Les alimentations à découpage

L’apparition des transistors de commutation pouvant couper des courants importants avec une bonne fiabilité et disponibles à des prix compatibles avec le matériel grand public, permit l’utilisation d’une nouvelle génération d’alimentation : les alimentations à découpage.

Leur principe consiste à hacher la tension redressée et filtrée à une fréquence comprise entre 15 et 80 kHz. Cette tension est appliquée au primaire d’un transformateur dont le secondaire délivre les tensions nécessaires à l’alimentation des circuits du téléviseur. Voyons quels sont les avantages de ces alimentations.

Le transformateur est à noyau de ferroxcube, il est léger, moins coûteux et moins volumineux que les circuits magnétiques des transformateurs qui travaillent à 50 Hz.

Une très bonne régulation de toutes les tensions secondaires est obtenue quelles que soient les variations de la tension secteur et quelle que soit la consommation des circuits du téléviseur.

Le filtrage des tensions secondaires est plus facile, car à des fréquences élevées, des condensateurs de faible valeur, moins encombrants et moins chers, sont suffisants.

On obtient une isolation galvanique complète du châssis par rapport au secteur, ce qui permet d’avoir un châssis dit froid. Ainsi, les branchements de magnétophone, magnétoscope, jeu vidéo peuvent être effectués en toute sécurité.

A la différence de la régulation à transistor examinée précédemment, l’alimentation à découpage dissipe peu d’énergie par effet de Joule, d’où un meilleur rendement du circuit et une plus grande fiabilité des composants.

Cependant, la réalisation et le fonctionnement de ce type d’alimentation sont plus complexes, et il existe un risque de rayonnement entre 15 et 80 kHz sur les différents étages du téléviseur et sur le secteur. A cet effet, la présence d’un filtre secteur est nécessaire pour que les parasites produits par le découpage ne soient pas réinjectés sur le réseau.

I – Principe

Considérons le schéma représenté (figure 1 a) . Nous avons un circuit composé d’un générateur de courant continu E, d’une inductance L et d’un interrupteur P.

Lorsque nous fermons P, un courant I croissant linéairement traverse l’inductance L, la (figure 1 b) représente la croissance du courant I en fonction du temps.

Complétons le circuit par une diode, un condensateur et une charge (figure 2) et examinons son fonctionnement.

II – Fonctionnement

1) de t0 à t1

A t0, fermons P, le courant I1 croît linéairement dans la bobine comme le représente la (figure 3) , et la diode D est bloquée.

2) de t1 à t2

A t1, ouvrons P, le courant qui circulait avant cet instant continue à circuler dans le même sens. Le circuit 1 est ouvert et la self qui était récepteur de t0 à t1 devient génératrice de t1 à t2. La diode D devient passante (conductrice).

Un courant I2 circule dans le circuit 2 formé de la self L, du condensateur C et de la diode D. Le condensateur C se charge alors à une tension qui est fonction de la valeur de la résistance R.

En résumé, de t0 à t1 (P fermé), la self se charge en puisant de l’énergie dans la source E, pendant le temps t1 à t2 (P ouvert), la self se décharge dans le condensateur C.

En régime établi, le courant IL et la tension VL, relatifs à la bobine L, prennent la forme indiquée (figure 4) .

Nous voyons donc que la bobine L opère un simple transfert d’énergie entre le générateur E et la charge R. Si maintenant, nous appelons T1 le temps pendant lequel l’interrupteur P est fermé (de t0 à t1) et T2, le temps pendant lequel l’interrupteur P est ouvert (de t1 à t2), quand T1 = T2 nous avons :

= , = - or = =

Ceci se vérifie sue la (figure 4 b) , où l’on voit que les surfaces se trouvant de part et d'autre de l’axe des temps sont égales.

Si T1 et T2 prennent des valeurs différentes, c'est-à-dire si l’on modifie le rapport cyclique la tension a l’allure indiquée à la (figure 5) pour T2 = 5 T1.

On voit que > donc >

Or, les surfaces hachurées de part et d’autre de l’axe 0t sont égales. Nous avons donc :

. T1 = . T2 . T1 = . T2

D’où : = Ainsi le rapport entre la tension d’entrée et la tension de sortie dépend du rapport cyclique.

III – Evolution du montage

Si nous remplaçons l’enroulement L de la (figure 2) par un transformateur (figure 6 a) , nous ne modifions pas le principe de fonctionnement du circuit.

Supposons que le rapport cyclique = 1 et les deux enroulements et du transformateur branchés dans le même sens.

De t1 à t2 :

P est fermé, et , tension et courant relatifs à l’enroulement primaire ont la même forme que précédemment (figure 4) .

Un flux magnétique proportionnel à la variation de engendre dans chaque spire du transformateur une force électromotrice e égale à la dérivée par rapport au temps, changée de signe, de la fonction soit :

(volts) e = - , le signe - indique que, comme pour tout transformateur dont les enroulements sont branchés dans le même sens, la force électromotrice (f.é.m.) induite est en opposition de phase avec la tension aux bornes du primaire.

Pendant l’intervalle de temps t1 à t2, la f.é.m. présente aux bornes de Ls a des polarités telles que son potentiel négatif se trouve côté anode de la diode. Celle-ci est donc bloquée et aucun courant ne circule dans le circuit secondaire. La valeur de la f.é.m. dépend du nombre de spires de Ls et se calcule avec la formule :

e = - N . dans laquelle N = nombre de spires de Ls.

Det2  à t3 :

P s’ouvre, la croissance du courant est stoppée et la tension s’inverse. La f.é.m. , en opposition de phase avec , et induite sur Ls rend la diode D passante (conductrice) et le courant circule dans le circuit secondaire.

De t3 à t4 :

P se ferme, la f.é.m. induite s’inverse, ce qui bloque la diode D. Le courant devient donc nul car le circuit est ouvert. Le courant croît jusqu’en t4. On se trouve dans les mêmes conditions qu’en t2 et le processus continue.

Dans la pratique, le générateur E est remplacé par la tension secteur redressée et filtrée et l’interrupteur P est un transistor de commutation qui, tour à tour, se bloque et se sature à une fréquence comprise selon les montages entre 15 et 80 kHz.

IV – Fonctionnement de l’alimentation à découpage

A) Synoptique

La (figure 7) représente le synoptique d’une alimentation à découpage.

L’alimentation à découpage se compose de quatre parties principales :

a) Le circuit de puissance comprenant une cellule de redressement et de filtrage de la tension secteur et le découpeur constitué d’un transistor et d’un enroulement de transformateur. Ce découpeur hache la tension secteur redressée.

b) Le circuit oscillateur qui pilote le circuit de puissance.

c) Les circuits secondaires, composés d’enroulements du transformateur délivrant les différentes tensions de service et de cellules de redressement et de filtrage.

d) Le circuit de régulation, à partir d’une information donnée par le circuit de mesure de tension, modifie, le cas échéant, le rapport cyclique de la fréquence de découpage afin d’augmenter ou de diminuer la quantité d’énergie transférée aux circuits secondaires en cas de variation de la charge ou de la tension secteur.

B) Le circuit de puissance

Il se compose d’un transistor découpeur T1 fonctionnant en régime bloqué/saturé, de l’enroulement Lp du transformateur, du pont redresseur et de la résistance d’émetteur Rt dont le rôle est de contrôler la quantité de courant traversant le circuit (figure 8) .

Examinons le fonctionnement du circuit de puissance. Un signal carré est appliqué sur la base du transistor T1. Ce signal va tour à tour saturer et bloquer le transistor.

