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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2512289A1
Family ID 8001389
Probable Assignee Lebailly Jean
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title ONDULEUR A TRANSISTORS
EN Title TRANSISTOR OSCILLATOR FOR HF DC=DC CONVERTER - USES PAIR OF
POWER TRANSISTORS WORKING INTO CENTRE TAPPED OUTPUT TRANSFORMER AND
ELECTRONIC BASE DRIVE WITH CURRENT FEEDBACK
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION EST RELATIVE A UN ONDULEUR A TRANSISTORS, COMPORTANT UNE
PAIRE DE TRANSISTORS DE PUISSANCE 1, 2 COMMANDES EN ALTERNANCE PAR UN
INTERRUPTEUR ELECTRONIQUE 3 ET ATTAQUANT UN TRANSFORMATEUR DE SORTIE
7. UN TRANSFORMATEUR D'INTENSITE 10 EST CONNECTE EN SERIE AVEC LA
CHARGE AU SECONDAIRE DU TRANSFORMATEUR DE SORTIE 7 PRECITE, CE
TRANSFORMATEUR D'INTENSITE 10, ETANT CONNECTE, PAR SON SECONDAIRE 11 A
UN REDRESSEUR 12, ASSURANT L'ALIMENTATION DU CIRCUIT DE BASE DES
TRANSISTORS DE PUISSANCE 1, 2 ET DES ETAGES PRECEDENTS.
The oscillator uses a pair of power transistors (1,2) alternately
switched by an electronic switch (3) and driving an output transformer
(7) having a centre tapped (8) primary. A current transformer (10) is
connected with its primary in series between the output transformer
and the load, (9) and its secondary supplying a rectifier (12) which
supplies the power transistor base drive power. A starter resistor (4)
is permanently connected between the supply (Vcc) and the base circuit
of the power transistors to provide the necessary base drive to start
oscillator. The electronic switches (3) in the transistor bases are
multivibrators, which produce a square wave output and drive the
oscillator at a high frequency suitable for DC to DC conversion.
Regulation is obtained by use of a lamp connected across the output
transformer and illuminating a photosensitive device.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention est relative a un onduleur a transistors
comportant une paire de transistors de puissance commandes en
alternance ("push-pull") par un interrupteur electronique et attaquant
un trans for- mateur de sortie a prise mediane au primaire et dont le
secondaire est connecte a la charge.
Des onduleurs de ce genre sont deja connus, mis ils offrent de
nombreux desavantages, principalement une forte consommation d'energie
a vide, faute d'une adaptation automatique du courant d'attaque a la
consommation de la charge. De plus, les dispositifs connus entraient
une dissipation de chaleur importante au repos et ont un mauvais
rendement sous faible charge. Enfin, ils exigent des elements annexes
couteux pour la commutation forcee, avec une self-induction parasite
(thyristors). Les elements de commutation semi-conducteurs doivent
egalement etre apparies pour un bon rendement.
L'invention a donc pour but d'eliminer ou tout au moins de reduire au
minimum les inconvenients depeints ci-dessus, en offrant un onduleur a
transistors permettant avec un montage simple et sans composants cou-
teux ou critiques, une adaptation automatique du courant d'attaque a
la charge et sa consommation, ainsi qu'une auto-regulation sommaire de
la tension de sortie, avec pour resultat une tres faible consommation
au repos.
Dans ce but, suivant l'invention, dans un onduleur du type defini dans
l'introduction, un transformateur d'intensite est connecte en serie
avec la charge au secondaire du transformateur de sortie precite, ce
transformateur d'intensite etant connecte par son secondaire a un
redresseur assurant l'alimentation du circuit de base des transistors
de puissance.
On dispose donc avec ce montage suivant l'invention, d'un dispositif
simple, economique, sans elements speciaux et critiques, permettant un
echauffement reduit des elements de puissance au repos et un rendement
eleve meme sous faible charge.
Dans une variante avantageuse de l'invention, une resistance assurant
un faible debit permanent est connectee entre un des piles de sortie
du redresseur et la prise mediane du primaire du transformateur de
sortie, afin de permettre le demarrage du montage sans alimentation
auxiliaire.
De preference, la commande des interrupteurs electroniques des
transistors de puissance a lieu au moyen d'un multivibrateur
produisant des signaux carres, avantageusement a rapport cyclique
reduit.
Pour permettre la realisation d'un convertisseur continu/continu, le
courant alternatif produit a la sortie de l'onduleur est a haute
frequence et applique a un redresseur.
D'autres details et particularites de l'invention ressortiront de la
description ci-apres, donnee a titre d'exemple non limitatif et en se
referant aux dessins annexes, dans lesquels
La Figure 1 est un schema d'un onduleur a transistors suivant
l'invention.
