FR2805678A1

FR2805678A1 - Alimentation a decoupage

Info

Publication number: FR2805678A1
Application number: FR0002547A
Authority: FR
Inventors: Rene Cornec; Didier Gouardo; Christophe Yve
Original assignee: Brandt Cooking SAC
Current assignee: Groupe Brandt SAS
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2001-08-31
Anticipated expiration: 2020-02-29
Also published as: AU2001237505A1; FR2805678B1; WO2001065674A3; WO2001065674A2; EP1264392A2

Abstract

L'invention conceme le domaine des alimentations à découpage.C'est une alimentation à découpage comportant des moyens (2) de raccordement au secteur (1) et un convertisseur (19) continu-continu et comprenant un mode fonctionnement et un mode veille, comportant aussi un circuit capacitif (20) placé en série entre les moyens (2) de raccordement et le convertisseur (19), la capacitance du circuit étant déterminée de manière à réduire substantiellement la tension (Ue) à l'entrée du convertisseur (19), et un interrupteur (21) branché en parallèle du circuit capacitif (20), l'interrupteur (21) étant ouvert en mode veille et fermé en mode fonctionnement.L'invention peut notamment être appliquée dans les tables à induction, dans les télévisions, dans les ordinateurs.

Description

L'invention concerne le domaine des alimentationsà découpage. alimentationsà découpage fonctionnant sur le secteur réalisent la transformation de la tension alternative du secteur en une tension continue utilisée pour l'alimentation de circuits électroniques. Les alimentationsà decoupage ont supplanté les alimentations linéairesà base de transformateur fonctionnantà la fréquence du secteur par leur meilleur rendement et leur compacité accrue, les alimentations résistives quantà elles ne pouvant fournir que de très faibles puissances.

Dans le domaine des alimentationsà découpage, les alimentationsà découpage standard fonctionnant sur le secteur ont une puissance consommée en mode veille, c'est-à-direà vide qui est élevée. Pour des alimentations usuelles, cette puissance consommee en mode veille est de l'ordre de quelques watts. Or de nombreux appareils, notamment électroménagers, comportent de plus en plus de circuits électroniques nécessitant une alimentation. Aussi, la puissance consommee en mode veille par un tel appareil devient-elle élevée et peut représenter un pourcentage important de la puissance consommée totale par l'appareil, de l'ordre de10% à 40%, car l'appareil fonctionne facilement la majorité du temps en mode veille, quelquefois jusqu'à90% du temps. La puissance consommée en mode veille par les alimentationsà découpage standard fonctionnant sur le secteur est trop élevée.

Selon un art antérieur, certains appareils fonctionnent avec deux alimentations de type différent. L'une des alimentations est une alimentation de forte puissance, typiquement supérieureà 10W, qui est connectée lorsque l'appareil est en mode de fonctionnement, c'est-à-dire en mode normal, et qui est déconnectée lorsque l'appareil est en mode veille. L'autre alimentation est une alimentation de faible puissance, typiquement inférieure à 1W, qui est déconnectée lorsque l'appareil est en mode de fonctionnement et est connectée lorsque l'appareil est en mode veille. Cette alimentation de faible puissance possède aussi une puissance consommée en mode veille mais cette puissance consommée en mode veille est nettement plus faible que celle de l'alimentation de forte puissance. Elle peut être typiquement de l'ordre de 0,6Wà 0,7W, ce qui permet par exemple de respecter des normes imposant une puissance consommée en mode veille qui soit inférieure au watt. Un inconvénient de cet art antérieur est la nécessité de prévoir pour l'appareil deux alimentations au lieu d'une ce qui augmente le coût de l'appareil.

Selon un autre art antérieur, certains appareils fonctionnent avec une alimentationà découpage dont le mode veille est un mode dit burst . En mode veille l'alimentation fonctionneà la fréquence de découpage, mais n'envoie que paquets d'impulsions périodiquement au lieu d'envoyer des impulsions continu. Un inconvénient de cet art antérieur est de créer des sous harmoniques de la fréquence de découpage de l'alimentation sont audibles. Le niveau sonore dépend de plusieurs paramètres, parmi lesquels sont la structure du transformateur contenu dans l'alimentation, la puissance utile consommée en sortie de l'alimentation, et la puissance consommée en mode veille. Si, pour un niveau sonore pas très élevé, le bruit est tolérable en milieu industriel, le bruit reste toujours gênant dans le domaine des appareils grand public. Un inconvénient de cet art antérieur est le bruit gênant produit par l'alimentation en mode veille.

L'invention propose une solution basée sur l'utilisation d'une alimentationà découpage dont la structure particulière et le fonctionnement particulier lui permettent d'avoir en mode veille une puissance consommée réduite, nettement plus faible que les alimentationsà découpage standard, par exemple inférieure au watt, et n'ayant pas les inconvénients des alimentations' découpage des arts antérieurs précités.