Phase de saturation de T1 :

Pendant l’alternance positive du signal carré appliqué sur la base, le transistor T1 conduit fortement. Il se sature et un courant I important, à croissance linéaire, traverse Lp. Ce courant provoque un flux magnétique qui induit une f.é.m. dans les autres enroulements.

Phase de blocage de T1 :

Pendant l’alternance négative du signal carré appliqué sur la base, T1 se bloque et le transfert d’énergie proprement dit s’effectue selon le processus déjà décrit.

C) Le circuit de commande

Il comprend :

Le circuit oscillateur dont le signal de sortie, après mise en forme, provoque tour à tour la saturation et le blocage du transistor découpeur.

Le circuit de régulation qui agit sur l’oscillateur, donc sur la commande du transistor découpeur afin de faire varier, le cas échéant, la quantité d’énergie transférée aux circuits secondaires. Plusieurs moyens permettent de réaliser cette régulation, c'est-à-dire la correction du rapport temps de conduction du transistor découpeur sur temps de blocage, notamment :

temps de conduction fixe et fréquence variable

temps de conduction variable et fréquence variable

temps de conduction variable et fréquence fixe

Une mesure du courant parcourant le circuit primaire (sécurité).

Une mesure de tension sur les enroulements secondaires.

D) Le circuit de mesure du courant

1) Le circuit de mesure du courant

Une résistance de faible valeur est placée dans le circuit de puissance entre l’émetteur du transistor découpeur et la masse (figure 9) . Elle est traversée par la totalité du courant de découpage, ainsi une mesure de la tension à ses bornes renseigne en permanence sur le débit du circuit.

Si ce débit augmente, la différence de potentiel aux bornes de la résistance augmente également. Cette augmentation est répercutée au circuit de régulation qui modifie la commande du transistor découpeur. Ce circuit permet surtout le blocage du circuit de puissance en cas de débit important.

2) le circuit de mesure de tension

Considérons le schéma de la (figure 9) .Lors de la phase de restitution de l’énergie pendant le temps de blocage du transistor découpeur, une tension apparaît aux bornes d’un enroulement auxiliaire LM du transformateur. Elle est ensuite redressée et filtrée par une diode DM et un condensateur CM. Le transformateur définit un rapport constant entre cette tension VM et la tension de service Vs : quand Vs augmente, VM augmente également et inversement. VM est comparée à une tension de référence fixe (V.réf.) et le résultat de cette comparaison permet au régulateur de contrôler la durée ou la fréquence du découpage, selon les montages, pour que la tension Vs reste constante quelle que soit la charge.

E) Les circuits de protection du transistor

Le transistor de puissance utilisé comme découpeur n’est pas un interrupteur parfait, et différentes précautions doivent être prises pour lui assurer un fonctionnement normal. Il convient donc d’évoquer le rôle des circuits de protection qui équipent l’ensemble des montages.

1) Le circuit retardateur

Son premier rôle est de raccourcir l’intervalle séparant la phase de saturation de la phase de blocage, intervalle durant lequel le transistor fonctionne en amplificateur avec un courant Ic et une tension Vce importants.

La puissance dissipée est donnée par la formule :

P (watts) = Vce (tension d’émetteur collecteur) x Ic (courant collecteur).

En régime saturé, Ic est important, mais Vce est pratiquement nul. P est donc négligeable.

En régime bloqué, Vce est important mais Ic est nul, d’où P est nul.

Mais le passage de l’état bloqué à l’état saturé se fait avec Ic important et Vce non négligeable. La puissance dissipée doit être limitée.

La deuxième fonction de ce circuit est de limiter la pointe de tension apparaissant aux bornes de l’enroulement Lp lors de la commutation du transistor.

Cette surtension, de l’ordre de 1000 volts environ, si elle se produisait, pourrait endommager le transistor.

Examinons le fonctionnement de ce circuit qui se compose, comme le montre la (figure 10) , d’un condensateur , d’une diode et d’une résistance .

L’élément principal de ce circuit est le condensateur dont la charge et la décharge permettent la protection du transistor.

Charge de  :

Le blocage du transistor n’est pas instantané, le courant qui le traverse décroît rapidement durant un temps . La décroissance du courant provoque une f.é.m. induite dans l’enroulement Lp d’autant plus importante que le temps de décroissance est petit, ceci se traduit par la formule :

E = - L avec E = f.é.m. induite L = inductance de Lp, en Ampères et en secondes.

Les polarités de la bobine Lp à cet instant sont représentées sur la (figure 10) : Lp est générateur et son potentiel positif est du côté collecteur du transistor. En ce point, la tension est la somme de la tension induite et de la tension d’alimentation. Pratiquement, lorsque le courant devient nul, la tension induite étant maximum, le collecteur du transistor est au potentiel de plus de 1000 volts. Le but du circuit de protection est d’allonger le temps de décroissance du courant pour que la f.é.m. induite soit moins importante et que le transistor ne soit pas détruit par claquage.

Le condensateur et l’enroulement Lp forment un circuit oscillant dont la fréquence est choisie pour que le transfert d’énergie de la bobine sur le condensateur se fasse en un temps tr plus long que le temps de fermeture du transistor (en pratique tr = 1,5 tf).

Ainsi, dans l’expression : E = - L , devient plus grand, E devient donc plus petit et la tension aux bornes de est limitée à une valeur comprise couramment entre 500 et 600 volts.

Durant toute la phase de blocage, ne peut se décharger, la tension d’alimentation étant en opposition avec le courant de décharge et le transistor n’étant pas conducteur.

Décharge de

Lors de la remise en conduction du transistor, la tension décroît rapidement : le courant dans le transistor est alors la superposition d’un courant à croissance linéaire dans l’enroulement et du courant de décharge exponentielle du condensateur () qui traverse et (figure 10) .

Ce courant permet au courant traversant le transistor, d’avoir des la remise en conduction de celui-ci, une valeur assez importante pour lui assurer une commutation plus franche.

Comme nous le voyons, la valeur des composants constituants ce circuit doit être calculée de façon précise pour que les constantes de temps soient respectées. On parvient ainsi à protéger le circuit de puissance.

2) Mise en forme de la commande de base

Il ne suffit de protéger l’espace émetteur collecteur par le circuit précédent. Il faut également donner une forme précise au signal appliqué sur la jonction base émetteur pour obtenir un fonctionnement fiable du transistor en régime bloqué saturé.

Lors de la saturation, le transistor a stocké beaucoup de charges sur sa base. Si lors du blocage, on se contente d’annuler la polarisation base émetteur, le courant de collecteur continue de circuler en utilisant ces charges, il est donc nécessaire de les éliminer rapidement lors du blocage. Ceci s’obtient en appliquant une tension inverse sur la jonction base émetteur qui va déstocker ces charges.

De même, nous avons vu précédemment que lors du passage de l’état bloqué à l’état saturé, le transistor fonctionne un court instant en amplificateur et dissipe une puissance importante.

Le circuit de mise en forme du signal de commande intervient pour raccourcir sa transition en conjuguant son action avec celle du circuit retardateur (décharge de ).

Le but du circuit que nous allons examiner maintenant, est de modifier l’allure du courant de base du transistor découpeur, ceci est obtenu par la charge et la décharge d’un condensateur.

La (figure 11) représente un tel circuit de commande ainsi que le sens des différents courants à l’instant du blocage.

