FR2479589A1 - Protected supply circuit for information or video system - has chopper connected to negative temp. coefft. resistance to allow rapid reconnection - Google Patents

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Abstract

The protected circuit fed directly from the mains via a diode rectifier bridge, has a current limiting element (L) in series with a chopper and a high value capacitor (C) connected to earth. The current limiting element (L) comprises a negative temp. coefficient resistance with a base material of polycrystalline vanadium dioxide, which exhibits a resistance variation of more than three orders within a narrow temp. range, e.g. +-10 deg.C. Pref. an oxide of tungsten or molybdenum is combined with the vanadium dioxide to alter the transition temp. of the negative temp. coefficient resistance. Pref. the current limiting element (L) is thermally coupled to the chopper (T) which comprises a transistor, a thyristor or a triac, for suppressing oscillation about the transition temp. The circuit allows the supply to be rapidly re-established after a mains integration and permits signal ON-OFF switching.

Description

La présente invention concerne les alimentations à découpage et plus particulièrement leur protection contre les pointes de courant consécutives à la mise en service de ces alimentations. La protection contre de telles pointes de courant est assurée selon 1'invention par des résistances S coefficient de température négatif, couramment appelées CTN de conception et de composition spéciale, à base d'oxyde de vanadium. The present invention relates to switching power supplies and more particularly their protection against current spikes following the commissioning of these power supplies. Protection against such current peaks is ensured according to the invention by resistors S negative temperature coefficient, commonly called CTN of special design and composition, based on vanadium oxide.

Les alimentations à découpage sont de plus en plus utilises dans les systèmes informatiques ou vidéo et de façon générale dans les ensembles électroniques com plexus en raison des avantages présentés par la structure de ces alimentations sans transformateur sur le circuit d'entrée. Une alimentation à découpage se compose essentiellement, à partir de l'alimentation sec tueurs d'un pont de redressement composé de diodes ou de thyristors et d fun organe de découpage ou hacheur, qui est fréquemment soit un transistor soit un thyris tor. Le hacheur est commandé extérieurement par des impulsions ou par un circuit déphaseur et le courant qui en sort sert en partie à charger un condensateur tampon. Switching power supplies are used more and more in computer or video systems and in general in complex electronic assemblies because of the advantages presented by the structure of these power supplies without transformer on the input circuit. A switching power supply essentially consists, starting from the killer dry power supply, of a rectifying bridge composed of diodes or thyristors and of a chopping or chopping member, which is frequently either a transistor or a thyris tor. The chopper is controlled externally by pulses or by a phase shifting circuit and the current which leaves it is partly used to charge a buffer capacitor.

Ce condensateur, de valeur élevée sert de filtre simple de la tension de sortie, et définit5 en liaison avec la charge du circuit, la valeur nominale de la tension de sortie. Pour un filtrage efficace de la composante alternative, la valeur du condensateur doit entre élevée, cgest--àire compte tenu des tensions utilisées dans les systèmes électroniques à base de transistors et de circuits intégrés, de ltordre de 1000 microfarads pour des alimentations de 5 volts. This capacitor, of high value serves as a simple filter of the output voltage, and defines5 in connection with the load of the circuit, the nominal value of the output voltage. For effective filtering of the AC component, the value of the capacitor must be high, which is high, taking into account the voltages used in electronic systems based on transistors and integrated circuits, of the order of 1000 microfarads for 5 volt power supplies. .

A la mise sous tension de l'alimentation à découpage, le circuit équivalent, vu du secteur, peut etre schématisé par une résistance série r et une capacité
C. La résistance r traduit l'ensemble des résistances série du circuit telles que par exemple des résistances passantes du pont de redressement, la résistance du transistor ou du thyristor dans l'état conducteur ; donc r est faible et de l'ordre de quelques ohms. La capacité C représente la capacité de filtrage de sortie de 1 'alimentation.
When the switching power supply is switched on, the equivalent circuit, seen from the mains, can be shown diagrammatically by a series resistor and a capacitance
C. The resistance r translates all the series resistances of the circuit such as for example passing resistances of the rectifying bridge, the resistance of the transistor or of the thyristor in the conducting state; therefore r is low and of the order of a few ohms. Capacity C represents the output filtering capacity of the power supply.