La Figure 2 est un schema d'un variante de l'onduleur, dans le cas
d'unecharge inductive.
L'onduleur a transistors suivant l'invention, tel qu'illustre a la
Figure 1, comprend deux transistors de puissance 1,2 qui ne doivent
pas etre specialement apparies, dont les bases sont commandees par des
interrupteurs electroniques 3, les emetteurs sont connectes a la masse
et les collecteurs sont connectes aux bornes du primaire d'un
transformateur de sortie 7. Ce primaire est dote d'une prise mediane 8
recevant la tension d'alimentation en courant continu Vcc a convertir,
l'autre pole de cette tension etant mis a la masse du montage.
Le secondaire du transformateur de sortie est connecte a la charge 9 a
alimenter en courant ondule.
Dans la connexion vers la charge 9, on connecte suivant l'invention,
un transformateur d'intensite 10 dont le secondaire ll est connecte a
un redresseur 12. La sortie de ce dernier attaque une cellule a
resistance 5 et capacite 6 pour le filtrage de la tension continue
produite. Le p81e negatif de cette tension continue est mis a la masse
du montage, tandis que le polie positif est connecte aux interrupteurs
electroniques 3 pour en assurer l'alimentation et donc celle du
circuit de base des transistors de puissance 1,2. Une resistance 4 est
connectee entre le pole positif du redresseur 12 et la prise mediane 8
du transformateur de sortie 7, dans un but defini ci-apres. La valeur
de la resistance 4 est calculee de facon a provoquer un debit tres
reduit, afin d'eviter les pertes.
Le fonctionnement du montage tel que decrit ci-avant est le suivant
En supposant qu'une tension de sortie est presente au secondaire du
transformateur 7, un courant
I circule dans le circuit forme par ce secondaire, le primaire du
transformateur d'intensite 10 et la charge 9. Le courant se retrouve,
en tenant compte du rendement et du rapport de transformation du
transformateur 10, sous la forme d'un courant I' applique au
redresseur 12. I1 parcourt, par l'intermediaire d'un interrupteur
electronique 3, la base du transistor 1 ou 2 conducteur a ce moment,
ou charge le condensateur quand les deux transistors 1,2 sont bloques.
Etant donne la nature de la charge offerte par l'intervalle
emetteur-base des transistors de puissance 1,2, la tension U aux
bornes de la resistance 5 reste faible (de l'ordre de quelques volts),
alors que le courant I' peut etre fort, en fonction des
caracteristiques du transformateur d'intensite 11.
Les interrupteurs electroniques 3 sont com- mandes par des moyens
appropries 13, qui peuvent par exemple etre constitues par un
multivibrateur produisant des signaux carres. De preference, il s'agit
de signaux carres a rapport cyclique reduit et il est possible de
faire varier de rapport afin de pouvoir regler la valeur efficace
du-courant ondule.
Si l'on desire realiser un convertisseur continu/continu, l'onduleur
peut fonctionner a haute frequence et la charge 9 est alors constituee
par un redresseur--alimentant en courant continu la charge effective.
On a presente a la Figure 2 une variante du montage suivant
l'invention, destinee au cas ou la charge 9 est de nature inductive,
ce qui peut entrainer des impulsions de surtension tres dangereuses
pour les transistors de puissance 1,2. Pour proteger ces derniers, on
a donc prevu des diodes de protection 14 connectees en anti-parallele
avec l'intervalle emetteur-collecteur de ces transistors de puissance
1,2..
A l'exception de la presence des diodes 14, le montage est identique a
celui de la figure 1 et son fonstionnement ne differe pas non plus de
celui-ci.
Il convient de remarquer que le circuit suivant l'invention, aussi
bien dans sa forme de realisa tion de la Figure 1 que dans celle de la
Figure 2, n'offre que des pertes minimes car il ne comporte aucun
element resistif a forte dissipation de puissance.
Seule la resistance 4 doit etre prevue pour permettre la mise en route
du montage, mais dans le cas ou une remise en route automatique et
instantanee apres tout arret n'est pas jugee indispensable, mais ou au
contraire les problemes d'economie d'energie dont essentiels, il est
possible de mettre cette resistance 4 hors circuit soit
automatiquement, soit manuellement apres le demarrage du montage.
Apres un arret, il suffit alors de remettre la resistance 4 en circuit
pour pouvoir effectuer la mise en route du montage suivant
l'invention. De toute maniere, le courant qui parcourt la resistance 4
est de faible valeur et peut en general etre neglige.
