FR2655230A2 - Power supply circuit for an arc lamp, especially for a motor vehicle spotlight - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un perfectionnement à un circuit d'alimentation pour une lampe à arc qui fait l'objet de la demande de brevet français déposée le 31 mars 1989 sous le No. 89 04308 au nom de la Demanderesse, demande de brevet à laquelle se rattache la présente demande de certificat d'addition. The present invention relates to an improvement to a power supply circuit for an arc lamp which is the subject of the French patent application filed March 31, 1989 under No. 89 04308 in the name of the Applicant, patent application to which this application for a certificate of addition is attached.
Dans le circuit illustré à la figure 2 de la demande de brevet principal, la haute tension (de l'ordre de 1 kV) aux bornes du primaire PT du transformateur, nécessaire à l'amorçage de l'arc, est engendrée par un courant essentiellement continu qui traverse l'inductance Li. In the circuit illustrated in Figure 2 of the main patent application, the high voltage (of the order of 1 kV) across the primary PT of the transformer, necessary for the initiation of the arc, is generated by a current essentially continuous which passes through the inductance Li.
Et ce mode de fonctionnement est obtenu en commandant les transistors Ti et T2 de telle sorte que Ti soit fermé pendant une durée sensiblement supérieure à la durée pendant laquelle T2 est fermé. And this mode of operation is obtained by controlling the transistors Ti and T2 so that Ti is closed for a period substantially greater than the duration during which T2 is closed.
Il en résulte concrètement la nécessité d'utiliser pour Li une self capable de supporter des courants très élevés, et donc coûteuse et encombrante. The practical result of this is the need to use for Li a reactor capable of withstanding very high currents, and therefore expensive and cumbersome.
Par ailleurs, dans le mode de fonctionnement du circuit destiné au chauffage de la lampe, immédiatement après l'établissement de l'arc, Ti reste en permanence ouvert tandis que l'obtention d'un courant élevé dans la lampe, pour son échauffement, se fait par une modulation appropriée de la commande de Tz. Moreover, in the mode of operation of the circuit for heating the lamp, immediately after the establishment of the arc, Ti remains permanently open while obtaining a high current in the lamp, for its heating, is done by an appropriate modulation of the Tz control.
Ce mode de fonctionnement se traduit par un facteur de forme élevée des ondes appliquées à la lampe et par un courant extrêmement élevé dans le primaire du transformateur et dans T2 (typiquement de l'ordre de 30 ampères) pendant les phases de conduction de celui-ci. En conséquence, il faut choisir pour T2 un composant ayant à la fois une intensité admissible élevée et un bon comportement en commutation, ce qui le rend extrêmement coûteux. This mode of operation results in a high form factor of the waves applied to the lamp and by an extremely high current in the transformer primary and in T2 (typically of the order of 30 amperes) during the conduction phases of the latter. this. Consequently, T2 must be chosen for a component having both a high ampacity and a good switching behavior, which makes it extremely expensive.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients du circuit de la figure 2 de la demande de brevet principal et à proposer un circuit dans lequel l'inductance Li puisse être réalisée de façon économique, sans que ce ne soit au détriment des qualités (tension, énergie) des impulsions d'amorçage engendrées. The present invention aims to overcome these drawbacks of the circuit of FIG. 2 of the main patent application and to propose a circuit in which the inductance Li can be realized economically, without it being to the detriment of the qualities (voltage, energy) generated priming pulses.
