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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2519786A1
Family ID 8093108
Probable Assignee Adtech Int
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF REGULATEUR DE TENSION A DECOUPAGE
EN Title SWITCHING VOLTAGE REGULATOR - IS DESIGNED TO BE VERSATILE BY
OBTAINING OPPOSITE POLARITY TO THAT INPUT VOLTAGE BETWEEN TWO
TERMINALS
Abstract
_________________________________________________________________
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN REGULATEUR DE TENSION A DECOUPAGE.
LE REGULATEUR COMPREND TROIS BORNES EXTERNES 1, 2, 3, AVEC UN
INTERRUPTEUR COMMANDE 10 ET UNE DIODE 20 ENTRE LA PREMIERE ET LA
DEUXIEME BORNES, UN CONDENSATEUR 30 ENTRE LA DEUXIEME BORNE ET LA
TROISIEME, UNE INDUCTANCE 40 ENTRE LE POINT COMMUN INTERRUPTEUR-DIODE
ET CETTE MEME TROISIEME BORNE, AINSI QU'UN CIRCUIT 50 DE COMMANDE DE
L'INTERRUPTEUR ALIMENTE ENTRE LA PREMIERE ET LA SECONDE BORNE.
LORSQU'UNE TENSION POSITIVE EST APPLIQUEE ENTRE LA TROISIEME ET LA
PREMIERE BORNE, UNE TENSION NEGATIVE EST DISPONIBLE ENTRE LA TROISIEME
BORNE ET LA SECONDE.
This switching voltage regulator has three external terminals and one
switch (10) controlled by a circuit (50). A diode (20) is situated
between the first (1) and second (2) terminals. A capacitor (30) is
situated between the second (2) and third (3) terminals. An inductor
(40) is situated between the third terminal (3) and the point common
to the switch (10) and the diode (20). In this regulator, the switch's
(10) controller (50) is fed between the first (1) and second (2)
terminals. Therefore, if an input voltage with a given polarity is
applied between the third (3) and the first (1) terminals, an output
voltage with opposite polarity is obtained between the third (3) and
the second (2) terminals. This regulator is more versatile. In
particular, a positive output voltage can be obtained between the
second and third terminals when applying a positive input voltage
between the second and first.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne un dispositif regulateur de tension a
decoupage.
On connait de nombreux dispositifs permettant de reguler ou
transformer une tension d'alimentation continue et positive d'entree
en une tension de sortie continue, positive ou negative, dont l
"mplitude est reglee en modulant le temps de fermeture d'un
interrupteur commande par rapport au temps d'ouverture de celui-ci.
On connait. en particulier un dispositif regulateur de tension a
decoupage, du type comportant trois bornes externes, avec un
interrupteur commande et une diode entre la premiere et la deuxieme
bornes un condensateur entre la seconde borne et la troisieme, une
inductance entre le point commun interrupteur-diode et cette meme
troisieme borne, ainsi qu'un circuit de commande de l'interrupteur
alimente entre la premiere borne'et la troisieme.
Un tel montage permet lorsqu'une tension d'alimentation d'entree
positive est appliquee entre la troisieme borne et la premiere, de
disposer d'une tension de sortie negative entre la troisieme borne et
la seconde.
Un tel montage s'avere toutefois peu souple d'emploi et d'application
limitee.
La Demanderesse a constate qu'un dispositif regulateur de tension a
decoupage, du type comportant trois bornes exter nes, avec un
interrupteur commande et une diode entre la premiere et la seconde
bornes, un condensateur entre la seconde borne et la troisieme, une
inductance entre le point commun interrupteur-diode et cette meme
troisieme borne, ainsi qu'un circuit de commande de l'interrupteur,
dans lequel le circuit de commande de l'interrupteur est alimente
entre la premiere et la seconde bornes permettait en appliquant une
tension d'alimentation d'entree de polarite donnee entre la troisieme
borne et la premiere, d'obtenir une tension de sortie de polarite
opposee entre la troisieme borne et la seconde, tout en presentant une
souplesse d'utilisation nettement amelioree vis-d-vis des dispositifs
anterieurement existants.
