FR2578368A1 - Commutateur a semi-conducteur a haute tension - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN COMMUTATEUR A SEMI-CONDUCTEUR A HAUTE TENSION. CE CIRCUIT COMPORTE ESSENTIELLEMENT PLUSIEURS MODULES DE COMMUTATION 42 CONNECTES EN SERIE ENTRE UNE SOURCE DE TENSION ET UNE CHARGE, CHAQUE MODULE COMPORTANT UNE DIODE ELECTROLUMINESCENTE 48, UN DISPOSITIF OPTO-ELECTRONIQUE 56 REAGISSANT A LA LUMIERE EMISE PAR LA DIODE, ET UN TRANSISTOR DE COMMUTATION 72A, 72B QUI PASSE ENTRE L'ETAT CONDUCTEUR ET L'ETAT NON CONDUCTEUR EN FONCTION DE LA LUMIERE EMISE PAR LA DIODE SOUS L'EFFET D'UN SIGNAL DE COMMANDE. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A UN RADAR PULSE DE GRANDE ENERGIE.

Description

Z578368

La présente invention se rapporte d'une façon générale aux commutateurs à semi-conducteur à haute tension et concerne plus particulièrement un commutateur utilisé comme modulateur d'impulsions pour des tubes à cathode pulsée servant à l'amplification de signaux à haute fré- quence. Comme cela est bien connu dans la technique, il est quelquefois. souhaitable dans des émetteurs de radar, de

produire des impulsions amplifiées d'énergie à haute fré-

quence. Une technique de ce genre consiste à fournir un signal de modulation d'impulsions à un circuit modulateur

qui connecte ou déconnecte électriquement une source d'ali-

mentation entre l'anode et la cathode d'un tube à champs

croisés, sélectivement en fonction du signal de modulation.

Ce tube à champs croisés peut être un magnétron, un klystron ou un tube amplificateur à champs croisés. En général, le circuit modulateur comporte un tube de commutation à grande ?uizssance dont l'électrode de plaque est connectée en série avec la cathode du tube à haute fréquence, l'anode du tube à haute

fréquence étant à la masse et la cathode du tube de commuta-

tion étant connectée en série avec la borne négative d'une source d'alimentation à haute tension dont la borne positive est à la masse. Ainsi, l'énergie à haute fréquence fournie à la borne d'entrée du tube à haute fréquence est amplifiée dans le tube à haute fréquence et elle est appliquée à la borne de sortie de ce dernier quand la source d'alimentation à haute tension est connectée électriquement à ce tube par

le modulateur; inversement, le signal d'entrée à haute fré-

quence est découplé de la borne de sortie du tube à haute fréquence quand le modulateur déconnecte électriquement la

source d'alimentation à haute tension du tube à haute fré-

quence. De cette manière, l'application d'impulsions au modu-

lateur produit de l'énergie à haute fréquence amplifiée et pulsée à la borne de sortie du tube à haute fréquence; cette

énergie à haute fréquence pulsée a la même durée d'impul-

sions, le même rapport d'impulsions, et la même fréquence

de répétition que le signal de modulation appliqué au mo-

dulateur d'impulsions.

Bien que ce modulateur d'impulsions s'avère utile dans certaines applications, le tube de commutation utilisé

dans ce circuit a généralement une courte longévité compa-

rativement au tube à haute fréquence et par conséquent, ce tube de commutation contribue de façon significative à

l'entretien, au matériel et à la main-d'oeuvre pour l'émet-

teur. En outre, la puissance de chauffage nécessaire pour ce tube de commutation consomme une énergie importante et contribue au mauvais rendement global de l'émetteur car, entre autres choses, il impose une chute tension élevée en raison de sa résistance de plaque élevée, et un certain

nombre d'alimentations à haute tension pour la polarisation.

Par ailleurs également, les tubes de commutation sont très sensibles aux dommages dans un environnement de forts chocs et vibrations. Ainsi, les tubes de commutation dans leur ensemble font apparaître un temps moyen entre dérangements

relativement bas (MTBF).

Une technique suggérée pour éliminer l'utilisa-

tion du tube de commutation consiste à le remplacer par un dispositif à semi-conducteur, comme un transistor. Mais l'utilisation d'un seul transistor n'est pas pratique dans des applications à haute tension dans lesquelles ce transistor subit une haute tension d'alimentation lorsqu'il est à l'état bloqué. Une technique suggérée pour éliminer

cette condition de tension excessive aux bornes du transis-

tor consiste à prévoir plusieurs transistors connectés en série entre la source d'alimentation à haute tension et la charge. Mais, avec cette disposition, les signaux d'attaque

de chacun des transistors doivent être polarisés à des po-

tentiels à haute tension différents les uns des autres.

