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"Montage produisant la modulation en largeur d'impulsions rectangulaire".- Qualification proposée : BREVET D'INVENTION.-
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La présente invention se rapporte à un montage produi- sant la modulation en largeur d'impulsions rectangulaires.
Le dispositif selon la présente invention'est caracté- risé par le fait qu'il comprend : un interrupteur électronique (Q2), formant l'étage final du montage, sur la sortie duquel on peut obtenir une tension parmi deux, suivant la valeur de la tension appliquée à l'entrée de commande de l'interrupteur;
une capacité (Cl), dont l'une des bornes est connectée à l'en- trée de commande de l'interrupteur et dont l'autre est connec- tée à l'entrée (a) du montage à travers une diode (Dl), ainsi qu'au potentiel zéro-à travers une autre diode (D2) et d'un élément électrique (Ql) qui laisse passer un courant propor- tionnel à un courant de commande appliqué audit élément, de sorte que les impulsions rectangulaires appliquées à l'entrée (a) du montage chargent la capacité jusqu'à une valeur définie par le courant de commande, et la disparition d'une impulsion rectangulaire crée une chute de potentiel correspondante à la borne de la capacité connectée à l'entrée de commande de l'interrupteur,
celui-ci étant bloqué pendant la durée de décharge de la capacité qui dépend de la chute de potentiel c'est-à-dire de la valeur du courant de oommande.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés qui donnent à titre explicatif mais nullement limitatif plusieurs formes de réalisations conformes à l'invention.
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Sur ces dessins : - la figure 1 représente un mode de réalisation du dis- positif selon la présente invention; - la fi,gure 2 représent e un s chéma des t ensions en fonc- tion du temps, pour différents points dela figure 1; - la figure 3 représente sous la forme d'un schéma de circuit, un mode de réalisations d'un convertisseur de t ension continue dans-lequel on peut utiliser un dispositif selon la présente invention ; - la figure 4 représente un schéma des t ensions en fonc- tion du temps pour différents points de la figure 3.
Le montage représenté sur la figure 1 comporte un tran- sistor convertisseur constitué par un seul transistor Q 2.
L'émetteur de ce transistor est mis à la masse tandis que son collecteur est connecté à une source de tension + E par l'inter- médiaire de la charge RL du transistor convertisseur. La base du transistor Q 2 est connectée par l'intermédiaire d'une rénis- tance R 2 à la même source de tension + E et par l'intermédiaire d'une capacité Cl à un point de co nnexion b. Le point de con- nexion b est connecté par l'intermédiaire d'une résistance R1 à la source de tension + E et par l'intermédiaire d'une diode Dl à une tome d'entrée a, le sens de conduction de la diode étant dirigé de b vers a. Finalement, le point de connexion b est connecté à un élément commandé par un courant par l'inter- médiaire d'une seconde diode D 2.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, l'élément commandé par un courant est constitué par un transistor Ql, au collecteur duquel est connec- tée la diode D2 de manière à ce que le sens de conduction de la diode D 2 coïncide avec le sans de conduction normal du circuit collecteur-émetteur du transistor Ql. L'émetteur du transistor
Ql est à la masse. Une autre capacité C2 est montée
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entre la masse et le collecteur du transistor Q 1. Finalement, la base du transistor Ql est connectée à une autre borne d'en- trée e.
Le fonctionnement du montage représenté sur la figure 1 va être décrit plus en détail en se reportant au schéma des ten- sions en fonction du temps de la figure 2. La borne d'entrée a sur la figura 1 reçoit une tension de forme rectangulaire, par exemple suivant la forme de la courbe a de la figure 2.
Lorsque cette tension est nulle, la tension au point de connexion b est presque nulle, comme le montre la courbe b sur la figure 2.
Lorsque la tension de la borne d'entrée a augmente jusqu' à une valeur + Ec, la tension au point b croît également suivant la courbe b. La valeur jusqu'à laquelle cette dernière tension croit dépend de la tension aux bornes de la capacité C2, c'est-à-dire de la valeur de charge de la capacité C2, laquelle à son tour dépend du courant (courant de collecteur) traversant l'élément commandé en courant, c'est-à-dire le transistor Ql sur la figure 1.
La tension aux bornes de la capacité C2 est inversement proportionnelle d'une manière sensiblement linéaire,au courant de commande Is fourni à la base du transistor Ql. Un petit cou- rant de commande Is implique un faible courant de collecteur à travers le transistor Q1, qui est supposé être du type NPN, et par suite, la tension aux bornes de la capacité C2 sera élevée.
