FR2952246A1 - Method for avoiding parasite phenomenon resulting from leakage of electric current in electric two wires lighting installation, involves disconnecting auxiliary load in closing state of control switch - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE POUR EVITER LES EFFETS INDESIRABLES LIES AU COURANT DE FUITE DANS LES INTERRUPTEURS ELECTRONIQUES SANS NEUTRE, ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN îUVRE DU PROCEDE L'invention concerne, de façon générale, la commutation de charges électriques, en particulier dans les installations d'éclairage. METHOD FOR PREVENTING ADVERSE RELIEF RELATED TO LEAKAGE IN NEUTRAL FREE ELECTRONIC SWITCHES, AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD The invention relates generally to the switching of electric charges, in particular in lighting installations. .
10 Plus précisément, l'invention concerne, selon un premier aspect, un procédé pour éviter les phénomènes parasites résultant d'une fuite de courant électrique dans une installation comprenant une source de tension alternative à deux bornes, un conducteur de neutre, un conducteur de 15 phase, un conducteur de phase coupée, un interrupteur de commande à courant de fuite, et une charge à deux bornes, la première borne de la source étant reliée à la première borne de la charge par le conducteur de neutre, la deuxième borne de la source étant reliée à la deuxième 20 borne de la charge par l'intermédiaire du conducteur de phase, de l'interrupteur de commande, et du conducteur de phase coupée. More specifically, the invention relates, according to a first aspect, to a method for preventing parasitic phenomena resulting from an electrical current leak in an installation comprising a two-terminal alternating voltage source, a neutral conductor, a conductor of Phase, a cut-off phase conductor, a leakage current control switch, and a two-terminal load, the first terminal of the source being connected to the first terminal of the load by the neutral conductor, the second terminal of the the source being connected to the second terminal of the load via the phase conductor, the control switch, and the cut phase conductor.
La disparition des lampes à incandescence au profit de 25 sources lumineuses à ballasts électroniques fait apparaître des problèmes nouveaux. The disappearance of incandescent lamps in favor of 25 light sources with electronic ballasts reveals new problems.
Cette situation, qui concerne notamment le cas où la charge électrique comprend une lampe fluorescente 30 compacte (connue sous l'acronyme "CFL"), une diode électroluminescente (ou "LED"), ou un tube fluorescent à ballast, résulte de l'existence d'un courant de fuite qui, dans une installation du type précédemment défini,5 traverse la charge et l'interrupteur de commande lorsque ce dernier est à l'état ouvert. This situation, which concerns in particular the case where the electric charge comprises a compact fluorescent lamp (known by the acronym "CFL"), a light-emitting diode (or "LED"), or a ballast fluorescent tube, results from the existence of a leakage current which, in an installation of the type previously defined, passes through the load and the control switch when the latter is in the open state.
En particulier, cette situation apparaît dans le cas où l'interrupteur est du type interrupteur variateur ou interrupteur mécanique à voyant en parallèle, et où la charge est du type CFL ou une lampe à décharge à ballast électronique. In particular, this situation appears in the case where the switch is of the dimmer switch type or mechanical switch with parallel light, and where the load is of the CFL type or an electronic ballast discharge lamp.
Dans ce cas, le courant de fuite de l'interrupteur variateur s'accumule dans la capacité de stockage des ballasts électroniques, et la tension aux bornes de cette capacité augmente jusqu'à exciter la source lumineuse. In this case, the leakage current of the dimmer switch accumulates in the storage capacity of the electronic ballasts, and the voltage at the terminals of this capacitor increases to excite the light source.
Ce phénomène, connu de l'homme du métier sous l'appellation "effet ghost", se traduit par un papillotement lumineux nuisible au confort de l'utilisateur. This phenomenon, known to those skilled in the art under the name "ghost effect", results in a bright flicker detrimental to the comfort of the user.
Cet artefact apparaît également dans le cas où l'interrupteur est du type interrupteur variateur et où la charge comprend une lampe du type LED fonctionnant à 230V, le moindre courant de fuite ayant pour effet d'allumer au moins partiellement les diodes LED. This artefact also appears in the case where the switch is of the dimmer switch type and where the load includes a lamp type LED operating at 230V, the least leakage current having the effect of lighting at least partially the LEDs.