Selon l'invention, il est prévu une alimentationà découpage comportant moyens de raccordement au secteur et un convertisseur continu-continu et comprenant un mode fonctionnement et un mode veille, caractérisée en ce que l'alimentation comporte un circuit capacitif placé en série entre les moyens de raccordement et le convertisseur, la capacitance du circuit capacitif étant déterminée de manièreà réduire substantiellement la tensionà l'entrée du convertisseur, et un interrupteur branché en parallèle du circuit capacitif, l'interrupteur étant ouvert en mode veille et fermé en mode fonctionnement. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtrontà l'aide de la description ci-après et des dessins joints, donnésà titre d'exemples, où: - la figure1 représente schématiquement un exemple préférentiel de réalisation d'une alimentationà découpage; - la figure 2 représente schématiquement un premier mode de réalisation préférentiel d'une alimentationà découpage selon l'invention; - la figure3A représente schématiquement les courbes de la puissance fournie par l'alimentation capacitive ainsi que de la puissance consommée par le convertisseur, en fonction de la tensionà l'entrée du convertisseur, dans le cas du premier mode de réalisation préférentiel d'une alimentationà découpage selon l'invention; - la figure 3B représente schématiquement les courbes de la puissance fournie par l'alimentation capacitive ainsi que de la puissance consommée le convertisseur, en fonction de la tensionà l'entrée du convertisseur, dans le cas d'une option du premier mode de réalisation préférentiel d'une alimentationà découpage selon l'invention; - figure 4 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation préférentiel d'une alimentationà découpage selon l'invention; - la figure5 représente schématiquement les courbes de la puissance fournie par l'alimentation capacitive ainsi que de la puissance consommée par le convertisseur, en fonction de la tensionà l'entrée du convertisseur, dans le cas du deuxième mode de réalisation préférentiel d'une alimentationà découpage selon l'invention. La figure1 représente schématiquement un exemple préférentiel de réalisation d'une alimentationà découpage. L'alimentationà découpage représentéeà la figure1 est connectée au secteur par des moyens 2 de raccordement au secteur1. Les moyens 2 de raccordement sont par exemple des fils, dont l'un est relié au neutreN du secteur1. Le sens des flèches sur la figure1 indique le sens de circulation signauxà partir du secteur1, sens qui est choisi comme sens amont vers aval. En aval des moyens 2 de raccordement, se trouve avantageusement un filtre3 CEM, c'est-à-dire un filtre de compatibilité électromagnétique. aval du filtre3, se trouve un redresseur 4 de tension.A la sortie du redresseur 4 est représentée la tension Ue qui représente la tension l'entrée du convertisseur19 continu-continu qui est situé en aval du redresseur 4. Le convertisseur19 continu-continu comporteà son entrée le primaire d'un transformateur10. En aval du secondaire du transformateur10, sont disponibles une ou plusieurs tensions continues de sortie. Sur la figure1, sont représentées par exemple deux tensions Ul etU2. En aval du primaire 12 du transformateur10 se trouve un transistor8 de puissance. Au transistor 8 de puissance est préférentiellement associé un circuit9 d'aideà la commutation. Le circuit9 d'aideà la commutation est branché en parallèle du transistor8 de puissance. La tension disponible aux bornes du transistor 8 de puissance est notée Vt. La sortie du transistor8 de puissance, c'est-à- dire l'emetteur du transistor8, est reliéeà la masse. Le convertisseur19 continu-continu comporte, égalementà son entrée, sur une branche parallèle à la branche précédemment décrite qui comprenait le primaire 12 du transformateur10 branché en série avec le transistor8 de puissance, un circuit de démarrage branché en série avec un modulateur7 à impulsions de largeur variable communément appelé PWM (de l'anglais Pulse Width Modulator ), le circuit6 de démarrage ayant pour fonction de < c démarrer le modulateur7. La sortie s du modulateur7 est reliéeà la baseb du transistor8 de puissance.

La figure1 présente la structure d'une alimentationà découpage dont le fonctionnement global peut être résumé de la manière suivante. La tension Uo fournie par le secteur1 est filtrée par le filtre3 puis redressée par le redresseur 4 pour être disponibleà l'entrée du convertisseur19 sous la forme de la tension Ue. La tension Ue est transformée par le transformateur 10 tout en étant découpée par le transistor8 de puissance lequel est commandé par le modulateur7. En aval du transformateur10 sont disponibles la ou les tensions continues, par exemple Ul etU2, de sortie de l'alimentationà découpage.

L'alimentationà découpage selon l'invention doit être raccordée au secteur1 pour pouvoir fonctionner. L'alimentation est raccordée au secteur1 par les moyens 2 de raccordement au secteur1. Le secteur1 est extérieurà l'alimentationà découpage. Le secteur1 est par exemple le secteur alternatif qui fournit une tension d'environ 230V efficaceà une fréquence d'environ 5OHz. En aval des moyens 2 de raccordement au secteur1 est situé un filtre3 de compatibilité électromagnétique. Le filtre3 a pour fonction de résoudre les problèmes de comptabilité électromagnétique ainsi que de stabiliser la tension Uo alternative issue du secteur1, la tension Uo issue du secteur1 pouvant présenter des fluctuations. Le filtre3 est classique dans le domaine des alimentations découpage.

En aval du filtre3 est situé un redresseur 4 de tension. Le redresseur 4 a pour fonction de transformer la tension alternative issue du secteur1 et ayant traversée le filtre3 en une tension continue stabilisée de valeur sensiblement fixe. De préférence, le redresseur 4 est constitué par un pont 24 de diodes associé un condensateur5. Le pont 24 de diodes et le condensateur5 sont branchés en parallèle,le condensateur5 étant situé en aval du pont 24 de diodes. La tension Ue disponibleà l'entrée du convertisseur19 est également la tension existant aux bornes du condensateur5. Lorsque le secteur1 fournit une tension alternative d'environ 230V efficace, la tension continue Ue vaut sensiblement325V.

Le convertisseur19 continu-continu a pour fonction de transformer la tension continue Ue en une ou plusieurs tensions continues de sortie, par exemple les tensions Ul U2 sur la figure1, mais le nombre de ces tensions de sortie peut aussi être strictement supérieurà deux. La valeur des tensions Ul ouU2 correspond avantageusement aux tensions d'alimentation usuellement nécessaires dans les circuits électroniques d'appareil. Dans un exemple numérique préférentiel de l'invention, les tensions Ul etU2 valent sensiblement respectivement5V et 12V pour une tension Ue valant sensiblement325V.

