FR2513455A1 - Chargeur pour condensateur - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DE CHARGE POUR CONDENSATEUR. L'APPAREIL COMPREND PRINCIPALEMENT UN MOYEN 4 DE FIXATION D'UN NIVEAU ENERGETIQUE DE CHARGE VOULU D'UN CONDENSATEUR 1, UN CIRCUIT DE COMPARAISON 7 QUI COMPARE LE NIVEAU FIXE AVEC L'ENERGIE REELLEMENT ACCUMULEE DANS LE CONDENSATEUR, TELLE QUE LA MESURE UN CIRCUIT DE MESURE 5, UN MODULATEUR EN LARGEUR D'IMPULSION 2 QUI TRANSFORME LE COURANT CONTINU VENANT D'UNE BATTERIE EN UN COURANT D'IMPULSION EN FONCTION DES RESULTATS DE LA COMPARAISON. L'APPAREIL DE L'INVENTION EST SPECIALEMENT DESTINE A UN APPAREIL ELECTRIQUE PORTATIF DU TYPE BISTOURI LASER OU DEFIBRILLATEUR UTILISANT L'ENERGIE ACCUMULEE DANS UN CONDENSATEUR.

Description

La présente invention concerne un appareil chargeur

de condensateur et, plus spécialement, un appareil pouvant com-

modément etre utilisé dans un appareil électrique portatif, par exemple un défibrillateur et un bistouri laser, utilisant l'énergie emmagasinée dans un condensateur. Comme appareils électriques qui utilisent la grande densité d'énergie résultant de la décharge d'un condensateur, il existe divers types d'appareils tels qu'une machine à étincelle

électrique, une machine laser, un bistouri laser et un défibril-

lateur par exemple Dans un appareil de ce type présentant une

petite dimension, il est tout à fait naturel qu'une petite bat-

terie d'accumulation ou une pile voltaïque à capacité constante, par exemple une pile sèche, soit utilisée comme source électrique

pour charger le condensateur Toutefois, s'il est utilisé un con-

densateur de grande capacité, le nombre de fois que la pile pourra charger le condensateur peut Etre très limité par suite de la

capacité de ce dernier On a connu une forte demande pour l'augmen-

tation du nombre de fois que la pile à capacité constante peut charger le condensateur par diminution, dans la plus grande mesure

possible, des pertes d'énergie existant à l'instant de la charge.

En particulier, puisque le défibrillateur est un appareil utilisé pour ramener à l'état conscient un patientdont le coeur a cessé de battre et qui est en syncope,par application d'un choc de haute tension au coeur du patient à l'aide du condensateur, toute lenteur d'actim, comportant un retard de plusieurs secondes par exemple, peut avoir des conséquences irrémédiables De façon générale, il n'y a pas le temps de charger la batterie ou de la remplacer par

une nouvelle au moment d'une intervention d'urgence.

Le défibrillateur est principalement constitué d'un

condensateur de haute tension et de grande capacité, d'un dis-

positif de charge du condensateur, d'électrodes de décharge, etc. Lorsqu'un médecin doit utiliser un défibrillateur, sa première tache est de déterminer la quantité d'énergie à décharger d'après l'age et le poids du patient, son état cardiaque, etc Ensuite, il procède à la charge du condensateur jusqu'au niveau d'énergie voulu tout en observant un cadran du dispositif de charge Le condensateur sera déchargé via les électrodes qui sont en contact avec les parties voulues du coeur du patient Cette opération sera répétée un certain nombre de fois, ou même davantage si la situation l'exige Ainsi que cela a déjà été indiqué, puisque le patient est en syncope ou dans un état proche de la syncope, un traitement urgent est toujours requis Toutefois, si par hasard le condensateur a été chargé jusqu'à un niveau d'énergie erroné, il peut devenir

un instrument qui enverra le patient à la mort au lieu de le rani-

mer Le temps de charge est généralement extrêmement bref, à savoir de l'ordre de 5 secondes En ce bref intervalle de temps, le médecin doit effectuer l'opération de charge sans aucune erreur tout en observant, à avec toute son attention, si l'excursion de l'aiguille du cadran de mesure atteint le bon niveau, de sorte que la répétition de cette opération un certain nombre de fois impose à coup sûr une

lourde fatigue mentale au médecin.

Dans le cas du défibrillateur ou du bistouri laser, la surcharge du condensateur jusqu'à un niveau dépassant une valeur préétablie a des effets très dangereux, de sorte que l'énergie en surplus provenant de la surcharge au-delà du niveau spécifié doit être déchargée De façon générale, la tension accumulée dans le condensateur retombe spontanément par absorption diélectrique dans le diélectrique utilisé pour former le condensateur, et l'énergie accumulée dans celui-ci retombe également en une durée assez brève

en se dégageant graduellement sous forme électrique ou thermique.

