FR2606243A1 - Regulateur pour alimentation en courant a chassis isole - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UNE ALIMENTATION EN COURANT POUR UN APPAREIL VIDEO. SELON L'INVENTION, ELLE COMPREND UN MONTAGE DE REGULATION 37 QUI REPOND A LA FOIS A L'INFORMATION DE TENSION DE 22 ET DE COURANT DE 52 AFIN DE PRODUIRE DES SIGNAUX DONT LA LARGEUR D'IMPULSION EST MODULEE POUR LE COMMUTATEUR 46, 50 D'ALIMENTATION EN COURANT; LE MONTAGE DE REGULATION 37 EST ELECTRIQUEMENT NON ISOLE DES CIRCUITS DE CHARGE ET DE SORTIE POUR PRODUIRE UNE REACTION DIRECTE DE L'UNE DES ALIMENTATIONS EN TENSION DES CIRCUITS DE CHARGE 16 AFIN D'EFFECTUER UNE REGULATION PRECISE DE LA TENSION D'ALIMENTATION; L'INFORMATION D'ECOULEMENT DE COURANT PRIMAIRE EST OBTENUE VIA UN ENROULEMENT 70 ELECTRIQUEMENT ISOLE DE LA SOURCE NON REGULEE 10, DE MANIERE QUE TOUT LE MONTAGE DE REGULATION SOIT ELECTRIQUEMENT NON ISOLE DES ALIMENTATIONS DES CIRCUITS DE CHARGE. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX APPAREILS DE TELEVISION OU MONITEURS D'ORDINATEURS.
Description
La présente invention se rapporte à des alimentations en courant pour
appareils vidéo et, en particulier, à des alimentations en courant qui produisent un isolement électrique entre l'alimentation en tension d'entrée et les circuits de charge de
l'appareil vidéo.
Des appareils vidéo, comme les récepteurs de télévision et les moniteurs d'ordinateur, contiennent par exemple des alimentations en courant qui produisent un ou plusieurs niveaux de tension régulées pour alimenter divers circuits de charge. Ces circuits de charge sont typiquement incorporés dans l'appareil vidéo, mais peuvent être des dispositifs périphériques ou externes, comme un ordinateur. Le degré requis de régulation des tensions d'alimentation des circuits de charge peut être assez sévère, en particulier dans le cas de moniteurs d'ordinateur. Les moniteurs et les récepteurs de télévision, o une entrée et une sortie vidéo et audio directes par terminaux accessibles à l'utilisateur sont possibles, nécessitent un moyen pour isoler électriquement les bornes d'entrée et de sortie de la ligne de courant alternatif. L'isolement électrique peut être accompli de manière efficace et économique en isolant électriquement l'enroulement primaire connecté à la ligne de courant alternatif d'un transformateur d'alimentation en courant, des enroulements secondaires connectés aux circuits de charge accessibles à l'utilisateur. Le courant de conduction dans l'enroulement primaire est commuté pour effectuer la régulation des alimentations en tension des circuits de charge développées dans l'enroulement secondaire. Avec le transformateur de courant qui est la structure isolante, il n'est pas possible de coupler directement un signal de réaction de l'un des circuits de charge connectés à un enroulement secondaire au montage de régulation ou de contr8le qui est connecté à l'enroulement primaire du transformateur. Afin d'éviter le supplément de prix et de complexité d'un dispositif d'isolement ou structure par réaction, il est possible de prévoir une régulation de l'alimentation des circuits de charge par réaction du
c8té enroulement primaire du transformateur de puissance.
Cependant, une régulation du c8té primaire peut rendre plus difficile la détection de défauts ou mauvais fonctionnements des circuits de charge que lorsque l'on utilise des agencements de régulation par réaction des
circuits de charge.