La production de ces signaux d'attaque impose généralement

l'utilisation d'un transformateur à prises ou de résistan-

ces en série pour produire le signal de commande de pola-

risation appropriée pour chacun des transistors connectés en série, ce qui réduit l'intérêt de cette disposition en

raison des résonances, des retards et de la perte de puis-

sance du transformateur à prises ou des résistances en série.

L'invention concerne donc un circuit de commuta-

tion à haute tension destiné à connecter ou à déconnecter électriquement une source d'alimentation à haute tension sur une charge, sélectivement en fonction d'un signal de commande d'énergie de rayonnement, ce circuit comportant: plusieurs modules de commutation connectés en série entre

la charge et la source d'alimentation à haute tension, cha-

cun de ces modules comportant: un dispositif produisant un signal électrique d'attaque en réponse à la détection du

signal de commande d'énergie de rayonnement; et un tran-

sistor de commutation pour commander ce transistor entre

l'état débloqué et l'état bloqué, sélectivement en fonc-

tion du signal d'attaque, les modules distribuant la ten-

sion de la source d'alimentation à haute tension parmi les modules connectés en série quand la source d'alimentation à haute tension est déconnectée de la charge. Avec cette disposition, étant donné que chacun des modules développe son propre signal d'attaque en réponse au signal de commande

d'énergie de rayonnement, chaque signal d'attaque est rap-

porté automatiquement au potentiel de référence du module, éliminant ainsi l'utilisation de transformateurs à prises

ou de résistances en série.

Selon un mode préféré de réalisation de l'inven-

tion, chacun des modules de commutation comporte: un dis-

positif connecté aux bornes du transistor pour établir un

court-circuit en parallèle avec le transistor quand le cir-

cuit de'commutation applique la source de tension à la

charge dans le cas d'un dérangement de ce module; la ten-

sion normalement distribuée dans ce module défaillant pro-

venant de la source d'alimentation à haute tension étant distribuée parmi les modules non défaillants. En raison du nombre des modules utilisés, une défaillance d'un module parmi N modules augmente la tension précédemment distribuée à ce module parmi les autres modules, assurant ainsi un fonctionnement correct des transistors dans les modules

qui restent.

Dans un mode préféré de réalisation de l'inven-

tion, le signal de commande est produit par une diode électroluminescentes et chacun des dispositifs produisant un signal électrique d'attaque comprend un rtcepteur à fibres optiques pour recevoir des impulsions lumineuses

provenant de la diode électroluminescente.

Selon une autre caractéristique de l'invention, chacun des modules comporte un dispositif d'emmagasinage d'énergie (de préférence un condensateur). Ce dispositif

d'emmagasinage fournit de l'énergie quand la source d'ali-

mentation est connectée à la charge afin d'alimenter le

dispositif produisant le signal électrique d'attaque.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention apparaîtront au cours de la description qui va

suivre. Aux dessins annexés donnés uniquement à titre

d'exemple nullement limitatif: -

la Figure unique est un schéma d'un système de

radar comprenant un modulateur d'impulsions selon l'inven-

tion. La Figure représente donc un radar Doppler 10 pulsé cohérent qui a été choisi pour montrer la manière dont l'invention peut être mise en oeuvre. Ainsi, ce radar comporte une antenne de radar 12, un duplexeur 14, un récepteur radar 16, un émetteur radar 18, un oscillateur à haute fréquence 20, un synchroniseur 24 et un déclencheur 28 tous disposés de la manière habituelle de manière que: (a) pendant le mode d'émission, le synchroniseur 24 émet

des signaux vers le déclencheur 28 et en réponse, de l'é-

nergie à haute fréquence produite par l'oscillateur 20 et couplée avec l'émetteur 18 par un coupleur directionnel 22 de type courant,est amplifiée et modulée en impulsions par cet émetteur 18,,l'énergie à haute fréquence amplifiée et modulée en impulsions étant appliquée à l'antenne 12 par le

duplexeur 14 pour être émise; et (b) pendant le mode in-

tercalé de réception, des parties de l'énergie émise ré-

fléchie par des objets dans le faisceau de l'antenne 12 sont reçues par cette dernière et passent par le duplexeur