Pour cette raison, s'il y a un certain temps écoulé entre la fin de l'opération de charge du condensateur et l'émission d'énergie

par celui-ci, il est nécessaire de recharger le condensateur im-

médiatement avant le début de l'opération de décharge.

Pour éviter ces opérations délicates de charge et de décharge, on peut envisager l'utilisation d'un circuit automatique de charge-décharge permettant d'effectuer automatiquement la charge et la décharge Toutefois, la libération de la partie en surcharge entra Ine dans le circuit automatique de charge-décharge une perte énergétique très élevée, si bien qu'il est nécessaire d'éviter la

surcharge du condensateur.

C'est un but principal de l'invention de proposer un

appareil de charge pour condensateur qui permet d'éviter l'opéra-

tion de surcharge.

Un autre but de l'invention est de proposer un disposi-

tif de charge de condensateur dans lequel l'opération de charge automatique d'un condensateur est rendue possible, le travail de contrôle du niveau énergétique de charge est rendu non nécessaire, la délicate opération de charge est rendue plus simple, et, lorsque l'invention s'applique à un défibrillateur, la fatigue décrite ci-dessus du médecin pendant la charge peut être éliminée si bien que quelques instants de ménagement peuvent être offerts au médecin, lequel est, en cas d'intervention d'urgence, placé dans une situation éprouvante.

Un autre but de l'invention est de proposer un disposi-

tif de charge de condensateur dans lequel les pertes énergétiques-

dues à la charge d'un condensateur par une batterie sont limitées

à la plus faible valeur possible.

Une première particularité du dispositif de charge selon l'invention réside en ce qu'il est prévu un moyen de réglage du

niveau énergétique à atteindre, l'énergie accumulée dans un con-

densateur est comparée à un niveau énergétique prédéterminé au moyen d'un circuit de comparaison, et le circuit de charge est commandé en fonction de cette comparaison Le moyen de réglage du niveau énergétique à atteindre est de préférence constitué par

un commutateur numérique équipé d'un moyen de visualisation numé-

rique Une deuxième particularité est qu'il est fait appel, comme générateur d'impulsions, à un modulateur de largeur d'impulsion pour transformer la tension continue de la batterie en courant

d'impulsions en vue d'obtenir la surtension Une troisième parti-

cularité de l'invention est que le modulateur en largeur d'impulsion reçoit, en entrée, la tension obtenue par comparaison, à l'aide

d'un comparateur, du niveau énergétique atteint dans le condensa-

teur avec une valeur énergétique préétablie, et la largeur d'impil-

sion qui est présente à sa sortie diminue automatiquement au fur

et à mesure que l'opération de charge avance Une quatrième parti-

cularité de l'invention est que les pertes énergétiques survenant

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dans un amplificateur et un circuit transformateur élévateur peuvent

être considérablement réduites par adoption préférentielle d'un tran-

sistor à effet de champ MOS comme amplificateur pour amplifier les

impulsions fermées par le modulateur en largeur d'impulsion.

Selon l'invention, il est proposé un appareil de charge de condensateur comprenant: un condensateur; un circuit de charge du condensateur; un moyen de mesure de la tension de sortie du condensateur; un moyen de réglage du niveau énergétique à atteindre; et un circuit de comparaison permettant de comparer la valeur mesurée avec la valeur préétablie et de commander le circuit de charge au moyen de son information d'erreur, le circuit de charge comprenant un modulateur en largeur d'impulsion qui produit un

signal d'impulsion présentant une largeur d'impulsion qui corres-

pond à l'information d'erreur existant à la sortie du circuit de comparaison, un amplificateur qui amplifie le signal d'impulsion, un transformateur qui élève le signal de sortie de l'amplificateur,

et un circuit redresseur qui redresse le signal de sortie du trans-

formateur pour le délivrer au condensateur.

La description suivante, conçue à titre d'illustration

de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels:

la figure 1 est un schéma de principe d'un défibril-

lateur auquel s'applique l'appareil de charge de condensateur selon l'invention; la figure 2 est un schéma de circuit du défibrillateur

constituant un mode de réalisation de l'appareil de charge de con-

densateur selon l'invention; la figure 3 est un schéma de circuit de l'amplificateur d'impulsions et du transformateur d'impulsions utilisés sur la figure 2; la figure 4 est un graphe montrant la relation existant entre le temps de charge du condensateur et la tension atteinte dans

celui-ci à l'instant o un circuit de décharge automatique s'intro-

duit dans le circuit de la figure 2; ,3455 la figure 5 est une vue partiellement agrandie du graphe de la figure 4; les figures 6 A, 6 B et 6 C montrent des formes d'onde obtenues en diverses parties de la figure 3; la figure 7 est un schéma de circuit d'une variante de la figure 3; et la figure 8 est un schéma de circuit illustrant un autre mode de réalisation de défibrillateur dans lequel l'appareil

de charge de condensateur selon l'invention est utilisé.