Ce circuit se compose d’un transistor driver commandé par le multivibrateur de l’alimentation et attaquant l’enroulement du transformateur , de la jonction base émetteur du transistor découpeur , des résistances , , du condensateur et de l’enroulement du transformateur .

Ces deux transistors fonctionnent en commutation et en phase : en raison du sens de branchement de et , lorsque est bloqué, l’est aussi.

La phase de blocage :

A l’instant , la croissance du courant dans l’enroulement est stoppé, car est bloqué, décroît à travers la cellule - et les polarités de s’inversent (loi de Lenz). La décroissance rapide de induit une impulsion de tension aux bornes de et un courant circule du point A vers le point B à travers et qui est déchargé (figure 11) . Cette impulsion de courant a deux effets :

Aux bornes de apparaît une tension qui polarise en inverse la jonction base émetteur du transistor.

La charge de se fait sur le mode exponentiel décroissant. Ceci provoque de façon cumulative, le blocage quasi instantané du transistor découpeur par application d’un fort courant de base inverse et d’une polarisation base émetteur négative.

Le transistor restera bloqué pendant tout le temps de la charge de .

La phase de saturation :

Reportons nous sur la (figure 12) . A l’instant , le transistor est saturé, le courant à croissance linéaire traverse l’enroulement et l’espace émetteur collecteur de .

Il induit une tension aux bornes de dont les polarités sont représentées (figure 12) . Le courant qui circule de B vers A débite sur une charge résistive (, jonction émetteur base) et capacitive.

chargé pendant la phase du blocage selon les polarités indiquées (figure 11) , va se décharger rapidement et renforcer la saturation de . Des que est déchargé, le courant va charger avec les polarités indiquées (figure 12) . Des que est chargé (à l’instant), l’enroulement est connecté à une charge simplement résistive et le courant qui le parcourt a une croissance linéaire. Le condensateur sera déchargé et rechargé dans le sens inverse pendant la phase de blocage suivante.

Ce procédé qui consiste à insérer un condensateur dans le circuit de commande pour mettre en forme le courant de base est utilisé également avec les découpeurs pilotés différemment.

Les téléviseurs couleurs sont fréquemment équipés d’alimentation à découpage à fréquence fixe.

Ce procédé permet de modifier la quantité d’énergie transférée au secondaire selon la charge en rendant réglable le temps de conduction du transistor découpeur par une action sur le rapport cyclique du signal de commande de ce transistor.

Il existe également une alimentation dite auto oscillante à fréquence variable et dans laquelle un auto oscillateur, fonctionnant à haut niveau d’énergie, délivre un signal découpé de rapport cyclique fixe dont la fréquence varie selon la consommation du téléviseur. Si celle-ci augmente, la fréquence du signal découpé diminue le temps de conduction du transistor découpeur augmente, et d’avantage d’énergie est transférée aux circuits du téléviseur et inversement.

V – Alimentation à découpage à fréquence fixe

Sur la (figure 13) est représenté le synoptique de l’alimentation à découpage à fréquence fixe et sur la (figure 14) le schéma d’une alimentation à découpage à fréquence fixe. Voyons les différents circuits de cette alimentation :

L’oscillateur est, généralement, une cellule RC qui délivre un signal rectangulaire ou triangulaire.

L’étage de modification du rapport cyclique est, comme son nom l’indique, le circuit qui va commander le temps de conduction du découpeur en faisant varier l’allure du signal délivré par l’oscillateur

L’amplificateur d’erreur compare en permanence une tension mesurée sur le secondaire à une tension de référence. Il en détecte l’écart et le transmet sous la forme d’une tension d’erreur qui sert de commande à l’étage de modification du rapport cyclique.

Le circuit de démarrage et de mesure de courant a un double rôle :

Lors de la mise en service du téléviseur, il enraye la montée en régime établi de l’alimentation, si un débit anormal est détecté.

Il opère la mise en sécurité du circuit primaire, si en cours de fonctionnement, le courant de découpage devient trop élevé.

L’étage pilote (driver) est un étage tampon qui délivre au découpeur un signal amplifié et mis en forme.

Différents circuits de protection qui permettent un bon fonctionnement du transistor découpeur en régime de commutation.

Les autres étages (redressement, découpage et ses protections secondaires) n’ont aucune particularité dans ce type d’alimentation.

A) Les circuits spécifiques de l’alimentation à fréquence fixe

1) Le circuit oscillateur

Le schéma de ce circuit est donné à la (figure 15) . Le fonctionnement de ce circuit repose sur la charge et la décharge du condensateur. Il s’agit d’un relaxateur.

L’élément actif est un transistor uni jonction programmable (TUP) que l’on appelle parfois thyristor à double gâchette.

Le seuil de déclenchement de ce composant, c'est-à-dire la tension qu’il faut appliquer entre anode et cathode pour que le TUP devienne conducteur, est fixé par le potentiel présent sur l’une des gâchettes de commande.

Ainsi, si la commande sur la gâchette d’anode (Vga) est égale à + 8 volts, le TUP devient conducteur des que la tension d’anode (Va) dépasse le seuil de + 8 volts.

De même, si la tension de gâchette de cathode (Vgk) est fixée à + 8 volts, le TUP entre en conduction lorsque la tension de cathode (Vk) devient inférieure à + 8 volts.

Dans le circuit de la (figure 14) , la tension Vgk est de + 10 volts, la tension entre anode et masse est égale à + 15 volts.

Lorsque l’on met le téléviseur sous tension, des que la tension + 250 volts apparaît, le pont de résistances constitué par R642, R637, R611 et R612 est alimenté.

Sur l’anode du TUP (Th600) apparaît une tension de + 15 volts et sur la gâchette de cathode, une tension de + 10 volts.

Entre anode et cathode, la tension est nulle. En effet, le condensateur C617 étant déchargé, il n’y a aucune tension à ses bornes.

Sur la cathode de Th600, nous retrouvons le potentiel de + 15 volts (tension aux bornes de la résistance R613). La tension Vk étant supérieure à la tension Vgk, le TUP reste bloqué.

Le condensateur C617 se charge lentement à travers les résistances R642, R637 et R613, et par conséquent, la tension aux bornes de R613 diminue progressivement.

Lorsque cette tension devient inférieure à la tension présente sur la gâchette de cathode (+ 10 volts), le TUP se met à conduire.

Le condensateur C617 se décharge rapidement à travers Th600, la tension Vk remonte à + 15 volts et le TUP se bloque. Un nouveau cycle peut recommencer.

Sur la cathode de Th600, nous obtenons des signaux en dents de scie, correspondant à la charge et à la décharge du condensateur C617, qui serviront à synchroniser la bascule monostable.

Sur la gâchette de cathode sont appliquées des impulsions lignes positives provenant de la platine THT. Ces impulsions portent momentanément le potentiel Vgk à une tension supérieure à + 15 volts, synchronisant ainsi la fréquence de découpage et la fréquence de balayage lignes pour éviter toute interférence visible sur l’écran.

A ce moment, la tension Vk devient inférieure à Vgk et le TUP devient conducteur. Nous pouvons en conclure que les impulsions de retour lignes synchronisent le relaxateur de façon à obtenir une fréquence d’oscillation rigoureusement fixe.

2) Le multivibrateur monostable

Ce circuit, représenté (figure 16) , est construit autour des transistors Tr602 et Tr603. Il est chargé d’élaborer un signal carré à partir de la dent de scie délivrée par le relaxateur et d’en modifier le rapport cyclique si la charge de l’alimentation varie.