Les seules autres pertes apparaissent dans le redresseur, les bases
des transistors de puissance et la resistance 5 de la cellule de
filtrage, servant a limiter l'augmentation de tension lors du blocage
simultane des transistors de puissance. Toutefois suivant l'invention,
ces pertes sont particulierement reduites, car le courant traversant
le montage est fonction de la puissance demandee par la charge. Le
montage suivant l'invention est donc particulierement economique lors
de periodes de marche a vide ou a puissance reduite, a la difference
des montages connus provoquant une forte consommation independamment
de la puissance demandee par la charge.
Bien que ceci n'ait pas ete represente aux dessins, il est encore
possible de prevoir un transformateur de tension en parallele avec le
secondaire du transformateur de sortie 7 et d'utiliser la tension pro
duite au secondaire de ce transformateur de tension pour completer la
recuperation d'energie au profit du circuit de base des transistors de
puissance et des etages precedant ceux-ci.
Un court-circuit en sortie etant dangereux pour le montage, il
convient de prevoir des moyens de protection convenables, tels qu'une
detection de surcharge en courant (egalement basee sur la presence
d'un transformateur d'intensite). Une lampe a incandescence peut etre
utilisee pour la regulation de tension. En effet, l'intensite
lumineuse emise est fonction de la puissance dissipee dans le filament
et qui est fonction a son tour (d'une facon non lineaire) de la
tension efficace a ses bornes. On peut donc detecter cette intensite
lumineuse pour en deriver un signal de regulation.
I1 doit etre entenduque la presente invention n'est en aucune facon
limitee aux formes de realistation ci-avant et que bien des
modifications peuvent y etre apportees sans sortir du cadre du present
brevet.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Onduleur a transistors, comportant une paire de transistors de
puissance (1,2), commandes en alternance par un interrupteur
electronique (3) et attaquant un transformateur de sortie (7), a prise
mediane (8) au primaire, caracterise en ce qu'un transformateur
d'intensite (10), est connecte en serie avec la charge au secondaire
du transformateur de sortie (7) precite, ce transformateur d'intensite
(10) etant connecte par son secondaire (11) a un redresseur (12)
assurant l'alimentation du circuit de-base des transistors de
puissance -(1,2) et des etages precedents.
2. Onduleur suivant la revendication 1, caracterise en ce qu'une
resistance (4), assurant un faible debit permanent est connectee entre
un des piles de sortie du redresseur (12), et la prise mediane (8) du
primaire du transformateur de sortie (7), afin de permettre le
demarrage du montage.
3. Onduleur suivant la revendication 2, caracterise en ce que la
resistance de demarrage (4) est mise hors-circuit apres la mise en
route du montage.
4. Onduleur suivant l'une quelconque des revendication 1 a 3,
caracterise en ce que la commande des interrupteurs electroniques (3)
des transistors de puissance (1,2) a lieu au moyen d'un multivibrateur
(13) produisant des signaux carres.
5. Onduleur suivant la revendication 4, caracterise en ce que les
signaux carres produits ont un rapport cyclique reduit.
6. Onduleur suivant la revendication 5, caracterise en ce que des
moyens de commande sont prevus pour permettre une variation du rapport
cyclique afin de regler la valeur efficace.
7. Onduleur suivant llune quelconque des revendications 1 a 6,
caracterise en ce que le courant alternatif produit en sortie est a
haute frequence et est redresse, pour permettre ainsi la realisation
d'un convertisseur courant continu/courant continu.
8. Onduleur suivant l'une quelconque des revendications 1 a 7,
caracterise en ce que des moyens de securite sont prevus pour limiter
le debit en cas de court-circuit a la sortie.
9. Onduleur suivant la-revendication 8, caracterise en ce que les
moyens de securite sont constitues par un transformateur d'intensite
connecte de la meme maniere que le transformateur d'intensite (10)
servant a la recuperation d'alimentation, mais debitant sur une
resistance connectee en parallele avec un condensateur aux bornes
duquel peut etre detectee une valeur de tension excessive.
10. Onduleur suivant l'une quelconque des revendications 1 a
9,caracterise en ce que des moyens de regulation sont prevus,
constitues en partie par une lampe a incandescence excitant une
cellule photoconductri ce ou analogue, ladite lampe etant connectee en
parallele par l'intermediaire du transformateur de tension (7).
11. Onduleur suivant l'une quelconque des revendications 1 a 10,
caracterise en ce que,dans le cas d'une charge inductive, des diodes
de protection (14) sont connectees en anti-parallele avec les
intervalles emetteur-collecteur des transistors de puissance (1,2).
12. Onduleur suivant l'une quelconque des revendications 1 a 11,
caracterise en ce qu'un transformateur de tension est connecte en
parallele avec le transformateur de sortie (7), afin de contribuer a
la recuperation d'alimentation assuree par le transformateur
d'intensite (10), pour les transistors de puissance (1,2) ainsi que
les etages d'attaque de ceux-ci et les moyens de regulation eventuels.
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