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Dez
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Cou
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Perd
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Tir
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Physical
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10 V
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20 V
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de 16 V
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15 V
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7,15 V
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62 s
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Molecule
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DES
(7)
[23][_]
Ce-
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2512290A1
Family ID 1957219
Probable Assignee Tektronix Inc
Publication Year 1983
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF COMBINE DE SURVEILLANCE DE RESEAU
ET DE REGULATION DE COMMANDE DESTINE A UNE ALIMENTATION EN COURANT
CONTINU, DU TYPE A COMMUTATION A MODULATION DE LARGEUR D'IMPULSION.
LE PROBLEME TECHNIQUE POSE EST D'UTILISER UN PETIT NOMBRE DE
COMPOSANTS.
LE DISPOSITIF SELON L'INVENTION COMPORTE DES MOYENS 40 POUR DERIVER UN
ECHANTILLON DE TENSION ALTERNATIVE REPRESENTATIF DE LA TENSION D'UNE
LIGNE D'ALIMENTATION, DES PREMIERS MOYENS 44, 46 POUR CONVERTIR LADITE
TENSION ALTERNATIVE ENTRE UNE TENSION CONTINUE, DES MOYENS DE
REGULATION DE TENSION 50 RELIES AUXDITS PREMIERS MOYENS DE CONVERSION
44, 46 DE MANIERE A FOURNIR UNE TENSION DE SORTIE CONTINUE REGULEE ET
DES SECONDS MOYENS 80, 82, 84, 86 POUR CONVERTIR LADITE TENSION
ALTERNATIVE EN UNE TENSION CONTINUE COMPRENANT DES MOYENS 82, 84, 86
POUR LA DETECTION DE CONDITIONS DE DEFAUT DE LADITE LIGNE
D'ALIMENTATION ET DES MOYENS 62 RELIES AUXDITS SECONDS MOYENS DE
CONVERSION 80, 82, 84, 86 AFIN D'ENGENDRER DES SIGNAUX DE COMMANDE EN
FONCTION DESDITS ETATS DE DEFAUT.
L'INVENTION S'APPLIQUE EN PARTICULIER AUX ALIMENTATIONS COMMANDEES PAR
UN CIRCUIT INTEGRE.
Description
_________________________________________________________________
t 2512290 "Dispositif combine de surveillance du reseau et de
regulation de commande destine a une alimentation electrique a
commutation" La presente invention concerne les circuits de regulation
de tension en general, et en particulier un disposi- tif combine de
surveillance de reseau et de regulation de com- mande destine a une
alimentation en courant continu, du type a commutation a modulation de
largeur d'impulsion.
La commutation a modulation de largeur d'im- pulsion est une technique
de regulation bien connue qui est employee dans certaines
alimentations en courant continu L'a- vantage principal apporte par ce
type de regulation est une dissipation de puissance fortement reduite
a l'interieur de l'alimentation elle-meme, tout en maintenant un degre
de re- gulation relativement eleve; il en resulte que l'on peut s'at-
tendre a utiliser des transformateurs et d'autres composants de
dimensions plus faibles et moins lourds.
On connait des circuits de protection tradition- nels qui sont
destines a realiser une coupure automatique dans le cas o il se
produit des defauts sur le reseau; de tels circuits comprennent des
circuits de protection contre les surtensions du type "Crow bar" des
tyristors et des transitors unijonction commandes On connait egalement
des regulateurs de tension traditionnels des- tines a fournir des
tensions de reference regulees Cependant, l'additoron dez circ:its et
des composants annihile l'avantagje apporte par la technique de
regulation a commutation a modula- tion de largeur d'impulsion On a
cherche a incorporer dans une version commerciale d'une alimentation a
commutation a modula- tion de largeur d'impulsion, des fonctions
specifiques de pro- tection et de commande tout en maintenant le
niveau d'integra- tion de la conception en conservant un nombre de
composants et un cout faibles, et sans augmenter de maniere indue la
consomma- tion en puissance.