Les collecteurs des deux transistors sont alimentés à travers les résistances R618 et R625, par la tension (+ 15 volts) prélevée aux bornes de la diode zener Sp600.

Les impulsions de synchronisation provenant du relaxateur à TUP sont appliquées sur la base du premier transistor Tr602.

A l’état stable, le transistor Tr603 est conducteur et le transistor Tr602 est bloqué.

Une impulsion de synchronisation positive sur la base de Tr602 rend ce dernier conducteur.

Le condensateur C619 se décharge à travers Tr602 et le circuit de polarisation de base du transistor Tr603 se bloque.

Lorsque C619 est déchargé, le multivibrateur retourne à l’état stable (Tr602 bloqué, Tr603 conducteur).

Sur le collecteur de Tr602, nous obtenons une tension carrée, dont le rapport cyclique est de 1. Ces créneaux de tension sont envoyés à la base du transistor pilote Tr601.

La valeur du rapport cyclique, c'est-à-dire le rapport entre le temps de conduction et le temps de blocage du transistor Tr602, dépend de la polarisation du transistor Tr603. Cette tension de polarisation est obtenue grâce au pont de résistance constitué par R619 et R620, mais également grâce au transistor Tr605. C’est en fait ce transistor qui commande le rapport cyclique du multivibrateur.

3) Le circuit de contrôle ou régulateur

Le circuit de contrôle chargé de modifier la valeur du rapport cyclique du signal découpé est constitué par le transistor Tr605 (figure 17) .

Ce transistor est branché en série avec les résistances R619 et R620 du pont de polarisation du transistor Tr603 (deuxième transistor du multivibrateur).

Les créneaux positifs présents sur le collecteur du transistor découpeur (Tr600) sont redressés par la diode D608 et filtrés par la résistance R609 et le condensateur C614. La valeur du condensateur C614 (330 nF) a été calculée de façon à ce que la tension redressée suive fidèlement les variations d’amplitude des impulsions positives fournies par l’enroulement principal du transformateur T601.

L’amplitude de ces impulsions est d’autant plus élevée que la demande en courant aux enroulements secondaires est forte.

En fonctionnement normal, la tension continue ainsi obtenue est sensiblement égale à + 250 volts. Cette tension est appliquée à l’émetteur du transistor Tr605 par le pont diviseur constitué par les résistances R624 et R623.

Si nous supposons que la base du transistor est reliée à un potentiel fixe, nous constatons que lorsque la tension continue venant de D608 augmente, le transistor Tr606 conduit moins. Sa résistance interne augmente et la tension de polarisation sur la base de Tr603 augmente également. Ceci se traduit par une modification du rapport cyclique du signal délivré par le multivibrateur.

Il en résulte que le transistor BU126 conduit plus longtemps et que l’énergie fournie à l’enroulement primaire de T601 est plus élevée.

Si au contraire, la demande en courant aux enroulements secondaires diminue, la tension redressée par D608 diminue également. La tension sur l’émetteur du transistor Tr605 devient moins positive et Tr605 conduit plus. Sa résistance interne est plus petite et, par conséquent, la tension de polarisation de la base de Tr603 diminue.

Le système réalise bien une régulation en fonction des variations des tensions de sortie.

Le transistor Tr605 permet également d’effectuer une régulation en fonction des variations de la tension d’entrée, c'est-à-dire de la tension de secteur.

Cette régulation est obtenue d’une manière identique à la précédente, mais dans ce cas, c’est le base du transistor Tr605 qui reçoit l’information.

La tension redressée d’environ + 250 volts provenant de R609 est appliquée par R614 au circuit intégré TAA550 (Sp550) qui fonctionne comme une diode zener. La tension stabilisée à + 33 volts alimente le pont de polarisation (R617, R621 et R622) de la base du transistor Tr605.

Sur cette base arrive également une tension négative grâce au pont de résistances constitué par R601 et R622, prélevée sur la haute tension filtrée.

L’addition des deux tensions donne la tension de polarisation base du transistor Tr605. Si la tension secteur diminue, la haute tension redressée diminue également. La tension négative transmise à la base de Tr605 est moins élevée. Il en résulte que le transistor Tr605 conduit moins et sa résistance interne est plus élevée.

La tension de polarisation de Tr605 augmente et le rapport cyclique du multivibrateur augmente également. Le transistor BU126 conduit donc pendant un temps plus long et les tensions aux enroulements secondaires de T601 restent à leurs valeurs normales.

Le phénomène inverse se produit lorsque la tension du secteur a tendance à augmenter.

Le potentiomètre R621 (10k) permet de régler la conduction du Tr605 de façon à obtenir les tensions de sorties correctes.

De la sorte, grâce à une modification du rapport cyclique du signal découpé, l’alimentation fonctionne avec une tension secteur variant entre 160 V et 280 V. Si cette tension varie davantage, d’autres circuits, que nous verrons plus tard, stoppent le découpage.

4) Le circuit limiteur de courant

Ce circuit dont le schéma est donné (figure 18) , permet de protéger l’alimentation contre les courts circuits éventuels dans les circuits du téléviseur, ou contre un débit anormal dans le primaire.

La résistance R631 (0,56) est traversée par le courant circulant dans l’enroulement primaire de T601.

Ce courant est fonction des différents courants demandés aux enroulements secondaires.

Aux bornes de la résistance R631, apparaît une tension négative d’autant plus importante que le courant dans le primaire de T601 est élevé.

Cette tension négative est appliquée entre base et émetteur du transistor Tr604. Lorsque la tension dépasse un certain seuil, Tr604 devient conducteur.

Le courant collecteur provoque une chute de tension importante dans la résistance R625 qui sert également de résistance de charge pour le transistor du multivibrateur Tr603. Ce dernier a alors des périodes de conduction de très courte durée et le rapport cyclique du multivibrateur diminue.

Le transistor BU126 est débloqué pendant de courts instants et l’énergie transmise au transformateur T601 est faible. En définitive, toutes les tensions secondaires baissent et nous pouvons considérer que l’alimentation fonctionne au ralenti.

5) Les circuits spéciaux de protection

Le constructeur a prévu trois circuits de protection du transistor découpeur vis-à-vis de la tension secteur.

Deux circuits agissent à la mise sous tension de l’appareil pour que le découpage commence dans de bonnes conditions.

Le premier circuit bloque le circuit relaxateur un court instant durant lequel le condensateur de filtrage C607 a le temps de se charger et la haute tension filtrée atteint sa valeur nominale de – 350 volts.

Le second circuit permet un démarrage graduel du découpeur à partir d’un rapport cyclique très petit.

Le dernier circuit sert a stopper le fonctionnement de l’alimentation en cas de baisse anormale de la tension secteur.

a) Protection au démarrage contre les sous tensions

Il existe dans cette alimentation deux circuits distincts protégeant le transistor BU126 à la mise en service du téléviseur.

Au départ, le condensateur de filtrage C607 (400) se charge progressivement et si le transistor BU126 entre en conduction lorsque la tension qui l’alimente n’est pas assez élevée, ce dernier ne travaille plus en régime de saturation et il y a destruction immédiate de la jonction base émetteur.

Pour éviter cet inconvénient, il faut donc maintenir le transistor BU126 à l’état bloqué jusqu’à ce que le condensateur C607 soit complètement chargé. Ceci est réalisé par le condensateur C616 (10) et les résistances R606 et R643 (figure 19) . Au démarrage la tension + 250 volts apparaît rapidement au point M10.