Après la mise sous tepsion de l'alimentation, le cburant transmis à travers la résistance r se traduit par un courant maximal égal à la tension d'alimentation divisé par la résistance r ; ce courant de charge de la capacité décroît ensuite exponentionnelliement, avec une constante de temps égalera rC. After switching on the power supply, the fuel transmitted through the resistor r results in a maximum current equal to the supply voltage divided by the resistor r; this capacity charging current then decreases exponentially, with a time constant equal to rC.

Ce système présente un inconvénient certain : le condensateur étant déchargé avant la mise sous tension, on mesure dans le circuit d'alimentation, dds la mise sous tension, un important pic de courant pouvant dépasser 10 fois la valeur du courant d'utilisation moyen. This system has a certain drawback: the capacitor being discharged before power-up, a large current peak can be measured in the power supply circuit, which can exceed 10 times the value of the average operating current.

L'organisation de l'alimentation à découpage selon l'invention prévoit de monter entre le pont redresseur et le hacheur une résistance à coefficient de température négatif, donc de valeur élevée lorsqu'elle est froide, à la mise sous tension, et de valeur faible après qu'elle soit échauffée par effet Joule. The organization of the switching power supply according to the invention provides for mounting between the rectifier bridge and the chopper a resistance with a negative temperature coefficient, therefore of high value when it is cold, at power-up, and of value weak after it is heated by the Joule effect.

De tels ensembles sont déjà connus de lthomme de l'art, mais dans le cas présent, la résistance à coefficient de température négatif CTN présente la particularité d'etre composée d'oxyde de vanadium polycristallin, de degré d'oxydation 4 : VO2.  Such assemblies are already known to those skilled in the art, but in the present case, the resistance with negative temperature coefficient CTN has the particularity of being composed of polycrystalline vanadium oxide, of oxidation state 4: VO2.

De façon plus précise, l'invention concerne un dispositif de protection de limitation des surintensités de démarrage d'une alimentation à découpage, alimentée directement par la tension du secteur, à travers un pont redresseur, comportant un organe de découpage (T) un condensateur (C) de valeur élevée à l'origine d'un pic de courant à la mise sous tension, lorsque le condensateur (C) se charge,et et un limiteur (L) monté en série avec l'organe de découpage (T), caractérisé en ce que-ce limiteur (L) est constitué par une résistance à coefficient de température négatif (CTN) dont-le matériau est à base de dioxyde de vanadium V02, polycristallin, lequel présente dans une plage étroite (+ 10 C) de température une variation de résistance supérieure à 3 ordres de grandeur. More specifically, the invention relates to a protection device for limiting the overcurrents of starting of a switching power supply, supplied directly by the mains voltage, through a rectifier bridge, comprising a cutting member (T) a capacitor. (C) of high value at the origin of a current peak at power-up, when the capacitor (C) is charging, and and a limiter (L) mounted in series with the cutting member (T) , characterized in that this limiter (L) is constituted by a resistance with negative temperature coefficient (NTC), the material of which is based on vanadium dioxide V02, polycrystalline, which has in a narrow range (+ 10 ° C.) temperature variation of resistance greater than 3 orders of magnitude.

L'invention sera mieux comprise par la description qui va en suivre, laquelle s'appuie sur des figures qui représentent :
- figure 1 : le schéma de principe d'une alimentation à découpage dans son aspect général
- figure 2 : la forme du courant après la mise sous tension, dans un premier cas d'alimentation à découpage selon l'art connu ;
- figure 3 : la caractéristique de résistance en fonction de la température d'une CTN normale ;
- figure 4 : la forme du courant après la mise sous tension, dans un second cas d'alimentation découpage selon l'art connu ;
- figure 5 : les caractéristiques comparées de résistance en fonction de la température de trois CTN, normale, à oxyde de vanadium polycristallin et à oxyde de vanadium mono cristallin ;
- figure 6 : la forme du courant après la mise sous tension, à la sortie d'une alimentation à décou- page protégée par une CSi monocristalline en V02 ;
- figure 7 : la forme du courant à la sortie d'une alimentation à découpage selon l'invention, pro tégée par une CTN polycristalline en VO2
- figure 8 : un premier modèle de CTN selon l'invention ;
- figure 9 : un second mcdèle de -CTN selon l'invention ;
- figure 10 : un exemple d'adaptation de CTN selon l'invention aux circuits hybrides.
The invention will be better understood from the description which follows, which is based on figures which represent:
- Figure 1: the block diagram of a switching power supply in its general appearance
- Figure 2: the shape of the current after power up, in a first case of switching power supply according to the prior art;
- Figure 3: the resistance characteristic as a function of the temperature of a normal NTC;
- Figure 4: the shape of the current after power up, in a second case of cutting power according to the known art;
FIG. 5: the compared characteristics of resistance as a function of the temperature of three normal CTNs, with polycrystalline vanadium oxide and with monocrystalline vanadium oxide;
- Figure 6: the shape of the current after power-up, at the output of a switching power supply protected by a monocrystalline CSi in V02;
- Figure 7: the shape of the current at the output of a switching power supply according to the invention, protected by a polycrystalline NTC in VO2
- Figure 8: a first model of CTN according to the invention;
- Figure 9: a second model of -CTN according to the invention;
- Figure 10: an example of adaptation of CTN according to the invention to hybrid circuits.