Selon un aspect de la présente invention, une alimentation en courant pour un appareil vidéo comprend une source de tension non régulée et un premier enroulement couplé à et excité par ladite source de tension non régulée. Un commutateur est couplé au premier enroulement et il en est électriquement non isolé pour contr8ler l'excitation du premier enroulement en réponse à un signal d'entrée. Un second enroulement est électriquement isolé du premier enroulement et est excité en réponse à l'excitation du premier enroulement pour appliquer du courant à une charge. Un moyen de commande, électriquement isolé du premier enroulement, produit le signal d'entrée pour le commutateur en réponse aux premier et second signaux de réaction. Des moyens forment une barrière d'isolement électrique pour coupler le signal d'entrée du moyen de commande au commutateur. Un moyen électriquement isolé du premier enroulement est couplé au moyen de commande pour produire le premier signal de réaction qui est dérivé en réponse à la tension développée dans le second enroulement. Un circuit comprenant un troisième enroulement, électriquement isolé du premier enroulement, est couplé au circuit de commande et produit le second signal de réaction dérivé en réponse
à l'écoulement de courant dans le premier enroulement.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci
apparaîtront plus clairement au cours de la description
explicative qui va suivre faite en référence au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lequel: - la figure unique donne un schéma bloc d'une partie d'un appareil vidéo contenant une alimentation en
courant selon un aspect de la présente invention.
En se référant à la figure, elle montre un appareil vidéo, tel qu'un récepteur de télévision ou moniteur d'ordinateur, par exemple, o une source de tension alternative 10, telle qu'une alimentation en courant alternatif, est redressée par un montage redresseur 11 et filtrée par un condensateur 12 pour former une source de tension continue non régulée qui est appliquée à une borne d'un enroulement primaire 14 d'un transformateur 15. L'écoulement de courant de la source de tension continue non régulée à travers l'enroulement primaire 14 force le courant à s'écouler et des tensions à se développer dans les enroulements secondaires 13, 16
et 17 par action de transformateur.
La tension développée dans l'enroulement 13 est redressée par une diode 18 et filtrée par le condensateur 19 pour produire une tension continue à une borne 29 ayant, à titre d'exemple, un niveau désigné par +V, que l'on peut utiliser pour alimenter divers circuits de
charge de l'appareil vidéo.
La tension développée dans l'enroulement 16 est redressée par une diode 20 et filtrée par un condensateur 21 pour former une tension continue d'alimentation qui, à titre d'exemple, fournit du courant au montage de traitement de signaux 22. Le montage de traitement de signaux 22 reçoit, à titre d'exemple, des signaux vidéo désignés du rouge, du vert et du bleu (R, G, B), ainsi qu'un signal de synchronisation (S), par une borne d'entrée 23 accessible à l'utilisateur, d'une source externe de signaux (non représentée), comme un ordinateur. Le montage 22 de traitement de signaux produit des signaux d'attaque couleur du rouge, du vert et du bleu qui sont appliqués à l'ensemble de canons d'électrons (non représenté) d'un tube à rayons
cathodiques (CRT) 24 par un conducteur 25.
La tension développée dans l'enroulement 17 est redressée par une diode 26 et est filtrée par un condensateur 30 pour former une tension d'alimentation en courant continu qui, à titre d'exemple, est utilisée pour alimenter un circuit de déviation horizontale 31. Le circuit de déviation horizontale 31 produit un signal de déviation qui est appliqué à et produit un courant de déviation dans un enroulement de déviation horizontale, qui fait partie d'un bobinage de déviation 32, qui est placé sur le col du tube à rayons cathodiques 24. Le circuit de déviation horizontale 31 est synchronisé en fonctionnement par un signal approprié de synchronisation à la fréquence horizontale ou de lignes appliqué par le
montage 22 de traitement de signaux via un conducteur HS.
Le transformateur 15 produit l'isolement électrique entre la source de tension alternative du secteur 10 et les circuits de charge accessibles à l'utilisateur et connectés aux secondaires, comme le circuit 22 de traitement de signaux. Cet isolement est indiqué par l'utilisation de différents symboles de masse
sur cette figure.
Le fonctionnement général de l'alimentation en courant sera maintenant décrit. Le signal de synchronisation à la fréquence horizontale ou de lignes au conducteur HS est également appliqué, via une borne 39, à l'entrée de synchronisation d'un circuit de commande de régulateur 37, qui fonctionne comme un modulateur de la largeur des impulsions. Pendant la mise en marche de l'appareil vidéo, avant que des impulsions de synchronisation ne soient disponibles, la fréquence autonome du circuit de commande de régulateur 37 est établie par une résistance 33 et un condensateur 34. Le circuit de commande de régulateur 37 est illustré, à titre d'exemple, sous la forme d'un circuit intégré ayant
la désignation du type uC 3842, fabriqué par Unitrode.
