FR2716598A1

FR2716598A1 - Converter for fluorescent tubes in telephonic equipment

Info

Publication number: FR2716598A1
Application number: FR9401877A
Authority: FR
Inventors: Bitsch Philippe; Angot Frederic
Original assignee: Alcatel Business Systemes SA
Current assignee: ALE International SAS
Priority date: 1994-02-18
Filing date: 1994-02-18
Publication date: 1995-08-25
Anticipated expiration: 2014-02-18
Also published as: FR2716598B1

Abstract

The converter (2') is of the auto oscillating type having a transformer (5) whose secondary (S) supplies a fluorescent tube (1) through a capacitor (10). The supplied direct voltage (V+) is connected to the centre point of two primary windings (P1,P2). The outer terminals of the primary windings are connected to a capacitor (9) and to two transistors (6,7) in series whose bases are in series with a counterreaction transformer winding (CR). A comparator (16) compares the transformer voltage (E1) with a threshold (E2) and switches the inductance (8) by a transistor (17) to control the output voltage to the tube (1).

Description

Aaencement convertisseur pour tube fluorescent d'un appareil, notamment téléthonicue alimenté en courant continu.Converter arrangement for fluorescent tube of a device, in particular a telethonicue supplied with direct current.

L'invention concerne un agencement convertisseur pour tube fluorescent d'un appareil alimenté en courant continu, notamment d'un appareil téléphonique comportant un écran à cristaux liquides rétroéclairé.The invention relates to a converter arrangement for fluorescent tube of a device supplied with direct current, in particular of a telephone device comprising a backlit liquid crystal screen.

I1 est classique d'utiliser un convertisseur continualternatif, de type auto-oscillant, pour faire fonctionner un tube fluorescent dans un appareil, lorsque ce dernier est alimenté en courant continu. It is conventional to use a continuous-alternating converter, of the self-oscillating type, to operate a fluorescent tube in a device, when the latter is supplied with direct current.

Comme il est connu, la luminosité d'un tube fluorescent varie en fonction de la tension qui lui est appliquée et il est indispensable de réguler l'alimentation à partir de laquelle cette tension est fournie, dès qu'une luminosité constante du tube fluorescent est requise.As is known, the brightness of a fluorescent tube varies according to the voltage applied to it and it is essential to regulate the supply from which this voltage is supplied, as soon as a constant brightness of the fluorescent tube is required.

Une solution classique consiste à insérer un régulateur, par exemple d'un régulateur à découpage, en amont du convertisseur continu-alternatif. Un tel régulateur se présente, par exemple, sous la forme d'un circuit associant un commutateur, une self et divers composants auxiliaires à un circuit intégré composé d'un oscillateur associé à un dispositif de régulation par modulation de largeur d'impulsion. L'agencement ainsi obtenu constitue une solution, relativement complexe, ayant des pertes de rendement non négligeables et présentant l'inconvénient d'introduire une fréquence dont les effets parasites sont susceptibles d'être gênants, en particulier si l'appareil équipé est un appareil de télécommunications.A conventional solution consists in inserting a regulator, for example a switching regulator, upstream of the DC-AC converter. Such a regulator is, for example, in the form of a circuit associating a switch, a choke and various auxiliary components to an integrated circuit composed of an oscillator associated with a regulation device by pulse width modulation. The arrangement thus obtained constitutes a relatively complex solution, having non-negligible yield losses and having the drawback of introducing a frequency whose parasitic effects are likely to be annoying, in particular if the device fitted is a device telecommunications.

Selon une variante connue, dont l'intérêt est de permettre un réglage aisé de la luminosité par l'utilisateur, le régulateur est commandé en fonction du courant circulant dans le tube fluorescent. Un signal de régulation est par exemple obtenu à partir de la tension mesurée aux bornes d'une résistance montée en série avec le tube, une possibilité de réglage, de type potentiométrique, étant aisément obtenue si la résistance est réglable. Toutefois les inconvénients mentionnés ci-dessus subsistent.According to a known variant, the advantage of which is to allow easy adjustment of the brightness by the user, the regulator is controlled as a function of the current flowing in the fluorescent tube. A regulation signal is for example obtained from the voltage measured across a resistor mounted in series with the tube, a possibility of adjustment, of potentiometric type, being easily obtained if the resistance is adjustable. However, the drawbacks mentioned above remain.