Le convertisseur19 comporte le transformateur10. Le transformateur10 transforme la tension continue disponible aux bornes de l'enroulement primaire 12 les tensions continues disponibles par exemple aux bornes des enroulements secondaires13 et 14 qui peuvent ou non être reliés. Le transformateur10 comporte préférentiellement un noyau11 de ferrite situéà l'intérieur de tous les enroulements, primaire et secondaires. En aval de l'enroulement secondaire13 sont avantageusement successivement branchés d'abord une diode15 en série, puis un condensateur16 en parallèle. La tension de sortie Ul est la tension disponible aux bornes du condensateur16. De même, en aval de l'enroulement secondaire 14 sont avantageusement successivement branchés d'abord une diode17 en série, puis un condensateur18 en parallèle. La tension de sortieU2 est la tension disponible aux bornes du condensateur18. Les tensions Ul etU2 valent avantageusement respectivement5V et 12V. Cependant le transformateur peut comporter qu'un seul enroulement secondaire ou bien au contraire plus de deux enroulements secondaires; les tensions continues de sortie peuvent être positives ou négatives et appartiennent de préférence au groupe suivant de tensions: 3,3V / 5V / 12V/ 24V/ 48V.

La tension disponible aux bornes de l'enroulement primaire 12 et qui est transformée par le transformateur10 est découpée ou hachée par le transistor8 de puissance. Le transistor8 commute entre les états passant et bloqué une fréquence de travail appelée fréquence de découpageà laquelle correspond une période totale T pendant laquelle transistor8 effectue un cycle complet de ses différents états, cycle complet effectuéà nouveau lors de la période suivante. Pendant la période totale T, le transistor 8 commence par être passant pendant la période passante Ton, puis est bloqué pendant la période bloquée Toff. Lorsque le transistor8 est passant, la différence entre la tension Ue à l'entrée du convertisseur19 et la tension aux bornes de l'enroulement primaire 12 vaut la tension présente aux bornes du transistor8 à l'état passant, cette tension devenant rapidement négligeable lorsque la tension Ue devient élevée, ce qui est généralement le cas. En effet, la tension Ue vaut par exemple325V. La tension disponibleà l'entrée du transformateur10 est donc sensiblement la tension Ue disponible à l'entrée du convertisseur19, mais découpée par le transistor8 de puissance. Dans toute la suite, on négligera la valeur de la tension de chute aux bornes du transistor8 lorsque le transistor8 est passant. Pendant la période passante Ton, la tension aux bornes de l'enroulement primaire 12 est sensiblement égaleà la tension Ue tandis que le courant parcourant l'enroulement primaire 12 augmente jusqu'à atteindre un maximumà la fin de la période passante Ton. Ce maximum vaut sensiblement Ue.Ton/L, L étant la valeur de l'inductance constituée par l'enroulement primaire 12. Pendant la période bloquée Toff, la tension aux bornes de l'enroulement primaire 12 est dans un premier temps négative et vaut la tension aux bornes des enroulements secondaires au rapport du nombre de spires près, tandis que le courant parcourant l'enroulement primaire 12 s'annule. Ce courant passe alors dans les enroulements secondaires13 et 14 poury décroître jusqu'à devenir sensiblement nul. Lorsque ce courant dans les enroulements secondaires13 et 14 s'est annulé, la tension aux bornes de l'enroulement primaire 12 est également sensiblement nulle. Le maximum du courant étant passé dans les enroulements secondaires13 et 14 en début de période bloquée Toff vaut sensiblement UeTon/L. L'angle de conduction5, qui est le rapport entre la période passante Ton et la période totale T et qui vaut donc Ton/T, permet de moduler la puissance disponible l'entrée du transformateur10 et donc également la puissance disponible au niveau de la ou des sorties du convertisseur19 appelée aussi puissance utile du convertisseur19, puissance qui est fournie sous les tensions Ul etU2 par exemple. En mode veille, la puissance utile nécessaire étant nettement moindre qu'en mode fonctionnement, la période passante Ton est beaucoup plus faible, et la valeur du maximum de courant étant passé dans les enroulements secondaires13 et 14, qui est proportionnelleà la période passante Ton, l'est également. Le montage décrit ci-dessus est connu sous le nom de convertisseur à accumulation ( flyback en langue anglaise).

La fréquence de découpage, qui est la fréquence de travail du transistor8 de puissance, est préférentiellement comprise entre 20kHz et 1 MHz. La fréquence de découpage est préférentiellement choisie supérieure 20kHZ pour éviter la nuisance que provoquent les bruits audibles gênants qui seraient générés par une fréquence de découpage inférieureà 20kHz. La fréquence de découpage vaut avantageusement sensiblement 25kHz.

Lors de la commutation du transistor8 de puissance entre les états passant et bloqué, afin de diminuer les pertes par commutation dans le transistor8 de puissance et d'améliorer le niveau de compatibilité électromagnétique de l'alimentationà découpage, un circuit9 d'aideà la commutation est branché en parallèle du transistor8 de puissance. Le circuit 9 d'aideà la commutation consomme une certaine puissance en mode fonctionnement et aussi une certaine puissance en mode veille. Lorsque la puissance de l'alimentationà découpage en mode fonctionnement est élevée, le circuit9 d'aideà la commutation doit être défini pour tenir cette puissance élevée, et la puissance consommée en mode veille par ce circuit9 d'aideà la commutation est elle-même relativement plus élevée que pour une alimentationà découpage fournissant une puissance peu élevée en mode fonctionnement. Le circuit9 d'aideà la commutation est préférentiellement branché en parallèle du transistor8 de puissance. Le circuit9 d'aideà la commutation comporte avantageusement une résistance et un condensateur branchés en série, le condensateur étant situé en aval de la résistance. De préférence, une diode est branchée en parallèle de la résistance, la cathode de la diode étant reliée au n#ud situé entre la résistance et le condensateur.

Le transistor8 de puissance découpe la tension aux bornes de l'enroulement primaire 12 avec une fréquence de découpage donnée correspondantà une période T et avec un angle de conduction8 valant Ton/T. Le transistor8 de puissance est commandé par un modulateur7 à impulsions de largeur variable. Le modulateur7 commande le transistor8 par l'intermédiaire de l'angle de conduction8. L'angle de conductionô est fixé par le modulateur7. En effet, la commutation du transistor8 entre les états passant et bloqué est réalisée par le signal disponibleà la sortie s modulateur7 laquelle sortie s est reliéeà la baseb du transistor8. En faisant varier l'angle de conduction5, le modulateur7 régule la puissance utile c'est-à-dire la puissance disponible en sortie du convertisseur19 sous tensions Ul etU2, par l'intermédiaire du transistor8 de puissance. La fréquence de découpage imposée au transistor8 de puissance par le modulateur7 est préférentiellement constante, mais elle peut aussi être variable. De préférence, la fréquence de découpage ne doit ni appartenir au domaine des fréquences audibles, ni être modulée par une fréquence appartenant elle-même au domaine des fréquences audibles.