Des nombres représentatifs des plots de ce circuit intégré sont montrés dans le contour du circuit de commande de régulateur 37. Un condensateur 35 fonctionne comme un condensateur de dérivation. Le transistor 36 et la résistance 28 produisent une compensation de la pente de l'impulsion de synchronisation. Le courant de fonctionnement du circuit de commande de régulateur 37 est appliqué, par l'alimentation +V développée au secondaire, à la borne 29, à une borne d'entrée d'alimentation en courant 48 du circuit de commande de régulateur 37 via une diode 49. Pendant la mise en marche de l'appareil vidéo, avant que l'alimentation +V ne soit établie, le courant est fourni à la borne 48 du circuit de commande de régulateur 37 par une alimentation de mise en marche 59 qui peut être dérivée de l'alimentation en tension non régulée par un certain nombre de moyens conventionnels. La sortie du circuit de commande de régulateur 37 à la borne 38 est un signal de commutation dont la largeur d'impulsion est modulée, qui est appliqué, par un condensateur de couplage 40, à un enroulement 41 d'un transformateur 42 qui forme l'isolement électrique entre le circuit de commande de régulateur 37 et le montage qui est non isolé de la source du courant alternatif du secteur 10. Le signal de commutation développé dans l'enroulement 43 du transformateur 42 est appliqué, via la résistance 44 et la diode 45, qui établissent un niveau de courant d'attaque pendant la mise en marche de l'appareil vidéo, à la base d'un transistor 46. Le signfal de commutation est également appliqué, par un montage d'attaque 47 en push-pull, à la porte d'un transistor à effet de champ (FET) 50. Le transistor 46 et le FET 50 sont connectés en configuration en cascode. Le signal de commutation du circuit de commande de régulateur 37 force le transistor 46 et le FET 50 à passer à des états conducteurs. Le FET 50 passe à des états conducteurs en réponse aux impulsions de commutation du circuit de commande de régulateur 37 plus rapidement que le transistor 46. La conduction du FET 50 aidera par conséquent à la mise en circuit et hors circuit du transistor 46 en tirant l'émetteur du transistor 46 vers le bas pour mettre le transistor 46 en circuit et en ouvrant l'émetteur du transistor 46 pour le mettre hors circuit. Lorsque le transistor 46 est conducteur, le courant s'écoule de la source de courant continu non régulé, par l'enroulement primaire 14, un enroulement 51 d'un transformateur 52, le trajet collecteur-émetteur du transistor 46 et le trajet drain-source du FET 50, vers la masse. L'enroulement secondaire 53 du transformateur 52 applique un courant régénératif de base, en réponse à l'écoulement de courant dans l'enroulement 51, via une diode 54, au transistor 46 afin de saturer rapidement celui-ci et de le maintenir à la saturation pour réduire la dissipation de puissance. Un condensateur 55, une résistance 56 et une diode 57 forment un circuit amortisseur pour absorber l'excès d'énergie lorsque le transistor 46 est rendu non conducteur afin de réduire l'amplitude de la pointe de tension appliquée au transistor 46. Une diode Zener 60 et un condensateur 61 servent à supprimer la charge de base du transistor 46
lorsque celui-ci est rendu non conducteur.
Les niveaux des tensions continues appliquées au montage 22 de traitement de signaux et au circuit 31 de déviation horizontale sont régulés en contr81ant la durée utile des impulsions de commutation à la sortie du circuit de commande de régulateur 37, ce qui, à son tour, détermine l'intervalle de conduction du transistor 46 et par conséquent l'intervalle d'écoulement de courant à travers l'enroulement primaire 14. Pour un appareil video qui est utilisé en tant que moniteur d'ordinateur, par exemple, il est nécessaire que la tension d'alimentation du secondaire ou du circuit de charge soit régulée à des tolérances précises. Cette régulation précise peut être efficacement obtenue partiellement en établissant un signal de réaction se rapportant à la tension de sortie à partir de l'une des tensions d'alimentation des circuits de charge. Afin d'éviter le prix et la complexité d'un composant électrique isolant, tel qu'un transformateur ou un opto-coupleur, entre l'alimentation des circuits de charge et le montage de régulation, il est souhaitable de référencer les circuits de charge et le montage de régulation au même potentiel de la masse, comme le montre la figure, de manière qu'ils soient non isolés. Le montage de régulation doit alors être électriquement isolé de l'alimentation en tension alternative du secteur. Avec cet agencement, comme le montre la figure, le signal de réaction se rapportant à la tension de sortie est dérivé de la tension développée dans l'enroulement secondaire ou de charge 16 et est directement appliqué à la borne 67 du circuit de commande de régulateur 35 via un réseau de réaction comprenant des résistances 63, 64 et 68, une résistance variable 65 et un condensateur 66. Le signal de réaction en rapport avec la tension, développé à l'enroulement secondaire 16 régule la tension de sortie par rapport aux variations des conditions des circuits de charge. Les résistances 64 et 68, et la résistance variable 65 forment un diviseur de tension qui établit une tension pour l'entrée d'amplificateur d'erreur à la borne 67 du circuit de commande de régulateur 37. La résistance variable 65 aJuste le niveau de tension auquel la tension de sortie est régulée. La sortie de l'amplificateur d'erreur de réglage de tension à l'intérieur du circuit de commande de régulateur 37 établit, à titre d'exemple, la tension positive de référence pour une entrée du montage de commande du mode de courant du circuit de commande de
régulateur 37.
