Brevet FR2116414A1 — publié le 19720713

La présente invention se rapporte à un circuit de protection pouvant être utilisé à protéger un transistor de sortie fonctionnant comme étage de maintien de niveau à la masse. 5 II est fréquent d'employer un transistor pour le maintien d'un niveau à la masse, auquel cas son émetteur est directement mis à la masse tandis que son collecteur est relié au point du circuit ce qui doit être maintenu au niveau de la masse. La fourniture d'un courant 10 d'intensité suffisante à la base du transistor porte ce dernier à saturation, ce qui amène son collecteur au niveau de la masse. Lorsque le transistor assure effectivement le maintien de niveau à la masse, c'est à dire lorsqu'il est conducteur, il se peut que son collecteur soit 15 accidentellement relié par court-circuit à une source de tension de faible résistance interne. Ceci peut se produire par exemple à l'occasion d'opérations de maintenance des circuits électroniques. Si le transistor de sortie était dépouvu de toute protection, un tel court-circuit 20 pourrait l'amener à soutirer un courant éxcessif, et pourrait donc provoquer son emballement thermique et par suite sa destruction. Le mode classique de protection qui consiste à monter une résistance de limitation de courant en série avec le collecteur du transistor 25 de sortie ne peut pas être utilisé dans ce cas, en raison de son incidence sur le bon maintien du niveau. Par ailleurs, si le transistor de maintien de niveau constitue l'un des éléments d' un circuit intégré, c'est ce dernier qui doit être remplacé. 30 La présente invention s'applique à des circuits comprenant un transistor de sortie dont l'émetteur est mis à la masse et dont le collecteur est directement relié au point du circuit qui doit être maintenu au niveau de la masse lorsque ledit transistor se trouve à l'état 35 conducteur. Un circuit de protection pour ce transistor de sortie comprend un second transistor dont la jonction base-émetteur est montée en parallèle avec la jonction base-émetteur 71 42702 2 2116414 du transistor de sortie et dont le collecteur est relié à une source de tension d'alimentation par l'intermédiaire d'une résistance de charge. Ce second transistor est thermiquement couplé au transistor de sortie et, dans le cas où le 5 collecteur de ce dernier se trouve relié par un court-circuit à une source de tension à faible résistance interne, est porté à saturation et maintient la tension base-émetteur du transistor de sortie à un niveau prédéterminé de manière à limiter le courant qui le traverse. 10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî tront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif illustré dans le dessin annexé, sur lequel: - la figure unique représente d'une part sous forme 15 de schéma bloc et d'autre part sous forme de schéma détaillé un récepteur de télévison comportant un circuit intégré auquel sont incorporés un transistor de sortie utilisé pour un maintien de niveau à la masse et un circuit de protection conforme à la présente invention. 20 Sur cette, figure, la référence 10 désigne une antenne par laquelle des signaux de télévision sont captés et appliqués à un récepteur de télévision 20 comprenant par exemple un tuner ou étage d'accord, un étage de mélange, des étages à fréquence intermédiaire, un détecteur vidéo, 25 un canal de son et un étage de sortie vidéo dont les signaux de sortie sont appliqués auxcircuite de commande d'un tube cathodique pour former sur son écran l'image correspondant aux signaux de télévision captés. Les différents éléments de ce récepteur 20 sont semblables 30 à ceux du récepteur de télévision décrit dans la brochure "RCA Télévision Service Data 1969, N° T-14»' publié par la demanderesse. Le signal vidéo composite issu du récepteur 20 est appliqué à un étage séparateur de synchronisation 30 (représenté sur la figure comme un 35 bloc distinct, mais en fait incorporé au récepteur) qui a pour rôle de séparer le signal vidéo des signaux de synchronisation, ainsi que de séparer les signaux de synchronisation 71 42702 3 2116414 verticale des signaux de synchronisation horizontale .Les signaux de synchronisation verticale sont alors appliqués à l'étage de déviation verticale 40, lequel inclut un oscillateur et des circuits de sortie fournissant le 5 courant de déviation