Cette situation apparaît encore dans le cas où l'on souhaite commander par radio, selon la technologie ZigBee, un interrupteur variateur, la consommation du module radio étant alors telle qu'il est impossible d'envisager le recours à une installation électrique ne comprenant qu'un conducteur de neutre et un conducteur de phase. This situation appears again in the case where it is desired to control by radio, according to ZigBee technology, a dimmer switch, the consumption of the radio module then being such that it is impossible to envisage the use of an electrical installation comprising only a neutral conductor and a phase conductor.
Actuellement, ce problème n'est pas résolu mais simplement contourné en utilisant des interrupteurs dotés d'une borne de neutre, ce qui est le plus souvent très contraignant en rénovation. Plus généralement, aucune des solutions connues pour tenter de résoudre ou de contourner ce problème n'est complètement satisfaisante. Currently, this problem is not solved but simply bypassed using switches with a neutral terminal, which is usually very restrictive renovation. More generally, none of the known solutions to try to solve or circumvent this problem is completely satisfactory.
10 Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer des moyens permettant d'éviter les phénomènes parasites résultant d'une fuite de courant électrique dans les installations à deux fils. In this context, the present invention aims to provide means for avoiding parasitic phenomena resulting from an electrical current leak in two-wire installations.
15 A cette fin, le procédé de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à détecter l'état ouvert ou fermé de l'interrupteur de commande, à 20 dériver le courant de fuite, dans l'état ouvert de l'interrupteur de commande, à travers une charge auxiliaire montée en parallèle sur la charge, et à déconnecter la charge auxiliaire dans l'état fermé de l'interrupteur de commande. 25 En d'autres termes, l'invention propose essentiellement de dériver le courant de fuite lorsque l'interrupteur deux fils est ouvert, et de prendre toutes les mesures nécessaires pour ne consommer que très peu d'énergie 30 lorsque l'interrupteur est fermé. To this end, the method of the invention, furthermore in accordance with the generic definition given in the preamble above, is essentially characterized in that it comprises the operations of detecting the open or closed state of the control switch, to derive the leakage current, in the open state of the control switch, through an auxiliary load connected in parallel with the load, and to disconnect the auxiliary load in the closed state of the control switch. In other words, the invention essentially proposes to derive the leakage current when the two-wire switch is open, and to take all the necessary measures to consume very little energy when the switch is closed. .
L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précédemment défini, ce procédé étant5 caractérisé en ce qu'il comprend un circuit conçu pour être monté en parallèle sur la charge entre le conducteur de neutre et le conducteur de phase coupée et pour remplir au moins la fonction de charge auxiliaire, et en ce que ce circuit comprend au moins un détecteur de seuil monté entre les conducteurs de neutre et de phase coupée et fournissant un signal de sortie variant selon que la tension entre ces conducteurs est au plus égale ou supérieure à un seuil prédéterminé, un interrupteur électronique relié aux conducteurs de neutre et de phase coupée, et un limiteur de courant monté en série avec l'interrupteur électronique, cet interrupteur électronique étant relié au détecteur de seuil et adoptant un état ouvert ou fermé selon que la tension entre les conducteurs de neutre et de phase coupée est supérieure ou au plus égale audit seuil. The invention also relates to a device for implementing the previously defined method, this method being characterized in that it comprises a circuit designed to be mounted in parallel on the load between the neutral conductor and the cut phase conductor and to fulfill at least the auxiliary charging function, and in that this circuit comprises at least one threshold detector mounted between the neutral and phase cut conductors and providing an output signal varying according to whether the voltage between these conductors is at most equal to or greater than a predetermined threshold, an electronic switch connected to the neutral and cut phase conductors, and a current limiter connected in series with the electronic switch, this electronic switch being connected to the threshold detector and adopting an open state or closed depending on whether the voltage between the neutral and phase cut conductors is greater than or equal to it threshold.