Sur la figure 1, est présenté un schéma de principe du défibrillateur auquel est appliqué l'appareil de charge de condensateur selon l'invention Le défibrillateur comprend un condensateur 1 de haute tension et de grande capacité et, à ses deux extrémités, sont connectés un circuit de charge 2 et une paire de bornes de sortie 3 a et 3 b Les bornes de sortie 3 a et 3 b sont connectées, via un moyen de commutation non représenté, à une

paire d'électrodes des charges servant à appliquer un choc élec-

trique à un patient.

La tension de charge du condensateur 1 peut être pré-

établie au moyen d'une partie de réglage 4 Le niveau de tension ou d'énergie atteint dans le condensateur 1 est mesuré par une partie de mesure 5 connectée à ses deux extrémités La tension de sortie mesurée est affichée sur une unité d'affichage 6 d'une part, et renvoyée à un circuit de comparaison 7 d'autre part,

puis est comparée au signal de sortie de la partie de réglage 4.

La marche du circuit de charge 2 est commandée à l'aide de l'infor-

mation d'erreur existant à la sortie du circuit de comparaison 7 et, enfin, la charge du condensateur 1 se poursuit jusqu'à ce que le signal de sortie de la partie de mesure 5 coïncide avec la

valeur préétablie dans la partie de réglage 4.

La partie de réglage 4 peut comprendre un potentiomètre qui produit une tension analogique correspondant au point fixé ou à la valeur voulue par exemple, mais il peut de préférence être un

commutateur numérique permettant de produire des signaux numériques.

Par exemple, on peut également utiliser un commutateur d'addition possédant en lui-même une fonction d'affichage, un clavier numérique

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comportant une plaque d'affichage, et un clavier numérique doté

d'une touche numérique pour chaque chiffre.

Comme partie de mesure 5, on peut utiliser un diviseur

de potentiel permettant de produire une basse tension proportion-

nelle à la haute tension de sortie du condensateur, une combinaison d'un transducteur électro-optique pouvant émettre une intensité lumineuse proportionnelle à la tension aux bornes du condensateur et un élément de réception de lumière, ou une combinaison d'un circuit pouvant produire des flux proportionnels à la tension aux

bornes du condensateur 1 et un élément Hall Dans ce mode de réali-

sation, la partie de mesure 5 produit une information analogique proportionnelle à la tension de sortie du condensateur, mais une partie de mesure pouvant produire une information numérique est préférable Dans ce cas, la partie de mesure 5 peut comporter un

convertisseur analogique-numérique, de sorte que l'unité d'affi-

chage ne comprend qu'un décodeur, une plaque d'affichage numérique

et un circuit d'excitation De plus> lorsque le circuit de compa-

raison 7 est construit sous forme d'un comparateur numérique, le signal de sortie de la partie de mesure 5 peut être directement

comparé avec un point fixé numérique dans la partie de réglage 4.

Ainsi, si une forme numérique est utilisée dans une partie du système de commande de charge, ceci est avantageux du point de vue de l'affichage, tandis que la stabilité et la résistance au

bruit du système de commande peuvent être fortement améliorées.

Dans le cas o la partie de mesure fournit en sortie une information analogique, l'unité d'affichage 6 peut comprendre

un voltmètre ou peut être construite sous forme d'une unité d'affi-

chage numérique dotée d'un convertisseur analogique-numérique, d'un décodeur, etc Le circuit de comparaison 7 est construit sous forme d'un comparateur analogique et traite l'information de réaction venant de la partie de mesure 5 sous forme analogique Dans ce cas, si la partie de réglage 4 est un commutateur numérique, le

circuit de comparaison 7 doit comporter un convertisseur numérique-

analogique qui transforme les signaux de sortie numériques de la partie de réglage 4 en signaux analogiques Si la partie de réglage 4 est un potentiomètre, le convertisseur numérique-analogique n'est

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plus nécessaire et les signaux de sortie analogiques de la partie de réglage 4 et de la partie de mesure 5 sont comparés directement

dans le comparateur analogique.

La figure 2 est un schéma de circuit du défibrillateur, montrant un mode de réalisation de l'appareil de charge de conden- sateur selon l'invention Dans ce mode de réalisation, la partie de réglage 4 de la figure 1 comprend un commutateur numérique 9 et est ainsi conçue que le point fixé peut être directement lu au moyen d'une plaque d'affichage numérique électrique ou mécanique 9 a

à deux ou trois chiffres qui lui est associée Le circuit de com-

paraison 7 de la figure 1 est constitué par un convertisseur

numérique-analogique 10 et un comparateur analogique 11 L'infor-

mation numérique représentative du point fixé dans le commutateur numérique 9 est d'abord transformé en signaux analogiques par le convertisseur numérique-analogique 10 puis est appliquée à une borne d'entrée A du comparateur 11 Dans le même temps, la partie

de mesure 5 comprend un diviseur de tension 15 constitué de résis-

tances R et RV comme on peut le voir sur la figure 2, et le signal de tension présent sur sa sortie est appliqué à l'autre borne d'entrée B du comparateur 11 La différence de tension existant entre les deux entrées du comparateur Il est délivrée, sous forme de signal de commande de charge, au circuit de charge 2 via un commutateur 12 Le commutateur 12 sert à réaliser la commutation entre le mode "manuel" et le mode "auto" Dans le cas du mode "manuel", la tension de sortie d'une source de signaux manuelle 13 est envoyé au circuit de charge 2 par manoeuvre d'un commutateur

à bouton-poussoir 14.