La tension sur l’anode du TUP (Th600) est retardée par la charge du condensateur C616 et de ce fait le relaxateur n’oscille pas.

Le multivibrateur est alimenté à travers les résistances R606 et R643 et, sans impulsion de commande, Tr602 est bloqué et Tr603 est conducteur.

Le transistor driver Tr601 est saturé et aucune impulsion de commande n’arrive sur la base de Tr600 qui reste bloqué.

Des que C616 est chargé, le relaxateur entre en fonctionnement et le transistor Tr600 peut découper la tension -350 volts.

b) Protection contre les surintensités au démarrage

Cependant, au démarrage, la demande en courant est très élevée. En effet, tous les condensateurs des circuits étant déchargés, il se produit un fort appel de courant, qui, quelques fois, provoque la destruction du transistor découpeur Tr600.

Un circuit de protection supplémentaire fait démarrer le système d’une façon progressive. Ce circuit représenté (figure 20) fonctionne de la façon suivante :

Des que la tension + 250 volts apparaît aux bornes de la résistance R609, le condensateur C631 de 220nF commence à se charger. Le courant de charge qui est relativement élevé traverse la résistance de 47 et rentre dans la base de Tr604.

Ce transistor devient fortement conducteur. Nous avons vu précédemment que lorsque Tr604 conduit, le rapport cyclique de l’onde carrée délivrée par le multivibrateur diminue fortement.

Donc, au départ, le rapport cyclique est très petit, c'est-à-dire que le temps de conduction du transistor BU126 est court devant la période de blocage.

Au fur et à mesure que le condensateur de 220nF se charge, le courant diminue et Tr604 devient de moins en moins conducteur. Ceci entraîne une augmentation du rapport cyclique, progressivement, jusqu’à sa valeur normale.

Des que le condensateur de 220nF est chargé, le courant cesse et le transistor Tr604 est bloqué. La diode D617 permet de décharger le condensateur lorsque l’on arrête le téléviseur.

c) Protection contre les baisses de tension du secteur

L’alimentation fonctionne normalement pour des tensions secteur comprises entre 160 et 280 volts.

Pour des tensions plus basses, dues à des baisses de tension du réseau ou à des coupures, le transistor commutateur de l’alimentation (BU126) ne travaille plus en régime bloqué saturé. Il doit alors dissiper une énergie très importante et risque d’être détruit.

Pour éviter cet inconvénient, un circuit de protection est prévu, bloquant le transistor commutateur lorsque la tension du secteur descend en dessous d’un seuil critique.

Le circuit de protection dont le schéma est donné à la (figure 21) , a pour rôle de fournir une tension continue positive à la base du transistor Tr601, lorsque la tension du secteur descend en dessous de 160 volts.

Le transistor Tr601 est alors saturé et ne peut transmettre les impulsions de commande provenant des transistors Tr602 et Tr603. Le transistor Tr600 commutateur, ne recevant plus d’impulsions sur sa base, reste bloqué.

Le circuit de protection comporte trois transistors : Tr650 (BC558), Tr651 (BC548) et Tr652 (BC558). L’alimentation du circuit est prise entre le point M10 de l’alimentation à découpage et la masse primaire.

Au point M10, nous trouvons une tension continue positive dont la valeur est pratiquement identique à la valeur efficace de la tension du secteur.

En effet, cette tension est obtenue par un redressement simple alternance de la tension secteur appliquée au téléviseur.

La tension continue positive de 250 volts environ est appliquée par l’intermédiaire du pont de résistances R651, R652 et R653, à la base du transistor Tr650. La tension sur la base est donnée par :

VB = soit : VB = = + 18 volts

L’émetteur du transistor Tr650 est porté à un potentiel fixe de + 12 volts, obtenu grâce à la diode zener Sp602 et à la résistance R659. Le transistor Tr650 est donc bloqué, car la base est plus positive que l’émetteur.

Dans le circuit collecteur, il ne circule aucun courant et au point situé entre les résistances R655 et R654, la tension est nulle. Il en résulte que le transistor Tr651 est également bloqué.

Sur le collecteur de Tr651, nous trouvons une tension continue positive sensiblement égale à 18 volts. Cette tension est appliquée à travers la résistance R657, à la base du transistor Tr652.

Ce transistor dont la base est plus positive que l’émetteur, ne conduit pas. Sur le collecteur, la tension est égale à zéro volt. Cette tension nulle, appliquée à travers R658 sur la base du transistor Tr601 de l’alimentation à découpage, n’a aucune action sur le circuit driver du transistor BU126 qui continue à fonctionner normalement.

Voyons maintenant le cas où la tension au point M10, descend à 160 volts. La tension sur la base du transistor Tr650 devient :

= 11,8 volts. La base de Tr650 devient négative par rapport à l’émetteur qui est resté à + 12 volts. Le transistor Tr650 conduit, et au point commun des résistances R655 et R654, apparaît une tension continue positive d’environ 5 volts.

Cette tension positive appliquée sur la base du transistor Tr651 rend ce dernier fortement conducteur. La tension sur le collecteur de Tr651 retombe pratiquement à zéro volt et le transistor Tr652 devient conducteur (VB = 0 volt, VE = 12 volts).

Ce transistor conduit à saturation et se comporte pratiquement comme un court circuit. La tension sur son collecteur est donc voisine de + 12 volts. Cette tension est transmise à travers R658 à la base du transistor Tr601 de l’alimentation à découpage. Le transistor Tr601 est saturé et ne peut plus transmettre les impulsions de commande au transistor BU126 qui reste bloqué. L’alimentation du téléviseur cesse de fonctionner et le téléviseur s’éteint.

Lorsque le transistor Tr651 est conducteur, le courant collecteur traverse les résistances R656 et R651. La chute de tension dans cette dernière résistance augmente, et par conséquent, la tension base du transistor Tr650 diminue et contribue à rendre ce transistor encore plus conducteur.

Pour bloquer le transistor Tr650 et remettre l’alimentation en service, il faut que la tension au point M10 remonte à une valeur égale à 160 volts plus la chute de tension provoquée par le courant collecteur de Tr651 dans la résistance R651.

Ce système permet d’éviter, lorsque la tension au point M10 est égale à 160 volts, que le transistor Tr650 conduise et se bloque au rythme des ondulations résiduelles de la tension redressée.

6) Les sorties secondaires

La (figure 22) représente les sorties secondaires de l’alimentation.

Les six enroulements du transformateur sont le siège d’une tension induite alternative de forme carrée déphasée de 180° par rapport à la tension aux bornes de l’enroulement principal 11-12.

L’enroulement 5-4 délivre la tension alternative nécessaire à l’alimentation des filaments du tube cathodique.

Les autres enroulements sont suivis d’une cellule de redressement et de filtrage ainsi que d’un fusible de protection. Les cellules RC, de faible constante de temps qui suivent les diodes, sont destinées à faciliter le redressement et éliminer la sur oscillation qui accompagne le front arrière et avant chaque créneau.

Les tensions continues du secondaire sont référencées par rapport à la masse générale du châssis, distincte de la masse primaire. Toutefois, les deux masses sont reliées par la cellule C632 et R639. Le rôle de cette cellule est de référencer le potentiel de la masse secondaire à celui de la masse primaire sans qu’il n’y ait de réel point commun entre elles. Ainsi, tout en les isolant l’une de l’autre, on évite que la masse secondaire soit une masse flottante.

B) Alimentation à découpage utilisant un circuit intégré

L’alimentation que nous allons examiner comprend deux transistors (le découpeur et son driver) et un circuit intégré (figure 23) . Il est évident que tous les circuits décrits précédemment sont réalisés avec peu de composants actifs, grâce au circuit intégré.