Dans un mode de réalisation possible de l'invention, le circuit comprend en outre un module de redressement présentant une première borne d'entrée reliée au conducteur de neutre, une deuxième borne d'entrée reliée au conducteur de phase coupée, et des première et deuxième bornes de sortie délivrant une tension continue, le limiteur de courant et l'interrupteur électronique étant montés en série entre les bornes de sortie du module de redressement. In a possible embodiment of the invention, the circuit further comprises a rectifying module having a first input terminal connected to the neutral conductor, a second input terminal connected to the cut phase conductor, and first and second output terminals delivering a DC voltage, the current limiter and the electronic switch being connected in series between the output terminals of the rectification module.
De préférence, l'interrupteur électronique comprend essentiellement un transistor MOSFET à appauvrissement. Dans ce cas, le détecteur de seuil comprend par exemple une première borne d'entrée reliée à la première borne de sortie du module de redressement, une deuxième borne30 d'entrée reliée à la deuxième borne d'entrée du module de redressement, et une borne de sortie reliée à la grille du transistor MOSFET à appauvrissement. Preferably, the electronic switch essentially comprises a depletion MOSFET transistor. In this case, the threshold detector comprises, for example, a first input terminal connected to the first output terminal of the rectifying module, a second input terminal connected to the second input terminal of the rectifying module, and a second input terminal connected to the first output terminal of the rectifying module, and output terminal connected to the gate of the depletion MOSFET transistor.
Le circuit peut comprendre en outre un premier module de protection branché entre le conducteur de neutre et le conducteur de phase coupée, doté d'au moins une borne intermédiaire, et incluant au moins une varistance branchée entre la borne intermédiaire et le conducteur de neutre, la deuxième borne d'entrée du module de redressement étant alors reliée à ladite borne intermédiaire. The circuit may further comprise a first protection module connected between the neutral conductor and the cut phase conductor, provided with at least one intermediate terminal, and including at least one varistor connected between the intermediate terminal and the neutral conductor, the second input terminal of the rectifier module then being connected to said intermediate terminal.
Par ailleurs, ce circuit peut aussi comprendre, de façon 15 avantageuse, un deuxième module de protection monté en parallèle sur l'interrupteur électronique. Moreover, this circuit can also advantageously comprise a second protection module connected in parallel with the electronic switch.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est 20 faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : Other characteristics and advantages of the invention will emerge clearly from the description which is given below, by way of indication and in no way limiting, with reference to the appended drawings, in which:
- la figure 1 est un schéma général d'une installation utilisant le dispositif de l'invention; - Figure 1 is a general diagram of an installation using the device of the invention;
- la figure 2 est un schéma fonctionnel d'un dispositif conforme à l'invention; et FIG. 2 is a block diagram of a device according to the invention; and
- la figure 3 est un schéma structurel d'un dispositif conforme à l'invention. - Figure 3 is a structural diagram of a device according to the invention.
Comme annoncé précédemment, l'invention concerne notamment un procédé pour éviter les phénomènes parasites 25 30 résultant d'une fuite de courant électrique dans une installation électrique telle qu'illustrée à la figure 1. As previously announced, the invention relates in particular to a method for avoiding parasitic phenomena resulting from a leakage of electric current in an electrical installation as illustrated in FIG.
Une telle installation comprend une source V de tension alternative, un conducteur de neutre N, un conducteur de phase Ph, un conducteur de phase coupée PhC, un interrupteur de commande 1, et une charge 2. Such an installation comprises a source V of alternating voltage, a neutral conductor N, a phase conductor Ph, a cut phase conductor PhC, a control switch 1, and a load 2.
La source V, qui est en pratique constituée par le réseau de distribution d'électricité, présente une première borne V1 reliée à la première borne 21 de la charge 2 par le conducteur de neutre N, et une deuxième borne V2 reliée à la deuxième borne 22 de la charge 2 par l'intermédiaire du conducteur de phase Ph, de l'interrupteur 1 de commande, et du conducteur de phase coupée PhC. The source V, which is in practice constituted by the electricity distribution network, has a first terminal V1 connected to the first terminal 21 of the load 2 by the neutral conductor N, and a second terminal V2 connected to the second terminal 22 of the load 2 via the phase conductor Ph, the control switch 1, and the cut phase conductor PhC.