Pour remédier à ces inconvénients, l'invention propose un agencement convertisseur pour tube fluorescent d'appareil, notamment téléphonique, alimenté en courant continu, simple, peu coûteux et de bon rendement, notamment exploitable dans un appareil de télécommunications.To overcome these drawbacks, the invention provides a converter arrangement for a fluorescent tube of a device, in particular a telephone, supplied with direct current, simple, inexpensive and of good performance, in particular usable in a telecommunications device.

Cet agencement comporte un convertisseur, de type autooscillant, composé d'un transformateur ayant au moins un enroulement secondaire aux bornes duquel le tube fluorescent est raccordé, via au moins un premier condensateur, deux enroulements primaires d'alimentation et un enroulement dit de contre-réaction. Les deux enroulements primaires d'alimentation du transformateur sont connectés en série en une branche aux extrémités de laquelle sont raccordés en parallèle, d'une part, un second condensateur et, d'autre part, deux transistors qui sont reliés en série, via leurs jonctions émetteurs-collecteurs respectives, et qui sont montés en inverse, chacun de ces transistors ayant une base reliée à une extrémité différente de l'enroulement de contre-réaction du transformateur.This arrangement comprises a converter, of the self-oscillating type, composed of a transformer having at least one secondary winding at the terminals of which the fluorescent tube is connected, via at least one first capacitor, two primary supply windings and a so-called counter winding. reaction. The two primary supply windings of the transformer are connected in series in a branch at the ends of which are connected in parallel, on the one hand, a second capacitor and, on the other hand, two transistors which are connected in series, via their respective transmitter-collector junctions, which are mounted in reverse, each of these transistors having a base connected to a different end of the transformer feedback winding.

Le convertisseur est alimenté en courant continu par deux bornes reliées l'une à un point commun aux deux enroulements primaires d'alimentation connectés en série et l'autre, via au moins une inductance, à un point commun aux jonctions émetteurs-collecteurs des transistors.The converter is supplied with direct current by two terminals connected one at a point common to the two primary supply windings connected in series and the other, via at least one inductor, to a point common to the transmitter-collector junctions of the transistors .

Selon une caractéristique de l'invention, l'agencement convertisseur est équipé d'un dispositif de régulation de la tension secondaire fournie par le transformateur comportant des moyens pour comparer à un seuil de référence fixe, éventuellement réglable, la tension, dite comparée, présente en un des points communs à un des transistors, au premier condensateur et à l'un des enroulements primaires connectés en série et des moyens d'interruption qui sont actionnés en présence d'une crête de tension comparée supérieure à la valeur de seuil et qui coupent alors le courant circulant dans celui des transistors à l'état passant à ce moment.According to a characteristic of the invention, the converter arrangement is equipped with a device for regulating the secondary voltage supplied by the transformer comprising means for comparing the voltage, known as compared, with a fixed reference threshold, possibly adjustable. at one of the points common to one of the transistors, to the first capacitor and to one of the primary windings connected in series and interrupting means which are actuated in the presence of a compared voltage peak greater than the threshold value and which then cut the current flowing in that of the transistors in the on state at this time.

L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la description qui suit en liaison avec les figures évoquées ci-dessous.The invention, its characteristics and its advantages are explained in the description which follows in conjunction with the figures mentioned below.

La figure 1 présente le schéma d'un agencement convertisseur continu-alternatif, pour tube fluorescent, d'un type connu tel qu'évoqué ci-dessus.FIG. 1 shows the diagram of a DC-AC converter arrangement, for fluorescent tube, of a known type as mentioned above.

La figure 2 présente un schéma d'un agencement convertisseur continu-alternatif, pour tube fluorescent, selon l'invention.FIG. 2 shows a diagram of a DC-AC converter arrangement for a fluorescent tube according to the invention.