Un circuit6 de démarrage est associé au modulateur7 afin de fournir au modulateur7 l'énergie nécessaireà la mise en route du modulateur7 avant que cette énergie ne soit fournie au modulateur7 par l'une sorties de l'alimentation de découpage, sous une tension Ul ouU2 par exemple. Le circuit6 de démarrage peut être par exemple un circuit électronique ou un circuit résistif. Un circuit électronique est le siège de pertes tres faibles et nettement inférieuresà celles d'un circuit résistif, mais est plus complexe et donc plus coûteux qu'un circuit résistif. Or, les pertes d'un circuit résistif varient sensiblement comme le carré de la tensionà ses bornes. cette tension peut être diminuée d'un facteur important, les pertes dans le circuit résistif seront diminuées du même facteur au carré et peuvent ainsi devenir négligeables. Par exemple, pour une tension Ue qui baisserait de325V à 50V, les pertes dans le circuit résistif diminuerait d'un facteur valant environ 42. De préférence, le circuit6 de démarrage d'une alimentationà découpage selon l'invention est un circuit résistif. Le circuit6 de démarrage est avantageusement constitué d'une résistance et d'un condensateur branchés en série, le condensateur étant situe en aval de la résistance.

Il existeà ce jour sur le marché des circuits intégrant un transistor de puissance, un modulateurà impulsions de largeur variable qui commande le transistor de puissance, et un circuit de démarrage associé modulateur. Ce sont par exemple les circuits TINY SWITCH de POWER INTEGRATION (marques déposées) ou bien VIPER 20 ou50 deST (marques déposées).

L'alimentationà découpage peut fonctionner selon moins deux modes, un mode fonctionnement et un mode veille. Le mode fonctionnement est mode normal dans lequel l'alimentation peut fonctionnerà pleine puissance en charge. Le mode veille est un mode en attenteà vide, le courant étant consommé pour ne rien faire d'autre que de maintenir l'alimentation en éveil de manièreà ce que l'alimentation puisse être réactivée, c'est-à-dire remise en mode fonctionnement, par l'intermédiaire d'une télécommande ou d'un bouton sensitif par exemple au lieu de l'être par un commutateur marche-arrêt. Le mode veille est un modeà puissance consommée réduite, une partie de cette puissance consommée étant de la puissance utile disponible en sortie d'alimentation sous les tensions Ul et U2, une autre partie de cette puissance consommée étant de la puissance dissipée par pertes dans l'alimentationà découpage. pertes sont responsables de la consommation trop élevée des alimentationsà découpage. De préférence, une alimentationà découpage doit avoir une puissance consommée en mode veille qui n'excède pas Les pertes dissipées dans l'alimentationà découpage en mode veille diverses origines. Les principales pertes peuvent être localisées de la manière suivante. Au niveau du transformateur10, les pertes sont des pertes par induction dans le noyau11 en ferrite. D'autres pertes sont les pertes au niveau des capacités parasites et des condensateurs qui sont soumisà une surintensité de décharge lors de la commutation du transistor8 de puissance. Ce sont notamment le condensateur du circuit9 d'aideà la commutation, capacité parasite existant aux bornes du transistor8, et la capacité parasite du transformateur10 située aux bornes de l'enroulement primaire 12. exemple, une capacité de 1OOpF sous500V efficace aura environ une perte de 1,25W,à la fréquence de 25kHz.

La consommation en mode veille, ou puissance consommée en mode veille, provient pour une part de la consommation des circuits électroniques alimentés par la ou les sorties de l'alimentationà découpage, la puissance consommée par ces circuits électroniques, sous les tensions Ul etU2 par exemple, représentant la puissance utile consommée en mode veille. La puissance consommée dans l'alimentationà découpage elle-meme au travers pertes de l'alimentationà découpage est facilement plus élevée d'un facteur10. C'est donc surtout cette puissance consommée par pertes qu'il convient de réduire. Les alimentationsà découpage classiques ont des puissances consommées en mode veille qui varient d'environ1 à 7W pour alimentations dont la puissance consommée en mode fonctionnement reste inférieureà 50W, beaucoup d'entre elles ayant puissances consommées en mode veille de l'ordre de 3Wà 4W. L'alimentationà découpage selon l'invention permet de réduire consommation en mode veille de manière importante. L'alimentationà découpage comporte un circuit capacitif placé entre le secteur et le convertisseur manièreà ce que l'ensemble constitué par le secteur et le circuit capacitif et incluant les autres éléments situés jusqu'à l'entrée du convertisseur constitue une alimentation capacitive délivrant un courant adéquat pour réduire la tensionà l'entrée du convertisseur. Un circuit capacitif est un circuit qui se comporte comme un condensateur. Avantageusement, l'alimentation capacitive et le convertisseur se partagent le filtre et le redresseur. La capacitance de ce circuit capacitif est déterminée de manièreà réduire substantiellement la tensionà l'entrée du convertisseur, c'est-à-dire pour la réduire du facteur voulu afin d'obtenir la réduction voulue de la consommation en mode veille. Par exemple, la tension Ue qui vaut plus de 300V en mode fonctionnement sera réduite en mode veilleà moins de 100V. Les pertes étant des fonctions croissantes, souvent quadratiques, de la tensionà l'entrée du convertisseur, la réduction de cette tension d'entrée entraîne une réduction importante des pertes dans le convertisseur et ainsi une réduction importante de la consommation en mode veille. Une réduction substantielle de la tension Ue est donc une réduction suffisante la tension Ue pour obtenir une puissance consommée totale en mode veille qui soit inférieureà un seuil donné pour une application donnée, par exemple un watt, qui détermine le seuil auquel la puissance consommée au travers des pertes doit être inférieure, une fois que la puissance utile dans l'application donnée est déterminée. En mode fonctionnement, le circuit capacitif est court-circuité par un interrupteur et ne perturbe donc pas le fonctionnement normal de l'alimentation.