Elle concerne à cet effet selon un premier aspect un circuit d'alimentation tel que défini dans la revendication 1 du brevet principal, caractérisé en ce qu'il comprend
une source de tension continue;
une inductance dont une première borne est reliée à la source de tension et dont une seconde borne est reliée à une première borne de l'enroulement primaire du transformateur,
un premier condensateur monté entre la seconde borne de l'inductance et la masse,
un second condensateur monté entre une seconde borne de l'enroulement primaire et la masse, et
deux moyens interrupteurs montés respectivement aux bornes des deux condensateurs et dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par un dispositif de commande, et en ce que, pour établir une succession d'impulsions de haute tension aux bornes de la lampe en vue de son amorçage, le dispositif de commande détermine cycliquement une première phase pendant laquelle le premier moyen interrupteur est fermé et le second moyen interrupteur est ouvert, pour charger ledit second condensateur puis établir dans ledit premier moyen interrupteur un courant inverse de décharge du second condensateur, et une seconde phase pendant laquelle le premier moyen interrupteur est brusquement ouvert tandis que le second moyen interrupteur est fermé, pour engendrer aux bornes du premier condensateur et appliquer à l'enroulement primaire du transformateur une impulsion énergétique de haute tension résultant de la charge du premier condensateur par ledit courant de décharge. It relates for this purpose in a first aspect a supply circuit as defined in claim 1 of the main patent, characterized in that it comprises
a source of continuous voltage;
an inductor whose first terminal is connected to the voltage source and a second terminal of which is connected to a first terminal of the primary winding of the transformer,
a first capacitor connected between the second terminal of the inductor and the ground,
a second capacitor mounted between a second terminal of the primary winding and the ground, and
two switch means respectively mounted across the two capacitors and whose opening and closing are controlled by a control device, and in that, to establish a succession of high voltage pulses across the lamp for its initiation, the control device cyclically determines a first phase during which the first switch means is closed and the second switch means is open, for charging said second capacitor and then establishing in said first switch means a reverse current discharge of the second capacitor, and a second phase during which the first switching means is suddenly open while the second switching means is closed, for generating at the terminals of the first capacitor and applying to the primary winding of the transformer a high voltage energy pulse resulting from the charging of the first capacitor by said discharge current.
Grâce à un tel mode de fonctionnement, c'est dans l'inductance constituée par l'enroulement primaire du transformateur qu'est formé le courant destiné à engendrer les impulsions de haute tension. Thanks to such a mode of operation, it is in the inductance constituted by the primary winding of the transformer that the current for generating the high voltage pulses is formed.
De façon avantageuse, stlbsequenlment à l'obtention de l'impulsion de haute tension, la seconde phase est prolongée pour laisser croitre un courant dans le second moyen interrupteur et provoquer la charge du second condensateur au début de la première phase subséquente. Advantageously, in order to obtain the high voltage pulse, the second phase is extended to allow a current to flow in the second switching means and to cause the charge of the second capacitor at the beginning of the first subsequent phase.
Par ailleurs, 11 invention vise à proposer un circuit d'alimentation dans lequel les semi-conducteurs de puissance utilisés puissent etre économiques, avec notamment une intensité admissible réduite. Furthermore, the invention aims to provide a power supply circuit in which power semiconductors used can be economic, including a reduced current intensity.
L'invention concerne donc selon un second aspect un circuit d'alimentation du type de la revendication 1 du brevet principal, caractérisé en ce qu'il comprend
une source de tension continue;
un premier enroulement primaire du transformateur monté entre la source de tension et une première borne d'un premier condensateur,
un second enroulement primaire du transformateur monté entre la source de tension et une première borne d'un second condensateur, les secondes bornes des deux condensateurs étant reliées à la masse, et
deux moyens interrupteurs montés respectivement aux bornes des deux condensateurs et dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par un dispositif de commande, et en ce que le dispositif de commande ouvre et ferme les deux moyens interrupteurs en opposition de phase et fait varier la durée de fermeture de chacun des deux moyens interrupteurs pour établir dans la lampe un courant variable en fonction de son état.The invention thus relates, according to a second aspect, to a power supply circuit of the type of claim 1 of the main patent, characterized in that it comprises
a source of continuous voltage;
a first primary winding of the transformer mounted between the voltage source and a first terminal of a first capacitor,
a second primary winding of the transformer mounted between the voltage source and a first terminal of a second capacitor, the second terminals of the two capacitors being connected to ground, and
two switch means mounted respectively on the terminals of the two capacitors and whose opening and closing are controlled by a control device, and in that the control device opens and closes the two switch means in opposite phase and varies the duration closing each of the two switch means to establish in the lamp a variable current depending on its state.
De façon préférée, pendant une phase de chauffage de la lampe, une fois l'arc amorcé, la durée de fermeture de chacun des deux moyens interrupteurs est égale à la moitié de la période de commande. Preferably, during a heating phase of the lamp, once the arc has started, the closing time of each of the two switch means is equal to half of the control period.
D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels
la figure 1 est un schéma d'un circuit d'alimentation de lampe à arc, apte à fonctionner dans un mode perfectionné selon l'invention,
la figure 2 représente un chronogramme de divers paramètres électriques du circuit de la figure 1, dans un mode de fonctionnement initial du circuit,
la figure 3 est un schéma d'une variante de réalisation du circuit de la figure 1,
la figure 4 représente un chronogramme de divers paramètres électriques du circuit de la figure 3, dans un mode de fonctionnement intermédiaire dudit circuit, et
la figure 5 représente schématiquement un dispositif de commande du circuit de la figure 1.Other aspects, objects and advantages of the present invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawings, in which:
FIG. 1 is a diagram of an arc lamp supply circuit capable of operating in an improved mode according to the invention,
FIG. 2 represents a timing diagram of various electrical parameters of the circuit of FIG. 1, in an initial operating mode of the circuit,
FIG. 3 is a diagram of an alternative embodiment of the circuit of FIG. 1,
FIG. 4 represents a chronogram of various electrical parameters of the circuit of FIG. 3, in an intermediate operating mode of said circuit, and
FIG. 5 schematically represents a control device of the circuit of FIG. 1.
