CH515649A - Convertisseur "continu-continu" - Google Patents

Description

  Convertisseur  continu-continu     La présente     invention    se rapporte aux convertis  seurs de tension continue     stabilisée,    du type décrit au  brevet     principal.     



  Le convertisseur  continu-continu  suivant la  revendication de ce brevet principal comprend un cir  cuit découpeur à deux transistors montés en push-pull,  un transformateur de puissance ayant un enroulement  primaire alimenté par lesdits transistors et un enroule  ment secondaire, des organes de redressement et de fil  trage connectés audit enroulement secondaire, un circuit  logique de déblocage comprenant deux portes respecti  vement connectées aux bases desdits transistors, un  oscillateur pilote et une bascule bistable reliés auxdites  portes, un amplificateur différentiel qui compare la ten  sion redressées et filtrée à une tension de référence, et  des moyens d'engendrer des signaux rectangulaires de  commande des portes, modulés en largeur en fonction  de l'écart entre lesdites tensions, et, lesdits moyens com  prennent,

   entre ladite bascule bistable et l'amplificateur  différentiel, un organe apte à assurer un isolement stati  que parfait.  



  Dans un mode d'exécution décrit dans le brevet  principal, lesdits moyens d'engendrer des signaux  modulés en largeur comprennent ladite bascule bistable,  un générateur de courant constant et un circuit d'inté  gration, comprenant lui-même un condensateur relié à  l'oscillateur pilote, ledit organe comportant deux trans  formateurs, respectivement branchés entre le     condensa-          teuer    d'une part et l'oscillateur pilote et la bascule     bista-          ble,    d'autre part.  



  Le montage ici proposé est peu encombrant, pré  sente un isolement électrique parfait entre la batterie  d'entrée et les bornes de sortie, et peut fonctionner à  des fréquences de découpage supérieures à 20 KHz.  



  Selon la présente invention, le convertisseur  conti  nu-continu  selon la revendication du brevet principal  est caractérisé en ce que lesdits moyens d'engendrer des  signaux modulés en largeur comprennent un photo-cou  pleur à semi-conducteur qui joue en même temps le rôle  dudit organe d'isolement statique, un générateur de ten-    sion en dents de scie, un premier transistor dont la base  est reliée audit générateur et dont le collecteur est con  necté au transistor     récepteur    du photo-coupleur, un  second transistor dont la base est reliée au collecteur du  premier transistor et dont le collecteur attaque les deux  portes, et une diode connectée entre la base et l'émet  teur du second transistor,

   l'émetteur du premier transis  tor étant polarisé par une tension sensiblement plus éle  vée que la tension de polarisation de l'émetteur du  second transistor.  



  Les diverses particularités apparaîtront clairement à  l'aide de la description détaillée ci-après.  



  Au dessin annexé:       Fig.    1 est un schéma de principe d'un convertisseur        continu-continu     et,       Fig.    2 représente le détail des circuits de l'oscilla  teur pilote et du générateur de signaux rectangulaires de  commande des portes, que comporte le montage de la       fig.    1.  



  Le générateur de tension continue représenté à la       fig.    1, comprend:  - un     transformateur    de puissance, avec son enroule  ment primaire 45 et un premier enroulement secondaire  46, lequel est relié à une cellule de redressement et de  filtrage 47, elle-même reliée à la borne de sortie 48 du  montage; le point milieu de l'enroulement 45 est relié à  la borne positive de la batterie     (-I-48    volts);  - deux transistors 49 et 50 qui constituent un  découpeur; leur émetteurs sont reliés à l'autre borne 51  de la batterie;  - deux     portes    de puissance 52 et 53;  - une bascule     bistable    54;  - un amplificateur différentiel 55.

   Il reçoit, d'une  part, une tension de référence fournie par un générateur  à courant constant 56 alimentant une diode de     Zener     57, d'autre part, une fraction de la tension de sortie,  fournie par un pont diviseur composé des résistances 58  et 59;      - des organes auxiliaires de sécurité: limiteur de  courant 60; dispositif 60a de protection contre les sur  tensions.  



  Enfin, on a prévu, comme dans le montage du bre  vet     principal,    un circuit de redressement et de filtrage  auxiliaire 61 connecté à un enroulement secondaire  auxiliaire 62 du transformateur de puissance et alimen  tant les portes de puissance sous une tension de 6 volts  par exemple. Un circuit de démarrage 63 transmet la  tension de la batterie vers les portes pendant un bref  intervalle de temps au démarrage.  