La figure 2 représente schématiquement un premier mode de réalisation préférentiel d'une alimentationà découpage selon l'invention. Un circuit capacitif 20 est placé en série entre le secteur1 et le filtre3, plus précisément entre les moyens 2 de raccordement au secteur1 et le filtre3. En parallèle de ce circuit capacitif 20 est branché un interrupteur 21 qui court-circuite le circuit capacitif 20 lorsque l'interrupteur 21 est fermé. L'interrupteur 21 est fermé en mode fonctionnement tandis qu'il est ouvert en mode veille. Le circuit capacitif 20 est de préférence constitué par un condensateur.

Lorsqu'en mode veille l'interrupteur 21 est ouvert le circuit capacitif 20 est traversé par un certain courant1. La chute de tension ainsi provoquée aux bornes du circuit capacitif 20 diminue la tension' l'entrée du filtre3 par rapportà la tension présente en mode fonctionnement lorsque le circuit capacitif 20 est court-circuité par l'interrupteur 21. La tensionà l'entrée du redresseur 4 est par contrecoup également diminuée. Finalement, la tension Ue à l'entrée du convertisseur19 est également diminuée par rapport à la tension Ue existant en mode fonctionnement. Sans la présence du circuit capacitif 20, les différentes tensions Ue précédentes seraient restées identiques en mode veille et en mode fonctionnement.

La puissance consommée Pcv en mode veille, ou plus précisément la puissance totale consommée en mode veille, peut se décomposer d'une part en puissance utile Pu consommée par les circuits électroniques alimentés sous la ou les tensions de sortie du convertisseur 19, par exemple sous les tensions Ul etU2, et d'autre part en puissance perdue Pp consommée au travers des pertes dont le convertisseur19 est le siège. On considère la puissance Pcv totale consommée en mode veille en l'absence de circuit capacitif 20 en mode veille, ce qui correspondraità la structure d'alimentation représentéeà la figure1. La puissance utile consommée en mode veille est la puissance nécessaire pour alimenter mode veille les circuits électroniques rattachésà l'alimentation, c'est-à-dire les circuits électroniques raccordésà la ou aux sorties du convertisseur19. On choisit conserver constante la puissance utile Pu. La capacitance du circuit capacitif 20 est ensuite déterminée, ainsi que la capacité correspondante. La réduction voulue de puissance Pcv consommée en mode veille est obtenue en réduisant d'une certaine quantité la puissance perdue Pp. La réduction voulue de la puissance perdue Pp est obtenue en réduisant d'une certaine quantité la tension Ue à l'entrée du convertisseur19, ce qui détermine nouvelle tension Ue à l'entrée du convertisseur19 qu'on appellera tension Ue réduiteà l'entrée du convertisseur19. La tension réduiteà l'entrée du convertisseur19 implique, par contrecoup, des tensions réduitesà l'entrée du redresseur 4 puisà l'entrée du filtre3. La tension réduiteà l'entrée du filtre3 est ainsi déterminée. Comme la tension secteur1 est'aussi déterminée, la chute de tension aux bornes du circuit capacitif 20 est alors déterminée. Par ailleurs, en présence d'un circuit capacitif 20, la puissance totale Pcv réduite consommée en mode veille ne doit pas depasser un seuil choisi, elle est alors déterminée par le choix du seuil. La puissance totale Pcv réduite consommée en mode veille vaut le produit du courant1 traversant le circuit capacitif 20 par la tension réduite' l'entrée filtre3. La puissance Pcv réduite consommée en mode veille ayant été choisie et la tension réduiteà l'entrée du filtre3 ayant éte déterminée comme expliqué ci-dessus, le courant1 traversant le circuit capacitif 20 est alors déterminé, ce qui, puisque la chute de tension aux bornes du circuit capacitif 20 est déterminée comme expliqué ci-dessus, détermine par-là même la capacitance du circuit capacitif 20à choisir pour obtenir la reduction voulue de puissance consommée en mode veille, c'est-à- dire plus précisément la réduction voulue de puissance totale consommée en mode veille ainsi que la capacité correspondante du circuit capacitif 20.

préférence, la tension Ue à l'entrée du convertisseur19 est réduiteà valeur comprise entre50 et1 OOV. La valeur de la tension Ue à l'entrée du convertisseur19 est ainsi suffisamment faible pour diminuer de manière importante en mode veille les pertes du convertisseur19 et par suite la puissance consommée en mode veille par l'alimentationà découpage. Pour maintenir une puissance utile Pu sensiblement constante, la baisse de la tension Ue à l'entrée du convertisseur19 est compensée par une augmentation de l'angleô conduction, c'est-à-dire plus précisément par une augmentation de la période passante Ton du transistor8 de puissance. En effet, le courant circulant dans l'enroulement primaire 12 est proportionnel au produit de la tension Ue la période passante Ton. La valeur minimale de la tension Ue à l'entrée convertisseur19 est limitée, car lorsque la période passante Ton du transistor8 de puissance vaut le produit âmaxT de l'angle maximum de conduction par la période totale, une baisse supplémentaire de la tension ne peut alors plus être compensée par une augmentation de l'angleô de conduction, et la puissance utile Pu s'effondre. La présence de circuit capacitif secondaire est liée au deuxième mode de réalisation préférentiel qui sera développé ultérieurement au niveau de l'explication de la figure 4.

L'interrupteur a pour fonction de court-circuiter le circuit capacitif 20 en mode fonctionnement: il est alors fermé. En mode veille, l'interrupteur 21 est au contraire ouvert et le circuit capacitif 20 joue alors son rôle. L'interrupteur 21 est exemple un relais ou un triac.