La figure 1 représente le schéma de principe très simplifié d'une alimentation à découpage. Ce- schéma est propre à toutes les alimentations selon l'art connu ou selon l'invention. Figure 1 shows the very simplified block diagram of a switching power supply. This diagram is specific to all power supplies according to known art or according to the invention.

A partir d'une alimentation de secteur, un pont redresseur fournit une tension qui est appliquée d'une part au commun de l'alimentation et du circuit, d'autre part à un organe hacheur appelé T qui est un transistor, un thyristor ou un triac, lequel est commandé soit par des impulsions soit par un circuit déphaseur. Le courant étant prélevé a partir du courant redressé par le pont, c'est- -dire qu'il présente des demi-sinusoldes en double alternance, il est sommairement filtré par un condensateur C de forte valeur qui délivre sur la sortie
S de l'alimentation une tension correspondant aux besoins des circuits alimentés. Sur le schéma est représenté un dispositif supplémentaire appelé L car il constitue un limiteur : ce dispositif est destiné comme son nom l'indique, à limiter l'appel de courant après la mise sous tension.
From a mains supply, a rectifier bridge supplies a voltage which is applied on the one hand to the common of the supply and of the circuit, on the other hand to a chopping member called T which is a transistor, a thyristor or a triac, which is controlled either by pulses or by a phase shifting circuit. The current being taken from the current rectified by the bridge, that is to say that it has half-sine waves in full alternation, it is summarily filtered by a capacitor C of high value which delivers on the output
S of the power supply a voltage corresponding to the needs of the circuits supplied. The diagram shows an additional device called L because it constitutes a limiter: this device is intended, as its name suggests, to limit the current draw after powering up.

Une premièré forme de limiteur selon l'art connu a consisté à mettre en série avec le hacheur une résistance R de valeur nettement plus importante que la résistance équivalente r de l'alimentation. Ainsi est efficacement diminuée la valeur de crête de la surintensité mais au prix d'une dissipation élevée. A first form of limiter according to the known art has consisted in putting in series with the chopper a resistance R of value significantly greater than the equivalent resistance r of the power supply. This effectively reduces the peak value of the overcurrent, but at the cost of high dissipation.

La figure 2 représente la forme du courant en fonction du temps dans une telle alimentation à découpage, lorsque le limiteur est une résistance R. A la mise sous tension d l'instant t1, il y a un appel de courant qui forme un pic encore tres élevé mais moins que s'il n'y avait aucun limiteur. Fuis au fur et à mesure que le condensateur C se charge, cet appel de courant diminue et l'intensité tend vers l'intensité nominale IN, avec une constante de temps égale à (R + r)C. L'incçnvénient principal réside en la dissipation élevée par la résistance R en régime continu, dissipation-d'énergie n'ayant aucune utilité ultérieure. FIG. 2 represents the shape of the current as a function of time in such a switching power supply, when the limiter is a resistor R. At power-up from time t1, there is a current draw which again forms a peak very high but less than if there was no limiter. Leak as the capacitor C charges, this current draw decreases and the intensity tends towards the nominal intensity IN, with a time constant equal to (R + r) C. The main drawback lies in the high dissipation by the resistance R in continuous regime, energy dissipation having no subsequent utility.

Pour diminuer ce courant d'appel d'une façon simple, la solution actuellement pratiquée réside en l'utilisation d'une résistance de type CTbi à la place de la résistance R. To reduce this inrush current in a simple way, the solution currently practiced lies in the use of a CTbi type resistor in place of the R resistor.