14 vers le récepteur radar 16 dans lequel elles sont mélan-

gées avec des signaux produits par l'oscillateur 20, sous forme de signaux vidéo, ces signaux vidéo étant résolus

en des éléments de distance en réponse à des signaux four-

nis au récepteur 20 par le synchroniseur 24, par l'inter-

médiaire d'une ligne omnibus 26. Il faut remarquer que

l'antenne 12, le duplexeur 14, le récepteur 16, l'oscilla-

teur 20, le synchroniseur 24 et le déclencheur 28 sont tous de réalisation courante mais que l'émetteur 18 comporte un tube amplificateur à haute fréquence à cathode pulsée classique, dans le cas présent un amplificateur à champs croisés 30 classique commandé par un modulateur d'impulsions 32 selon l'invention. Comme le montre la Figure, l'amplificateur à champs croisés 30 comporte une anode 34 connectée à la masse, une cathode 36 reliée au modulateur 32, une borne

d'entrée 38 reliée à l'oscillateur 20 par le coupleur di-

rectionnel 22 et une borne de sortie 40 reliée au duplexeur 14. Une résistance en boucle 33 est reliée entre l'anode 34 et la cathode 36 de la manière habituelle. Le modulateur d'impulsions 32 comporte plusieurs, N dans le cas présent, modules de commutation 421, 42N identiques entre eux (dont

un exemple, à savoir le module de commutation 42N_1 est re-

présenté en détail) connectés en série entre la cathode 36 de l'amplificateur à champs croisés 30 et une source de haute tension 44. La source à haute tension 44 est de type

courant et elle produit une tension d'amplitude V, le po-

tentiel négatif apparaissant à la borne négative 46 et le

potentiel positif étant.à la masse. Le modulateur d'impul-

sions 32 comporte également plusieurs, N dans le cas pré-

sent, diodes électroluminescentes 481, 48N, la sortie de

chacune d'entre elles fournissant une entrée à l'un cor-

respondant des modules de commutation 421-42N. Le signal

d'entrée des diodes électroluminescentes 481-48N est four-

ni comme un signal commun par le déclencheur 28, par l'in-

termédiaire d'une ligne 50.

En fonctionnement, lorsqu'une impulsion amplifiée

d'énergie à haute fréquence doit être émise, le déclen-

cheur 28 allume les diodes électroluminescentes 481-48N.

Les impulsions lumineuses produites par ces diodes 481-48N sont détectées par les modules de commutation 421-42N et, en réponse à la lumière détectée, les modules de commutation connectent électriquement la borne négative 46 de la source de tension 44 à la cathode 36 de l'amplificateur à champs

croisés 30 pour alimenter ce dernier et lui permettre d'am-

plifier l'énergie à haute fréquence qui lui est fournie par

l'oscillateur 20.Inversement, quand les modules de commu-

tation 421-42N ne détectent pas de lumière provenant des

diodes48 481-48N, les modules 421-42N déconnectent électrique-

ment la source de tension 44 de la cathode 36 de l'amplifi-

cateur à champs croisés 30 et l'énergie a haute fréquence de l'oscillateur 20 est déconnectée électriquement de la borne de sortie 40 de l'amplificateur 30. Ainsi, chaque fois qu'une impulsion d'énergie à- haute fréquence doit être émise,

une impulsion lumineuse correspondante est produite simulta-

nément par chacune des diodes 481-48Net, en réponse, chacun des modules 421-42N reproduit électriquement l'impulsion

lumineuse émise et ces modules 421-42N fonctionnent simul-

tanément pour moduler en impulsions le fonctionnement de

l'amplificateur à champs croisés 30.

35. Si l'on examine maintenant les détails d'un exemple des modules de commutation 421-42N, dans le cas présent

le module 42N_1' il faut d'abord noter que ce module com-

porte deux bornes de sortie 52N_1, 54N-l et que la borne de sortie 52N_1 est connectée à la borne de sortie 54N2 du

N-1 N-2

module 42N_2 (c'est-à-dire que les modules sont connectés directement en série) et que la borne de sortie 54N-1 du

module 42N1 est connectée à la borne de sortie 52 du mo-

dule 42 (c'est-à-dire que l'autre des modules lui est con-

necté directement). Il faut ensuite noter que la borne de sortie 521 du premier (c'est-à-dire le module 421) des N

modules connectés en série 421-42N est connectée à la ca-

thode 36 de l'amplificateur 30 et que la borne de sortie 54N du dernier (c'est-à-dire le module 42N) des N modules

connectés en série 421- 42Nest connectée à la borne néga-

tive 46 de la source de tension 44. Comme cela apparaîtra ci-après, quand les modules 421-42N détectent la lumièret émise par les diodes 481-48N, les bornes de sortie 521, 541 à 52N, 54N de ces modules 421 à 42N sont connectées