En mode veille, lorsque l'interrupteur 21 est ouvert, la tension Ue à l'entrée du convertisseur19 est réduite par rapportà celle présente en mode fonctionnement lorsque l'interrupteur 21 est fermé. La tension Ue réduite diminue les pertes dans convertisseur19, et notamment, les pertes par induction dans le transformateur10, les pertes dans les condensateurs parasites du transformateur0 et du transistor8 de puissance, les pertes dans le condensateur comporte généralement le circuit9 d'aideà la commutation, ainsi que les pertes par effet joule dans le circuit6 de démarrage lorsque celui-ci résistif plutôt qu'électronique. Par exemple, un condensateur de 1OOpF sous une tension efficace de 100V crée,à la fréquence de découpage de 25kHz, des pertes25 fois moins importantes que sous une tension efficace de500V, soit une puissance consommée de 0,05W au lieu d'une puissance consommée de 1,25W; la puissance consommée Pcv en mode veille en est réduite d'autant.

Ainsi, par exemple pour une alimentationà découpage fournissant environ 15W en mode fonctionnement, lors de la réduction de la tension Ue à l'entrée du convertisseur19 d'une valeur initiale de325V à une valeur réduite de50V, pour une puissance utile Pu valant 0,2W, la puissance perdue Pp est réduitedel,3W 0,2W, la puissance consommée Pcv totale en mode veille de l'alimentation découpage passe alors de 1,5Wà 0,4W et son rendement augmente par conséquent de15% à 50%.

La figure3A représente schématiquement les courbes de la puissance fournie par l'alimentation capacitive, appelée dans la suite puissance fournie Pac, ainsi que de la puissance consommée par le convertisseur, appelée dans la suite puissance consommée Pcv, en fonction de la tension Ue à l'entrée du convertisseur19, dans le cas du premier mode de réalisation préférentiel d'une alimentationà découpage selon l'invention. L'interrupteur 21 est ouvert, l'alimentationà découpage est en mode veille. Soit Gl la courbe représentant la puissance fournie Pac par l'alimentation capacitive, c'est-à-dire par la partie de l'alimentationà découpage qui est située en amont au convertisseur19, laquelle partie comporte notamment le secteur1 et le circuit capacitif 20, en fonction de la tension réduite Ue à l'entrée du convertisseur19. SoitG2 la courbe représentant la puissance consommée Pcv en mode veille par le convertisseur19, c'est-à-dire la somme de la puissance utile Pu et de la puissance perdue Pp, en fonction de la tension réduite Ue à l'entrée du convertisseur19. L'axe des abscisses représente la tension réduite Ue en volts V tandis que l'axe des ordonnées représente les puissances Pac et Pcv en watts W. Les échelles sur les deux axes sont arbitraires. La puissance fournie Pac est nulle d'abord lorsque la tension réduite Ue est nulle. La puissance fournie Pac est nulle ensuite lorsque la tension réduite Ue est maximale et vaut Uemax, car alors la chute de tension aux bornes du circuit capacitif 20 est nulle et donc le courant qui le traverse également. Pour une tension réduite médiane Uemax/2, la puissance fournie Pac est maximale. La courbe Gl a l'allure d'une parabole inversée présentant un maximum pour une tension réduite Ue valant Uemax/2 et coupant l'axe des abscisses pour des tensions réduites Ue valant respectivement0 et Uemax. La puissance consommée Pcv est constante de valeur Pcvo jusqu'au pointS correspondantà l'angle maximal de conduction au-delà duquel elle s'effondre. L'angle maximum 3max de conduction correspondà une tension réduite Ue(ômax) en dessous de laquelle, la courbeG2 diminue vers zéro par exemple avec une combinaison de constantes linéaires et quadratiques en fonction de la tension réduite Ue. Pour une certaine plage de capacitances du circuit capacitif 20, les courbes Gl etG2 possedent deux points d'intersectionA et B qui sont les points de fonctionnement possibles de l'alimentationà découpage et qui correspondent respectivementà des tensions réduites Ue(B) et Ue(A) ; la tension Ue(B) est comprise entre0 et Uemax/2 tandis que la tension Ue(A) est comprise entre Uemax/2 et Uemax. Dans l'exemple numérique préferentiel choisi, Uemax vaut sensiblement325V. Pour des capacitances dépassant un certain seuil, les courbes Gl etG2 ne comportent plus qu'un seul point d'intersection qui est le pointA, qui entraîne une tension réduite Ue est plus élevée que pour le point B, et par conséquent des pertes et une puissance consommée supérieure. En présence des deux pointsA et B, comme lors de la mise sous tension de l'alimentationà découpage la tension réduite est sensiblement nulle, c'est le point de fonctionnement B qui est atteint et non le pointA. Le point B correspondà une tension Ue réduite qui est inférieureà celleà laquelle correspond le pointA. Cependant le point B, avantageusement situé dans le voisinage du pointS, ne correspond pas exactementà la puissance Pcvo voulue, il correspondà une puissance réellement consommée Pcr qui lui est inférieure. Pour un bon fonctionnement de l'alimentationà découpage en mode veille la puissance utile Pu ne doit pas être trop faible et pour cela la puissance Pcr reste préférentiellement assez proche de la puissance consommée Pcvo voulue. Par contre, lors du passage du mode fonctionnement au mode veille, la tension réduite Ue vaut sensiblement Uemax, et c' le pointA et non le point B qui sera atteint. Or, les valeurs de tensions réduites Ue(B) et Ue(A) peuvent être sensiblement différentes. Une amélioration consisteà rendre les tensions réduites Ue(B) et Ue(A) voisines comme sur la figure 3B.

La figure 3B est similaireà la figure3A, mais le modulateur7 est structuré de manièreà ce que la courbeG2 diminue vers zéro en fonction de la tension réduite Ue avec des constantes qui ne sont ni linéaires ni quadratiques. La valeur de la capacitance du circuit capacitif 20 peut alors être choisie manièreà ce que d'une part la courbe Gl soit située sous la courbeG2 voisinage de l'origine et d'autre part les points d'intersection B etA soient suffisamment proches l'un de l'autre pour que les tensions réduites Ue(A) Ue(B) soient voisines de Uernax/2, comme représente sur la figure 3B.