Pour des raisons de simplification et d'éclaircis- sement du texte on appellera par la suite par le sigle CTN la résistance à coefficient de température négatif. For reasons of simplification and clarification of the text, the acronym CTN will subsequently be called the resistance with a negative temperature coefficient.

Cette résistance est monte en série avec le hacheur c'est-S-dire que sur la figure 1, le limiteur est donc selon cette seconde forme d'art connu, une CTN. La protection est basée sur la caractéristique de résis- tance en fonction de la température d'une -CTN.  This resistance is mounted in series with the chopper, that is to say that in FIG. 1, the limiter is therefore according to this second known art form, a CTN. The protection is based on the resistance characteristic as a function of the temperature of a -CTN.

La figure 3 donne un exemple d'une telle caractE- ristique entre la température ambiante et 100Q C. Cette variation est exprimée à l'aide de la relation suivante
R = Ro exp B/T dans laquelle est le eoefSicient thermique du matériau exprimé en degrés Kelvin ou en degrés absolus. A titre d'exemple, B est compris entre 2500 et 5000. Ro est une constante, exprimée en ohms correspondant à la résistance de la CTN à 04 C. Une autre caractéristique donnée pour définir une CTN est sa résistance à 250 C
R25 d'après la relation
R25 -R0 exp B/298.
Figure 3 gives an example of such a characteristic between room temperature and 100Q C. This variation is expressed using the following relation
R = Ro exp B / T in which is the thermal eoefSicient of the material expressed in degrees Kelvin or in absolute degrees. For example, B is between 2500 and 5000. Ro is a constant, expressed in ohms corresponding to the resistance of the CTN at 04 C. Another characteristic given to define a CTN is its resistance at 250 C
R25 from relationship
R25 -R0 exp B / 298.

R25 peut être choisi entre 10 ohms et 100 000 ohms environ.R25 can be chosen between 10 ohms and 100,000 ohms approximately.

Pour un coefficient moyen B de 4000, la résistance varie entre 200 et 800 dans un rapport de 10 environ et pour un coefficient B de 5000 cette variation est de 18 ; c'est donc une variation limitée. For an average coefficient B of 4000, the resistance varies between 200 and 800 in a ratio of approximately 10 and for a coefficient B of 5000 this variation is 18; it is therefore a limited variation.

Lors de la mise sous tension de l'alimentation à découpage, la CTN est à 250, température prise comme étant la température ambiante, et présente donc une valeur de résistance élevée. Comme la résistance de l'organe découpeur, transistor ou thyristor, et du pont de redresseur est faible, le courant de démarrage qui traverse l'alimentation et la CT1J est donné par l'expression
220 = 220 /R25 si la tension d'alimentation est 220 volts.
When the switching power supply is switched on, the CTN is at 250, the temperature taken to be ambient temperature, and therefore has a high resistance value. As the resistance of the chopper, transistor or thyristor, and of the rectifier bridge is low, the starting current which flows through the power supply and the CT1J is given by the expression
220 = 220 / R25 if the supply voltage is 220 volts.

La puissance dissipée par la CTN échauffe celle-ci et diminue par conséquent sa résistance. Le régime d'équilibre correspond à une température de la CTN telle que les pertes thermiques équilibrent la puissance électrique absorbée. Pour limiter la dissipation, on a intérêt à prendre des résistances de valeurs aussi petites que possible. The power dissipated by the CTN heats it and consequently reduces its resistance. The equilibrium regime corresponds to a temperature of the CTN such that the heat losses balance the absorbed electrical power. To limit dissipation, it is advantageous to take resistors with values as small as possible.

Ceci implique un coefficient de température B aussi élevé que possible ce qui est en général incompatible avec des valeurs faibles de la résistance. Aussi choisit-on un compromis entre ces deux conditions. Le résultat est actuellement, selon l'art connu, une protection limitée contre les surintensités. Pour des réalisations courantes, le choix de la CTN conduit d des limitations en courant, telles que l'intensité maxi rale présente après la mise sous tension de l'alimentation à découpage ne dépasse pas une valeur continue de l'ordre de trois fois la valeur du courant en régime d'équilibre.  This implies a temperature coefficient B as high as possible which is generally incompatible with low values of the resistance. So we choose a compromise between these two conditions. The result is currently, according to known art, limited protection against overcurrents. For current embodiments, the choice of the CTN leads to current limitations, such that the maximum current present after switching on the switching power supply does not exceed a continuous value of the order of three times the value of the current in steady state.