électriquement ensemble (reliées par une impedance relati-

vement basse) tandis qu'en l'absence de cette lumière dé-

tectée, les bornes de sortie 521, 541 à 52N, 54N des mo-

dules 421 à 42N sont déconnectées électriquement (plus exactement, reliées par une très haute impédance qui est

pratiquement un circuit ouvert).

Si l'on examine donc le module 42N_1' il faut d'abord noter qu'il comporte un récepteur classique à

fibre optique, appelé ci-après opto-récepteur 56. L'opto-

récepteur 56 est dans le cas présent un modèle HFBR 2202

diffusé par Hewlett Packard, Palo Alto, Californie. L'en-

trée 58 de l'opto-récepteur 56 est disposée pour recevoir la lumière de la diode électroluminescente 48N_1 et il est alimenté par une tension (10 volts dans le cas présent)

appliquée aux bornes 60, 62 d'une manière qui sera décrite.

Il suffit de noter pour le moment que si une tension appro-

priée est appliquée aux bornes 60, 62, une impulsion élec-

trique négative est produite par l'opto-récepteur 56 sur une ligne 64 quand ce récepteur 56 détecte une impulsion de lumière émise par la diode 48N_1 Le signal électrique sur la ligne 64 est donc référencé au potentiel à la borne 62, de sorte qu'en l'absence d'une impulsion de lumière, le signal sur la ligne 64 est hautement positif par rapport au potentiel à la borne 62 et en présence d'une impulsion de lumière, le signal sur la ligne 64 devient négatif,

c'est-à-dire a un potentiel proche de celui de la borne 62.

Le signal sur la ligne 64 est appliqué en parallèle à deux amplificateurs inverseurs d'attaque identiques, à savoir les amplificateurs 66a, 66b. Ces derniers sont alimentés

par une tension appliquée aux bornes 68a, 70a pour l'inver-

seur 66a et aux bornes 68b, 70b pour l'inverseur 66b. Ces inverseurs inversent donc l'impulsion négative produite par l'opto-récepteur 56 en réponse à l'impulsion de lumière

émise par la diode électroluminescente 48N-l' en une impul-

sion positive. Il faut noter que les signaux produits par les inverseurs 66a, 66b sont rapportés à la tension aux

bornes 70a, 70b et que par conséquent, en réponse à l'im-

pulsion négative sur la ligne 64, ils passent d'un poten-

tiel de référence voisin du potentiel aux bornes 70a, 70b à un potentiel plus positif qui est voisin du potentiel aux

bornes 68a, 68b. Les impulsions positives qui sont produi-

tes par chacun des inverseurs 66a, 66b sont appliquées sous

forme de signaux d'attaque aux grilles G de deux transis-

tors à effet de champ 72a, 72b à semiconducteur à oxyde métallique (MOS), à mode enrichi, à canal N, par des résistances 74a, 74b respectivement. Ainsi, l'oscillation de tension du signal de commande appliqué aux grilles G est AV indépendamment de la tension à la borne 54N_1 Les sources (S) et les substrats des transistors à effet de champ 72a, 72b sont reliés à la borne de sortie 54N_1 par des résistances 76a, 76b et les drains D de ces transistors 72a, 72b sont reliés à la borne de sortie 52N_ 1 I1 faut également noter que les grilles ou électrodes de commande G des transistors à effet de champ 72a, 72b sont également connectées à la borne de sortie 52N_1 par des résistances 78a, 78b et des condensateurs Ca, Cb.L'anode A d'une diode zener 80 est connectée à la borne de sortie 54N_1 et sa cathode C est connectée à la

borne de sortie 52N_1 L'anode de la diode 82 est connec-

tée à la borne de sortie 52N_1 et sa cathode est connectée à l'entrée d'un convertisseur continu-continu 84 de type courant. La tension de sortie produite aux bornes 86, 88

du convertisseur continu-continu 84 est appliquée aux bor-

nes 60, 62 de l'opto-récepteur 56, aux bornes 66a, 70a de

l'inverseur 66a et aux bornes 68b, 70b de l'inverseur 66b.