1) Le circuit intégré

Ce circuit intégré (type DTA 2581) assure plusieurs fonctions :

La fabrication des signaux de commande du découpeur

Le contrôle du rapport cyclique pour stabiliser la tension de sortie

La protection de l’alimentation en cas de courant excessif

La protection contre des tensions de sortie trop élevées

La protection contre une tension secteur insuffisante

Ainsi il remplace huit transistors et thyristors de l’alimentation précédente.

2) Description de l’alimentation

Deux ponts redresseurs fournissent une haute tension de 300 volts et une basse tension de 15,5 volts. Il n’y a pas de transformateur abaisseur pour produire cette basse tension, le constructeur utilise deux résistances (R2046 et R2048)et deux condensateurs de 1,8(C2063 et C2065) dont la réactance à 50 Hz est donnée par la formule :

XC = est mise à profit pour chuter la tension secteur.

Le module de commande comprend essentiellement le circuit intégré, le transistor driver (Tr2103) et le potentiomètre Pt1 destiné à ajuster les tensions de sortie.

Le circuit de puissance comprend le pont de diode P1, le fusible, l’enroulement 1-2 du transformateur d’intensité 2024, l’enroulement 7-8 du transformateur de découpage (2023), le transistor Tr2001 et sa résistance d’émetteur R2052.

Le circuit comprenant l’enroulement 9-10 du transformateur, la diode D2009, la résistance R2047, le condensateur C2070, est le circuit de mesure de tension.

3) Fonctionnement de l’alimentation

a) L’oscillateur et le modulateur

L’oscillateur intégré a sa fréquence fixée par la constante de temps de la cellule RC à l’entrée n° 13 du TDA 2581. Le signal en dents de scie est appliqué à une des entrées du modulateur de rapport cyclique.

Son autre entrée est commandée par une tension d’erreur, résultat de la comparaison entre une tension de référence aux bornes de la zener Dz2105 et la tension V0 variable, prélevée aux bornes de l’enroulement 9-10 du transformateur, redressée par la diode D2009, filtrée par la résistance R2047 et le condensateur C2070. Le signal rectangulaire dont le rapport cyclique est contrôlé par ce modulateur, est appliqué à la base du transistor driver Tr2103.

b) L’étage driver et la mise en forme du signal de commande

Le circuit de collecteur de ce transistor comporte l’enroulement secondaire du transformateur d’intensité 2024. La liaison avec le transistor découpeur se fait par le condensateur C2068, à la différence de l’alimentation précédente.

A l’instant où le transistor Tr2001 se sature, la croissance du courant de découpage dans l’enroulement primaire du transformateur induit un courant dans le secondaire qui se superpose au courant de collecteur du transistor driver, renforce la saturation du découpeur et inversement lors du blocage.

Cet enroulement secondaire fait partie, avec la self 2026 et le condensateur C2068, du circuit de mise en forme de la commande du transistor Tr2001.

c) Le circuit de mesure de tension

Les variations de la tension V0, proportionnelles aux tensions de sortie, servent à moduler le rapport cyclique du signal de commande, en régime établi, cette tension alimente l’étage driver et l’oscillateur. A la mise sous tension, V0 n’existe pas et c’est la basse tension de 15,5 volts qui la remplace, permettant un démarrage progressif, des que l’alimentation fonctionne en régime nominal, la tension V0, prend le relais bloquant la basse tension par des diodes D2104 et D2107 polarisées en inverse.

d) Le circuit de mesure de courant

En cas de débit important dans le circuit du téléviseur, la régulation cherche à maintenir les tensions secondaires à leur valeur en augmentant le temps de conduction du découpeur. Pour éviter une destruction des composants si le débit devient excessif, lorsque la tension atteint un seuil de 0,7 volt aux bornes de la résistance d’émetteur R2052, le modulateur se bloque. Cette tension répercutée via la résistance R2112 à la broche 6 du circuit intégré déclenche le circuit de protection contre les surcharges à l’intérieur du TDA 2581.

e) Protection contre les baisses de tension secteur

Le circuit intégré possède également un dispositif interne de protection contre les baisses de tension, relié à la broche n°9. Ce circuit est alimenté par une tension stabilisée à 12 volts par la diode zener Dz2106. Si pour une raison quelconque, cette tension devient inférieure à 8,5 volts, le circuit de protection bloque le module.

Après avoir présenté succinctement cette alimentation équipée d’un circuit intégré, nous allons examiner un autre type d’alimentation à découpage, plus simple, utilisant un procédé de commande différent, qui contrôle l’énergie transférée aux secondaires non pas en agissant sur le rapport cyclique mais sur la fréquence du signal découpé.

VI – Alimentation auto oscillante à fréquence variable

C’est un auto oscillateur fonctionnant à fort niveau d’énergie. Un couplage très serré, sans toutefois atteindre la saturation entre le circuit d’entrée et de sortie, permet d’obtenir des signaux carrés à fronts raides parfaitement adaptés aux exigences de la commande du transistor de commutation telles que nous les avons énumérées précédemment.

A) Rappel sur l’oscillateur bloqué

De nombreux montages existent, la (figure 24) en donne un exemple à couplage base/collecteur, utilisé couramment comme oscillateur trame.

Supposons qu’à l’instant t0 le condensateur Ce est chargé. De par les valeurs des résistances Rp1 et Rp2, le transistor Tr est bloqué car sa polarisation base/émetteur est inférieure au VBE de conduction. Ce commence à se décharger dans la résistance Re par un courant Idch. Le potentiel d’émetteur de Tr devient plus positif tandis que celui de la base reste constant. Au temps t1, la tension base/émetteur devient suffisante pour provoquer la conduction du transistor Tr. La croissance du courant de collecteur dans l’enroulement L1 produit un flux magnétique qui induit une f.é.m. aux bornes de L2. De par le sens de branchement de ces deux enroulements et leur fort couplage, cette f.é.m. amène la base à un potentiel encore plus négatif.

Ainsi, par effet cumulatif, le transistor atteint rapidement la saturation. Lorsque ce régime est atteint en t1, le courant dans L1 cesse de croître et il n’y a plus alors ni flux magnétique, ni f.é.m. induite dans L2.

En t1, le condensateur Ce commence de se recharger à travers le transistor Tr et l’enroulement L1, ce qui fait décroître la tension base/émetteur du transistor jusqu’au moment t2 où celui-ci se bloque. Le cycle se reproduit : Ce se décharge dans Re, Tr se sature.

Dans ce montage, le choix de la valeur des composants est tel que c’est la charge et la décharge de Ce qui en déterminent le fonctionnement (c’est la variation de la tension d’émetteur qui modifie le VBE du transistor).

D’autres montages mettent à profit les variations de la polarisation de base à partir d’une tension d’émetteur fixe pour aboutir au même résultat. Dans ce cas, la constante de temps de la cellule Rp1-Cp est plus petite et celle de la cellule Re -Ce très grande. La cellule Re -Ce peut être supprimée, c’est la solution généralement retenue pour les alimentations à découpage dans lesquelles l’émetteur du transistor est relié à la masse.

B) Application aux alimentations à découpage

La (figure 25) représente un auto oscillateur à couplage base/collecteur dans lequel la constante de temps du circuit d’entrée est réglable par le potentiomètre Rp. Le condensateur Cp se charge plus ou moins rapidement selon la position du curseur. Rp sert donc à faire varier la fréquence d’oscillation de l’ensemble. Un troisième enroulement L3 bobiné sur le transformateur est le siège d’une force électro motrice induite, utilisée pour faire circuler un courant dans une charge branchée à ses bornes.