Si au contraire, le courant de commande Is est élevé, le courant du collecteur est également élevé, et par suite la tension aux bornes de la capacité C2 sera faible. Un courant de commande cons- tant Is a pour résultat que la tension aux bornes de la capacité
C2 est sensiblement constante.
Un accroissement de la tension au point de connexion b n'a pas d'influence sensible sur l'état du point c, c'est-à-dire à la base du transistor Q2, comme on le voit sur la courbe c
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de la figure 2. Cette base est normalement à un faible poten- tiel positif qui fait que normalement le transistor est conduc- teur. Lorsque la tension à la borne d'entrée a diminue brusque- ment jusqu'à une,valeur nulle, la diode D 1 est conductrice et le potentiel du point de connexion b diminue jusqu' à une valeur proche de zéro. Par suite, le potentiel du point c diminue approximativement'*de la même valeur. Le potentiel à la base du transistor Q 2 est négatif et le transistor se trouve bloqué.
Ceci est représenté par la courbe d de la figure 2 qui représen- te la variation en fonction du temps de la tension au collecteur du transistor Q 2. Par suite du courant de charge qui traverse la résistance R 2 pour aller à la capacité 01,le potentiel au point c croît à nouveau et atteint une valeur qui rend conducteur le transistor Q 2.
La durée pendant laquelle le transistor Q 2 est bloqué est déterminée par le courant de commande Is fourni au transis- tor Q 1. Si ce courant croit, la tension aux bornes de la capacité C 2 est nlus faible, comme déjà indiqué. La tension aux bornes de la capacité C1, qui est à peu près égale à la tension aux bornes de la capacité C2 est plus faible. De ce fuit, la diminution du po- tentiel au point : est moindre que précédemment lorsque le poten- tiel à la borne d'entrée a diminue jusqu'à zéro, comme on le voit sur la courbe en pointillé ± sur la figure 2. Dans ce cas, le potentiel au point C revient plus rapidement à la valeur qui rend conducteur la transistor Q 2 ; la longueur de l'impulsion du transistor diminue.
Ceci est représenté par une ligne en pointillé sur la courbe d à la figure 2, d'où il apparait que la durée pendant laquelle le transistor Q 2 est bloqué,est d'au- tant plus courte que le courant de commande Is est plus élevé.
Si le courant de commande Is diminue, la durée pendant laquelle le transistor Q 2 est bloqué augmente, ce qui correspond à un accroissement de la longueur de l'impulsion du transistor.
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La figure 3 représente sous la forme d'un schéma de cir- cuit complet un mode de réalisation d'un convertisseur de courant continu dans lequel un dispositif selon la présente invention peut être utilisé d'une manière appropriée et dans lequel le courant de commande est réglé automatiquement. Le convertisseur de courant continu comprend un convertisseur à transistors cons- . titué par deux transistors Q 3 et Q 4 montés en push-pull dont les collecteurs sont connectés chacun à une extrémité de l'en- roulement primaire d'un transformateur de commande T 1 compor- tant un point milieu. Ce transformateur commande deux transis- tors Q 5 et Q 6 dont les émetteurs sont connectés à un transfor- mateur principal T 2.
Par l'intermédiaire de bornes appropriées du transformateur principal T 2, qui sur la figure 3 est ,repré- senté comme étant un auto-transformateur, on obtient le courant continu de sortie nécessaire U sur les bornes de sortie a et b, après redressement et filtrage. Les transistors Q 7 et Q 8 forment un circuit de comparaison qui détermine si la tension de sortie U qui se présente aux bornes de sortie a et b se trouve dans les limites de tolérances prédéterminées. Le circuit de comparaison agit sur un courant de commande Is qui en même temps est le courant de la base d'un transistor Q 9 qui correspond au transistor Q 1 sur la figure 1.
Par suite, le transistor Q9 détermine la longueur de l'impulsion du courant à travers les transistors Q 3 et Q 4. tandis que l'alimentation de ces der- niers transistors est effectuée au moyen d'une bascule astable constituée par deux transistors Q 10 et Q 11 associés à des le
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t résistances et des capacit6s.Finalement$/o-nvertisseur de courant continu comporte un dispositif ayant pour but de protéger les transistors Q 5 et Q 6 ainsi que les diodes redresseuses D 3 et D 4 au cas où les bornes de sortie a et b seraient court- circuitées. Ce dispositif comporte un pont redresseur DB
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connecté au circuit des collecteurs des transistors Q 5 et Q 6 par l'intermédiaire d'un transformateur T 3.