Conformement a la presente invention, un dispo- sitif simple combine
de surveillance de reseau et de regulation de commande destine a une
alimentation a commutation realise
-2 2512290 des fonctions de protection et de commande en utilisant un
nombre relativement faible de composants De maniere specifique, le
mode de realisation commerciale propose, qui comprend un seul circuit
integre de regulation de tension du commerce, un transistor et un
petit nombre de composants passifs associes, realise une detection de
la valeur du reseau, une detection d'une chute de frequence du reseau,
une regulation de la ten- sion de commande, une generation de tension
de reference, et la generation de certains signaux de commande d'etat
transitoi- res (augmentation ou diminution de la puissance).
C'est donc un objet de la presente invention de fournir un dispositif
combine de surveillance de reseau et de regulation de commande destine
a une alimentation a commu- tation. C'est encore un autre objet de
l'invention de fournir un circuit nouveau et relativement simple qui
realise un grand nombre de fonction de protections et de commandes, de
maniere a assurer le fonctionnement correct d'un systeme elec-
tronique.
C'est encore un autre objet de la presente in- vention de fournir un
ensemble valable et sur d'etat si- gnaux aux circuits de commande
d'une alimentation a commutation a modulation de la largeur
d'impulsion quelle que soit la ten- sion du reseau dans une gamme
donnee, independamment du taux d'accroissement de la duree de la
diminution, du taux de repe- tition des cycles d'ouverture et de
fermeture, ou de l'etat du signal anterieur.
C'est un objet supplementaire de la presente invention de fournir un
dispositif combine de surveillance de reseau et de regulation de
commande, destine a une alimentation a commutation qui soit simple,
qui utilise relativement peu d'elements compte tenu du nombre eleve de
fonctions realisees, et qui n'est pas couteux.
D'autres caracteristiques et avantages de l'in- vention ressortiront
de la description qui suit, faite a titre
-3- illustratif en se referant aux dessins ci-annexes, sur lesquels la
fig 1 est un schema-bloc d'une alimenta- tion a commutation utilisant
un dispositif combine de surveil- lance de reseau et de regulation de
commande conforme a la presente invention, et la fig 2 est un schema
detaille d'un mode de realisation prefere de la presente invention.
Sur la fig 1 on voit un circuit 12 de redresse- ment et de filtrage
qui recoit par l'intermediaire d'un trans- formateur 10 une tension
alternative provenant d'une source de puissance La tension continue
redressee et filtree ainsi obte- nue est appliquee a un etage de
sortie a commutation 14 qui alimente une ou plusieurs sorties de
tension continues regulees.
Dans une version commerciale de l'invention, l'etage de sortie a
commutation 14 comprend deux transistors qui sont alternati- vement
conducteurs a une frequence 20 k Hz, afin de piloter l'en- roulement
primaire d'un transformateur de sortie On peut pre- voir un ou
plusieurs enroulements secondaires, comprenant cha- cun un circuit de
redressement et de filtrage associe, de ma- niere a produire les
tensions de sortie Des echantillons des tensions de sortie sont
renvoyes a un circuit de regulation de circuit 16 qui compare
l'echantillon de reaction avec une ten- sion de reference
predeterminee et qui cree, a partir de cette comparaison, un signal
logique de commande, indiquant que la tension continue regulee de
sortie est superieure ou inferieure au niveau de sortie nominal Le
signal logique de commande est applique a un circuit 18 de commande
logique et de pilotage qui fournit des signaux de commande de largeur
d'impulsion, de maniere a piloter l'etage de sortie a commutation 14
Dans la version commerciale de l'invention, le circuit de commande
logi- que est pilote par un signal d'horloge a 40 k Hz qui est divise
et modifie par de nombreux signaux de commande, y compris le signal
logique de commande provenant du regulateur de commande 16, de maniere
a engendrer des signaux de commande largeur d'impulsion a 20 k Hz pour
piloter l'etage de sortie a commuta-
-4- tion 14 Les elements de pilotage peuvent etre avantageusement
constitues par des transistors dont l'emetteur est a la masse et qui
sont commandes par les signaux de commande de largeur d'impulsion, de
maniere a fournir un courant de pilotage suf- fisant pour l'etage de
sortie. Un dispositif combine de suveillance du reseau et de
regulation de commande 20 est relie au transformateur 10 de maniere a
realiser la detection de la valeur du reseau, la detection d'une
diminution de la frequence du reseau, la regula- tion de la tension de
commande, la generation de tension de re- ference et la generation
d'etats de signaux valables et surs au circuit de pilotage 18 et a un
ou plusieurs circuits indica- teurs. Le dispositif 20 de surveillance
du reseau et de regulation de commande est represente en detail sur la
fig 2.