Le circuit de charge 2 comprend un modulateur en lar-

geur d'impulsion 16, un amplificateur d'impulsions 18, un trans-

formateur d'impulsions 19 et un redresseur multiplicateur de haute

tension 20.

La tension d'erreur présente sur la sortie du compara-

teur 11 est appliquée à la borne d'entrée du modulateur en largeur d'impulsion 16 Le modulateur en largeur d'impulsion 16 produit un signal d'impulsion dont la largeur d'impulsion varie avec le signal de tension venant du comparateur 11 Le modulateur en largeur d'impulsion 16 est conçu de façon que la largeur du signal d'impulsion devienne maximale lorsqu'aucune tension n'est appliquée

du diviseur de tension 15 au comparateur 11, puis diminue graduel-

lement lorsque la tension du diviseur 15 s'élève pour atteindre la tension préétablie délivrée par le convertisseur numérique-

analogique 10.

A titre d'exemple typique du modulateur en largeur d'impulsion 16, on fait appel au modèle "SG-3524 " produit par la société Texas Instrument Le signal venant du modulateur en

largeur d'impulsion 16 est amplifié par l'amplificateur d'im-

pulsions 18 de façon à produire des impulsions d'une plus grande

puissance, puis est survolté par le transformateur d'impulsions 19.

Le signal de sortie du transformateur 19 est encore survolté et redressé par le redresseur multiplicateur de haute tension 20,

puis est appliqué au condensateur principal 1.

La figure 3 est un exemple d'amplificateur d'impulsions 18 et de transformateur d'impulsions 19, destinés à Otre connectés au modulateur en largeur d'impulsion 16 Les signaux d'impulsions,

c'est-à-dire deux séries d'impulsions de phases mutuellement oppo-

sées venant du modulateur en largeur d'impulsion 16,sont alterna-

tivement délivrés par ses bornes de sortie 21 a et 21 b Les bornes

de sortie 21 a et 21 b sont connectées aux bases respectives de tran-

sistors 22 et 23, se trouvant aux premiers étages des circuits

d'amplification, par exemple des circuits Darlington Par consé-

quent, les signaux d'impulsions venant du modulateur en largeur d'impulsion 16 sont amplifiés via les transistors 22, 22 ' et 23,

23 ' et passent dans l'enroulement primaire 24 du transformateur-

d'impulsions 19 sous forme de courant d'impulsion alternatif.

Le numéro de référence 25 désigne une borne de source de puissance

à laquelle une grande quantité de courant est fournie par une bat-

terie 26 La source de puissance est ordinairement constituée de huit batteries d'accumulation de 1,2 V chacune de façon qu'on obtienne une tension de travail minimale de a volts Cette tension est amplifiée N fois par le transformateur 19 de façon qu'on obtienne environ 1360 V La tension amplifiée est survoltée quatre fois dans le redresseur multiplicateur de tension 20 de façon qu'on

obtienne 5440 V, cette valeur étant alors appliquée au condensateur.

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Dans l'opération de charge utilisant la configuration présentée sur la figure 2, la quantité d'énergie voulue est d'abord

Fixée sous forme numérique par le commutateur numérique 9 La quan-

tité numérique préétablie est transformée en un signal analogique par le convertisseur numérique-analogique 10 et est appliquée à

la borne d'entrée A du comparateur 11 A cette phase, le commuta-

teur 12 est mis sur le côté "auto" Puisque la tension du conden-

sateur 1 est presque nulle dans la phase initiale et que, par conséquent, la tension appliquée au comparateur Il par le diviseur de tension 15 est également presque nulle, le niveau prédéterminé

de signal de sortie peut être obtenu à partir du comparateur 11.

Le circuit de charge 2 est ainsi actionné et le condensateur 1 se charge Lorsque l'énergie accumulée dans le condensateur 1 atteint la valeur voulue, les entrées A et B du comparateur 11 sont à des niveaux presque égaux Ainsi, un équilibre s'établit dans le condensateur 1 entre la charge et la décharge d'énergie et la

tension de sortie correspondante est maintenue au niveau préétabli.