Le circuit d'alimentation d'une lampe à arc représenté sur la figure 1 est dans son principe strictement identique à celui de la figure 2 de la demande de brevet principal. Une première borne d'un inductance L1 est reliée à la borne positive d'une source de tension continue E, tandis que la seconde borne de L1 est reliée d'une part à la première borne de l'enroulement primaire PT d'un transformateur T, et d'autre part à la cathode d'une première diode D1 et à la première borne d'un premier condensateur Ci. La seconde borne de Cl et l'anode de D1 sont reliées à la borne négative de E (masse). Un transistor à effet de champ (TEC) Ti a sa source reliée à la cathode de D1 et à la première borne de C1 et son drain relié à la masse, sa grille étant reliée à une première borne de sortie d'un circuit de commande indiqué schématiquement en 200. The supply circuit of an arc lamp shown in Figure 1 is in principle strictly identical to that of Figure 2 of the main patent application. A first terminal of an inductor L1 is connected to the positive terminal of a DC voltage source E, while the second terminal of L1 is connected on the one hand to the first terminal of the primary winding PT of a transformer T, and on the other hand to the cathode of a first diode D1 and to the first terminal of a first capacitor Ci. The second terminal of Cl and the anode of D1 are connected to the negative terminal of E (ground) . A field effect transistor (TEC) Ti has its source connected to the cathode of D1 and to the first terminal of C1 and its drain connected to ground, its gate being connected to a first output terminal of a control circuit shown schematically in 200.
La seconde borne du primaire PT de T est reliée à la première borne d'un second condensateur C2, à la cathode d'une seconde diode D2 et à la source d'un second
TEC T2 . Ces trois composants sont également montés en parallèle et la seconde borne de Cz, l'anode de D2 et le drain de T2 sont tous trois reliés à la masse.The second terminal of the primary PT of T is connected to the first terminal of a second capacitor C2, to the cathode of a second diode D2 and to the source of a second
TEC T2. These three components are also connected in parallel and the second terminal of Cz, the anode of D2 and the drain of T2 are all connected to ground.
La grille de T2 est reliée à une seconde borne de sortie du circuit de commande 200. The T2 gate is connected to a second output terminal of the control circuit 200.
Une lampe à arc L est montée entre les bornes de l'enroulement secondaire ST du transformateur T. An arc lamp L is mounted between the terminals of the secondary winding ST of the transformer T.
Enfin au circuit 200 est relié un détecteur 210 du courant dans le secondaire ST de T. Finally, the circuit 200 is connected to a detector 210 of the current in the secondary ST of T.
On désigne par Vi et V2 les tensions présentes respectivement aux bornes des condensateurs Ci et C2, et par ii et i2 les courants circulant respectivement dans L1 et PT
On va maintenant décrire en référence à la figure 2 le fonctionnement du circuit de la figure 1 dans un mode initial d'amorçage de l'arc de la lampe L.Vi and V2 denote the voltages present respectively at the terminals of the capacitors Ci and C2, and by ii and i2 the currents flowing respectively in L1 and PT.
The operation of the circuit of FIG. 1 in an initial mode of starting the arc of the lamp L will now be described with reference to FIG.
On se place dans une situation initiale (instant to) dans laquelle il, Vi et Vz sont nuls, tandis que i2 a une valeur positive (obtenue comme expliqué plus loin). We place ourselves in an initial situation (instant to) in which it, Vi and Vz are zero, while i2 has a positive value (obtained as explained below).
A l'instant to, le circuit 200 ouvre T2 et ferme Tl. I1 en résulte que ii croît progressivement dans le circuit fermé (E, Li ), V1 restant nulle. Dans le même temps, i2 décroît assez rapidement, C2 se chargeant et V2 augmentant en conséquence, puis C2 commence à se décharger (i2 devient négatif et V2 diminue). At time to, the circuit 200 opens T2 and closes T1. As a result, it increases progressively in the closed circuit (E, Li), V1 remaining zero. At the same time, i2 decreases quite rapidly, C2 charging and V2 increasing accordingly, then C2 begins to discharge (i2 becomes negative and V2 decreases).