verticale requis aux bobines de déviation verticale (non représentées) associées au tube cathodique du recepteur de télévision. Les signaux de synchronisation horizontale issus du séparateur de synchro 30 sont appliqués à un étage 50 10 incluant un oscillateur."horizontal" et un circuit de contrôle automatique de phase. Cet étage 50 peut être constitué par un circuit intégré, comme l'indique sur la figure le trait tirété encadrant les éléments de circuit oanœrnés, et peut en outre inclure un comparateur de phase 15 ayant pour rôle de déterminer la relation temporelle entre les impulsions de synchronisation horizontale reçues et les impulsions de retour de faisceaux issus des circuits de sortie de déviation horizontale, ainsi que d'engendrer un signal de commande pour verrouiller la fréquence d'un 20 oscillateur commandé par tension qui peut également être incorporé à l'étage 50, bien que cela ne soit pas représenté. Un ensemble de ce type est décrit en détail dans une demande de brevet déposéepar la demanderesse le même jour que la présente demande et ayant pour 25 titre "Dispositif oscillateur à commande de fréquence automatique". Le signal de sortie de l'oscillateur commandé par tension peut être appliqué à un multivibrateur 55 (représenté sous forme de bloc) ayant pour rôle d'engendrer les signaux de calage destinés à l'étage driver horizontal 30 125 et à l'étage de sortie de déviation horizontale 150 du récepteur. Le signal de sortie du multivibrateur 55 est appliqué à la base 60b d'un transistor 60 dont l'émetteur 60e est mis à la masse, tandis que son collecteur 60c 35 est relié par l'intermédiaire d'une résistance 62 et d'une borne sortie C du circuit intégré 50 à une source de tension d'alimentation (B +) . Le collecteur 60c est par ailleurs relié 71 42702 4 2116414 à la "base 70b d'un transistor 70 ainsi qu'à la base 80b du transistor de sortie 80. l'émetteur 70e du transistor 70 est mis à la masse, tandis que son collecteur est relié à la source de tension (B +) à travers une résistance de charge 5 72. Ce collecteur 70c est en outre relié à la base 90b d'un transistor 90, dont le collecteur 90c est directement relié à la source (B +), tandis que son émetteur 90e est relié d'une part à la masse à travers une résistance de charge d'émetteur 92 et d'autre part à une borne de 10 sortie D du circuit intégré 50. le collecteur 80c du transistor 80 est directement relié à une autre borne de sortie E du circuit intégré 50. La base 100b et l'émetteur 100e d'un transistor 100 monté en éméthodyne sont respectivement reliés aux 15 bornes D et E du circuit intégré. Le collecteur 100 c du transistor 100 est relié à la source de tension d'alimentation (B+) à travers une résistance 105, tandis qu'une résistance de charge d'émetteur 110 relie à la masse la jonction de l'émetteur 100e du transistor à la borne de sortie E, cette 20 jonction étant par ailleurs reliée par une résistance 115 à la base 120b d'un transistor 120 incorporé à l'étage dî-iver horizontal 125. L'émetteur 120e du transistor 120 est mis à la masse, tandis que son collecteur 120c est relié à la source (B+) par une résistance 124 montée en 25 série avec l'écoulement primaire 127 d'un transformateur de couplage 126, la borne commune à cette résistance et à cet enroulement étant reliée à la masse par un condensateur 123.L'enroulement secondaire 129 du transformateur 126 est monté entre la base 140b et l'émetteur 140e d'un transistor 30 140, c'est à dire aux bornes de la jonction base-émetteur de ce transistor , dont le collecteur 140c est mis à la masse. L'émetteur 140e du transistor 140 est par ailleurs relié à la source de tension d'alimentation (B+) à travers une fraction de l'enroulement primaire 35 155 du transformateur de sortie de déviation horizontale 156, qui fournit l'excitation de l'étage de sortie de déviation horizontale 150;cet étage 150 comprend en outre 71 42702 5 2116414 une diode d'amortissement 146 et un condensateur de "retour de faiseau" 148 monté en parallèle entre l'émetteur 140e et la masse. la bobine de déviation horizontale 142 est montée en série avec un condensateur 144 de 5 "correction en S" l'ensemble étant également monté entre l'émetteur 140e et la masse. Une fraction de l'enroulement 155 du transformateur 156 faisant office d'enroulement secondaire 157 fournit des impulsions