La figure 4 représente la forme de la surintensité au cours de la mise sous tension d'une alimentation à découpage munie d'une CTN selon l'art connu. Le temps t étant donné en abscisse et l'intensité I en ordonnée, on voit que cette intensité dé croit assez rapidement mais qu'elle a cependant au temps t, où l'alimentation est mise en service, une valeur encore assez importante. FIG. 4 represents the shape of the overcurrent during the powering up of a switching power supply provided with a NTC according to the known art. The time t being given on the abscissa and the intensity I on the ordinate, it can be seen that this intensity decreases fairly quickly but that it nevertheless has at time t, when the supply is put into service, a still fairly large value.

La présente invention se propose de remédier à cet inconvénient en utilisant une CTN constituée d'un matériau composite à base de dioxide de vanadium. La figure 5 représente les courbes comparées de résistances en fonction de la température dans la zone de 200 C à 1000 C de trois types de CTN. La courbe 1 correspond à une CTN classique ; la courbe 2 à une CTN en dioxide de vanadium polycristallin et la courbe 3 à une CTN à dioxyde de vanadium monocristallin. Le dioxide de vanadium présente aux environs de 650 C, et dans une fourchette de temps rature de l'ordre de plus ou moins 2 ou 30 seulement, une transition isolant/métal qui se traduit pour des échantillons monocristallins par un saut de résistivité de cinq ordres de grandeur.L'amplitude du saut est plus faible pour des échantillons polycristallins mais est toujours supérieure à 3 ordres de grandeur. The present invention proposes to overcome this drawback by using a NTC made of a composite material based on vanadium dioxide. FIG. 5 represents the comparative curves of resistances as a function of the temperature in the zone of 200 C to 1000 C of three types of CTN. Curve 1 corresponds to a conventional NTC; curve 2 to a CTN in polycrystalline vanadium dioxide and curve 3 to a CTN in monocrystalline vanadium dioxide. Vanadium dioxide has around 650 C, and in a time range erasing on the order of plus or minus 2 or 30 only, an insulating / metal transition which results in monocrystalline samples by a resistivity jump of five orders of magnitude. The amplitude of the jump is lower for polycrystalline samples but is always greater than 3 orders of magnitude.

L'avantage de l'oxyde de vanadium polycristallin est que la courbe est légèrement plus arrondie et pré- sente une transition plus graduelle, ce quia comme on le verra ultérieurement, est intéressant pour les alimentations à découpage. The advantage of polycrystalline vanadium oxide is that the curve is slightly more rounded and presents a more gradual transition, which, as will be seen later, is advantageous for switching power supplies.

La caractéristique résistance/température d'un échantillon polycristallin à base de dioxide de vanadium permet de comprendre l'avantage de cette solution par rapport à la protection par une CTN normale. The resistance / temperature characteristic of a polycrystalline sample based on vanadium dioxide makes it possible to understand the advantage of this solution compared to protection by a normal NTC.

Disposer d'une dynamique de résistance plus élevée est intéressant pour l'utilisation dans une alimentation à découpage mais la caractéristique de fonction nement de ces alimentations dépend également du changement de résistance rapide, c'est-à-dire la transition isolant ou semiconducteur-métal de la résistance. Having a higher resistance dynamic is advantageous for use in a switching power supply, but the operating characteristic of these power supplies also depends on the rapid resistance change, i.e. the insulating or semiconductor transition- resistance metal.

Si l'on considère d'abord le cas d'un changement de phase et donc de résistance franc comme il est observé dans un monocristal de dioxide de vanadium, -courbe 3 de la figure 5- la réponse du circuit de l'alimentation à découpage présente alors un point de discontinuité brutale qui est illustré en figure 6. If we first consider the case of a phase change and therefore of frank resistance as it is observed in a single crystal of vanadium dioxide, -curve 3 of Figure 5- the response of the power supply circuit to cutting then presents a point of abrupt discontinuity which is illustrated in FIG. 6.