V2 et iz évolueraient normalement sous forme de sinusoïdales amorties mais, à l'instant ti, antérieur à la fin du premier demi-cycle de la sinusoïde, le circuit 200 ouvre T1 et ferme T2. V2 passe alors instantanément à zéro, et de même ii décroît très rapidement. Dans le même temps, Vi croît très brutalement jusqu'à une valeur très élevée, par la charge de Ci à l'aide du courant iz de décharge de C2 . Et le pic de haute tension positive Vi ainsi que le courant i2 initialement négatif évoluent alors jusqu'à zéro (instant tel') sous forme de sinusoïdales amorties dans le circuit (Ci , PT, T2). V2 and iz would normally evolve in the form of sinusoidal damping, but at time ti, prior to the end of the first half-cycle of the sinusoid, the circuit 200 opens T1 and closes T2. V2 then instantly goes to zero, and likewise decreases very rapidly. At the same time, Vi grows very sharply to a very high value, by the load of Ci with the aid of the discharge current iz of C2. And the positive high voltage peak Vi as well as the initially negative current i2 then evolve to zero (instant tel ') in the form of sinusoidal damped in the circuit (Ci, PT, T2).
Ensuite, les transistors Tl et T2 restant dans le meme état, le courant i2 croit à nouveau essentiellement linéairement dans le circuit à travers PT et T2 A l'instant t2, on retrouve la même situation qu'à to et un nouveau cycle commence. Then, the transistors T1 and T2 remaining in the same state, the current i2 again increases substantially linearly in the circuit through PT and T2 At time t2, we find the same situation as to and a new cycle begins.
Ainsi, conformément à un aspect essentiel du présent perfectionnement, la phase initiale du cycle (entre to et t) provoque l'accumulation d'une énergie électrique dans la boucle (T1, PT, C2), V2 et i2 étant en forme de sinusoïdes amorties, dont la fréquence est déterminée par les valeurs de C2 et PT et dont seulement un peu moins de la moitié d'un cycle se développe pendant cette phase. Thus, in accordance with an essential aspect of the present improvement, the initial phase of the cycle (between to and t) causes the accumulation of electrical energy in the loop (T1, PT, C2), V2 and i2 being in the form of sinusoids damped, whose frequency is determined by the values of C2 and PT and of which only a little less than half a cycle develops during this phase.
Ensuite, lors de l'ouverture de Ti et de la fermeture de T2 à l'instant ti , on utilise la forte valeur du courant de décharge lors de la première oscillation pour provoquer une surtension V1 très énergétique aux bornes de T1, grâce à son ouverture brutale. Then, during the opening of Ti and the closure of T2 at time ti, the high value of the discharge current during the first oscillation is used to cause a very energetic overvoltage V1 across T1, thanks to its brutal opening.
Et le choix de l'instant ti permet de contrôler de manière tout à fait simple la valeur de cette surtension. And the choice of the instant ti makes it possible to control quite simply the value of this overvoltage.
A titre d'exemple, avec une tension d'alimentation
VE de 12 volts, une inductance de l'ordre de 100 à 200 uli pour PT, une capacité de l'ordre de 100 à 500 nF pour C2, et une fréquence de commande de l'ordre de 1 à 5 kHz, on peut obtenir une impulsion de haute tension de l'ordre de 1 kV aux bornes de PT (et par exemple environ 10 kV aux bornes de L après élévation par le transformateur T), avec une énergie de l'ordre de 10 mJ . Ce dernier chiffre est à comparer à la valeur d'environ 1 mJ qui peut être obtenue avec la commande telle que décrite dans la demande de brevet principal.For example, with a supply voltage
VE of 12 volts, an inductance of the order of 100 to 200 uli for PT, a capacity of the order of 100 to 500 nF for C2, and a control frequency of the order of 1 to 5 kHz, one can obtain a high voltage pulse of the order of 1 kV across PT (and for example about 10 kV across L after elevation by the transformer T), with an energy of the order of 10 mJ. This latter figure is to be compared with the value of about 1 mJ which can be obtained with the order as described in the main patent application.
On peut observer sur la figure 2 que l'impulsion de la tension Vi formée aux bornes de Ci après l'ouverture de T1 se compose en réalité d'une succession d'impulsions très courtes d'une sinusoïde amortie, dont la fréquence assez élevée est déterminée par les valeurs de la capacité C1 et de l'inductance de PT. It can be seen in FIG. 2 that the pulse of the voltage Vi formed at the terminals of Ci after the opening of T1 actually consists of a succession of very short pulses of a damped sinusoid, the frequency of which is rather high. is determined by the values of the capacitance C1 and the inductance of PT.