Pour compléter le module 42N_1' un condensateur d'emmaga-

sinage C est connecté entre les bornes 86, 88 du conver-

tisseur continu-continu 84.

En fonctionnement, lorsqu'une impulsion lumineuse est produite par chacune des diodes électroluminescentes 481-48N, une impulsion négative correspondante est produite par l'opto-récepteur 56 sur la ligne 64. Cette impulsion

négative est convertie en une impulsion positive correspon-

dante par les deux inverseurs 66a, 66b. L'impulsion posi-

tive produite par les inverseurs 66a, 66b attaque les transistors à effet de champ 72a, 72b à l'état conducteur

(c'est-à-dire qu'une résistance relativement basse est pro-

duite entre la source S et le drain D). I1 faut noter que les tensions d'attaque produites par les inverseurs 66a, 66b sont référencées automatiquement au potentiel de la

borne 54N_1 La tension d'attaque de la grille G des tran-

sistors à effet de champ 72a, 72b (c'est-à-dire la tension à la grille G par rapport à la tension à la borne 42N1) est régulée d'une manière qui sera décrite, dans le cas

présent à moins de lOmV afin de produire un courant cons-

tant, 12 ampères dans le cas présent, dans chacune des

paires de transistors 72a, 72b qui doivent fournir 24 am-

pères pour un bon fonctionnement de l'amplificateur à champ -croisé 30. Dans le cas présent, l'amplificateur à champ

croisé 30 nécessite 14.000 volts et 24 ampères pour ampli-

fier le signal à haute fréquence fourni à sa borne d'en-

trée 38. Etant donné que chaque module doit laisser passer

24 ampères, deux transistors à effet de champ 72a, 72b con-

nectés en parallèle sont utilisés dans chaque module, cha-

que transistor ne conduisant que 12 ampères. La source de

tension 44 est une source de 18.000 volts dans le cas pré-

sent. Une chute de tension de 4.000 volts est donc produite par les modules 421-42N. Dans le cas présent, N est égal à

de sorte qu'une chute de tension de 50 volts est pro-

duite aux bornes de chacun des 80 modules 421-42N. Il faut également noter que les bornes 541- 54N de chacun des 80

modules 421-42N sont à des potentiels différents V54n, don-

nés par V54n = -18.000 + 50 (N-n) o N = 80 et n est le numéro du module, c'est-à-dire son indice. Ainsi, pour le module 42N-1 (o n'= N-l) le potentiel aux bornes 54N-1 est V54(N-1) = -18.000 + 50(N-N-1)) = -17.950 volts. Mais,

comme cela a été indiqué ci-dessus, les impulsions produi-

tes par l'opto-récepteur 56 et les inverseurs 66a, 66b sont

référencées V54 (N-l) et également les sources S des tran-

sistors à effet de champ 72a, 72b sont référencées à la tension V54(N-1). Ainsi, si l'on considère l'exemple du module 42N-_' une tension de 50 volts est présente entre les bornes 52N_1,' 54N-1' la borne 52N-1 étant positive par rapport à la borne 54N-_1 Quand les impulsions positives produites par les inverseurs 66a, 66b disparaissent, les

transistors à effet de champ 72a, 72b passent à l'état blo-

qué (c'est-à-dire qu'une haute résistance est introduite entre la source S et le drain D des transistors à effet de

champ 72a, 72b) de manière à deconnecter en fait électri-

quement la source de tension 44 de l'amplificateur à champ croisé 30. Mais il faut noter qu'enraison de la capacité entre l'anode et la cathode 34, 36 de l'amplificateur, ces électrodes emmagasinent initialement 14. 000 volts quand

l'amplificateur est déconnecté de la source 44. Cette ten-

sion de 14.000 volts emmagasinée est déchargée par la ré-

sistance en boucle 33 (20 K ohms dans le cas présent) dont il résulte que la cathode 36 de l'amplificateur 30 se trouve initialement à un potentiel négatif de 14.000 volts

par rapport à la masse et se décharge en une courte pé-

riode. Ainsi, toute la tension de 18.000 volts de la sour-

ce 44 apparatt aux-bornes des 80 modules 421-42N. I1 faut d'abord noter que la résistance effective d'un module (c'est-à-dire entre les bornes 52N-l' 54Nldu module 42N_),quand ce module est à l'état non conducteur, peut être considérée comme pratiquement égale à l'impédance d'entrée du convertisseur continu-continu 86 représenté sur la Figure par une résistance en pointillé 87 connectée entre la cathode de la diode 82 et la borne 54N_1 du module