L'agencement convertisseur continu-alternatif, de type connu, qui est présenté en figure 1, est destiné à desservir un tube fluorescent 1 d'un appareil non représenté, par exemple un appareil téléphonique. Il comporte un convertisseur 2 associé à un régulateur 3, supposé commandé par un circuit de mesure 4 en fonction du courant circulant dans le tube fluorescent. L'agencement convertisseur est supposé alimenté en courant continu par l'intermédiaire d'un circuit ayant une première borne ici référencée "V" et une seconde borne ici présentée comme une borne de masse.The DC-to-AC converter arrangement, of known type, which is presented in FIG. 1, is intended to serve a fluorescent tube 1 of a device not shown, for example a telephone device. It comprises a converter 2 associated with a regulator 3, assumed to be controlled by a measurement circuit 4 as a function of the current flowing in the fluorescent tube. The converter arrangement is assumed to be supplied with direct current via a circuit having a first terminal here referenced "V" and a second terminal here presented as a ground terminal.

Le convertisseur 2 est un montage auto-oscillant qui comporte un transformateur 5 élévateur à deux enroulements primaires d'alimentation P1, P2, un enroulement secondaire S et un enroulement de contre-réaction CR, deux transistors 6 et 7, une inductance 8 et deux condensateurs 9 et 10.The converter 2 is a self-oscillating assembly which comprises a step-up transformer 5 with two primary supply windings P1, P2, a secondary winding S and a feedback winding CR, two transistors 6 and 7, an inductor 8 and two capacitors 9 and 10.

Les deux enroulements primaires P1 et P2 sont montés en série, ils ont leur point commun relié à la borne "V".The two primary windings P1 and P2 are connected in series, they have their common point connected to the terminal "V".

Le transistor 6 et le transistor 7, de type NPN, ont leurs bases respectivement reliées chacune à une extrémité différente de l'enroulement de contre-réaction CR. Ils ont leurs émetteurs reliés à une même borne du régulateur 3, via laquelle ils sont susceptibles d'être reliés à la borne de masse "OV". Ils ont leurs collecteurs respectivement reliés chacun à une extrémité différente de la branche formée par les enroulements primaires P1, P2 en série, de même que le condensateur 9.Transistor 6 and transistor 7, of NPN type, have their bases respectively connected to each other at a different end of the CR feedback winding. They have their transmitters connected to the same terminal of regulator 3, via which they are likely to be connected to the earth terminal "OV". They have their collectors respectively connected each at a different end of the branch formed by the primary windings P1, P2 in series, as well as the capacitor 9.

L'enroulement secondaire S alimente le tube fluorescent 1 aux bornes duquel il est relié via, d'une part, le condensateur 10 et, d'autre part, le circuit de mesure 4.The secondary winding S supplies the fluorescent tube 1 at the terminals of which it is connected via, on the one hand, the capacitor 10 and, on the other hand, the measurement circuit 4.

Ce dernier est ici composé de deux diodes 11 et 12, de deux résistances 13 et 14 et d'un condensateur 15. Le tube fluorescent 1 est relié à une des électrodes de chacune des diodes 11 et 12 inversées et reliées à la borne de masse l'une directement, l'autre via la résistance 13, dite de mesure qui est éventuellement de type réglable, pour permettre un réglage de la luminosité du tube. La résistance 14, insérée en série entre une borne de réglage du régulateur 3 et le point commun à la résistance 13 et à la diode 11, forme un filtre de lissage, de type classique, avec le condensateur 15 qui est connecté d'une part à la borne de masse et d'autre part au point commun à la résistance 13 et au régulateur 3.The latter is here composed of two diodes 11 and 12, two resistors 13 and 14 and a capacitor 15. The fluorescent tube 1 is connected to one of the electrodes of each of the diodes 11 and 12 inverted and connected to the ground terminal one directly, the other via the resistor 13, called the measurement resistor which is optionally of the adjustable type, to allow adjustment of the brightness of the tube. The resistor 14, inserted in series between an adjustment terminal of the regulator 3 and the point common to the resistor 13 and to the diode 11, forms a smoothing filter, of conventional type, with the capacitor 15 which is connected on the one hand to the earth terminal and on the other hand to the point common to the resistor 13 and to the regulator 3.