Comme on le comprendra clairement sur la base de ce qui a été indiqué cidessus, puisque le condensateur 1 peut etre chargé automatiquement et avec précision jusqu'au niveau préétabli, le seul travail du médecin pendant l'opération de charge, et avant le début du traitement, est de fixer le niveau voulu, le contrôle du cadran pendant la charge n'étant plus nécessaire Ainsi, le médecin peut disposer d'un petit moment de répit et être libéré de son dur travail ainsi que de l'éventualité de faire une fausse

manoeuvre à cause de la fatigue, ce qui assure le meilleur traite-

ment possible du patient De plus, le niveau préétabli est directe-

ment indiqué sous forme numérique, si bien qu'il est facile à lire

et qu'un réglage erroné peut tre évité.

On va maintenant expliquer en détail l'opération de charge du condensateur selon l'invention Le courant d'impulsion produit par le modulateur en largeur d'impulsion 16, c'est-à-dire la largeur d'impulsion de chacune des impulsions des deux séries, est à 50 % de la période d'impulsion à l'instant du début de la charge du condensateur, lorsque la tension d'utiliseur 15 est nulle Cette largeur d'impulsion diminue au fur et à mesure de

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la charge du condensateur, la tension présente sur le diviseur 15

s'élève, la différence avec le point établi de comparaison du com-

parateur 11 diminue et le signal de sortie du comparateur décrolt.

L'énergie chargée dans le condensateur diminue graduellement par suite de l'absorption diélectrique, des pertes de décharge, des pertes thermiques et d'autres natures, comme cela a été indiqué

ci-dessus Toutefois, si la quantité d'énergie fournie par le cir-

cuit de charge devient inférieure à la quantité d'énergie perdue dans le condensateur lorsque la vitesse de charge du condensateur diminue, la tension présente sur le diviseur 15 commence à chuter

et la tension de sortie du comparateur s'élève de façon correspon-

dante pour augmenter la largeur d'impulsion sur la sortie du modu-

lateur en largeur d'impulsion En résultat, la tension présente sur le diviseur dépasse immédiatement le point fixé par suite de la légère élévation de tension apparaissant avec le retard dû au circuit et la marche du modulateur en largeur d'impulsion s'arrête, de sorte que la tension présente sur le condensateur se stabilise

dans une certaine gamme.

Selon l'invention, l'opération charge-décharge du conden-

sateur se règle automatiquement si bien que le courant maximal passe dans le condensateur en provenance de la batterie à l'instant de démarrage de l'opération, et, dans la phase finale, le courant diminue fortement tandis que la charge, une fois atteinte la valeur constante$ est limitée à la valeur qui peut compenser l'énergie

déchargée Par conséquent toute possibilité de surcharge est évitée.

La figure 4 est un graphe montrant la relation existant entre le temps de charge et la tension du condensateur dans le cas o un circuit d'élimination automatique des surcharges est ajouté au circuit de la figure 1 Sur le dessin, la courbe "a" correspond au cas o la largeur d'impulsion est constante, et la courbe "b" correspond au cas o la largeur d'impulsion est modulée par le

modulateur en largeur d'impulsion La figure 5 montre une vue par-

tiellement agrandie des courbes de la figure 4 Dans le cas o la largeur d'impulsion est constante, le circuit de charge se bloque

lorsque la tension du condensateur atteint le point fixé V 0 corres-

pondant à l'arrêt de la charge, mais se surcharge jusqu'à V 1 en 'i 3455 raison du courant déphasé MIême dans la phase finale, la valeur

de la surcharge dépasse souvent le point fixé V pour le com-

mencement de la décharge automatique par suite de la vitesse de charge rapide, si bien que la tension est abaissée jusqu'à V 2 par une opération automatique de décharge pour s'abaisser ensuite graduellement par absorption diélectrique, fuite de courant, etc, du condensateur Lorsque la tension atteint la limite inférieure Vmin pour l'opération automatique de charge, le dispositif de charge se met en marche et le processus surcharge-décharge mentionné ci-dessus

se répète.

Dans le cas o la largeur d'impulsion est réduite par le modulateur en largeur d'impulsion, le courant de charge diminue également et la vitesse de charge est, dans la phase finale, abaissée à une valeur moindre que pour la courbe "a", comme cela est montré dans la courbe "b" Mais la tension fluctue légèrement autour de V., ce qui assure que la surcharge est évitée Dans le cas de la courbe "a", le courant de charge comporte d'importantes composantes de courant alternatif résultant de la répétition de l'opération

charge-décharge et entraînant des pertes énergétiques à l'inté-

rieur du condensateur, tandis que les pertes de courant alternatif sont très faibles dans le cas de la courbe "b" par suite de la

petite valeur des composantes de courant alternatif.

Dans l'explication donnée ci-dessus, on suppose que la largeur d'impulsion est automatiquement ajustée à l'instant o la tension correspondant au point énergétique fixé du condensateur devient presque égale à l'énergie existant sur le diviseur si bien que la charge et la décharge sont équilibrées, mais il peut Ètre envisagé de concevoir le circuit de telle manière que l'équilibre entre la charge et la décharge du condensateur soit maintenu à un

niveau légèrement inférieur ou légèrement supérieur au point fixé.