42N_1' Etant donné que l'impédance d'entrée 87 du conver-

tisseur continu-continu 86 est d'environ 50K ohms dans le

cas présent quand le module est bloqué, la résistance to-

tale entre la cathode 36 de l'amplificateur 30 et la borne 46 de l'alimentation 44 est environ 4 M&cohos quand les

modules 421-42N sont non conducteurs. Ainsi, cette résis-

tance totale de 4 Mégohms est 200 fois plus grande que la résistance de 20K ohms de la résistance en boucle 33 de sorte que pratiquement toute la tension de 18.000 volts

de la source 44 est distribuée, également dans le cas pré-

sent parmi les 80 modules 401-40N, ce dont il résulte que chaque module reçoit une tension de 250 volts entre les bornes 52N, 54N; le potentiel à la borne 52N étant plus positif que le potentiel à la borne 54N. Ainsi, chacun des

modules se trouve à un potentiel de référence différent.

Autrement dit, la tension à la borne V54n peut être repré-

sentée maintenant par V54(n) = -18.000 + 250(N-n) de sorte que la tension à la borne 54N_1 (V54N_1) est maintenant -18.000 + 250(N-(N-1)) = -17.750 volts. Mais chacun des

éléments 56, 68a, 68bh, 72a, 72b, 80, 84 du module est ré-

férencé au potentiel de la borne 54N1. Ainsi, le poten-

tiel de 2S0 volts à la borne 52N-1 polarise la diode 82

dans le sens direct et ce potentiel de 250 volts est appli-

qué électriquement au convertisseur continu-continu 84. Ce dernier convertit le potentiel de 250 volts qui lui est appliqué en 10 volts dans le cas présent,par rapport à la tension à la borne 54N1l Cette tension de 10 volts est

appliquée aux bornes 60, 68a, 68b pour alimenter l'opto-

récepteur 56 et les inverseurs 66a, 66b. I1 faut également noter que le condensateur d'emmagasinage C se charge à 10 s

volts par rapport à la borne 54N-1; ainsi, quand les tran-

sistors à.effet de champ 72a, 72b des modules 421-42N sont

conducteurs, comme lorsque la source 44 est connectée élec-

triquement à l'amplificateur à champ croisé 30, la diode 82

est polarisée en opposition et la tension de 10 volts em-

magasinée dans le condensateur Cs est appliquée aux bornes , 68a, 68b ce qui fournit l'énergie d'alimentation des circuits actifs (c'est-à-dire l'opto-récepteur 56 et les inverseurs 66a, 68b). Les résistances 76a, 76b assurent la stabilité par rapport aux variations de transconductance des transistors 72a, 72b permettant ainsi qu'un courant correct se partage entre ces transistors. Les résistances 78a, 78b, conjointement avec les résistances en série 74a,

74b fournissent la réaction nécessaire pour que les modu-

les présentent une faible impédance dynamique qui est né-

cessaire pour maintenir une distribution égale de tension

entre les modules.

L'effet d'un dérangement dans l'un des modules 421-42N, sera maintenant considéré comme par exemple un dérangement dans l'une des diodes électroluminescentes

481-48N qui attaquent le module, un dérangement dans l'opto-

récepteur 56 de l'un de ces modules ou un dérangement

dans le convertisseur continu-continu 84 quand l'amplifi-

cateur à champ croisé 30 est débloqué (c'est-à-dire con-

necté à la source (44) la diode zéner 80 de ce module dé-

faillant amorce, court-circuite et conduit le courant voulu depuis la source 44 vers l'amplificateur 30 et évite

ainsi une défaillance de l'ensemble du modulateur d'impul-

sions 32. Cependant, il faut noter que la chute de tension de 250 volts aux bornes du module défaillant est maintenant distribuée entre les autres modules, c'est-à-dire les 79 modules qui restent, ce dont il résulte que ces modules subissent une chute de tensionde 250 volts plus (250/79) volts ees (250/79) volts supplémentaires ne sont qu'une petite

fraction des 250 volts normaux pour lesquels les transis-

tors des modules doivent fonctionner nominalement. La diode zener 80 est également utilisée pour limiter la tension aux bornes du module, à 300 volts dans le cas présent, dans le cas o des arcs dans l'amplificateur 30 entraînent des surtensions dans le modulateur d'impulsions 32 résultant

d'une inductance en série inévitable dans le câblage inter-

connectant les modules 421-42Net les connectant à l'ampli-

ficateur 30.