Comme il est connu, l'alimentation en courant continu du convertisseur 2, réalisée par exemple sous une tension de douze volts, active le montage oscillant que forme ce convertisseur. Il apparaît un courant qui circule alternativement dans l'enroulement primaire P1 et dans le transistor 6 pendant une demi-alternance et dans l'enroulement primaire P2 et dans le transistor 7 pendant l'alternance suivante. L'oscillation est entretenue par l'enroulement de contre-réaction CR relié aux bases des transistors 6, 7 alternativement passant en conséquence. La fréquence de fonctionnement du convertisseur est fixée par la valeur de l'inductance propre du primaire du transformateur 5 et par les valeurs des condensateurs 9 et 10. L'inductance 8 permet de réaliser une attaque en courant qui conduit à une forme sinusoïdale de l'oscillation. Au démarrage, l'enroulement secondaire S produit une tension élevée, le courant circulant dans le tube fluorescent étant nul, cette tension se réduisant, par exemple de 1000 à 250
Veuf, dès que le courant circule dès amorçage du tube. Le courant circulant dans le tube entraîne l'apparition d'une tension aux bornes de la résistance 13 qui est exploitée pour agir sur le régulateur 3. Cette tension présente aux bornes de la résistance 13 est ici rendue continue par filtrage, ce dernier étant assuré par le montage associant la résistance 14 au condensateur 15. Le régulateur 3 est par exemple un régulateur à découpage réalisé sous la forme d'un circuit intégré associant un oscillateur associé à un dispositif de régulation par modulation de largeur d'impulsion, comme indiqué plus haut, dans le préambule.As is known, the direct current supply of the converter 2, produced for example at a voltage of twelve volts, activates the oscillating arrangement that this converter forms. A current appears which flows alternately in the primary winding P1 and in the transistor 6 during a half-wave and in the primary winding P2 and in the transistor 7 during the following half-wave. The oscillation is maintained by the feedback winding CR connected to the bases of the transistors 6, 7 alternately passing accordingly. The operating frequency of the converter is fixed by the value of the natural inductance of the primary of the transformer 5 and by the values of the capacitors 9 and 10. The inductance 8 makes it possible to carry out a current attack which leads to a sinusoidal form of l 'oscillation. At start-up, the secondary winding S produces a high voltage, the current flowing in the fluorescent tube being zero, this voltage reducing, for example from 1000 to 250
Widowed, as soon as the current flows as soon as the tube is primed. The current flowing in the tube leads to the appearance of a voltage across the resistor 13 which is used to act on the regulator 3. This voltage at the terminals of the resistor 13 is here made continuous by filtering, the latter being ensured by the assembly associating the resistor 14 with the capacitor 15. The regulator 3 is for example a switching regulator produced in the form of an integrated circuit associating an oscillator associated with a regulation device by pulse width modulation, as indicated more high, in the preamble.

L'agencement convertisseur continu-alternatif, selon l'invention, qui est présenté en figure 2, comporte un convertisseur 2' lui permettant de faire fonctionner un tube fluorescent 1 à partir d'une alimentation en courant continu ici supposée fournie via un circuit ayant une borne référencée "V" et une borne de masse, comme précédemment.The DC-AC converter arrangement according to the invention, which is presented in FIG. 2, comprises a converter 2 ′ enabling it to operate a fluorescent tube 1 from a DC power supply here assumed to be supplied via a circuit having a terminal referenced "V" and a ground terminal, as above.

Le convertisseur 2' est pratiquement constitué comme le convertisseur 2, c'est donc un montage auto-oscillant dont les composants sont identiques ou similaires à ceux de ce convertisseur 2 et ils sont ici identiquement référencés. Le tube fluorescent 1 est susceptible d'être directement connecté aux bornes de l'enroulement secondaire S du convertisseur 2'; un condensateur 10 est toutefois inséré entre une des bornes du tube et une des extrémités d'enroulement S du transformateur élévateur, pour les mêmes raisons que précédemment.The converter 2 ′ is practically constituted like the converter 2, it is therefore a self-oscillating assembly whose components are identical or similar to those of this converter 2 and they are here identically referenced. The fluorescent tube 1 can be directly connected to the terminals of the secondary winding S of the converter 2 '; a capacitor 10 is however inserted between one of the terminals of the tube and one of the winding ends S of the step-up transformer, for the same reasons as above.