Le circuit de charge de condensateur utilisant le modu-

lateur en largeur d'impulsion selon l'invention se révèle particu-

lièrement utile pour un condensateur dans lequel une pellicule de

forte absorption diélectrique, par exemple une pellicule de poly-

fluorovinylidène, est utilisée comme diélectrique et o les pertes énergétiques correspondant à l'instant de charge, lorsque la tension à l'instant de saturation est supérieure à 1 k V, aussi bien que

pour la décharge, sont relativement importantes.

Dans le schéma de circuit de la figure 3, l'amplifica-

teur d'impulsionsl 8 est présenté comme possédant les transistors 22, 22 ' et 23, 23 ' En réalité, même dans un circuit de charge de con- densateur d'un défibrillateur portatif du commerce qui n'est pas associé à un mécanisme de modulation en largeur d'impulsion, mais qui possède un circuit amplificateur d'impulsions pour les impulsions venant d'un générateur d'impulsions, les transistors sont utilisés comme éléments amplificateurs Toutefois, dans un semblable circuit, comme les impulsions produites par un générateur d'impulsions sont

amplifiées par un circuit d'amplification, puis subissent une éléva-

tion de tension au moyen d'un transformateur, il apparaît l'incon-

vénient selon lequel la production de chaleur est extrêmement grande.

Dans le circuit de charge de l'invention, la production de chaleur dans le circuit d'amplification et dans le transformateur élévateur est fortement réduite par l'adoption de transistors à

effet de champ MOS, de préférence V-MOS, comme éléments d'amplifi-

cation dans le circuit d'amplification d'impulsions Alors que l'impulsion Pl obtenue par un oscillateur tel que le modulateur en largeur d'impulsion contient généralement des composantes de haute fréquence, comme le montre la figure 6 A, la forme d'onde de sortie P 2 qui est passée dans le transistor devient une forme d'onde du type représenté sur la figure 6 B par suite des caractéristiques

du transistor, si bien que le flanc antérieur présente une surmodu-

lation en 51 et le flanc postérieur présente un angle droit en 52.

Deux séries d'impulsions possédant la forme d'onde mentionnée ci-

dessus passent alternativement à l'intérieur de l'enroulement pri-

maire 24 du transformateur 19 dans des sens opposés de manière à

produire des courants d'impulsions alternatifs Le courant secon-

daire induit dans l'enroulement secondaire devient la forme d'onde qui est représentée sur la figure 6 C, o les deux coins sont arrondis.

L'énergie correspondant aux parties arrondies SI et 52 reste dans le circuit primaire et est principalement consommnée sous forme de chaleur dans le transistor et le transformateur La production de chaleur entraîne non seulement des pertes importantes d'énergie,

mais conduisent en outre à la nécessité d'un équipement supplémen-

taire, par exemple un ventilateur de refroidissement du circuit,

ceci augmentant de manière correspondante le poids du dispositif.

Puisque la partie de surmodulation de l'impulsion contient divers harmoniques et est susceptible d'osciller dans un mode de haute fréquence, elle peut souvent être accompagnée de bruits de haute fréquence qui interfèrent avec les dispositifs électriques placés au voisinage du défibrillateur, ainsi qu'avec le circuit électrique du défibrillateur luimême Ainsi, il peut être de plus nécessaire

de faire appel à un mécanisme permettant d'empêcher le bruit.

De manière intrinsèque, le transistor & effet de champ MOS possède une caractéristique à large bande puisqu'il s'agit d'un élément à porteurs majoritaires et que son courant de drain D

est relativement constant sur une large gamme de la tension drain-

source Par conséquent, même si l'impulsion telle que Pl de la figure 6 A est appliquée, il n'apparalt aucune surmodulation due à des harmoniques, et l'on peut obtenir l'impulsion du type P 3,

qui est arrondie au niveau des parties de montée et de chute.

Cette impulsion ne possède aucune des parties indiquées par 51 et

52 sur la forme d'onde P 2, si bien que les pertes dues à la pro-

duction de chaleur dans le circuit primaire sont moindres, même dans le cas o le courant alternatif constitué par ces impulsions subit une élévation dans le transformateur En outre, le coefficient de température de la résistance en sens passant entre le drain et la source dans le transistor à effet de champ MOS est positif et le courant diminue lorsque la température s'élève Par conséquent, on peut espérer divers avantages, tels que l'absence de crainte au sujet de l'emballement thermique, le fait d'éviter sensiblement

les oscillations de haute fréquence, et l'omission ou la simplifi-

cation du ventilateur de refroidissement et du mécanisme destiné

à empêcher le parasitage des ondes radioélectriques.