En particulier le dispositif conforme a la presente in
Invention permet en appliquant une tension d'entree positive entre la
seconde borne et la premiere de disposer d'une tension de sortie
positive entre la seconde borne et la troisieme.
Selon une caracteristique de la presente in vention, le circuit de
commande comprend un premier element qui compare une tension de
reference prise par rapport a la deuxieme borne, a la tension presente
entre la troisieme et la deuxieme bornes, la sortie de ce premier
element de compa raison etant comparee elle-meme a un signal
periodique pour commander l'ouverture ou la fermeture de
l'interrupteur com mande en fonction de la tension presente entre la
troisieme et la seconde bornes.
D'autres caracteristiques et avantages de la presente invention
apparaitront a la lecture de la description detaillee qui ya suivre et
en regard des dessins qui lui sont annexes, donnes a titre d'exemple
non limitatif et sur lesquels:
- la figure 1 represente le schema de principe du dis positif conforme
a la presente invention,
- la figure 2 represente un schema detaille d'un dispo sitif conforme
a un mode de realisation de la presente inven tion.
Les dessins annexes doivent etre consideres comme incorpores a-la
presente description par la reference qui leur est faite ici.
Le dispositif regulateur de tension a decoupage repre sente sur la
figure 1 comprend trois bornes externes referencees 1, 2 et 3. Les
bornes 1 et 3 constituent, en fonctionnement normal, l'entree du
dispositif destine a recevoir une tension d'alimentation positive
entre la troisieme borne et la premiere, tandis que les bornes 3 et 2
constituent la sortie du dispositif au niveau de laquelle est
disponible une tension negative entre la borne 3 et la borne 2.
Pour ce faire un interrupteur commande 10 est monte en serie d'une
diode 20 entre la borne 1 et la borne 2. Plus precisement l'anode de
la diode 20 est reliee a la borne 2 tandis que la cathode de cette
meme diode 20 est reliee a l'interrup teur commande 10. Un
condensateur 30 est connecte entre la bor ne 2 et la borne 3. Dans la
mesure ou le condensateur JO est de type polarise son armature
positive doit etre reliee a la borne 3 tandis que son armature
negative est reliee a la borne
2. Une inductance 40 est montee entre le point commun inter rupteur
10-diode 20 (cathode de la diode 20) et la borne 3.
Un circuit 50 de commande de l'interrupteur 10 est alimente entre la
borne 1 et la borne 2, pour controler l'ouverture et la fermeture de
l'interrupteur 10 en fonction de la ten sion presente entre les bornes
3 et 2. La tension presente au niveau de la borne 3, qui est appliquee
sur une entree correspondante du circuit de commande 50 est comparee
avec une tension presente entre la borne 2 et la borne 1, prise comme
reference.
Ainsi le circuit de commande 50 permet en controlant les temps
d'ouverture et de fermeture de l'interrupteur 10, de controler
l'amplitude de la tension Vs negative presente entre les bornes 3 et 2
lorsqu'une tension positive Ve d'alimentation d'entree est appliquee
entre les bornes 3 et 1.
L'un des avantages du dispositif conforme a la presente invention
consiste a pouvoir appliquer une tension positive entre la borne 2 et
la borne 1 pour obtenir une tension de sortie positive entre la borne
2 et la borne 3. Dans un tel cas de figure la borne 2 joue le role de
point commun ou masse pour le montage.
On retrouve sur la figure 2 l'interrupteur commande 10, la diode 20,
le condensateur 30, l'inductance 40 et le circuit de commande 50. La.
disposition de ces differents elements ne sera donc pas decrite plus
en detail. Par contre on va s'attacher maintenant a decrire le mode de
realisation du circuit de commande, et accessoirement de
l'interrupteur commande repre sente sur la figure 2.