Une première entrée El d'un comparateur 16, réalisé par exemple au moyen d'un amplificateur opérationnel non représenté, est reliée au point du convertisseur 2' auquel sont reliés en commun le condensateur 9, le collecteur du transistor 7 et l'enroulement primaire P1. Cette entrée El recueille donc la tension, ici dite primaire, d'allure sinusoïdale, dont l'amplitude est proportionnelle à la tension continue d'alimentation du convertisseur 2', qui apparaît au niveau du transistor 7. Il est bien entendu possible de recueillir cette tension, dite primaire, au niveau du transistor 6, en reliant l'entrée El au point commun au condensateur 9 et au collecteur du transistor 6, en raison de la symétrie du montage auto-oscillant constituant le convertisseur 2'.A first input El of a comparator 16, produced for example by means of an operational amplifier not shown, is connected to the point of the converter 2 'to which the capacitor 9, the collector of the transistor 7 and the primary winding are connected in common P1. This input El therefore collects the voltage, here called primary, of sinusoidal shape, the amplitude of which is proportional to the direct supply voltage of the converter 2 ′, which appears at the level of the transistor 7. It is of course possible to collect this voltage, called primary, at the transistor 6, by connecting the input El to the point common to the capacitor 9 and to the collector of the transistor 6, due to the symmetry of the self-oscillating assembly constituting the converter 2 '.

Le comparateur 16 comporte une seconde entrée E2 pour un signal seuil de référence qui est par exemple une tension continue fixe, éventuellement réglable. Cette tension fixe est susceptible d'être obtenue par différents moyens connus en eux-mêmes, par exemple un montage à diode Zener ou un montage à pont diviseur soumis à une tension continue régulée.The comparator 16 has a second input E2 for a reference threshold signal which is for example a fixed direct voltage, possibly adjustable. This fixed voltage can be obtained by various means known in themselves, for example a Zener diode circuit or a divider bridge circuit subjected to a regulated DC voltage.

La comparaison permanente des tensions respectivement appliquées aux entrées El et E2 du comparateur est exploitée pour couper le courant circulant dans la branche comprenant l'inductance 8 dès que la valeur de crête de la tension, dite primaire, appliquée au niveau de l'entrée El est supérieure à la tension de référence fixe présente au niveau de l'entrée E2. Ceci est obtenu par application du signal de sortie du comparateur 16 à l'entrée de commande d'un interrupteur 17 inséré dans la liaison reliant ici la borne de masse aux émetteurs des transistors 6 et 7, via l'inductance 8. Cet interrupteur 17 est ici représenté sous la forme d'un transistor, de type NPN, il peut bien entendu être réalisé de manière fonctionnellement analogue, par exemple sous la forme d'un montage Darlington, et/ou avec l'aide de transistor(s) différent(s), par exemple d'un transistor MOS, en fonction des besoins. Il peut aussi éventuellement être incorporé dans le comparateur 16, comme il est connu en ce domaine.The permanent comparison of the voltages respectively applied to the inputs El and E2 of the comparator is used to cut the current flowing in the branch comprising the inductor 8 as soon as the peak value of the voltage, called primary, applied to the input El is greater than the fixed reference voltage present at input E2. This is obtained by applying the output signal of the comparator 16 to the control input of a switch 17 inserted in the link here connecting the ground terminal to the emitters of the transistors 6 and 7, via the inductor 8. This switch 17 is here represented in the form of a transistor, of NPN type, it can of course be produced in a functionally analogous manner, for example in the form of a Darlington assembly, and / or with the help of different transistor (s) (s), for example a MOS transistor, as required. It can also optionally be incorporated into comparator 16, as is known in this field.

L'agencement ainsi constitué fonctionne à la fréquence fixée par les composants du convertisseur 2' dans les conditions définies plus haut pour le convertisseur 2 connu. La régulation est obtenue par une action sur la valeur moyenne du courant circulant dans la branche contenant l'inductance 8. En effet si la tension alternative aux bornes du tube fluorescent 1 tend à augmenter, il y a simultanément une augmentation de l'amplitude de la tension, dite primaire, au niveau du collecteur du transistor 7 et par conséquent au niveau de l'entrée El du comparateur 16. Il y a donc corollairement une augmentation de la durée pendant lequel l'interrupteur 17 coupe le courant circulant dans la branche reliant les émetteurs des transistors 6 et 7 à la borne de masse via l'inductance 8, lorsque la tension présente au niveau de la borne El dépasse la tension de seuil présente au niveau de la borne E2.The arrangement thus formed operates at the frequency set by the components of the converter 2 'under the conditions defined above for the known converter 2. The regulation is obtained by an action on the average value of the current flowing in the branch containing the inductor 8. Indeed if the alternating voltage across the fluorescent tube 1 tends to increase, there is simultaneously an increase in the amplitude of the voltage, called primary, at the collector of transistor 7 and therefore at the level of input El of comparator 16. There is therefore a corresponding increase in the duration during which switch 17 cuts the current flowing in the branch connecting the emitters of transistors 6 and 7 to the ground terminal via the inductor 8, when the voltage present at the terminal El exceeds the threshold voltage present at the terminal E2.