Comme cela a été indiqué ci-dessus, il est souhai-

table de réguler la tension aux grilles des transistors à effet de champ 72a, 72b. Cela se fait par les condensateurs Ca, Cb. Il faut d'abord noter que lorsque les modules sont

à l'état non conducteur, une tension de 250 volts est appli-

* quée aux bornes 521, 541 à 52N, 54N. Une tension de 250 volts est donc appliquée entre 52N1' 54N-1 de l'exemple

de module 54N_1 Les condensateurs Ca, Cb servent de con-

densateurs de blocage de courant continu dans cette condi-

tion et évitent ainsi une perte de puissance dans les résis-

tances 74a, 74b respectivement. Mais il faut noter que les

condensateurs Ca, Cb se chargent pendant l'état non conduc-

teur. Comme cela a été indiqué ci-dessus, dans le mode conducteur, le condensateur d'emmagasinage Cs fournit une alimentation à l'optorécepteur 56 et aux inverseurs 66a, 66b. Mais étant donné que l'énergie est appauvrie par le condensateur d'emmagasinage Cs, la tension des grilles G des transistors à effet de champ 72a, 72b, en l'absence des condensateurs Ca, Cb aurait tendance à chuter. Les

condensateurs Ca, Cb tendent à réduire la chute de ten-

sion en se déchargeant par les circuits drain-source des transistors à effet de champ 72a, 72b, par les résistances 76a, 76b, par le condensateur d'emmagasinage Cs, par les

bornes 68a, 68b des inverseurs 66a, 66b et par les résis- tances 74a, 74b. Il faut noter que le courant de décharge des

condensateurs CaCb, en passant par les résistances 74a, 74b produit une chute de tension aux bornes de ces résistances 74a, 74b qui est plus positive aux sorties des inverseurs 66a, 66b qu'aux grilles des transistors à effet de champ 72a, 72b. Ainsi, quand les condensateurs Ca, Cb se déchargent, le courant de décharge qu'ils produisent diminue également et les tensions aux grilles G augmentent dans le sens positif. Si (Cs/2Y.R74a = R7a.Ca = R78b.Cb,

o Cs est la capacité du condensateur Cs; R74a est la va-

leur de la résistance 74a; R74b la valeur de la résistance 74b, Ca la capacité du condensateur Ca; et Cb la capacité du condensateur Cb, l'augmentation positive de la tension

aux grilles G des transistors 72a, 72b à partir de la dé-

charge des condensateurs Ca, Cb équilibre la chute de ten-

sion aux grilles G par rapport à la décharge du condensa-

teur C de sorte que la tension résultante aux grilles G est pratiquement constante pendant le mode de conduction du module. Il est bien entendu que de nombreuses modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit et illustré à titre d'exemple nullement limitatif sans sortir

du cadre ni de l'esprit de l'invention.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Circuit de commutation destiné à connecter ou à

déconnecter électriquement une source de tension (44), sé-

lectivement à une charge en fonction d'un signal électrique de commande, circuit caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (48) de conversion du signal électrique de com- mande en un signal d'énergie de rayonnement et plusieurs modules de commutation (42) connectés en série entre la

charge et la source de tension, chacun de ces modules com-

portant un transistor de commutation (72a, 72b) et un dis-

positif (56) réagissant au signal d'énergie de rayonnement en attaquant le transistor entre l'état conducteur et l'état non conducteur, sélectivement en fonction de l'énergie de rayonnement.

2. Circuit de commutation selon la revendication 1,

caractérisé en ce que chacun des modules comporte un dispo-

sitif (80) connecté aux bornes du transistor pour établir un courtcircuit en parallèle avec le transistor quand le circuit de commutation connecte la source de tension à la charge dans le cas d'un dérangement du module, la tension

normalement distribuée à ce module défaillant étant distri-

buée parmi les autres modules non défaillants.

3. Circuit de commutation selon la revendicatin 1,

caractérisé en ce que chacun des modules comporte un cir-

cuit actif (66a, 66b) connecté au transistor et un dispo-

sitif d'emmagasinage d'-énergie (Ca, Cb), ce dispositif

d'emmagasinage d'énergie étant connecté à la source de ten-

sion quand cette dernière est déconnectée de la charge et ce dispositif d'emmagasinage appliquant une alimentation au circuit actif quand la source de tension est connectée à

la charge.