Comme represente sur cette figure le circuit de commande 50 se compose
d'un element 51 du type amplificateur operationel qui compare une
tension de reference prise par rapport a la borne 2 a la tension
presente entre la borne 3 et la borne
Plus precisement l'entree inverseuse de l'amplificateur operationel 51
est relie a la borne 3, tandis que l'entree non inverseuse de ce meme
amplificateur operationel 51 est reliee entre le point commun d'une
diode Zener 52 et une resistance 53 relieeS entre la borne 2 et la
borne 1, l'anode de la diode
Zener 52 etant reliee a la borne 2, tandis que la cathode de cette
meme diode Zener est reliee a la resistance 53, et par consequent a
l'entree non inverseuse de l'amplificateur operationnel 51.
Comme cela est schematiquement represente l'a- limentation positive de
l'amplificateur operationnel 51 est reliee a la borne 1 tandis que
l'alimentation negative de l'amplificateur operationnel est reliee a
la borne 2.
La sortie de l'amplificateur operationnel 51 attaque l'entree non
inverseuse d'un second element 55 de type amplificateur operationnel
dont l'entree inverseuse recoit un signal periodique tel qu'un signal
triangulaire produit par tous dispositifs appropries.
On comprend que lorsque la tension negative presente entre la borne 3
et la borne 2 est inferieure en valeur absolue a la tension de
reference, la sortie de l'amplificateur operationnel 51 est positive
et commande la'conduction-des transistors 54 et 11 lorsque la tension
presente sur l'entree inverseuse du second amplificateur operationnel
55 lui est inferieure. Inversement lorsque la tension sur l'entree
inverseuse du second amplificateur operationnel est superieure a la
tension presente sur l'entree non inverseuse, ceci entraine le blocage
des transistors 54 et 11 et par consequent l'alimentation de la charge
(non representee) connectee entre les bornes 2 et 3, ainsi que la
recharge du condensateur par l'inductance 40.
Ainsi l'interrupteur forme par le transistor bipolaire Il est
periodiquement ouvert, au rythme de la frequence du signal alternatif
appliquee sur l'entree inverseuse du second amplificateur operationnel
55.
Bien entendu lorsque la tension en valeur absolue presente entre les
bornes 3 et 2 est superieure a la tension de reference definie par la
diode Zener 52 les amplificateurs operationnels 51 et 55, ainsi que
les transistors 54 et 11 sont bloques, et par consequent
l'interrupteur commande ouvert.
La sortie de l'amplificateur operationnel 55 attaque la base d'un
transistor NPN 54 dont l'emetteur est relie a la borne 2 et le
collecteur a la base d'un transistor
PNP 11 formant l'interrupteur commande 10, par l'intermediaire d'une
resistance 13. L'emetteur du transistor 11 est relie a la borne 1, et
le collecteur de celui-ci a la cathode de la diode 20 precitee. Une
resistance 12 branchee entre la borne 1 et la base du transistor 11,
assure le blocage de ce dernier lorsque le transistor 54 est bloque,
c' est-a-dire lorsque la tension presente entre les bornes 3 et 2 est
superieure a une valeur de seuil determinee par la tension presente
aux bornes de la diode Zener 52.
On comprend ainsi qu'en modifiant la tension de reference determinee
par la diode Zener 52 on peut aisement moduler la tension negative Vs
presente entre les bornes 3 et 2 lorsqu'une tension d'alimentation
d'entree Ve, continue et positive est appliquee entre les deux bornes
3 et 1. Cette tension de reference peut etre modifiee en choisissant
une diode
Zener 52 appropriee, ou en reglant un diviseur de tension (non
represente) utilisant une telle diode Zener.
Bien entendu la tension de reference pourra egalement etre determinee
par tout dispositif classique approprie, tel qu'une pile au mercury.