Sur la figure 6, est portée l'intensité I en ordonnée en fonction du temps t. A la mise en service de l'alimentation, lorsque la CTN est encore froide, et donc de valeur élevée, un courant initial lo traverse le circuit, il décroît au fur et à mesure que la
CTN s'échauffe et, lorsque celle-ci atteint une température de 650, et change brusquement de valeur, il passe alors par un maximum IM avant d'atteindre l'in- tensité nominale . La figure 6 représente donc le courant de charge du condensateur C de l'alimentation à découpage et le pic supplémentaire de courant va à l'encontre de l'effet recherché, ce qui explique entre autres raisons qu'il n'y ait pas intérêt à utiliser des CTN en dioxide de vanadium sous forme monocristalline.
In FIG. 6, the intensity I is plotted on the ordinate as a function of time t. When the power supply is put into service, when the NTC is still cold, and therefore of high value, an initial current lo flows through the circuit, it decreases as the
CTN heats up and, when it reaches a temperature of 650, and suddenly changes in value, it then goes through a maximum IM before reaching the nominal current. FIG. 6 therefore represents the charging current of the capacitor C of the switching power supply and the additional current peak goes against the desired effect, which explains among other reasons that there is no interest to use CTNs in vanadium dioxide in monocrystalline form.

Par contre, lorsque la transition de phase est lente et contrôlée, cet effet est favorable à l'utilisation de CTN à dioxide de vanadium sous la forme polycristalline -courbe 2 de la figure 5-. Cet étalement dans le temps de la surtension d'allumage, joint à la fixation d'un niveau maximum de courant IN aussi bas que possible S la mise sous tension, ou d'un niveau aussi voisin que possible du niveau d'alimentation continue IN de l'alimentation en service, conduit à la caractéristique de réponse de la figure 7. On the other hand, when the phase transition is slow and controlled, this effect is favorable to the use of vanadium dioxide CTN in the polycrystalline form -curve 2 of FIG. 5-. This spreading over time of the ignition overvoltage, joined to the fixing of a maximum current level IN as low as possible S power-up, or of a level as close as possible to the DC power level IN of the supply in service, leads to the response characteristic of FIG. 7.

La figure 7 illustre donc la forme du courant I en fonction du temps t à la mise en service d'une alimentation à découpage protégée par une CTN au dioxide de vanadium polycristallin, dans laquelle IO représente l'intensité à la mise en service, IN ltintensité nominale de service, et 1M l'intensité maximale ou pic de surcharge à la mise sous tension : le pic de surcharge est étalé dans le temps et ne présente pas de discontinuité brutale.Cet étalement est obtenu d'une part par la nature polycristalline du matériau, mais également, d'autre part, par la réalisation d'un gradient de composition obtenu en ajoutant à oxyde de vanadium des éléments qui déplacent sa température de transition ces éléments peuvent être par exemple le molybdène ou le tungstène. De plus, le le contrôle par la géométrie des échantillons du changement de phase intervient dans le contrôle du pic de courant. FIG. 7 therefore illustrates the shape of the current I as a function of the time t at the start-up of a switching power supply protected by a CTN with polycrystalline vanadium dioxide, in which IO represents the intensity at the start-up, IN l nominal service current, and 1M the maximum intensity or peak of overload on power-up: the peak of overload is spread over time and does not have any abrupt discontinuity. This spread is obtained on the one hand by the polycrystalline nature of the material, but also, on the other hand, by the realization of a composition gradient obtained by adding elements of vanadium oxide which shift its transition temperature these elements can be for example molybdenum or tungsten. In addition, the control by the geometry of the samples of the phase change intervenes in the control of the current peak.

Les figures 8 et 9 représentent deux formes possibles pour la réalisation de CTN à dioxyde de vanadium ; la figure 8 correspondant à une forme axiale et la figure 9 à une forme radiale. Figures 8 and 9 show two possible forms for the production of vanadium dioxide CTN; Figure 8 corresponding to an axial shape and Figure 9 to a radial shape.