Lorsque l'on utilise le transistor à effet de champ MOS, celui-ci peut être remplacé par le circuit Darlington de la figure 3 tel que présenté, mais le transistor à effet de champ V-MOS possédant un haut degré d'amplification dû à l'amplification à deux étages du type circuit de Darlington ne peut être obtenu, si bien qu'un

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ou plusieurs amplificateurs sont ordinairement disposés à l'étage

précédent du transistor à effet de champ MOS Comme préamplifica-

teur, on peut ordinairement utiliser un amplificateur opérationnel par exemple, mais il est préférable de choisir un amplificateur qui peut produire un signal de sortie n'ayant aucune surmodulation

pour un signal d'entrée d'impulsion Une faible quantité de sur-

modulation contenue dans la forme d'onde de sortie du préamplifi-

cateur sera modifiée par le transistor à effet de champ MOS Alors que l'énergie de la partie surmodulée modifiée est consommée dans le circuit existant entre le préamplificateur et le transistor à effet de champ MOS, la consommation énergétique est dans ce cas très réduite puisque l'énergie du courant d'impulsion du circuit précédent du transistor à effet de champ MOS est très petite Par conséquent, la sélection de l'amplificateur se trouvant avant le

transistor à effet de champ MOS n'est pas si importante.

Le circuit présenté sur la figure 3, o il est utilisé un transformateur 19 ayant une borne d'entrée 25 de la source de puissance qui se trouve au centre de son enroulement primaire, peut être modifié de façon à être adapté aux transistors à effet de champ MOS De plus, la figure 7 montre un circuit à transistors à effet de champ très typique Sur la figure 7, la référence 28 désigne une amplificateur, les références 29 et 29 ' désignent des circuits de polarisation, la référence 30 désigne un transistor à effet de champ V-MOS de type P et la référence 31 désigne un

transistor à effet de champ V-MOS de type N Deux séries d'impul-

sions venant du modulateur en largeur d'impulsions 16 sont ampli-

fiées par l'amplificateur 28 et, parmi celles-ci, une série d'im-

pulsions est transformée en impulsions positives par le circuit

de polarisation 29 tandis que l'autre série d'impulsions est trans-

formée en impulsions négatives par le circuit de polarisation 29 '.

Les impulsions positives et les impulsions négatives sont amplifiées respectivement par le transistor à effet de champ V-MOS de type P 30 et le transistor à effet de champ V-MOS de type N 31, et elles passent dans le circuit primaire du transformateur 19 sous forme de courants d'impulsions alternatifs Les courants d'impulsions sont ensuite amplifiés de la même manière que pour le cas de la figure 3,

puis sont appliqués au condensateur principal.

Dans l'explication donnée ci-dessus, les impulsions

provenant du modulateur en largeur d'impulsion sont supposées appar-

tenir à deux séries, mais il est possible de transformer une unique série d'impulsions du modulateur en largeur d'impulsion en des impulsions positivement orientées et des impulsions négativement

orientées à l'aide des circuits de polarisation.

Le circuit de charge de condensateur selon l'invention

se révèle particulièrement utile comme circuit de charge de con-

densateur destiné à être incorporé dans un petit appareil élec-

trique, tel un défibrillateur portatif, puisqu'il est conçu de

* façon que les pertes d'énergie au moment de la charge, la pro-

duction de chaleur qui les accompagne et le parasitage des ondes

radio soient minimisés.

La figure 8 est un schéma de circuit montrant un autre mode de réalisation du défibrillateur utilisant le dispositif de

charge de condensateur selon l'invention Dans ce mode de réali-

sation, la partie de mesure 5 de la figure 1 est constituée de façon à produire une information de mesure numérique A cet effet>

la partie de mesure 5 est dotée d'un convertisseur analogique-

numérique 33 servant à transformer le signal de sortie du diviseur

à résistancesen valeurs numériques Le signal de sortie du conver-

tisseur analogique-numérique 33 est délivré à l'unité d'affichage 6 et la valeur énergétique emmagasinée dans le condensateur 1 est affichée sous forme numérique L'unité d'affichage 6 est constitué

d'un décodeur, d'un dispositif d'affichage numérique et d'un cir-

cuit d'excitation.

Le signal de sortie du convertisseur analogique-numérique 33 est également délivré à un comparateur numérique 34 pour être comparé avec le point fixé sous forme numérique à la sortie du commutateur

numérique 9 Le comparateur 34 produit le signal de commande numé-

rique correspondant à la différence entre les deux signaux d'en-

trée A et B Ce signal de commande est appliqué au circuit de

charge 2 via un convertisseur numérique-analogique 35 et le com-

mutateur 12 de façon à commander l'opération de charge.