La puissance necessaire au fonctionnement du circuit est fournie par
un enroulement secondaire 40 du transformateur 10 founissant une
tension alternative de 16 V; cette puissance est donc derivee
directement de la tension alternative du reseau et constitue un
echantillon representatif de cette derniere La tension alterna- tive
est appliquee par l'intermediaire d'un fusible 42 a une diode 44
realisant un redressement demi-onde et un filtre 46 de maniere a
fournir une tension continue nominale de + 20 V.
Cette tension est appliquee a un circuit de regulation 50 repre- sente
de maniere generale par une ligne interrompue.
Le circuit de regulation du mode de realisation commerciale est un
circuit integre de regulation de tension dis- ponible dans le commerce
et connu sous la reference A-723 Ce- pendant, des details importants
de ce circuit ont ete representes et seront decrits parce qu'ils
concernent le fonctionnement du circuit En outre, le regulateur de
tension pourrait etre fabri- que en composants discrets, bien que les
avantages de gain en encombrement, en cout, et,peut etre,en
consommation seraient per- dus. Dans le circuit de regulation 50, un
transistor - serie de sortie Q O est relie entre les bornes
d'alimentation en puissance V+ et VC et une borne de sortie de tension
V O La borne de sortie V O est reliee a la masse par l'intermediaire
d'une diode 52 et de resistances 54 et 56 branchees en serie.
Une tension continue reulee de + 10 V est fournie aux bornes des
resistances 54 et 56, et elle est disponible pour les dif- ferents
circuits d'alimentation a commutation Le point de jonc- tion des
resistances 54 et 56 est relie a l'entree d'inversion (INV) d'un
amplificateur differentiel i Cnterne D-A, afin de fournir une tension
de reaction divisee, pour realiser la commande de l'amplificateur op 6
raticnnae du transistor serie de sortie Q O ' Un circuit de tension de
rifrerne interne (REF CKT) fournit une tension de reference de + 7 '15
V q ui est mise a la disposition des circuits exterieurs par
l'intermdiaire de la borne VREF L'entree directe (INON INV,) de
l'amplificateur dif- ferentiel interne DA est egalement reliee a la
tension de re- ference de + 7,15 V Le, emetteurs communs des
transistors cons- tituant l'amplificateur differentiel son relies par
linterme- diaire d'une source de courant a la masse a travers la borne
de tension de base VSS Un condensateur de compensation 58 approprie
est branche entre les bornes IINTIV et FREQ COMP du circuit regula-
teur 50.
Un transistor limiteur de courant QCL est prevu a l'interieur du
regulateur 50 afin de bloquez ic transistor se- rie de sortie Q O dans
certaines circonstances qui seront decri- tes plus bas La base du
transistor QCL est reliee par l'inter- mediaire d'une borne CUR LIM et
d'une resistance d O de limitation du courant de base au collecteur
d'un transistor de coummutation 62 Le collecteur du transitor de
commutation 62 est egalement relie par une resistance de charge 64 a
l'alimentation nominale continue de + 20 V, alors que son emetteur est
mis a la masse.