à haute tension HV qui après avoir été redressées peuvent constituer 10 la tension d'accélération devant être fournie au tube cathodique. Le transformateur de sortie de déviation horizontale 156 porte en outre un enroulement auxiliaire 159 par lequel les impulsions de calage sont fournies à l'étage oscillateur et de commande automatique de phase 15 du circuit intégré 50 par l'intermédiaire de la borne B de ce circuit. Le montage du transistor 80 assurant le maintien au niveau de la masse dans le circuit intégré 50 peut être utilisé dans de nombreuses applications. Ce montage est 20 particulièrement intéressant du fait qu'il permet une élimination rapide des porteurs accumulés dans la région de base du transistor 120, lorsque ce dernier est porté à conduction tandis que le transistor 140 est bloqué au début de l'intervalle de retour de faisceau de chaque 25 cycle de déviation horizontale. Le fonctionnement de circuits qui viennent d'être décrits est le suivant: Le multivibrateur 55 incorporé au circuit intégré 50 engendre des impulsions de polarité négative, 30 correspondant- à la forme d'onde S représentée sous le multivibrateur 55. Lorsqu'une telle impulsion est appliquée à la base 60b du transistor 60, ce dernier est bloqué, ce qui provoque une remontée du potentiel de son collecteur 60c. L'échelon positif prélevé sur le collecteur 60c du 35 transistor 60 est appliqué à la base 80b du transistor 80 ainsi qu'à la base 70b du transistor 70. En fonctionnement normal, le transistor 80 est porté à saturation avant le 71 42702 6 2116414 transistor 70, et met effectivement à la masse la borne de sortie E du circuit 50, en offrant ainsi un chemin de faible impédance pour 1'écoulement de la charge de base du transistor 120. Le transistor 70 est également 5 porté à saturation par l'échelon positif prélevé sur le collecteur 60c, de sorte que le potentiel de son collecteur 70c s'abaisse. L'échelon négatif ainsi appliqué à la base 90b du transistor 90 bloque ce dernier, ce qui annule la tension aux bornes de sa résistance de charge 10 d'émetteur 92. La base 100b du transistor 100 étant ainsi mis à la masse par 1'intermédiaire de la borne D, ce transistor est bloqué pendant l'intervalle de retour de faisceau de chaque cycle de déviation horizontale. Si le collecteur 80c du transistor 80 porté à 15 conduction pendant l'intervalle de retour se trouvait accidentellement relié par court-circuit à une source de tension à faible résistance interne, ce transistor appeUerait un courant de collecteur d'intensité excessive, s'il n'était pas protégé. En effet, la faible impédance 20 de la source empêcherait le transistor 80 d'arriver à saturation pour un courant d'intensité non dangereuse, et donc de limiter lui-même son courant de collecteur. Il s'ensuivrait une dissipation thermique exagérée du transistor aboutissant à sa destruction. Par contre, 25 moyennant l'adjonction du transistor de protection 70, l'intensité maximalè du courant de collecteur que peut soutirer le transistor 80 se trouve limitée à une valeur sans danger. Ce résultat est obtenu de la manière suivante : En cas de court-circuit, le transistor 70 est 30 porté à saturation tandis que la différence de potentiel aux bornes de sa jonction base-émetteur est limitée en fonction des valeurs de sa charge de collecteur 72 et de la tension d'alimentation (B +). La tension base-émetteur du transistor 70 ainsi limitée est 35 directement appliquée aux bornes de la fonction base- émetteur du transistor 80, dont l'intensité du courant de collecteur est ainsi maintenue à un niveau sans danger. 71 42702 2116414 Par un choix judicieux de la valeur ohmique de sa charge de collecteur 72, le courant de saturation du transistor 70 peut être fixé de manière qu'une quelconque tension prédéterminée apparaisse entre sa base et son émetteur. 5 Ce courant de saturation est bien évidemment choisi de manière que le transistor 80 ne puisse pas être endommagé en cas de court-circuit accidentel. Durant la fraction restante de chaque cycle de déviation horizontale (c'est à dire pendant le balayage d'une 10 ligne) le signal de sortie du multivibrateur 55 redevient positif, ce qui porte à conduction le transistor 60 mais bloque les transistors 70 et 80. Lorsque le transistor 70 passe de l'état passant à l'état bloqué, le potentiel de son collecteur 70c s'accroit, ce 15 qui porte à conduction le transistor 90 et fait apparaitre une tension positive aux bornes de sa charge d'émetteur 92. Le transistor 100 est en conséquence porté à conduction et un signal positif apparaît aux bornes de sa charge d'émetteur 110. 