Il est bien entendu possible d'offrir des possibilités de réglage de luminosité du tube fluorescent 1, notamment à disposition des utilisateurs, en rendant réglable la valeur de seuil, par exemple à l'aide d'un montage approprié par exemple un pont diviseur alimenté par une tension régulée et dont une des résistances est un potentiomètre.It is of course possible to offer possibilities for adjusting the brightness of the fluorescent tube 1, in particular available to users, by making the threshold value adjustable, for example by means of an appropriate assembly for example a powered divider bridge. by a regulated voltage and one of the resistors is a potentiometer.

Il apparaît clairement que le rendement de la solution choisie est optimal en raison du faible nombre de composants nécessaires à sa mise en oeuvre. L'utilisation d'une seule fréquence au niveau de l'agencement convertisseur, selon l'invention, permet de limiter plus facilement les perturbations électromagnétiques engendrées et élimine les risques de perturbations dues a des phénomènes de battement entre fréquences.It clearly appears that the yield of the chosen solution is optimal due to the small number of components necessary for its implementation. The use of a single frequency at the converter arrangement, according to the invention, makes it easier to limit the electromagnetic disturbances generated and eliminates the risks of disturbances due to beat phenomena between frequencies.

Bien entendu il est envisageable de réaliser un convertisseur 2' alimenté en courant continu d'une manière symétrique de celle ici prévue en raison de la symétrie du circuit oscillant prévu, le dispositif régulateur à mettre en oeuvre se déduisant aisément de celui présenté ci-dessus et venant encore agir au point commun aux jonctions émetteurs-collecteurs des transistors en série du convertisseur. Of course, it is conceivable to produce a converter 2 'supplied with direct current in a symmetrical manner to that here provided due to the symmetry of the oscillating circuit provided, the regulating device to be implemented easily deduced from that presented above. and still acting at the point common to the transmitter-collector junctions of the transistors in series of the converter.

Claims

1 / Converter arrangement for fluorescent tube (1) of a device, in particular a telephone, supplied with direct current, said arrangement comprising a converter (2), of the self-oscillating type, composed of a transformer (5) having at least one secondary winding (S) at the terminals of which the fluorescent tube is connected, via at least one first capacitor (10), two primary windings (P1,

P2) connected in series in a branch at the ends of which are connected in parallel, on the one hand, a second capacitor (9) and, on the other hand, two transistors (6, 7) which are connected in series, via their respective transmitter-collector junctions which are mounted in reverse, each of these transistors having a base connected to a different end of a winding (CR), called counter-reaction, of the transformer, said converter being supplied with direct current by two terminals connected to it one at a point common to the two primary supply windings connected in series and the other at a point common to the emitter-collector junctions of the transistors, via at least one inductor (8), characterized in that it is equipped with a device for regulating the secondary voltage of the transformer comprising means (16) for comparing the primary voltage present at one of the common points with a fixed reference threshold, possibly adjustable s to one of the transistors, to the first capacitor and to one of the primary supply windings connected in series and interrupting means (17) which are actuated in the presence of a peak of said primary voltage greater than the value of threshold and which then cut off the current flowing in that of the transistors in the on state at this time.

2 / converter arrangement for fluorescent tube, according to claim 1, characterized in that the interruption means (17) are inserted in a link uniting the point common to the transmitter-collector junctions of the transistors to the supply terminal to which this common point is connected by said inductor (8).

3 / converter arrangement for fluorescent tube, according to at least one of claims 1 and 2, characterized in that it comprises means for adjusting the brightness of the tube acting on the chosen voltage as a fixed reference threshold for the means comparison (16).