Si la fréquence du signal délivré par l’oscillateur varie, la quantité d’énergie transférée à l’enroulement L3, traversant Tr et L1, atteint une valeur moindre. La puissance disponible aux bornes de la charge est directement proportionnelle au courant IL1 (maximum) et à la f.é.m. induite sur L3. Celle-ci est donnée par la formule :

E = - N est fixe et déterminée par les caractéristiques des composants du circuit oscillateur et le rapport de transformation entre L1 et L3.

Donc si E est fixe et si IL1 maximum diminue, la quantité d’énergie transférée diminue. Ceci est illustré par la (figure 25 b) où les oscillogrammes du circuit L3 -charge sont schématisés et représentés pour deux valeurs de la fréquence d’oscillation. Le transformateur étant supposé parfait et la charge résistive, les surfaces hachurées représentent l’énergie transférée.

C) Fonctionnement de l’alimentation à découpage

La (figure 26) donne le schéma synoptique d’un tel type d’alimentation. L’alimentation que nous allons détailler est bâtie autour d’un auto oscillateur comprenant le découpeur, le circuit de contre réaction et deux enroulements du transformateur. Les circuits de mesure de tension et de mesure de courant sont des circuits de protection analogues à ceux que nous avons rencontrés sur l’alimentation précédente. Le circuit de blocage permet de modifier le temps de conduction du découpeur, donc le transfert d’énergie aux secondaires en faisant varier la fréquence de la tension découpée. Le circuit de démarrage est nécessaire lors de la mise sous tension pour amorcer le processus. Examinons à présent le fonctionnement d’un tel montage décrit à la (figure 27) qui donne un exemple concret d’alimentation de ce type.

1) Fonctionnement de l’auto oscillateur

La (figure 28) représente cette partie de l’alimentation. Nous remarquons l’enroulement Lp traversé par le courant ILp et l’enroulement Lc qui délivre le courant de contre réaction au transistor T2. Les points noirs représentés aux extrémités 13 et 1 de ces enroulements indiquent le sens de branchement de ces bobinages : les deux extrémités repérées ont des variations de courant en phase.

1^er temps :

Appliquons au point A, sur la base de T2, une impulsion positive qui rend le transistor conducteur.

Un courant ILp prend naissance et parcourt l’enroulement Lp en lui imposant les polarités représentées sur la (figure 28) .

Ce courant à croissance linéaire induit une f.é.m. aux bornes de l’enroulement de couplage Lc qui porte la base du transistor à un potentiel positif.

La f.é.m. induite sur Lc fait circuler un courant ILc dans la jonction base/émetteur de T2, la diode D10 et la résistance R13. le condensateur C se charge à 0,7 volt (tension aux bornes de la diode D10 conductrice). Ainsi, par effet cumulatif, le transistor arrive rapidement à saturation.

2^ème temps :

Parvenu à la saturation de T2 et pour des raisons liées à la valeur et au choix des composants, le courant ILp cesse de croître, la f.é.m. induite dans l’enroulement de couplage disparaît, le courant ILc s’annule, C13 se décharge et le transistor se bloque.

L’enroulement Lp restitue l’énergie accumulée précédemment en faisant circuler un courant ILp dans le circuit retardateur, et les polarités aux bornes de la self Lp s’inversent (figure 29) .

La décroissance du courant ILp fait apparaître aux bornes de l’enroulement de couplage 11-13, une f.é.m. induite dont les polarités sont indiquées (figure 29) . le courant ILc circule dans l’autre sens à travers R13, D11, C10 et D7 et le transistor T2 est bloqué grâce à une tension négative sur sa base.

La diode D11 est passante et le condensateur C13 se charge à 0,7 volt, tension aux bornes de D11 conductrice.

A l’instant précis où le courant ILp devient nul, la f.é.m. induite dans l’enroulement de couplage 11-13 disparaît. Cet enroulement n’est plus alors une inductance mais une résistance de très faible valeur. Le condensateur C13, chargé à 0,7 volt, est placé directement entre base et émetteur, et remet le transistor en conduction, le cycle se poursuit : saturation, blocage, …

2) Le circuit de blocage

a) Rôle

Le circuit découpeur suffit pour délivrer les tensions de service, mais ne peut assurer le contrôle de l’énergie transférée en aval. Pour ce faire, un circuit annexe permet, le cas échéant, de modifier le temps de conduction du transistor T2, donc la quantité d’énergie accumulée dans le transformateur.

Nous avons remarqué précédemment que la remise en conduction de T2 ne peut s’effectuer qu’au terme de la décroissance de ILp quand le transformateur a restitué toute l’énergie accumulée durant la phase précédente, la f.é.m. induite dans l’enroulement de couplage est alors nulle et le condensateur C13 chargé à 0,7 volt, placé entre base et émetteur du transistor, le remet en conduction. Ainsi, un temps de conduction relativement long provoque un temps de blocage relativement long et inversement. Ces deux phases sont liées par une constante déterminée par le constructeur : le rapport cyclique du signal découpé est fixe. De fait, si nous voulons à un instant donné, augmenter l’énergie à transmettre au secondaire, nous allons allonger le temps de conduction de T2 et par là même, diminuer la fréquence de découpage, comme nous l’avons vu au paragraphe un de ce chapitre.

b) Fonctionnement

Le schéma de ce circuit est représenté (figure 30) . Il se compose d’un condensateur chimique C11, d’un thyristor Th1, de la résistance d’émetteur R11 et d’un dispositif de commande de Th1. Son action se situe pendant la phase de saturation de T2, il interrompt la conduction de T2 des que l’énergie accumulée, sous forme magnétique dans le transformateur, a atteint la valeur désirée.

Rappelons d’abord qu’un thyristor, pour conduire, doit avoir sa cathode négative par rapport à l’anode et sa gâchette positive de 0,7 volt par rapport à la cathode.

Détaillons le processus de blocage du transistor T2. Nous distinguons deux phases :

La charge de C11

Elle se produit durant le blocage du transistor T2 (figure 30) par l’intermédiaire de la diode D6.

Des que le courant ILp cesse de croître, les polarités de l’enroulement Lc s’inversent. Le courant ILc circule dans le sens indiqué (figure 30) . Une partie de ce courant charge C13 à travers R13. L’autre partie (ILc2) charge le condensateur C11 via la diode D6. Durant cette phase, la charge de C11 est sans effet sur le processus en cours car C13 n’a pas encore remis T2 en conduction.

La décharge de C11

Dans la phase suivante le transistor T2 est conducteur des l’instant où le courant ILc s’annule. Le courant ILp reprend une croissance linéaire et provoque aux bornes de la résistance d’émetteur R11, une différence de potentiel (figure 31) . Cette différence de potentiel est répercutée sur la jonction gâchette/cathode via R7. Des qu’elle est suffisante pour polariser cette jonction à 0,7 volt, le thyristor conduit et décharge le condensateur C11 par le courant Idch. La base du transistor découpeur est mise à un potentiel négatif par rapport à l’émetteur et celui-ci se bloque. Des que le courant Idch franchit le seuil du courant de maintient du thyristor, celui-ci s’ouvre. Le cycle continue : C11 se recharge…..