Selon un aspect de la présente invention, l'entrée négative du circuit de commande des modes de courant du circuit de commande de régulateur 37 est formée, à titre d'exemple, par un signal représentatif de
l'écoulement de courant dans l'enroulement primaire 14.
Ce signal est dérivé d'un enroulement 70 du transformateur 52 et est appliqué, comme on le décrira, à
une borne 71 du circuit de commande de régulateur 37.
L'enroulement 70 est électriquement isolé de l'enroulement primaire 14 mais cependant répond au courant dans l'enroulement primaire à travers l'enroulement 51 du transformateur 52. Le courant dans l'enroulement 70, représentatif de l'écoulement de courant dans l'enroulemente primaire, établit une tension dans la résistance 72 via une diode 73. La résistance 74 et le condensateur 75 forment un filtre passe-bas pour supprimer les pics de bruit du signal de réaction se rapportant au courant. Tandis que le courant dans l'enroulement primaire est en rampe vers le haut ou augmente, la tension dans la résistance 72 atteint la tension positive de référence pour l'amplificateur d'erreur de contr8le du mode de courant et le moyen d'attaque de l'impulsion de sortie est mis hors circuit, pour ainsi contr8ler la largeur d'impulsion de l'impulsion de sortie à la borne 38. L'amplificateur d'erreur du mode de courant est construit de manière que la tension à la borne d'entrée 71 ne puisse dépasser 1,0 volt sans que l'impulsion de commutation ne soit terminée. De cette manière, le courant primaire est limité à un niveau égal au rapport de 1,0 volt divisé par la valeur de la résistance 72. On obtient ainsi une
protection contre l'excès de courant.
Le circuit régulateur d'alimentation en courant précédemment décrit offre à la fois une régulation du courant dans l'enroulement primaire et de la tension de sortie. Selon un nouvel aspect de la présente invention, le circuit de commande de régulateur est électriquement non isolé des circuits de sortie connectés au secondaire, permettant ainsi une réaction directe de l'information de tension de sortie sur les circuits régulateurs et offrant une régulation très précise des tensions d'alimentation
de sortie.
Claims (1)
- REVENDICATIONAlimentation en courant pour un appareil vidéo comprenant: une source de tension non régulée; un premier enroulement couplé à ladite source de tension non régulée pour être ainsi excité; un commutateur couplé audit premier enroulement et qui en et électriquement non isolé pour contrôler l'excitation dudit premier enroulement en réponse à un signal d'entrée; un second enroulement, électriquement isolé dudit premier enroulement, excité en réponse à l'excitation dudit premier enroulement pour appliquer du courant à une charge; caractérisée par un moyen de commande (37) électriquement isolé dudit premier enroulement (14) pour produire ledit signal d'entrée pour ledit commutateur (46, 50) en réponse aux premier (de 22) et second (de 70) signaux de réaction; un moyen (42) formant une barrière d'isolement électrique pour coupler ledit signal d'entrée dudit moyen de commande (37) audit commutateur (46, 50); un moyen (68) électriquement isolé dudit premier enroulement (14) et couplé audit moyen de commande (37) pour produire ledit premier signal de réaction dérivé en réponse à la tension développée dans ledit second enroulement (16); et un moyen (52) comprenant un troisième enroulement (70) électriquement isolé dudit premier enroulement (14), couplé audit moyen de commande (37) pour produire ledit second signal de réaction dérivé en réponse à l'écoulement de courant dans ledit premierenroulement (14).
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