la référence peut être modifiée de façon à s'opposer à la variation résiduelle dans la tension ou le courant de sortie, ou de manière à fournir une tension constante, avec une caractéristique de limitation de courant.
D'autres modifications peuvent être apportées aux modes
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li réalisation décrits, dans le domaine des équivalences techni- cv,r.-a, sans s'écarter de l'invention.
REVENDICATIONS.
---------.-----------.......--- lo- Circuit de régulation pour systèmes d'alimentation ('on courant continu comportant, entre ses bornes d'entrée et de ..ortie, un dispositif de commutation recevant sur une borne de ^;4nâe pendant le fonctionnement, une tension de référence telle ri,( <> ce dispositif de commutation devienne conducteur quand la ten- fou de sortie présente du côte sortie de ce dispositif de commu- t'tion tombe au-dessous de la tension d'entrée, par rapport à la " :1 ,ion de référence à laquelle le dispositif de commutation due- -' (:-it conducteur.
2.- Circuit de régulation pour systèmes d'alimentation , tO\l)'liJ1t continu suivant la revendication l, dans lequel le , (".:::it1t de commutation est formé par un dispositif redresseur ""U\ être commandé, du type rendu conducteur par l'application .1 w. potentiel de déclenchement à sa borne de commande, puis rendu m conducteur quand le courant qui le traverse tend à s'inverser.
3.- Circuit de régulation pour systèmes d'alimentation -eurent continu suivant la revendication 2, dans lequel j 1'1.--u1 t résonnant est prévu dans un trajet connecté aux bornes '11 dispositif de commutation, pour déterminer La durée de ses pério- . ; tixi conduction.
4.- Circuit de régulation pour systèmes d'alimentation ,U...'±J1t continu suivant la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel .: undezisateur de stockage est monté en parallèle avec les bornes G ;01''(;1e.
5.- Circuit de régulation de tension pour systèmes ..cn talion en courant continu suivant la revendication 4, . !L3 lequel la tension de référence est obtenue à travers une diode 1,.1": Eéiier montée dans un trajet prévu entre la borne de commandl et ,oint d'un diviseur de potentiel monté en série entre les bo , \t3S <1; ;,vrtie du circuit.