Il est à noter que le mode de fonctionnement décrit ci-dessus fait appel à une fermeture de T1 de courte durée par rapport à la fermeture de T2, par opposition avec le fonctionnement décrit dans la demande de brevet principal. It should be noted that the operating mode described above makes use of a T1 closure of short duration compared to the closure of T2, as opposed to the operation described in the main patent application.
Un avantage essentiel de la présente invention réside en ce que, contrairement à la réalisation de la demande de brevet principal, la self Li n'intervient pas dans l'obtention de la surtension, seule la self constituée par l'enroulement PT entrant en jeu. La self
Li a pour seul objet d'éviter de mettre la batterie E en court-circuit lors de la fermeture de T1. Elle peut donc être réalisée très économiquement.An essential advantage of the present invention lies in that, unlike the realization of the main patent application, the self Li does not intervene in obtaining the overvoltage, only the self constituted by the winding PT coming into play The self
The sole purpose of Li is to avoid short-circuiting battery E when closing T1. It can therefore be done very economically.
Lorsque la phase d'amorçage décrite ci-dessus a amorcé la lampe, celle-ci présente maintenant un arc entre ses électrodes et a une résistance donnée rL. En outre, un courant circule dans le secondaire du transformateur, et ce courant ramené au primaire sera noté iL. On a donc i2 égal à iL + Iti (iu = courant de magnétisation). When the priming phase described above has initiated the lamp, it now has an arc between its electrodes and has a given resistance rL. In addition, a current flows in the secondary of the transformer, and this current brought back to the primary will be noted iL. Thus i2 is equal to iL + Iti (iu = magnetization current).
On va décrire brièvement ci-dessous le fonctionnement du circuit dans cette seconde phase, ce fonctionnement étant analogue à celui qui est décrit dans la demande de brevet principal. The operation of the circuit in this second phase will be briefly described below, this operation being similar to that described in the main patent application.
Tout d'abord, dès que le détecteur 210 a détecté l'amorçage de la lampe, T2 doit être maintenu fermé pendant une durée suffisante pour faire face à l'appel de courant dans le transformateur, et plus précisément pour fournir à la lampe le courant nécessaire pour l'établissement stable de l'arc. Pendant cette phase intermédaire, T1 est maintenu en permanence ouvert. Firstly, as soon as the detector 210 has detected the initiation of the lamp, T2 must be kept closed for a period of time sufficient to cope with the current draw in the transformer, and more precisely to provide the lamp with the current required for the stable establishment of the arc. During this intermediate phase, T1 is kept permanently open.
A la suite de cette opération, on excite T2 avec une commande à rapport cyclique élevé, pour le rendre alternativement ouvert et fermé. Following this operation, T2 is excited with a high duty cycle control, to make it alternately open and closed.
Selon que la self L1 ne sature pas ou sature, le montage fonctionne selon deux principes différents. Depending on whether the self L1 does not saturate or saturates, the assembly works according to two different principles.
Tout d'abord, T2 est fermé. Lorsque L1 n'est pas saturée, le courant ii croît à travers Lut, PT et L. Di est polarisée en inverse et ne conduit pas. First, T2 is closed. When L1 is not saturated, the current ii increases through Lut, PT and L. Di is reverse biased and does not conduct.
Lorsque l'on ouvre T2 , on peut considérer que Li se "décharge" dans le montage constitué de la mise en paralèle de Ci d'une part et du montage série d'une résistance égale à rL/m2 et de C2 d'autre part. li diminue donc assez rapidement. Le courant 12 diminue également, relativement lentement. Lorsque la tension aux bornes de Ci devient nulle, Di se met à conduire. When T2 is opened, it can be considered that Li "unloads" in the assembly constituted by the paralleling of Ci on the one hand and the series mounting of a resistance equal to rL / m2 and C2 on the other hand share. It therefore decreases quite rapidly. Current 12 also decreases, relatively slowly. When the voltage across Ci becomes zero, Di begins to drive.
Pratiquement au même instant, la tension sur C2 s'annule et D2 devient conductrice.Virtually at the same instant, the voltage on C2 vanishes and D2 becomes conductive.
L'enroulement PT est donc court-circuité et la tension aux bornes de la charge est nulle. The winding PT is short circuited and the voltage across the load is zero.