L'interrupteur de commande 1, qui a pour fonction de permettre le contrôle de l'alimentation de la charge 2 à partir de la tension délivrée par la source V, présente par construction, même dans son état ouvert, une résistance non nulle responsable de la circulation d'un courant de fuite. The control switch 1, whose function is to enable control of the supply of the load 2 from the voltage delivered by the source V, has by construction, even in its open state, a non-zero resistance responsible for the circulation of a leakage current.
Fonctionnellement, l'interrupteur de commande 1 peut donc être représenté comme un commutateur idéal 11, aux bornes duquel est branchée une résistance de fuite 12. Functionally, the control switch 1 can therefore be represented as an ideal switch 11, across which a leakage resistor 12 is connected.
Comme indiqué précédemment, le courant de fuite traversant l'interrupteur 1 produit des effets indésirables que l'invention vise à supprimer. As indicated above, the leakage current passing through the switch 1 produces undesirable effects that the invention aims to suppress.
Pour ce faire, le procédé de l'invention comprend les opérations consistant à détecter l'état ouvert ou fermé de l'interrupteur 1 de commande, à dériver le courant de fuite, dans l'état ouvert de l'interrupteur 1 de commande, à travers une charge auxiliaire 30 montée en parallèle sur la charge 2, et à déconnecter la charge auxiliaire 30 dans l'état fermé de l'interrupteur 1 de commande. To do this, the method of the invention comprises the operations of detecting the open or closed state of the control switch 1, to derive the leakage current, in the open state of the control switch 1, through an auxiliary load 30 connected in parallel with the load 2, and disconnecting the auxiliary load 30 in the closed state of the control switch 1.
La fonction de la charge auxiliaire 30 est remplie par le circuit 3 illustré aux figures 2 et 3, respectivement sous une forme fonctionnelle et sous une forme structurelle, ce circuit étant conçu pour être monté en parallèle sur la charge 2 entre le conducteur de neutre N et le conducteur de phase coupée PhC. The function of the auxiliary charge 30 is fulfilled by the circuit 3 illustrated in FIGS. 2 and 3, respectively in a functional form and in a structural form, this circuit being designed to be connected in parallel with the load 2 between the neutral conductor N. and the phased phase conductor PhC.
Comme le montrent ces figures, ce circuit 3 comprend au moins un détecteur de seuil 4, un interrupteur électronique 5, et un limiteur de courant 6. Dans le mode de réalisation préféré illustré, l'interrupteur électronique 5 est constitué par un transistor MOSFET à appauvrissement 5, et le circuit 3 comprend en outre un module de redressement 7. 25 Le détecteur de seuil 4, qui est monté entre les conducteurs de neutre N et de phase coupée PhC, fournit un signal de sortie S variant selon que la tension entre ces conducteurs N et PhC est au plus égale ou supérieure 30 à un seuil prédéterminé. As shown in these figures, this circuit 3 comprises at least one threshold detector 4, an electronic switch 5, and a current limiter 6. In the preferred embodiment illustrated, the electronic switch 5 is constituted by a MOSFET transistor. depletion 5, and the circuit 3 further comprises a rectifying module 7. The threshold detector 4, which is connected between the neutral and N phase cut conductors PhC, provides an output signal S varying according to the voltage between these N and PhC conductors are at most equal to or greater than a predetermined threshold.
En d'autres termes, la fonction du détecteur de seuil est de détecter l'état ouvert ou fermé de l'interrupteur de20 commande 1, la tension entre les conducteurs N de neutre et PhC de phase coupée étant beaucoup plus élevée dans le cas où l'interrupteur de commande 1 est fermé que dans le cas où cet interrupteur 1 est ouvert. In other words, the function of the threshold detector is to detect the open or closed state of the control switch 1, the voltage between the N neutral conductors and the cut phase PhC being much higher in the case where the control switch 1 is closed only in the case where the switch 1 is open.