Le pont redresseur DB commande un 'transistor Q 12 qui à son tour, agit sur le transistor Q 7 de manière à faire diminuer rapidement la puis- sance transmise à travers le transformateur T 1 si les bornes de sortie a et b sont court-circuitées.
La figure 4 représente un diagramme des tensions en fonc- tion du temps pour différents points indiqués de a à 1 sur la figure 3 et on va décrire ci-après le fonctionnement du montage suivant la figure 3 en se reportant à la figure 4.
Le convertisseur à transistors constitué par les transis- tors Q 3 et Q 4 est alimentéé par la bascule astable comprenant les transistors! Q 10 et Q 11. Les points a et b sont les ceux sorties de la bascule et les courbes a et b sur la figure 4 représentent sensiblement la forme des potentiels en ces deux points. Par l'intermédiaire des d eux diodes D 5 et D 6, ces tensions sont appliquées aux points de connexion c et d. Le point de conne>:ion c est connecté par l'intermédiaire de la capacit C 3 à la base du transistor Q 3 et le point de connexion d est @ connecté à la base du transistor Q 4, par l'intermédiaire de la capacité C4.
Les transistors Q 3 et Q 4 sont normalement con- ducteurs et un' accroissement du potentiel à l'un les points de connexion n'agit pas de manière appréciable sur le transistor respectif, Au contraire, une diminution brusque du potentiel d'un point de connexion par exemple d, implique que le poten- tiel de base du transistor Q 4 correspondant diminue d'une va- leur telle que le transistor est bloqué et que le potentiel du collecteur, au,point h sur la figure 3, croît. Ceci apparaît sur les courbe:. b, d, f et h de la figure 4, et sur les courbes a, c, e et ! pcur le point de connexion c et le transistor Q 4.
La durée pendart laquelle les transistors Q 3 et Q 4 seront
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bloqués est déterminée principalement par la durée de la charge des capacités J 2 et C 4, qui à son tour dépend du courant de commande Is fourni au transistor Q 9. Les points de con- nexion c et d sont connectés respectivement par l'intermédiaire de diodes D 7 et D 8 à un point de symétrie commun, auquel est également connecté le collecteur du transistor Q 9, et par suite le potentiel du point de symétrie est déterminé par les condi- tions de travail du transistor Q 9. La courbe i de la figure 4 représente finalement la forme approximative de la courbe de tension aux bornes de l'auto-transformateur T 2.
Le circuit de comparaison constitué par les transistors Q 7 et Q 8 compare la tension de sortie U produite par le con- vertissaur de courant continu à une tension de référence, qui dans le montage représenté sur la figure 3, est la tension aux bornes d'une diode de Zener Z 1. Si la tension de sortie U a par exemple tendance à croitre depuis une valeur constante pré- déterminée, il en résulte que le courant du collecteur à travers le transistor Q 7 diminue. De ce fait, le courant de commande
Is qui est fourni à la base du transistor Q 9 par l'intermédiaire de la diode de Zener Z 2 augmente et le courant du collecteur traversant le transistor 0 9 croit également.
Latension aux bornes des capacités C3 et 04 est plus faible par suite de la charge moindre de la ca@acité C5 connectée au collecteur du transis tor Q 9, d'une manière tout à fait analogue à ce est sepasse dans le montage représenté sur la figure '. Le potentiel dimi- nue au points e et f, c'est-à-dire aux bases des transistors
Q 3 et Q 4, et de ce fait, il devient moindre que précédemment au moment de la commutation de la bascule astable. Les poten- tiels des bases des transistors Q 3 et Q 4 peuvent également revenir plus rapidement à leurs valeursinitiales et la durée pendant laquelle les transistors sont bloqués diminue, ou en
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d'autres termes, la longueur de l'impulsion des transistors diminue.
Ceci apparaît sur les lignes en pointillé des courbes c et h à la figure 4. Comme le montrent ces lignes, il en résulte que la, valeur moyenne de la tension redressée fournie par le convertisseur à transis tors au transformateur principal
T 2 diminue. La tension de sortie produite par le convertisseur de courant continu est par suite réglée et revient automatique- ment à la valeur constante fixée. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite ci-dessus qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et que l'on pourra lui apporter toutes @ variantes rentrant dans son cadre.