L'opération de charge selon le mode de réalisation de la figure 8 est exactement identique à celui présenté en relation avec la figure 2 L'avantage de ce mode de réalisation réside dans le fait que le circuit peut être simplifié et qu'il est possible d'améliorer, en adoptant la commande numérique, la stabilité aussi bien que la caractéristique antibruit Sur la figure 8, le convertisseur numérique-analogique 10 utilisé du côté entrée du comparateur 7 sur la figure 2 est omis, car le convertisseur analogique-numérique 33 est prévu dans la partie de mesure 5 De plus, le convertisseur analogique-numérique 33 de la partie de

mesure 5 peut commodément etre utilisé pour produire une indica-

tion numérique dans l'unité d'affichage 6.

Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer,

à partir des appareils dont la description vient d'être donnée à

titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses

variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 Appareil de charge de condensateur comprenant un con-

densateur, un circuit de charge du condensateur comportant un générateur de signal d'impulsions, un amplificateur servant à amplifier ledit signal d'impulsions, un transformateur servant à survolter le signal de sortie dudit amplificateur, et un cir-

cuit redresseur qui redresse le signal de sortie du transforma-

teur et le délivre audit condensateur, l'appareil étant caractê-

risé en ce qu'il comprend un moyen ( 5) servant à mesurer la tension de sortie du condensateur ( 1), un moyen ( 4) servant à

fixer un niveau énergétique de charge, et un circuit de comparai-

son ( 7) servant à comparer la valeur mesurée et le point fixé et à commander le circuit de charge en fonction de son information d'erreur, et en ce que ledit générateur de signal d'impulsions

comprend un modulateur en largeur d'impulsion ( 16) servant à pro-

duire un signal d'impulsion, dont la largeur d'impulsion varie en fonction de l'information d'erreur, à la sortie dudit circuit

de comparaison.

2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de charge ( 2) est excité par une source électrique ( 26)

sous forme de batterie.

3 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le modulateur en largeur d'impulsion ( 16) produit deux séries de signaux d'impulsions dont les phases sont opposées l'une à l'autre,

et en ce que ledit amplificateur ( 18) est constitué par un ampli-

ficateur du type push-pull.

4 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit redresseur ( 20) est constitué par un circuit redresseur

multiplicateur de tension.

Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une unité d'affichage ( 6) servant à indiquer la tension de sortie du condensateur ( 1) en fonction du signal de

sortie dudit moyen de mesure ( 5).

6 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de mesure ( 5) servant à mesurer la tension de sortie du condensateur ( 1) est constitué par un circuit ( 15) diviseur à résistanceset des éléments nécessairement associés pouvant produire

un signal de mesure analogique.

7 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de fixation du niveau énergétique de charge ( 4) est un potentiomètre qui produit une valeur fixée analogique. 8 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen ( 4) de fixation du niveau énergétique de charge est constitué par un commutateur numérique qui peut produire une valeur

fixée numérique.

9 Appareil selon les revendications 6 et 8, caractérisé en

ce que le circuit de comparaison ( 7) comprend un convertisseur numériqueanalogique ( 10) servant à transformer le signal de sortie

du commutateur numérique en un signal analogique, et un compara-

teur ( 11) qui compare la valeur fixée analogique transformée avec

la valeur de mesure analogique dudit moyen de mesure ( 15).

Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce

que le moyen de mesure ( 5) comporte un convertisseur analogique-

numérique ( 33) servant à transformer l'information mesurée en un

signal numérique et à produire une valeur de mesure numérique.

11 Appareil selon les revendications 5 et 10, caractérisé

en ce que l'unité d'affichage ( 6) comprend un décodeur servant à transformer la valeur de mesure numérique présente à la sortie

dudit moyen de mesure ( 5) en des signaux d'affichage, et un dis-

positif d'affichage numérique excité par le signal sortie dudit

décodeur.

12 Appareil selon les revendications 8 et 10, caractérisé

en ce que le circuit de comparaison ( 2) est constitué par un com-

parateur numérique ( 34) servant à comparer la valeur fixée numé-

rique dudit moyen ( 9) de fixation de l'énergie de charge avec la valeur de mesure numérique du moyen ( 5) de mesure de tension de

charge afin de produire une information d'erreur.

13 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce

que des transistors à effet de champ MOS sont utilisés comme élé-

ments amplificateurs dans l'amplificateur pour amplifier ledit

signal d'impulsion.

13455

14 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une source de signal ( 13) destinée à la charge manuelle et un commutateur automatique-manuel ( 12) placé du côté d'entrée de commande du circuit de charge et destiné à assurer la commutation entre le signal de commande de charge automatique présent sur la sortie dudit circuit de comparaison ( 2) et le signal de commande de charge manuelle présent à la sortie

de ladite source de signal de charge manuelle.

Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce

qu'il comporte en outre un commutateur à bouton-poussoir de fonction-

nement manuel ( 14) placé entre le contact manuel dudit commutateur automatique-manuel ( 12) et la source ( 13) de signal de charge

manuelle pour placer le dispositif dans le mode de charge manuelle.