20 Etant donné que la base 120b du transistor driver 120 est reliée à la charge d'émetteur 110 par l'intermédiaire de la résistance 115, le signal positif prélevé sur l'émetteur 100e du transistor 100 porte à conduction le transistor driver 120, de sorte qu'un signal est 25 appliqué par l'intermédiaire du transformateur de couplage . 126 à la base 140b du transistor 140 de l'étage de sortie de déviation horizontale. Le signal ainsi appliqué à la base du transistor 140 marque le début d'un intervalle de balayage horizontal. La structure de l'étage 30 de sortie de déviation horizontale 150 étant classique, son fonctionnement ne sera pas décrit. On remarquera que la surface de la jonction base-émetteur du transistor de sortie 80 peut être choisie notablement plus grande que celle de la jonction correspondante 35 du. transistor de protection 70. De la sorte, le courant de collecteur du transistor 80 peut être proportionnellement plus intense que celui du transistor 70, et un courant d'intensité 71 42702 8 2116414 notable peut donc traverser le transistor 80 sans que le transistor 70 se trouve pour autant traversé par un courant appréciable, et donc sans que la précence de ce dernier n'augmente sensiblement la dissipation totale 5 du circuit intégré 50. Par exemple, dans une réalisation concrète, la surface de la jonction base-émetteur du transistor 80 était trois fois supérieure à celle de la surface de la jonction base-émetteur du transistor 70, la tension (B+) étant égale à 10,5 V = et la résistance 10 de char g; 72 valant 3,9 kilohms. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré, qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques 15 de ceux décrits et illustrés, considérés séparément ou en combinaisons et mis en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. 71 42702 ' 9 2116414 REVENDICATIONS 1Circuit de protection destiné à limiter la valeur maximale du courant de collecteur d'un transistor de sortie lorsque son collecteur est accidentellement relié par un court-circuit à une source de tension de faible 5 résistance interne, alors que sa jonction collecteur-émetteur est rendue fortement conductrice par un courant traversant sa jonction base-émetteur, caractérisé en ce qu'il comporte un transistor de protection 70 thermiquement couplé audit transistor de sortie 80, les jonctions base-émetteur 10 desdits transistors étant directement reliées en parallèle tandis qu'une résistance de limitation de courant 72 est interposée entre le collecteur 70c dudit transistor de protection et une source de tension d'alimentation, la valeur ohmique de ladite résistance étant choisie 15 suffisante pour limiter le courant de saturation dudit transistor de protection à une valeur telle que la tension aux bornes de sa jonction base-émetteur et de celle du transistor de sortie limite l'intensité du courant de court-circuit traversant ce dernier. 20 2.- Circuit de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux transistors 70, 80 sont incorporés à une même plaquette de circuit intégré 50, le collecteur 80c du transistor de sortie étant relié à une borne E du circuit intégré. 25 3.- Circuit de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface de la jonction base-émetteur du transistor de protection 70 est inférieure à celle de la jonction base-émetteur du transistor de sortie 80. 30 4.- Circuit de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins un transistor amplificateur 90, 92; 100, 110 monté en collecteur commun est branché entre les collecteurs des transistors de sortie et de protection. 71 42702 10 2116414 5.- Circuit de protection selon la revendication 1 ou la revendication 4, caractérisé en ce que le collecteur du transistor de sortie 80 est relié au transistor driver 120 du système de déviation horizontale d'un récepteur de télévision, ledit transistor driver étant excité par l'arrivée à conduction dudit transistor de sortie en réponse à des signaux appliqués entre sa base et son émetteur pour faire débuter l'intervalle de retour de chaque cycle de balayage horizontal.