A la transition, la variation de résistance de ces deux CTN se traduit par la nucléation d'une zone ou d'un filement dont la conduction est du type métallique qui s'étend progressivement à toute la CTN. Si l'on appelle 4 et 5 les deux connexions de prise de contact réunies au corps 6 de la C par l'intermédiaire de 2 plaques ou de 2 capuchons mEtalliques, la CTN, qu'elle soit selon la configuration de la figure 8 ou selon celle de la figure 9, est à l'origine composée d'un matériau isolant ou semiconducteur noté SC ; lorsque la température du corps 6 de la CTN s'elève, une zone métallique notée M se développe et peu à peu comprend la totalité du corps de la CTN ; à ce moment, la CTN perd la plus grande partie de sa résistance initiale et elle a atteint sa température de transition. Dans la configuration de la figure 8, les résistances SC c'est-à-dire les deux zones semiconductrices qui se trouvent de part et d'autre de la zone métallique, se trouvent en série et la résistance globale passe progressivement de la résistance du corps à son état semiconducteur à-la résistance du corps à son état métallique.Par contre, dans la configuration de la figure 9, la conduction élevée de la CTN est établie plus rapidement car la zone métallique notée M réunit, dès que la température atteint la température de transition, les deux électrodes 4 et 5. I1 est évident pour l'homme de l'art que la réalisation de CTN telles que décrites ne se limite pas aux formes des figures 8 et 9 qui sont bien connues de lthomme de l'art. At the transition, the variation in resistance of these two CTNs results in the nucleation of a zone or of a thread whose conduction is of the metallic type which gradually extends to the whole of the CTN. If we call 4 and 5 the two contact connection connections joined to the body 6 of the C by means of 2 plates or 2 metal caps, the CTN, whether it is according to the configuration in FIG. 8 or according to that of Figure 9, is originally composed of an insulating or semiconductor material denoted SC; when the temperature of the body 6 of the CTN rises, a metal zone denoted M develops and gradually comprises the entire body of the CTN; at this point, the CTN loses most of its initial strength and has reached its transition temperature. In the configuration of FIG. 8, the resistors SC, that is to say the two semiconductor zones which are on either side of the metallic zone, are in series and the overall resistance progressively passes from the resistance of the body in its semiconductor state-the resistance of the body to its metallic state. On the other hand, in the configuration of FIG. 9, the high conduction of the CTN is established more quickly because the metallic zone denoted M unites, as soon as the temperature reaches the transition temperature, the two electrodes 4 and 5. It is obvious to those skilled in the art that the production of CTNs as described is not limited to the forms of FIGS. 8 and 9 which are well known to those skilled in the art. 'art.

La figure 10 représente un exemple de CTN à dioxide de vanadium destinée à un circuit en technologie hybride. Sur un substrat 7, est déposée une mé- tallisation de prise de contact 8 puis est rapporté par tout moyen approprié le corps 10 de la cTN recouvert par une secondemétallisation 9. La zone métallique conductrice se développe à l'interface entre le corps 10 de la C et son électrode inférieure, et a une limite supérieure parallèle à cet interface qui dépend de la conductivité thermique du support selon qu'il fonctionne plus ou moins comme radiateur de la CTN. FIG. 10 represents an example of a vanadium dioxide CTN intended for a circuit in hybrid technology. On a substrate 7, a contact-making metallization 8 is deposited and then the body 10 of the cTN is covered by any suitable means covered by a second metallization 9. The conductive metallic zone develops at the interface between the body 10 of C and its lower electrode, and has an upper limit parallel to this interface which depends on the thermal conductivity of the support depending on whether it functions more or less as a radiator of the CTN.

L'utilisation d'une CTN à oxyde de vanadium dans -une alimentation à découpage peut selon les caractéristiques de l'alimentation et sa conception d'origine, présenter un aspect critique : lorsque la CTN a atteint par effet Joule sa température de transition, sa résistance passante diminue fortement et l'effet Joule étant lié à la puissance 2 de l'intensité, la CTN peut alors ne plus etre suffisamment échauffée par le passage du courant, sa température baisse et elle franchit en sens inverse sa température de transition. Si l'alimentation à découpage est conçue de telle façon que la CTN puisse franchir à nouveau sa température de transition, il va s'ensuivre un phénomène permanent d'oscillation, la
CTN franchissant dans un sens puis dans l'autre, sa température de transition.
The use of a vanadium oxide NTC in a switching power supply can, depending on the characteristics of the power supply and its original design, present a critical aspect: when the NTC has reached its transition temperature by Joule effect, its pass resistance decreases sharply and the Joule effect being linked to the power 2 of the intensity, the CTN can then no longer be sufficiently heated by the passage of the current, its temperature drops and it crosses its transition temperature in the opposite direction. If the switching power supply is designed in such a way that the CTN can again cross its transition temperature, this will result in a permanent phenomenon of oscillation, the
CTN crossing its transition temperature in one direction then in the other.