Puis on ferme à nouveau T2, si bien que l'on se retrouve dans les conditions initiales. Then we close again T2, so that we find ourselves in the initial conditions.
On applique ainsi aux bornes de la lampe des pics de tension relativement étroits (tension V2-V1 après transformation), avec une valeur de tension relativement faible, par exemple de l'ordre de 80 volts. Thus, relatively light voltage peaks (voltage V2-V1 after transformation) are applied to the lamp terminals, with a relatively low voltage value, for example of the order of 80 volts.
La valeur efficace du courant iL dans la lampe peut être réglée en modifiant la fréquence de commande de
T2 : lorsque cette fréquence est augmentée, la valeur efficace de iL diminue.The rms value of the current iL in the lamp can be adjusted by changing the control frequency of the lamp.
T2: when this frequency is increased, the rms value of iL decreases.
Dans un mode de fonctionnement avec l'inductance
Li saturée, le comportement du montage est modifié comme suit : lorsque, lors de la phase de croissance du courant telle que décrite ci-dessus, ii atteint le courant de saturation is, Li devient pratiquement un court-circuit.In a mode of operation with the inductor
Li saturated, the behavior of the assembly is modified as follows: when, during the phase of growth of the current as described above, ii reaches the saturation current is, Li becomes practically a short circuit.
Le courant ii est alors la somme du courant iL = Emz/rr dans la lampe et du courant magnétisant inti, qui croît linéairement en fonction du temps.The current ii is then the sum of the current iL = Emz / rr in the lamp and the magnetizing current inti, which increases linearly with time.
Lors de l'ouverture de T2 r le courant iL dans la lampe diminue très rapidement en raison de la désaturation de Li . On assiste ensuite à la charge de Ci et de C2 par le courant ii , comme précédemment, avec ensuite un retour de ces condensateurs à une tension nulle. At the opening of T2 r the current iL in the lamp decreases very rapidly due to the desaturation of Li. Then the charge of Ci and C2 is followed by the current ii, as before, followed by a return of these capacitors to a zero voltage.
Dans ces deux modes de fonctionnement (Ll non saturée et saturée), l'intensité efficace du courant dans la charge peut être modifiée par changement de la fréquence de commutation de T2. On peut ainsi aisément, pendant la phase qui suit l'amorçage de la lampe, faire fonctionner celle-ci sous un courant supérieur au courant nominal, et par exemple de l'ordre de 2,6 A, pendant une durée déterminée de l'ordre de quelques secondes, pour l'amener aussi rapidement que possible à sa température de fonctionnement nominale. Le courant est ensuite abaissé à sa valeur nominale, par exemple de l'ordre de 0,4 A au secondaire, pour le fonctionnement de la lampe en régime permanent. In these two modes of operation (unsaturated and saturated L1), the effective current of the load can be changed by changing the switching frequency of T2. It is thus easy, during the phase following the ignition of the lamp, to operate it under a current greater than the nominal current, and for example of the order of 2.6 A, for a predetermined period of time. a few seconds, to bring it as quickly as possible to its nominal operating temperature. The current is then lowered to its nominal value, for example of the order of 0.4 A at the secondary, for the operation of the lamp in steady state.
Par ailleurs, dans ces deux modes de fonctionnement, les commutations de Tz se font de façon douce. Moreover, in these two modes of operation, the switching of Tz is done smoothly.
De plus, on peut noter que l'instant auquel on ferme T2 n'est pas critique, dans la mesure où cette mise en conduction s'effectue pendant que la diode en parallèle Dz conduit. In addition, it can be noted that the instant at which T2 is closed is not critical, insofar as this conduction takes place while the parallel diode Dz is conducting.
On va maintenant décrire en référence à la figure 3 une variante du circuit d'alimentation de la figure 1. A variant of the supply circuit of FIG. 1 will now be described with reference to FIG.
Comme on l'a indiqué ci-dessus, le courant dans la lampe pendant sa phase intermédiaire de chauffage est de l'ordre de 2,6 A. En supposant que le transformateur T a un rapport d'élévation de 12, cela signifie que le courant 12 qui doit traverser le primaire du transformateur doit etre de l'ordre de 31 A. Il est donc dans ce cas nécessaire de prévoir des composants de puissance ayant une intensité admissible compatible avec cette valeur, c'est-à-dire couteux et technologiquement difficiles à réaliser. As indicated above, the current in the lamp during its intermediate heating phase is of the order of 2.6 A. Assuming that the transformer T has an elevation ratio of 12, this means that the current 12 which must cross the primary of the transformer must be of the order of 31 A. It is therefore necessary in this case to provide power components having a permissible intensity compatible with this value, that is to say expensive and technologically difficult to achieve.