  Les organes qui viennent d'être mentionnés peuvent  être identiques aux organes correspondants de la fig. 1  du brevet principal.  



  L'ouverture des portes est également     commandée;     aux instants     déterminés    par l'oscillateur pilote 64, par  la bascule 54. L'oscillateur pilote est avantageusement  constitué par un simple transistor unijonction (641,  fig. 2), monté, de manière connue en soi, de façon à  engendrer une oscillation de     relaxation:    en dent de scie  par exemple à la fréquence de 48 KHz. Cette oscillation  peut être synchronisée par un signal provenant d'une  source extérieure et appliqué à la borne 65 (fig. 1).

    L'oscillateur 64 engendre, en outre, des impulsions de  même fréquence, appropriées à la     commande    de la  commutation de la bascule; cette dernière ouvre alterna  tivement les deux     portes,    si bien que la fréquence de  découpage est, dans l'exemple considéré, égale à 24  KHz.  



  La     fermeture    des     portes    est     commandée    par dés  signaux rectangulaires     modulés    en largeur en fonction  de     l'écart    entre la tension de référence (tension, par  exemple, égale à 5 volts, aux     bornes    de la diode de  Zener 57) et la fraction de la tension de sortie redressée  et filtrée fournie par le pont diviseur 58-59.

   A cet     effet;     une tension d'erreur proportionnelle à cet     écart,    est  appliquée par l'amplificateur différentiel 55 à la diode  émettrice de lumière 66a d'un photo-coupleur 66, par  l'intermédiaire de deux transistors amplificateurs 67 et  68 (ce dernier est constitué par un transistor dont la  base est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance, au  collecteur du transistor qui     constitue    l'organe essentiel  du limiteur de courant 60). Le transistor récepteur de  lumière 66b du photo-coupleur joue le râle d'un généra  teur d'un courant dont la valeur est fonction dé la ten  sion d'erreur.

   Ce générateur de courant est, comme on  l'expliquera dans la suite, inséré dans un circuit 69 à  deux transistors dont la     fonction    consiste, en     dernière     analyse, à provoquer la fermeture des     portes    à un ins  tant du cycle de commutation qui est fonction inverse  de la tension d'erreur.  



  En définitive, comme dans le mode d'exécution de  la fig. 1 du brevet principal, le temps d'ouverture des  transistors du découpeur est lui-même fonction inverse  de la tension d'erreur, ce     qui    a pour effet     d'annuler     celle-ci.  



  Il convient de faire observer que le photo-coupleur  assure un isolement parfait entre les circuits liés à la  sortie du montage (enroulement secondaire du transfor  mateur, amplificateur différentiel et diode émettrice  66a) et les circuits de puissance, liés à la batterie, à l'en  roulement primaire du     transformateur,    et au transistor  66b. Ce     montage    est     particulièrement    simple et de faible  encombrement.  



  Le transistor limiteur de courant 60, dès que le seuil  de courant fixé est     atteint,    se met à conduire, ce qui a  pour effet d'accroître le courant de collecteur du tran-    sistor 68. Il en résulte que la quantité de lumière émise  par la diode 66a croît, ce qui a finalement pour effet de  réduire le temps d'ouverture des     portes,    donc de     limiter     le courant à la sortie du montage.  



  A la     fig.    2 on a représenté l'oscillateur     pilote,    qui  comprend essentiellement un transistor     unijonction    641  dont l'une des bases est à la masse, l'autre étant     alimen-          tée    par une tension     positive,    de 15 volts. L'émetteur de  ce transistor est     relié,    d'une part, à la masse à travers  un     condensateur    642 et une résistance     643,.    d'autre  part, à la base d'un     premier    transistor 691 du type p n  p, par l'intermédiaire d'une résistance 645.

   La résis  tance 645 est elle-même reliée à la tension positive de  15 volts par l'intermédiaire d'une résistance 646.  L'émetteur du transistor 691 est     alimenté    par la tension  positive de 15 volts, tandis que son collecteur est relié,  d'une     part,    à la base d'un second transistor 692 du type  p n p, et d'autre part, au collecteur du transistor 66b du       photo-coupleur.        L'émetteur    de ce dernier transistor est  relié à la masse, tandis que sa base est en l'air.