La figure 4 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation préferentiel d'une alimentationà découpage selon l'invention. Un circuit capacitif secondaire 22 est branché en parallèle du filtre3 et en amont du filtre3. De préférence, le circuit capacitif secondaire 22 est inclus dans le filtre3. Le circuit capacitif 22 est avantageusement constitué un condensateur. De plus, un limiteur23 d'angle de conductionô est préférentiellement associé au modulateur7. La sortie du limiteur23 est reliée à l'une des entrées du modulateur7.

En mode veille, l'ensemble constitué par le circuit capacitif 20 et par le circuit capacitif secondaire 22 constitue un pont diviseur de tension. Ainsi, la tension réduite Ue à l'entrée du convertisseur19 est réduite d'un facteur supplémentaire par rapport au premier mode de réalisation qui ne comportait pas de circuit capacitif secondaire 22. La tension réduite Ue est multipliée par un facteur C20/(C20+C22), C20 étant la capacité du circuit capacitif 20 etC22 étant la capacité du circuit capacitif secondaire 22. De préférence,C22 est supérieure ou sensiblement égale au double de C20.

Le circuit capacitif 20 et le circuit capacitif secondaire 22 sont préférentiellement chacun constitués par un condensateur. Dans le deuxième mode préférentiel de réalisation, la capacité des condensateurs qui constituent le circuit capacitit 20 et le circuit capacitif secondaire 22 est avantageusement comprise entre 1OOnF et 820nF. Par exemple, C20 vaut sensiblement 330nF tandis queC22 vaut sensiblement 68OnF. Dans le premier mode préférentiel de réalisation, la capacité qui constitue le circuit capacitif 20 est avantageusement comprise entre 1OOnF et 820nF. Par eXeMPle, C20 vaut sensiblement1 OOnF.

Un limiteur23 d'angle de conductionô est préférentiellement associé au modulateur7. Le limiteur23 d'angle de conductionô fixe en mode veille la valeur l'angle maximum de conduction âmax. Le limiteur23 est par exemple comparateur qui compare une dent de scie de tension issue du modulateur7 à un seuil représenté par une tension de référence et qui bloque le transistor8 de puissance lorsque ce seuil est atteint. La valeur de ce seuil, qui estfixée par le limiteur23, est de préférence suffisamment petite pour que les courbes Gl etG2 n'aient qu'un seul point d'intersectionA comme sur figure5. L'angle maximum de conduction 3max est par exemple compris entre0,15 et0,35.

La figure5 représente schématiquement les courbes de la puissance fournie par l'alimentation capacitive, appelée dans la suite puissance fournie Pac, ainsi que de la puissance consommée par le convertisseur, appelée dans la suite puissance consommée Pcv, en fonction de la tensionà l'entrée du convertisseur, dans le cas du deuxième mode de réalisation préférentiel d'une alimentationà découpage selon l'invention. Les courbes Gl etG2 n'ont qu'un seul point d'intersectionA. Ce pointA d'intersection unique présente l'avantage de la stabilité et de la précision. La puissance fournie Pac est nulle d'abord lorsque la tension reduite Ue est nulle. La puissance fournie Pac est nulle ensuite lorsque la tension réduite Ue est maximale et vaut (Uemax C20)/(C20+C22), car alors la chute de tension aux bornes du circuit capacitif 20 est nulle et donc le courant le traverse également. Pour une tension réduite médiane valant fflemaXC2o)/(2(C20+C22 , la puissance fournie Pac est maximale. La courbe Gl a l'allure d'une parabole inversée présentant un maximum pour une tension réduite Ue valant (Uemax C20) 2(C20+C22 et coupant l'axe des abscisses pour des tensions réduites Ue valant respectivement0 et (UemaXC20)/(C20+C22). Par rapportà la courbe Gl de la figure la courbe Gl de la figure5 a subi une homothétie par rapportà l'axe des ordonnées et de coefficient inférieurà l'unité, cette homothétie étant dueà la présence du circuit capacitif secondaire 22 et permettant de supprimer ou contribuerà supprimer le point d'intersection B qui existait sur la figure3A. L'angle maximum de conduction ômax correspondà une tension réduite Ue(âmax). Le limiteur23 a permis de décaler le pointS vers la droite sur figure5, de manièreà supprimer ouà contribuerà supprimer le point d'intersection B qui existait sur figure3A. Dans le deuxième mode de réalisation préférentiel de l'alimentationà découpage selon l'invention, afin d'obtenir un seul point de fonctionnement stable et précis qui est le pointA, le circuit capacitif secondaire et/ou le limiteur23 sont nécessaires, l'un des deux pouvant suffire dans certains cas. Malgré les variations que peuvent présenter les composants constituant le circuit capacitif 20 et le circuit capacitif secondaire 22 et qui peuvent entraîmer un déplacement du pointA vers la droite ou vers la gauche sur la figure5 parallèlementà l'axe des abscisses, la puissance consommée Pcv restera constante et égaleà la puissance consommée voulue Pcvo et la puissance utile Pu restera également constante ce qui assure un fonctionnement correct de l'alimentationà découpage en mode veille. La valeur de la tension réduite Ue(A) est comprise entre (UemaXC20)/(2(C20+C22 et (Uemax C20)/(C20+C22) et elle est supérieure celle de la tension Ue(8max). La tension réduite Ue(A) peut être rendue assez faible en jouant sur la valeur du rapport C20/(C20+C22), c'est-à-dire sur le rapport C20/C22 entre les capacités respectives du circuit capacitif 20 et du circuit capacitif secondaire 22, ce qui permet de diminuer de manière importante les pertes et donc la puissance consommée Pcv en mode veille. Le rapport entre les capacitances respectives du circuit capacitif 20 et du circuit capacitif secondaire 22 est donc déterminé de manièreà réduire substantiellement la tension Ue à l'entrée du convertisseur(19). Ainsi, dans ce deuxième mode de réalisation préférentiel, le fait que le pointA soit situé droite du sommet de la courbe Gl et que par conséquent la valeur de la tension Ue(A) soit supérieureà (Uemax C20)/(2(C20+C22 n'est pas gênant. Dans l'exemple numérique préférentiel choisi, (UemaxC20)/(C20+C22) vaut sensiblement105V, la tension Ue(A) étant alors comprise entre50V et1 OOV.