L'emetteur du transistor QCL de limitation de courant est relie a la
masse par l'intermediaire de la borne de detection de cou- rant CUR
SEN et de deux resistances de faible valeur 68 et 70.
Deux diodes de blocage 72 et 74 assurent que le point de jonc- tion
des resistances 68 et 70 est maintenu a un niveau de ten- sion proche
de celui de la masse dans toutes les conditions de fonctionnement Ce
point de jonction est egalement relie par l'intermediaire du fusible
42 a l'une des extremites de l'en- roulement secondaire 40, de maniere
a fournir une reference au circuit de surveillance du reseau qui
comprend le Transistor de commutation 62 precite.
Une diode 80 et un condensateur 82 sont relies en serie aux bornes de
l'enroulement secondaire 40, et une re- sistance 84 relie 'la jonction
de ces deux derniers elements a la base du transislor 62 Une
resistance de polarisation 86 est branchee entre la base du transiter
62 et la masse Dans les conditions normales de fonctionnement, le
condensateur 82 se charge a la valeur nominale de + 20 V, ce qui
rend-'le transistor 62 conducteur La tension du collecteur du
transistor 62 tombe a une valeur proche de celle de la masse tant que
le transistor est sature, ce qui bloque le transistor QCL a
l'interieur du circuit regulateur 50 Quant le transistor QCL est
bloque, le transistor serie de sortie Q O est rendu conducteur, ce qui
per- met a la tension regulee de + 10 V d'augmenter jusqu'a sa valeur
d'etat stable pendant que le transistor Q 0 devient rapide- ment
conducteur La tension de + 10 V est appliquee en tant que reaction
positive par l'intermediaire de la resistance 90 a la base du
transistor 62, ce qui renforze l'etat condu cteur du tran- sistor 62
et il en resulte une commutation rapide de la sortie continue de + 10
V.
La constante de temps du circuit d'impedance de- crit ci-dessus
comprenant le condensateur 82 et la resistance 84 est choisie de
maniere a etre relativement courte, par exemple suffisamment courte
pour detecter une chute du reseau corres- pondant a deux cycles Dans
une telle situation ou si le ni- veau de la tension du reseau descend
en-dessous d'une valeur predeterminee, le condensateur se decharge
jusqu'a un point pour lequel le transistor 62 commence a se bloquer,
la tension de collecteur de ce dernier augmentant pendant que le
transistor perd son etat de saturation Cette action a son tour rend le
-7- transistor QCL conducteur en bloquant le transistor serie de
sortie Q O Du fait que la sortie + 10 V chute et que le circuit de
regulation vient limiter le courant, la tension a la borne
FREQ COMP diminue rapidement.
De la description qui vient d'etre faite du fonc- tionnement du
circuit, on peut voir que, l'on genere des signaux d'etat indiquant la
condition du regulateur sur le collecteur du transistor 62 et la borne
FREQ COMP Pendant le fonctionnement effectif du circuit de regulation
50, la tension du collecteur du transistor 62 est faible et la tension
sur la borne FREQ COMP est elevee S'il se produit un defaut comme
decrit ci-dessus, la tension du collecteur du transistor 62 s'eleve et
la tension de la borne FREQ COMP diminue En consequence, le collecteur
du transistor 62 est relie par l'intermediaire de resistances 94 et
96 aux bases des transistors de pilotage 18-1 et 18-2, du cir- cuit 18
de commande logique et de pilotage (voir fig 1), de ma- niere a
bloquer le signal de commande la largeur d'impulsion au niveau de
l'etage de sortie commute pendant l'apparition d'un defaut et de
maniere a permettre le passage des signaux de com- mande de la largeur
d'impulsion pendant le fonctionnement - normal Le niveau bas existant
sur la borne FREQ COMP du re- gulateur 50 pendant l'apparition d'un
defaut est envoye par l'intermediaire d'une diode 100 a certains
circuits d'indica- tion de puissance, afin de fournir une information
concernant l'etat de fonctionnement du regulateur de tension, et par
suite, de l'alimentation.