Le détecteur de seuil 4 présente deux bornes d'entrée 41 et 42 respectivement reliées à la borne de sortie 701 et à la borne d'entrée 72 du module de redressement 7, ainsi qu'une borne de sortie 40 délivrant le signal de sortie S et reliée à la grille du transistor MOSFET à appauvrissement 5. The threshold detector 4 has two input terminals 41 and 42 respectively connected to the output terminal 701 and to the input terminal 72 of the rectifying module 7, as well as an output terminal 40 delivering the output signal S and connected to the gate of the depletion MOSFET transistor 5.
Plus précisément, le montage comprenant la capacité Cl, la diode Zener D1, la diode D2, la résistance R1 et la 15 capacité C2 forme un circuit capacitif d'alimentation. More specifically, the circuit comprising the capacitor C1, the Zener diode D1, the diode D2, the resistor R1 and the capacitor C2 form a capacitive supply circuit.
Lorsque la valeur crête de la tension alternative délivrée par la source V est supérieure au seuil défini par la diode Zener D3, ce circuit capacitif 20 d'alimentation fournit une tension négative à la grille du transistor MOSFET 5 et place ce transistor dans son état bloquant. When the peak value of the AC voltage delivered by the source V is greater than the threshold defined by the Zener diode D3, this capacitive supply circuit 20 supplies a negative voltage to the gate of the MOSFET transistor 5 and places this transistor in its blocking state. .
L'interrupteur électronique 5, qui est relié aux 25 conducteurs de neutre N et de phase coupée PhC, est donc commandé par le détecteur de seuil 4 de manière à adopter un état ouvert ou fermé selon que la tension entre les conducteurs de neutre N et de phase coupée PhC est supérieure ou au plus égale au seuil prédéterminé fixé 30 par la caractéristique de la diode Zener D3. The electronic switch 5, which is connected to the N and cut phase PhC neutral conductors, is therefore controlled by the threshold detector 4 so as to adopt an open or closed state depending on whether the voltage between the neutral conductors N and The cut phase PhC is greater than or equal to the predetermined threshold set by the Zener diode D3 characteristic.
Le limiteur de courant 6 est monté en série avec l'interrupteur électronique 5. The current limiter 6 is connected in series with the electronic switch 5.
Ce limiteur, qui comprend par exemple une résistance R2 à coefficient de température positif en série avec une autre résistance R3, a pour fonction de limiter à un niveau acceptable le courant dans le transistor MOSFET 5 en régime transitoire lorsque ce transistor est conducteur, et en particulier lorsque la charge 2 est mise sous tension, ou lorsqu'un défaut sur le réseau d'alimentation V entraîne une baisse de la tension alternative d'alimentation de l'installation. This limiter, which comprises, for example, a resistor R2 with a positive temperature coefficient in series with another resistor R3, has the function of limiting to an acceptable level the current in the transient MOSFET transistor 5 when this transistor is conducting, and particularly when the load 2 is turned on, or when a fault on the supply network V causes a drop in the AC supply voltage of the installation.
Le module de redressement 7 présente deux bornes d'entrée 71 et 72 respectivement reliées au conducteur de neutre N et au conducteur de phase coupée PhC, et deux bornes de sortie 701 et 702 délivrant une tension continue, le limiteur de courant 6 et l'interrupteur électronique 5 étant montés en série entre ces bornes de sortie 701 et 702. The rectifying module 7 has two input terminals 71 and 72 respectively connected to the neutral conductor N and the cut phase conductor PhC, and two output terminals 701 and 702 delivering a DC voltage, the current limiter 6 and the electronic switch 5 being connected in series between these output terminals 701 and 702.
De préférence, le circuit 3 comprend en outre un module de protection d'entrée 8 branché entre le conducteur de neutre N et le conducteur de phase coupée PhC et doté d'au moins une borne intermédiaire 80. Preferably, the circuit 3 further comprises an input protection module 8 connected between the neutral conductor N and the cut phase conductor PhC and provided with at least one intermediate terminal 80.