Le montage représenté sur la figure 3 a pour objet de pallier cet inconvénient. The assembly shown in Figure 3 is intended to overcome this disadvantage.
Il se compose pour l'essentiel des mêmes éléments que celui de la figure 1, qui sont désignés par les mêmes références et ne seront pas décrits à nouveau. Ces éléments sont complétés par un deuxième enroulement primaire PT ' du transformateur T, qui est relié d'une part à la jonction entre Li et PT et d'autre part à une première borne d'un interrupteur I. La seconde borne de I est reliée à une première borne d'un troisième condensateur Ca, à la cathode d'une troisième diode D3 et à la source d'un troisième transistor à effet de champ T3. La seconde borne de Ca, l'anode de D3 et le drain de T3 sont reliés à la masse.La grille de T3 est reliée au circuit de commande 200. It consists essentially of the same elements as that of Figure 1, which are designated by the same references and will not be described again. These elements are completed by a second primary winding PT 'of the transformer T, which is connected on the one hand to the junction between Li and PT and on the other hand to a first terminal of a switch I. The second terminal of I is connected to a first terminal of a third capacitor Ca, to the cathode of a third diode D3 and to the source of a third field effect transistor T3. The second terminal of Ca, the anode of D3 and the drain of T3 are connected to ground. The gate of T3 is connected to the control circuit 200.
Dans le mode d'amorçage tel que décrit plus haut en référence aux figures 1 et 2, l'interrupteur I est ouvert, et Ca, Da et T3 ne jouent aucun rôle. Le circuit fonctionne alors comme on l'a décrit. On peut noter à cet égard que l'interrupteur I doit être choisi de manière à pouvoir supporter les hautes tensions engendrées pendant la phase d'amorçage. In the priming mode as described above with reference to Figures 1 and 2, the switch I is open, and Ca, Da and T3 play no role. The circuit then operates as described. It may be noted in this respect that the switch I must be chosen so as to be able to withstand the high voltages generated during the priming phase.
Dans les modes de chauffage et le mode stationnaire subséquent, I est fermé, T1 est ouvert en permanence et, conformément à la présente invention, T2 et T3 sont commandés par le circuit 200 en opposition de phase, selon un mode "push-pull". In the heating modes and the subsequent stationary mode, I is closed, T1 is permanently open and, according to the present invention, T2 and T3 are controlled by the circuit 200 in opposition of phase, in a "push-pull" mode. .
Comme on montre la figure 4, on établit ainsi alternativement dans les enroulements PT et PTG des courants, respectivement i2 et ia, évoluant à une vitesse relativement lente déterminée par les valeurs des inductances (identiques) de PT et de PT ' et des condensateurs C2 et Ca. On obtient ainsi dans le secondaire de la lampe un courant (ramené au primaire i2+i3) relativement stable, avec un facteur de forme compatible avec la technologie usuelle des semi-conducteurs de puissance. As shown in FIG. 4, alternately in the PT and PTG windings, currents, i.sub.2 and .alpha..sub.i, respectively, evolving at a relatively slow speed determined by the values of the (identical) inductances of PT and PT 'and capacitors C2. and Ca. A relatively stable current (reduced to primary i2 + i3) is thus obtained in the secondary of the lamp, with a form factor compatible with the usual power semiconductor technology.
Dans la phase de chauffage de la lampe, on cherche à appliquer à la lampe une intensité la plus élevée possible, et ceci est obtenu en commandant T2 et T3 comme illustré sur la figure 4, la période de fermeture de chacun de ceux-ci occupant pour l'essentiel une demipériode de la commande. In the heating phase of the lamp, it is sought to apply to the lamp the highest possible intensity, and this is obtained by controlling T2 and T3 as shown in Figure 4, the closing period of each of them occupying essentially a half period of the order.
Une fois que la lampe est suffisamment chaude, la valeur efficace du courant est abaissée en diminuant les temps de conduction de T2 et Ta, c'est-à-dire en modulant à la baisse la largeur d'impulsion des signaux de commande appliqués à ces transistors. Once the lamp is sufficiently hot, the rms value of the current is lowered by decreasing the conduction times of T2 and Ta, that is by modulating down the pulse width of the control signals applied to these transistors.