4. Circuit de commutation selon la revendication 3,

caractérisé en ce que l'un des modules comporte un conver-

tisseur de tension (84) connecté entre la source de tension

et le circuit actif.

5. Circuit de commutation destiné à connecter ou à

déconnecter électriquement une source de tension (44) sé-

lectivement à une charge en fonction d'un signal de com-

mande, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (48) de conversion du signal de commande en un signal d'énergie de rayonnement, plusieurs modules de commutation (42) dont chacun comporte un transistor (72a, 72b) avec une électrode de commande et deux électrodes de sortie et un circuit

d'attaque (66a, 66b) réagissant au signal de commande d'é-

nergie de rayonnement en convertissant ce signal de commande de rayonnement en un signal d'attaque correspondant, ledit

circuit d'attaque fournissant le signal d'attaque à l'é-

lectrode de commande du transistor pour le faire passer

sélectivement en un état conducteur ou en un état non con-

ducteur entre les deux électrodes du transistor, sélective-

ment en fonction du signal d'attaque,et un dispositif (52, 54) de connexion des électrodes de sortie de plusieurs

modules en série entre la source et-la charge.

6. Circuit de commutation selon la revendication 5,

caractérisé en ce que chacun des modules comporte un dispo-

sitif d'emmagasinage d'énergie (Ca,Cb) etun dispositif (66a,

66b) deconnexion de la source de tension au dispositif d'em-

magasinage de tension quand la source de tension est dé-

connectée de la charge pour charger ce dispositif d'emma-

gasinage d'énergie et pour connecter la source de tension

au circuit d'attaque afin de fournir de l'énergie à ce cir-

cuit d'attaque quand la source-de tension est connectée à

la charge.

7. Circuit de commutation selon la revendication 6,

caractérisé en ce que le transistor (72a,72b) et un tran-

sistor à effet de champ, l'électrode de commande étant l'électrode de grille et les électrodes de sortie étant les

électrodes de source et de drain.

8. Circuit de commutation selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une résistance (74a, 74b),

le circuit d'attaque (66a, 66b) fournissant le signal d'at-

taque à l'électrode de grille par l'intermédiaire d'une résistance.

9. Circuit de commutation selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une seconde résistance (78a,78b) et un condensateur (Ca, Cb) connects en série

entre l'électrode de grille et l'électrode de drain, le -

dispositif d'emmagasinage étant un condensateur.

10. Circuit de commutation selon la revendication 9,

caractérisé en ce que le produit de la capacité du conden-

sateur d'emmagasinage par lavaleur de ladite première resistance est à peu près proportioinnel au produit du condensateur

connecté en série par la valeur de la résistance connec-

tée en série.

11. Circuit de commutation selon la revendication 10,

caractérisé en ce qu'il comporte une diode zéner (80) con-

nectée en parallèle avec les électrodes de source et de

drain et le circuit d'attaque.

12. Circuit de commutation selon la revendication 11,

caractérisé en ce qu'il comporte un convertisseur de ten-

sion (84) connecté entre le transistor et le dispositif d'emmagasinage.

13. Circuit de commutation destiné à connecter ou à

déconnecter électriquement une source de tension (44), sé-

lectivement à une charge en fonction d'un signal de com-

mande, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs modules de commutation (42) connectés en série entre la charge et la source de tension, chacun de ces modules comportant un

transistor de commutation (72a, 72b), une source d'alimen-

tation (Ca, Cb) et un circuit d'attaque actif (66a, 66b)

connecté à la source d'alimentation pour produire une ten-

sion d'attaque en réponse au signal de commande, cette tension d'attaque attaquant le transistor entre un état conducteur et un état non conducteur, sélectivement en

fonction de la tension d'attaque, ladite tension d'atta-

que étant rapportée à la tension d'alimentation indépen-

damment de la connexion ou de la déconnexion entre la

source de tension et la charge.

14. Circuit de commutation selon la revendication 13, caractérisé en ce que la source d'alimentation est un élément passif d'emmagasinage d'énergie (Ca, Cb), cet élé- ment d'emmagasinage emmagasinant de l'énergie quand la

charge est déconnectée de la source de tension, cet élé-

ment fournissant de l'énergie au circuit d'attaque actif

quand la source de tension est connectée à la charge.

15. Circuit de commutation selon la revendication 14, caractérisé en ce que le circuit d'attaque actif comporte

un système opto-électronique (56).