   Le     col-          lecteur    du     transistor    692 est relié à la borne 69a du  montage     (fig.    2), tandis que son émetteur est     relié,    d'une  part à une tension     positive    sensiblement moins élevée  que celle qui     polarise        l'émetteur    du transistor 691 (6  volts, par exemple), d'autre     part,    à la base du transistor  692, par l'intermédiaire     d'une.    diode 693.  



  Le     fonctionnement    du montage de la     fig.    2 est le       suivant:    à     l'instant        initial    de chaque cycle de     fonction-          nement    du convertisseur, le     condensateur    642 est  chargé et il se décharge, en un temps     extrêmement    bref  vis-à-vis de la durée du cycle, à     travers    la     jonction          émetteur-base    du transistor 641, la masse et la résis  tance 643.

       Il    en     résulte    la production, au     point        64a          (fig.    1 et 2}, d'une impulsion     négative    qui provoque la  commutation de la     bascule    54. Celle-ci passe     alors    dans  l'état qui correspond à     l'ouverture    des portes     (c'est-à-          dire,    à l'existence d'une tension entre les collecteurs des  transistors 49.50, donc aux bornes de     l'enroulement     primaire 45).

   Cette tension est alternativement     positive     et     négative    au cours des cycles successifs.  



  La charge lente du condensateur     commence        alors,     depuis la borne positive de la source de 15 volts, à     tra-          vers    les résistances 646, 645 et 643. Le     transistor,    641  est à ce moment; bloqué. Le     transistor    691     conduit,        son          débit    passant par la diode     693.     



  En l'absence de     tension        d'erreur"    le transistor 66b  équivaut à un générateur de courant nul. Tant que 1e       transistor    691 conduit,     c'est-à.-dire    jusqu'à la fin     de.    la  charge en dent de scie du condensateur 642, qui. coïn  cide avec     l'apparition    d'une nouvelle     impulsion    sur la       borne    64a, son débit passe par la diode 693 et le     tran-          sistor    692 est bloqué.

   Il n'est débloqué qu'à la     fin        de    la  dent scie, si bien que les portes restent     ouvertes    pendant  toute 1a durée du cycle.  



  Par contre, en la     présence    d'âne     certaine    tension  d'erreur, le transistor 66b engendre un     certain    courant       L,,    d'autant plus grand que la tension     d'erreur    est plus  élevée. Au fur et à mesure de la charge du condensa  teur; le courant de collecteur h du transistor 691  décroît, si bien que le courant     Ig    = h -<B>1,</B>     dirigé    vers le  transistor 692 et la diode 693 décroît     jusqu'à    ce     qu'il     s'annule et change de signe.

   Lors de cette     inversion    du  courant     1q,    le     transistor    692 devient conducteur, ce qui  commande la fermeture des portes. Le temps     d'ouver-          turc    des     portes    est donc, finalement, fonction     inverse    de  la     tension        d'erreur:  

Claims (1)

1. REVENDICATION Convertisseur continu-continu selon la revendica tion du brevet principal, caractérisé en ce que lesdits moyens d'engendrer des signaux modulés en largeur comprennent un photo-coupleur à semi-conducteur qui joue en même temps le rôle dudit organe d'isolement statique, un générateur de tension en dents de scie, un premier transistor dont la base est reliée audit généra teur et dont le collecteur est connecté au transistor récepteur du photo-coupleur, un second transistor dont la base est reliée au collecteur du premier transistor et dont le collecteur attaque les deux portes, et une diode connectée entre la base et l'émetteur du second transis tor,

   l'émetteur du premier transistor étant polarisé par une tension sensiblement plus élevée que la tension de polarisation de l'émetteur du second transistor. SOUS-REVENDICATIONS 1. Convertisseur suivant la revendication, caractéri sé en ce que lesdites portes sont alimentées, en cours de fonctionnement, par une tension fournie par un circuit auxiliaire de redressement et de filtrage connecté aux bornes d'un enroulement auxiliaire du transformateur de puissance, tandis qu'elles sont alimentées, au démar rage du convertisseur par un autre circuit auxiliaire branché sur la batterie. 2.

   Convertisseur suivant la revendication, caractéri sé en ce que ledit générateur de tension en dents de scie joue en même temps le rôle d'oscillateur pilote et com prend un transistor unijonction monté de façon à auto riser la décharge brusque d'un condensateur de façon à engendrer des impulsions de la bascule bistable, ledit condensateur se chargeant lentement à travers une résistance de façon à engendrer une tension en dents de scie.