Par un choix judicieux de la valeur des composants, notamment R11, nous parvenons ainsi à bloquer le transistor avant que le courant ILp n’ait atteint une valeur prohibitive.

Application :

En cas de débit anormalement élevé dans le circuit oscillateur (par exemple suite à un court circuit dans les secondaires), le courant ILp prend immédiatement une valeur très élevée qui, répercutée sur le circuit de blocage par R11, provoque instantanément la fermeture du thyristor et l’arrêt de la conduction du transistor découpeur. La fermeture du thyristor est également commandée par une information délivrée par le circuit de régulation.

3) Le circuit de régulation

a) Rôle

Ce circuit sert à déplacer le point de déclenchement du thyristor en fonction des variations de la charge de l’alimentation. Nous avons expliqué précédemment qu’il s’agit de modifier la fréquence de découpage et que ceci s’obtient en contrôlant l’instant où le transistor découpeur est mis en état de blocage : la fermeture du thyristor est commandée par la tension aux bornes de la résistance d’émetteur R11 via R7, et sa gâchette est reliée au point milieu d’un pont diviseur constitué par les résistances R5 et R8 (figure 32 a) .

Ce pont diviseur est inséré entre une tension négative (- U2) et une tension positive (U1). En rendant la tension U1 variable et proportionnelle à la tension présente sur la charge, nous pouvons avancer ou retarder le déclenchement de Th1. Ainsi, lorsque la tension au point A correspond à la valeur Vgk1, le thyristor se ferme en t1. Si cette tension est plus négative (par exemple Vgk2), le thyristor se ferme en t2, et, dans ce cas, le transistor T2 reste saturé plus longtemps (figure 32 b) , le transformateur transfère davantage d’énergie.

b) Fonctionnement

Le schéma de ce circuit est représenté (figure 33) , il se compose d’un premier sous ensemble qui délivre la tension positive, bâti autour de l’enroulement 9-15 du transformateur, du transistor T1 et d’un second sous ensemble connecté à l’enroulement de couplage 11-13 qui délivre la tension négative – U2.

Formation de tension négative :

Lorsque le transistor découpeur se bloque, les polarités de l’enroulement 11-13 s’inversent et la diode D7 est passante pour le courant ILc. Le condensateur C10 se charge à un potentiel négatif (figure 33) .

Formation de tension positive :

Au même instant, vu son sens de bobinage, l’enroulement 9-15 (dit enroulement de mesure) voit apparaître à son extrémité 9, une tension positive qui provoque la charge de C8. Cette charge est proportionnelle à l’énergie stockée dans le transformateur durant la phase de conduction. Ces variations éventuelles sont mises à profit, après amplification, pour réguler le circuit oscillateur.

Rôle du transistor T1 :

Son courant de collecteur est fixé grâce au potentiomètre P1 placé sur sa base. La tension de base est comparée à une tension de référence sur l’émetteur (diode zener Z1). Son collecteur est chargé par les résistances R5 et R7. Ainsi, toute augmentation de la tension sur C8 provoque une augmentation de la conduction de T1, une élévation du potentiel au point commun de R5 et R7, donc une commutation plus rapide du thyristor et inversement.

La tension aux bornes de R7 est égale à la somme de la tension gâchette/cathode du thyristor et de la tension aux bornes de R11, résistance d’émetteur de T2 (figure 31) , elle est parcourue par deux courants de sens opposé :

Le courant délivré par l’enroulement Lc.

Le courant délivré par le transistor T1.

C’est donc la résultante de ces deux courants qui provoque le signal de gâchette du thyristor. Par ce procédé, on obtient un fonctionnement à l’intérieur d’une plage très précise.

Ainsi, une diminution de la charge dans les circuits secondaires, se traduit par une élévation de la tension sur C8, une conduction plus grande de T1, une fermeture précipitée de Th1 et un transfert d’énergie moins important entre le primaire et le secondaire.

Nous voyons que l’alimentation est pourvue de deux systèmes de contrôle : un qui mesure le courant circulant dans le primaire et l’autre qui mesure la tension présente sur les enroulements secondaires.

4) Le circuit de protection

Nous trouvons en parallèle sur l’espace collecteur- émetteur du découpeur la cellule de protection du transistor, composée d’un condensateur, d’une diode et d’une résistance (figure 10) .

5) Le circuit de démarrage

En examinant le fonctionnement de l’auto oscillateur, nous avons supposé qu’une impulsion positive était initialement appliquée sur la base du découpeur pour faire démarrer le processus d’auto oscillation. Cette impulsion est délivrée lors de la mise sous tension par la cellule de démarrage représentée (figure 34) .

Dans ce circuit, la diode D5 effectue un redressement mono alternance de la tension secteur, ne laissant passer que les alternances positives. Le circuit se reboucle à travers R2 et une des quatre diodes du pont redresseur, branchée en série avec D5 de même sens : courant Id (figure 34) .

Ainsi, à la mise sous tension, C4 n’étant pas chargé pendant une alternance de la tension secteur, une impulsion positive est appliquée sur la base du transistor découpeur à travers C4 et R9 et le circuit auto oscillateur démarre. Dans les cycles suivants, C4 est chargé et n’a plus d’action tant que la charge de C13 remet normalement le transistor en conduction.

6) Les circuits secondaires

Ils ne présentent aucune particularité vis-à-vis de ceux que nous avons examinés dans le cadre de l’alimentation à fréquence fixe. Ils se composent d’un système de redressement et de filtrage et délivrent les différentes tensions de service.

VII – L’alimentation ligne

Cette solution permet de garder les avantages de l’alimentation à découpage et de diminuer les coûts de fabrication par un procédé astucieux. En effet, le circuit ne comporte qu’un seul transformateur et un seul oscillateur communs aux deux étages.

A) Synoptique

Sur la (figure 35) est représente le synoptique d’une alimentation ligne. Nous reconnaissons les différents circuits examinés dans le chapitre consacré aux alimentations à découpage à fréquence fixe : l’oscillateur ligne, le modulateur de rapport cyclique, les différents circuits de mesure, de protection…

Tout comme pour l’alimentation à découpage équipée d’un circuit intégré, nous remarquons la présence d’une tension de démarrage de l’oscillateur. Le circuit de base de temps lignes qui attaque le transformateur d’alimentation est nouveau, ainsi que l’oscillateur qui commande à la fois cet étage et le découpeur.

B) Fonctionnement

A la mise sous tension de l’appareil, l’oscillateur ligne est alimenté par une basse tension obtenue à partir du redressement de la tension secteur. Cette basse tension, inférieure à la tension d’alimentation nominale en régime établi, provoque un démarrage graduel de l’alimentation et du balayage lignes, qui permet aux enroulements secondaires du transformateur de débiter en sous régime et au circuit modulateur de rapport cyclique, d’augmenter rapidement le temps de conduction du découpeur. Rapidement, l’ensemble arrive en régime établi et une base tension délivrée par le transformateur supplante et bloque la basse tension de démarrage qui alimente l’oscillateur ligne.

En régime établi, les enroulements secondaires du transformateur fournissent le courant de déviation du balayage lignes, les impulsions de retour ligne destinés à produire la THT ainsi que les différentes tensions nécessaires aux circuits du téléviseur et à l’oscillateur ligne.

En cas de variation de la consommation des circuits du téléviseur, la régulation se fait par modification du rapport cyclique du signal découpé, en cas de débit anormal dans la partie primaire de l’alimentation ligne, la tension aux bornes de la résistance d’émetteur du transistor découpeur provoque l’arrêt du fonctionnement du modulateur.