On a illustré sur la figure 5 le schéma de principe d'un circuit 200 pour la commande des deux transistors Ti et Tz du circuit de la figure 1. L'élément 220 est un détecteur de courant auquel est appliqué un signal représentatif de la valeur de iL. Il applique à un circuit monostable réamorçable 230 un signal logique représentatif de la position de iL par rapport à un seuil donné, par exemple de l'ordre de 120 mA. Les sorties de deux oscillateurs 240 et 250 à forme d'onde rectangulaire, de fréquences prédéterminées, sont appliquées à deux entrées d'un multiplexeur 260, la sélection de l'lue ou l'autre des deux fréquences s'effectuant à l'aide du signal de sortie du monostable 230, appliqué à l'entrée de sélection du multiplexeur. FIG. 5 illustrates the block diagram of a circuit 200 for controlling the two transistors T1 and Tz of the circuit of FIG. 1. The element 220 is a current detector to which a signal representative of the value is applied. from iL. It applies a resettable monostable circuit 230 a logic signal representative of the position of iL with respect to a given threshold, for example of the order of 120 mA. The outputs of two oscillators 240 and 250 of rectangular waveform, of predetermined frequencies, are applied to two inputs of a multiplexer 260, the selection of the read or the other of the two frequencies being effected using the output signal of the monostable 230, applied to the selection input of the multiplexer.
Une porte NON-OU 270 reçoit les signaux issus du premier oscillateur 240 et du monostable 230, et sa sortie est appliquée à la grille du transistor T1. A NOR gate 270 receives the signals from the first oscillator 240 and the monostable 230, and its output is applied to the gate of the transistor T1.
Enfin un second monostable 280 reçoit les signaux issus du monostable 230 et sa sortie est reliée à une première entrée d'une porte OU 290, dont l'autre entrée est reliée à la sortie du multiplexeur 260. La sortie de la porte 280 tient lieu de signal de commande du transistor T2. Finally a second monostable 280 receives the signals from the monostable 230 and its output is connected to a first input of an OR gate 290, the other input is connected to the output of the multiplexer 260. The output of the gate 280 takes place of the control signal of the transistor T2.
Un tel circuit permet, dans le mode d'amorçage, d'appliquer aux grilles des deux transistors des signaux rectangulaires complémentaires à la fréquence fi qui est celle du premier oscillateur 240, en assurant toutefois, par des moyens connus non représentés, un léger retard de l'ouverture d'un transistor par rapport à la fermeture de 1 ' autre. Such a circuit makes it possible, in the priming mode, to apply to the gates of the two transistors complementary rectangular signals at the frequency f 1 which is that of the first oscillator 240, while assuring, by known means not shown, a slight delay. the opening of one transistor with respect to the closure of the other.
Le détecteur 220 détecte l'amorçage de la lampe et, via les circuits 280 et 290, assure immédiatement la conduction de T2 pendant une durée déterminée, afin de faire face à cet instant à l'appel de courant important dû à l'établissement de l'arc. The detector 220 detects the priming of the lamp and, via the circuits 280 and 290, immediately ensures the conduction of T2 for a determined period of time, in order to cope at that instant with the large current draw due to the establishment of the arc.
A la suite de cela, T1 est ouvert et T2 est commandé à la fréquence fz fournie par le second oscillateur 250 (f2 < fi), avec un rapport cyclique élevé obtenu au sein dudit oscillateur. Subsequently, T1 is open and T2 is controlled at the frequency fz provided by the second oscillator 250 (f2 <f1), with a high duty cycle obtained within said oscillator.
Dès que la lampe est éteinte, le détecteur 220 bascule à nouveau et fait passer le circuit de commande en mode d'amorçage, après un certain délai fixé par le monostable 230. As soon as the lamp is extinguished, the detector 220 switches again and puts the control circuit in priming mode, after a certain time fixed by the monostable 230.
L'homme de l'art saura aisément modifier le circuit décrit ci-dessus pour l'appliquer à la configuration du circuit d'alimentation de la figure 3, en prévoyant deux oscillateurs déphasés de 1800, avec un une commande de largeur d'impulsion ou de fréquence commune. The person skilled in the art will easily modify the circuit described above to apply it to the configuration of the power supply circuit of FIG. 3, by providing two phase-shifted oscillators of 1800, with a pulse width command. or common frequency.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites cidessus et représentées sur les dessins, mais l'homme de l'art saura v apporter toute variante ou modification conforme à son esprit. Of course, the present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, but one skilled in the art will be able to bring any variant or modification in accordance with his spirit.
Claims (4)
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1989
- 1989-11-24 FR FR8915486A patent/FR2655230B2/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR2655230B2 (en) | 1994-07-29 |
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