De la description qui vient d'etre faite, il res- sort qu'un
dispositif combine de controle du reseau et de regulation de commande
fournit un ensemble de signaux d'etat valables et surs au circuit de
commande d'une alimentation a commutation a modulation de largeur
d'impulsion pour n'importe quelle tension du reseau dans une gamme
donnee, independamment du niveau d'augmentation, de la duree de la
chute du reseau, du taux de repetition des cycles de fermture et
d'ouverture ou d'un etat de signal anterieur De meme, on fournit les
tensions a8 2512290 de reference desirees.
La description ci-dessus n'a ete fournie qu'a titre d'exemple
nullement limitatif, et il est evident que l'on peut y apporter des
modifications ou variantes sans sortir pour autant du cadre de la
presente invention.
-9-
Claims
_________________________________________________________________
1.REVENDICATIONS) Dispositif combine de controle du reseau et de
regulation de commande, caracterise en ce qu'il comporte: des moyens
(40) pour deriver un echantillon de tension alternative representatif
de la tension d'une ligne d'alimentation;des premiers moyens (44,46)
pour convertir la-dite tension alternative entre une tension
continue;des moyens de regulation de tension (50) re-lies auxdits
premiers moyens de conversion (44,46) de maniere a fournir une tension
de sortie continue regulee;des seconds moyens (80,82,84,86) pour
conver-tir ladite tension alternative en une tension continue, lesdits
seconds moyens de conversion comprenant des moyens (82,84,86)pour la
detection de conditions de defaut de ladite ligne d'ali-mentation, et;
des moyens (62) relies auxdits seconds moyensde conversion
(80,82,84,86) afin d'engendrer des signaux de com-mande en fonction
desdits etats de defaut.2) Dispositif combine de controle du reseau et
de regulation de commande selon la revendication 1, caracteriseen ce
que lesdits moyens de regulation de tension (50) compren-nent un
element serie (Q 0) et un circuit de commande de ce der-nier element
comprenant un amplificateur operatl ornel (D AM,les-dits moyens de
regulation de tension (50) comprenant en outre des moyens (CL>) lies
audits moyens de generation de signaux de commande (62) afin de
desactiver ledit element serie (Q 0) enfonction d'une condition de
defaut detectee.) Dispositif combine de controle du reseau et de
regulation de commande selon la revendication 2, caracterise en ce que
lesdits seconds moyens de conversion (80,82,84,86)comprennent une
diode (80) et en ce que lesdits moyens de detec-tion de condition de
defaut comprennent un reseau d'impedance(82,84,86) ayant une constante
de temps predeterminee --) Dispositif combine de controle du reseau et
de regulation de commande selon la revendication 3, caracterise en ce
que lesdits moyens de generation de signaux de controle comprennent
des moyens de commutation (62) relies auxdits reseaux d'impedance
(82,84,86).) Dispositif combine de controle du reseau et de regulation
de commande selon la revendication 4, caracterise en ce que lesdits
moyens de commutation comprennent un transistor (62) dont la base est
reliee audit reseau d'impedance (82,84, 86).) Dispositif combine de
controle du reseau et de regulation de commande selon la revendication
5, caracterise en ce que la sortie continue regulee (V 0) desdits
moyens de regulation de tension (50) est reliee a la base dudit
transistorde commutation (62).7?) Dispositif combine de controle du
reseau et de regulation de commande selon la revendication 2,
caracteriseen ce que lesdits moyens de regulation de tension (50)
compren-nent en outre des moyens (100) pour la generation de
signauxd'etats indiquant l'etat de fonctionnement du regulateur de
ten-sion.
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