Pour remédier à cet inconvénient, il suffit d'avoir un bon contact thermique entre la CTN de protection de l'organe hacheur, transistor ou thyristor, et cet organe lui-même qui est très généralement monté sur un radiateur. Pour ce faire, la CTN est fixée sur le radiateur et le contact thermique est assuré par des moyens classiques tels qu'enrobage, ou contact par l'intermédiaire d'une graisse de silicone par exemple. To overcome this drawback, it suffices to have good thermal contact between the CTN for protecting the chopping member, transistor or thyristor, and this member itself which is very generally mounted on a radiator. To do this, the CTN is fixed on the radiator and the thermal contact is ensured by conventional means such as coating, or contact via a silicone grease for example.

Les avantages des CTN à dioxyde de vanadium V02 polycristallin, telles cue décrites selon l'invention sont les suivants
- faible résistance due à la région conductrice de V02 polycristallin à des températures moyennement élevées (70 à800 C) et siultanément résistance élevée à la température ambiante
- suppression efficace du pic de courant et charge progressive du condensateur ce qui limite les surintensités à la mise en service de l'alimentation à découpage ;
- puissance dissipée en régime permanent plus faible que dans le cas des CTN classiques, du fait de la très faible résistance en regime continu des CTN selon l'invention ;
- température d'équilibre en fonctionnement continu choisie légèrement supérieure à la température de transition.
The advantages of CTNs with vanadium dioxide V02 polycrystalline, as described according to the invention are the following:
- low resistance due to the conductive region of polycrystalline V02 at moderately high temperatures (70 to 800 C) and simultaneously high resistance at room temperature
- efficient removal of the current peak and progressive charging of the capacitor, which limits overcurrents when the switching power supply is put into service;
- Power dissipated in steady state lower than in the case of conventional NTCs, due to the very low resistance in continuous regime of NTCs according to the invention;
- equilibrium temperature in continuous operation chosen slightly higher than the transition temperature.

Ceci permet à l'alimentation à découpage d'etre plus rapidement disponible après une interruption de secteur ou une mise hors circuit rapide. En effet, le temps de refroidissement limité conduit à choisir la températu- re du composant légèrement inférieure à sa température de transition qu'il a donc rapidement atteinte au cours d'une remise en service.  This allows the switching power supply to be available more quickly after a mains interruption or a rapid switch-off. Indeed, the limited cooling time leads to choosing the temperature of the component slightly lower than its transition temperature which it therefore quickly reached during a return to service.

Claims (3)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection de limitation des surintensités de démarrage d'une alimentation à découpage, alimentée directement par la tension du secteur, à travers un pont redresseur, comportant un organe de découpage (T), un condensateur (C) de valeur élevée, à l'origine d'un pic de courant à la mise sous tension, lorsque le condensateur (C) se charge et un limiteur (L) monté en série avec l'organe de découpage (T), caractérisé en ce que ce limiteur (L) est constitué par une résistance à coefficient de température négatif (CTN) dont le matériau est à baside dioxyde de vanadium V02, polycristallin, lequel présente dans une plage étroite (+ 10 C) de température une variation de résistance supérieure à 3 ordres de grandeur. 1. Protection device for limiting the overcurrents of starting of a switching power supply, supplied directly by the mains voltage, through a rectifier bridge, comprising a cutting member (T), a capacitor (C) of high value, at the origin of a current peak at power-up, when the capacitor (C) charges and a limiter (L) mounted in series with the cutting member (T), characterized in that this limiter ( L) is made up of a resistance with negative temperature coefficient (NTC), the material of which is based on vanadium dioxide V02, polycrystalline, which exhibits in a narrow temperature range (+ 10 C) a resistance variation greater than 3 orders of greatness. 2. Dispositif de. protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que du molybdène ou du tungstène, ajoutés sous formes d'oxydes à l'oxyde de vananium, déplacent sa température de transition,et créent dans la résistance CTN du.limiteur un gradient de composition qui diminue d'autant le pic de courant à la mise sous tension. 2. Device. protection according to claim 1, characterized in that molybdenum or tungsten, added in the form of oxides to vananium oxide, displace its transition temperature, and create in the CTN resistance of the limiter a composition gradient which decreases correspondingly the current peak at power up. 3. Dispositif de protection selon les revendications 1 ou 2, caractérise en ce que le limiteur (L) est monté en couplage thermique avec l'organe de découpage (T), ce qui le maintient en température et supprime les oscillations autour de sa température de transition.  3. Protective device according to claims 1 or 2, characterized in that the limiter (L) is mounted in thermal coupling with the cutting member (T), which maintains it in temperature and suppresses the oscillations around its temperature of transition.
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