De préférence, l'alimentationà découpage selon l'invention comporte un dispositif de sécurité non représenté sur les figures. Le dispositif de sécurité effectue, lors du raccordement de l'alimentation au secteur1, d'abord une mise automatique en mode veille suivie d'une détection de la tension Ue à l'entrée du convertisseur19, puis, si la valeur de la tension Ue détectée est supérieureà un seuil prédéterminé, un avertissement d'erreur de branchementà l'utilisateur et un blocage de l'interrupteur 21 en position ouverte, ce qui maintient l'alimentation en mode veille et l'empêche d'être endommagée en passant en mode de fonctionnement sous une tension de secteur1 trop élevée telle que par exemple lors du raccordementà un secteur triphasé fournissant une tension efficace de 400V. En cas de raccordementà un secteur triphasé fournissant 400V de tension efficace, la tension Ue mesurée va êtreà peu près1,7 fois celle qui est mesurée lorsque l'alimentation est raccordée au secteur alternatif fournissant une tension efficace de 230V: il suffit alors par exemple de choisir le seuil prédéterminé à une fois et demie la valeur Ue attendue pour détecter un raccordement anormal. La détection de la valeur de la tension Ue peut être effectuée directement ou indirectement par l'intermédiaire d'un autre parametre qui en est représentatif, comme par exemple la tension présente juste amont du filtre3. dispositif de sécurité permet de ne pas surdimensionner les composants de l'alimentationà découpage tout en empêchant son endommagement en cas de branchement erroné par l'utilisateur. Le coût global l'alimentationà découpage est ainsi diminué. Les composants utilisés peuvent par exemple correspondreà une technologie 230V.

L'alimentationà découpage selon l'invention peut notamment être utilisée dans une tableà induction, dans une télévision, ou dans un ordinateur.

Claims

REVENDICATIONS 1. Alimentationà découpage comportant des moyens (2) de raccordement au secteur(1) et un convertisseur(19) continu-continu et comprenant un mode fonctionnement et un mode veille, caractérisée en ce que l'alimentation comporte un circuit capacitif (20) placé en série entre les moyens (2) de raccordement et le convertisseur(19), la capacitance circuit capacitif (20) étant déterminée de manièreà réduire substantiellement la tension (Ue) à l'entrée du convertisseur(19), et un interrupteur branché en parallèle du circuit capacitif (20), l'interrupteur (21) étant ouvert en mode veille et fermé en mode fonctionnement. 2. Alimentationà découpage selon la revendication1, caractérisee en ce que l'alimentation comporte un circuit capacitif secondaire (22) placé en parallèle du convertisseur(19), le rapport entre les capacitances respectives du circuit capacitif (20) et du circuit capacitif secondaire (22) étant déterminé de manièreà réduire substantiellement la tension (Ue) à l'entrée du convertisseur(19). 3. Alimentationà découpage selon la revendication 2, caractérisee en ce que capacité(C22) du circuit capacitif secondaire (22) est supérieure ou sensiblement égale au double de la capacité (C2o) du circuit capacitif (20). 4. Alimentationà découpage selon l'une quelconque revendications 2à 3, caractérisée en ce que l'alimentation comporte un filtre (3) de compatibilité électromagnétique et en ce que le circuit capacitif secondaire (22) est inclus dans ce filtre(3). Alimentationà découpage selon l'une quelconque des revendications 2à 4, caractérisée en ce que le circuit capacitif (20) et le circuit capacitif secondaire (22) sont chacun constitués d'un condensateur. Alimentationà découpage selon la revendication5, caractérisée en ce que la capacité(C20, C22) des condensateurs est comprise entre1 OOnF et 820nF. 7. Alimentationà découpage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le convertisseur(19) comporte un modulateur(7) à impulsions de largeur variable pouvant fonctionner avec un angle de conduction(5) compris en0 et1 et un limiteur (23) d'angle de conduction(5) qui est associé au modulateur( ) et qui fixe en mode veille un angle maximum de conduction (âmax) suffisamment petit pour que l'alimentation n'ait qu'un seul point(A) de fonctionnement. 8. Alimentationà découpage selon la revendication caractérisée en ce que l'angle maximum de conduction (âmax) est sensiblement compris entre0 et0,35. 9. Alimentationà découpage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le convertisseur(19) comporte un modulateur(7) à impulsions de largeur variable un circuit de démarrage(6) résistif qui est associé au modulateur(7). 10. Alimentationà découpage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'en mode veille, la tension (Ue) à l'entrée du convertisseur(19) est réduiteà une valeur comprise entre 50V et1 Alimentationà découpage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'alimentation comporte un dispositif sécurité effectuant, lors du raccordement de l'alimentation au secteur(1), d'abord une mise automatique en mode veille suivie d'une détection de tension (Ue) à l'entrée du convertisseur(19), puis, si la valeur de la tension (Lie) détectée est supérieureà un seuil prédéterminé, un avertissement d'erreur de branchementà l'utilisateur et un blocage de l'interrupteur (21) en position ouverte. 12. Tableà induction caractérisée en ce qu'elle comporte une alimentationà découpage selon l'une quelconque des revendications précédentes. 13. Télévision caractérisee en ce qu'elle comporte une alimentationà découpage selon l'une quelconque des revendications précédentes. 14. Ordinateur caractérisé ce qu'il comporte une alimentationà découpage selon l'une quelconque des revendications précédentes.