Le dispositif conforme a la presente invention, qui vient d'etre
decrit, s'avere particulierement avantageux dans la mesure ou il
permet egalement, en appliquant une tensio d'alimentation continue et
positive Ve' entre la borne 2 et la borne 1, de disposer entre la
borne 2 et la borne 3 d'une tension de sortie positive Vs' positive et
choisie entre O
Volts et Ve' en fonction de la tension de reference choisie.
Bien entendu la presente invention n'est pas limitee au mode de
realisation qui vient d'etre decrit a partir duquel on pourra imaginer
de nombreuses variantes de realisation sans pour autant sortir du
cadre de la presente invention.
Ainsi la diode 20 pourra etre remplacee par tous diSpositifs
fonctionnellement analogues. De meme le comparateur 51 pourra comparer
une fraction seulement de la tension presente entre la seconde borne
et la troisieme a la tension de reference.
D'autre part, en inversant la diode 20 et en remplacant les
transistors 54 NPN, et 11 PNP par des transistors complementaires, il
sera possible d'alimenter le circuit en applicant entre les bornes 3
et 1 de celui-ci une tension negative, de facon a obtenir en sortie,
entre les bornes 3 et 2 une tension positive.
Enfin il est egalement possible de remplacer le second element 55 de
comparaison par un organe de type bascule monostable. Dans un tel cas
le circuit de commande 50 de l'interrupteur comprend un element 51 qui
compare une tension de reference prise par rapport a la seconde borne
et une tension presente entre la seconde borne et la troisieme, la
sortie de cet element commandant l'organe du type bascule monostable
qui commande en consequence l'ouverture et la fermeture de l'inter-
rupteur commande en fonction de la tension presente entre la troisieme
et la seconde bornes.
A titre d'exemple non limitatif les composants du circuit pourront
etre choisis comme suit
- interrupteur commande: transistor PNP type
TIP 32,
- diode 20: SES 5401, condensateur 30: 2200F,
- inductance 40: 250 pH.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Dispositif regulateur de tension a decoupage, du type comportant
trois bornes externes, avec un interrupteur commande (10) et une diode
(20) entre la premiere (1) et la deuxieme (2) bornes, un condensateur
(30) entre la seconde borne et la troisieme (3), une inductance (40)
entre le point commun interrupteur-diode et cette meme troisieme
borne, ainsi qu'un circuit de commande (50) de l'interrupteur
caracterise par le fait que le circuit de commande (50) de
l'interrupteur est alimente entre la premiere (1) et la seconde (2)
bornes ce qui permet en applicant une tension-d'alimentation d'entree
de polarite donnee entre la troisieme borne et la premiere d'obtenir
une tension de sortie de polarite opposee entre la troisieme borne et
la seconde.
2.Dispositif regulateur de tension a decoupage selon la revendication
1, caracterise par le fait que le circuit de commande (50) de
l'interrupteur comprend un premier element (51) qui compare une
tension de reference prise par rapport a la seconde borne et la
tension presente entre la seconde borne et la troisieme, la sortie du
premier element etant elle-meme comparee a un signal periodique, dans
un second element (55), pour commander l'ouverture et la fermeture de
l'interrupteur commande (10) en fonction de la tension presente entre
la troisieme et la seconde borne.
3. Dispositif regulateur de tension a decoupage selon la revendication
1, caracterise par le fait que le circuit de commande (50) de
l'interrupteur comprend un element (51) qui compare une tension de
reference prise par rapport a la seconde borne et une tension presente
entre la seconde borne et la troisieme, la sortie de cet element
commandant un organe du type bascule monostable qui commande en
consequence l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur commande en
fonction de la tension presente entre la troisieme et la seconde
bornes.
4. Dispositif regulateur de tension a decoupage selon l'une des
revendications 1 a 3, caracterise par le fait que l'interrupteur
commande (10) est forme d'un transistor bipolaire (11).
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