Ce module de protection 8, qui assure une protection du module de redressement 7 contre les surtensions, comprend au moins une varistance 81 branchée entre la borne intermédiaire 80 et le conducteur de neutre N, la borne d'entrée 72 du module de redressement 7 étant reliée à cette borne intermédiaire 80. This protection module 8, which protects the rectifying module 7 against overvoltages, comprises at least one varistor 81 connected between the intermediate terminal 80 and the neutral conductor N, the input terminal 72 of the rectifying module 7 being connected to this intermediate terminal 80.
Le circuit 3 peut aussi avantageusement comprendre un deuxième module de protection 9, monté en parallèle sur l'interrupteur électronique 5 et assurant la protection de cet interrupteur électronique contre les surtensions. The circuit 3 may also advantageously comprise a second protection module 9, mounted in parallel on the electronic switch 5 and ensuring the protection of this electronic switch against overvoltages.
Le fonctionnement du dispositif précédemment décrit peut 5 s'analyser suivant les quatre phases ci-dessous. The operation of the previously described device can be analyzed according to the four phases below.
(1) L'interrupteur de commande 1 est ouvert et le transistor 5 est fermé. 10 Dans cet état stationnaire, la résistance de fuite 12 de l'interrupteur de commande forme un pont diviseur avec les résistances R2 et R3. La tension aux bornes de la charge 2 est très inférieure au seuil de la diode Zener 15 D3, ce qui confirme l'état passant du transistor MOSFET à appauvrissement. La charge auxiliaire 30 que constitue le circuit 3 est donc équivalente à une faible résistance qui dérive le courant de fuite. (1) The control switch 1 is open and the transistor 5 is closed. In this stationary state, the leakage resistor 12 of the control switch forms a divider bridge with the resistors R2 and R3. The voltage across the load 2 is much lower than the threshold of the Zener diode D3, which confirms the on state of the depletion MOSFET transistor. The auxiliary load 30 constituted by the circuit 3 is therefore equivalent to a low resistance which derives the leakage current.
20 (2) L'interrupteur de commande 1 est fermé alors que le transistor 5 est encore fermé. (2) Control switch 1 is closed while transistor 5 is still closed.
Dans cet état transitoire, la tension aux bornes de la charge 2 devient égale à la tension secteur délivrée par 25 la source V. La tension négative à la grille du transistor MOSFET 5 ne s'est pas encore établie. Ce transistor, encore transitoirement passant, est parcouru par un pic transitoire de courant notamment atténué par le limiteur de courant 6. 30 (3) L'interrupteur de commande 1 est fermé alors que le transistor 5 est encore fermé. In this transient state, the voltage across the load 2 becomes equal to the mains voltage delivered by the source V. The negative voltage at the gate of the MOSFET transistor 5 has not yet been established. This transistor, still passing temporarily, is traversed by a transient peak of current, notably attenuated by the current limiter 6. (3) The control switch 1 is closed while the transistor 5 is still closed.
Dans cet état stationnaire, la tension à la grille du transistor MOSFET 5 est égale à la tension de coude de la diode Zener D1. Le transistor MOSFET 5 est donc bloqué, et le circuit 3 est en état de veille. (4) L'interrupteur de commande 1 est ouvert alors que le transistor 5 est encore ouvert. In this stationary state, the voltage at the gate of the MOSFET transistor 5 is equal to the elbow voltage of the Zener diode D1. The MOSFET transistor 5 is thus blocked, and the circuit 3 is in the standby state. (4) The control switch 1 is open while the transistor 5 is still open.
10 Dans cet état transitoire, la capacité équivalente vue de la grille du transistor MOSFET 5 se décharge dans la résistance R1. Le transistor MOSFET 5 reste donc transitoirement bloqué. Le courant de fuite passe alors dans la charge 2, cette phase fugitive restant en 15 pratique invisible.5 In this transient state, the equivalent capacitance seen from the gate of the MOSFET transistor 5 discharges into the resistor R1. The MOSFET transistor 5 thus remains temporarily blocked. The leakage current then passes into the load 2, this fugitive phase remaining in practice invisible.
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- 2009-11-05 FR FR0957826A patent/FR2952246B1/en active Active
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