Brevet FR2232002A1 — publié le 19741227

La présente invention concerne un système de protection contre les surcharges de circuits à semiconducteurs utilisés dans les véhicules automobiles pour stabiliser le courant des appareils de tableau de bord. Les appareils généralement utilisés à bord des automobiles pour indiquer, par exemple, le niveau de remplissage du reservoir d'essence, la pression dthuile, la charge de la batterie, etc., sont la plupart du temps des compteurs de valeur effective indiquant la flexion dtune bilame chauffée Une résistance de mesure de précision, variable en fonction de la grandeur mesurée, montée en série avec 11 appareil indicateur et mise à la terre d > un ceté est utilisée comme élément primaire, La tension d'alimentation de ces appareils indicateurs provenant du système dtalimentation de la voiture est stabilisée à Laide dpun régulateur de tension fonctionnant pareillement selon le principe de la bilame, Dans un tel régulateur, le chauffage et le refroidissement de la bilame sont utilisés pour ouvrir et fermer un contact se trouvant dans le circuit principal. Les accélérations et les décélérations dues à la conduite du véhicule peuvent facilement causer des phénomènes de rebondissement de contact dans le régulateur à bilame qui, à leur tour, peuvent causer des tensions de bruit considérables pouvant avoir un très grand effet de perturbation sur le récepteur radiophonique de la voiture. C1 est pourquoi, il a déjà été suggéré de remplacer ces régulateurs mécaniques par des circuits à semiconducteurs commercialement disponibles, notamment des circuits intégrés monolithiques étant donné que ces derniers, comme les régulateurs à bilame sont des composants à trois bornes et peuvent autre logés sans difficultés à la place prévue dans lrinstallation. I1 a cependant été démontré que ces circuits à semiconducteurs sont très sensibles aux tensions de bruit se produisant dans les installations électriques d'automobiles, en raison notamment de la haute tension de retour de la bobine d1allumage lorsque le contact est coupé, et peuvent autre immédiatement détruits par ces tensions. Une protection possible par une diode Zener montée en parallèle avec le circuit de stabilisation série et dont la tension de rupture est plus grande que la tension continue de batterie la plus élevée, mais plus petite que la tension de rupture du circuit intégré, est interdite étant donné que la diode Zener devrait avoir une surface de cristal et, en conséquence, une capacité thermique suffisamment grande pour recevoir énergie des pointes de tension.Cette énergie est cependant si considérable qutil ne serait pas économique de produire une telle diode Zener lorsque iton considère, par exemple, dans les conditions les plus défavorables pendant la coupure de 11 allumage mentionnée précédemment, qutil circule en sens inverse un courant de 4 A pendant quelques millisecondes ou un courant de 15 A dans le sens direct. La présente invention a pour objet de proposer un système modifié pour la protection contre les surcharges de circuits à semiconducteurs servant à stabiliser le courant dSappareils indicateurs dans les voitures automobiles et qui, en particulier, ntimplique aucun investissement concernant le montage dans le véhiculer ctest-à-dire qu'il suffit de prévoir les éléments et les points de connexion existants. Ce problème est résolu par 11 invention de la manière indiquée par la première revendication. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent - la figure 1, un schéma de principe du système de protection conforme à l'invention - la figure 2, un schéma de principe plus précis représentant les parties les plus importantes du circuit intégré à semiconducteurs - la figure 3, une autre réalisation du système de protection - la figure 4, un type de réalisation modifié du schéma de principe de la figure 1. L'idée sur laquelle repose l'invention est clairement indiquée par le schéma de principe de la figure 1 et réside dans le fait que l'appareil indicateur IN précède le circuit intégré à semiconducteurs IC en ce qui concerne la tension d'alimentation UB, de façon à le protéger, tandis que la résistance de mesure de précision est disposée entre le circuit IC et l'autre pole de la source de tension d'alimentation qui, dans 1: exemple de réalisation de la figure t, est le point zéro du circuit identique au pele négatif de la batterie U3 De cette manière, la résistance interne de ltappareil indicateur IN sert de résistance série au circuit à semiconducteurs et protège ce dernier des courants de haute intensité qui peuvent causer sa destruction. Pour réaliser-le circuit intégré lC conforme à ltinvention comme une source de courant constant, on l'équipe d'une borne de connexion pour la résistance de mesure de précision R. La figure 2 représente un circuit intégré IC ayant une source de courant constant de réalisation simple. Le circuit collecteur-émetteur du transistor T dont la base est connectée à la cathode de la diode Zener Z servant de source de tension de référence, est disposé entre la borne de itappareil indicateur IN non connectée à la batterie et ltextrémité de la résistance de mesure R non connectée au point zéro du circuit, 12anode de cette diode Zener Z étant reliée au point zéro du circuit. Un dispositif à courant constant IK pouvant autre réalisé de façon simple en fournissant une résistance de valeur élevée se trouve entre le collecteur et la base du transistor T. Dans le cas d'une intégration monolithsque des composants du circuit à semiconducteurs IC, il devient obligatoirement nécessaire de prévoir des régions d'isolement1 ctest-a-dire que les composants individuels sont isolés les uns des autres par des jonctions pn polarisées dans le sens inverse.Dans ce cas, le circuit à semiconducteurs IC a des propriétés de limitation de tension dans les deux directions de circulation du courant de mesure dans le circuit collecteur-émetteur du transistor T, étant donné que, d'une part, la tension est restreinte par la jonction p formant la région isolante et, d'autre part, par la tension de rupture collecteur-base du transistor T La figure 3 représente une autre réalisation de la disposition de la figure 2, où la base du transistor T est précédée par l'amplifieateur opérationnel OA. La tension appliquée au collecteur du transistor T par rapport au point zéro du circuit est utilisée comme tension d'alimentation pour cet amplificateur opérationnel OA. La tension de référence Uref produite par la diode Zener Z est appliquée à l'entrée de non inversion 1 de ltamplificateur opérationnel OA, tandis que l'entrée d'inversion Z est connectée à l'émetteur du transistor T. La source de courant du circuit de la figure 2 est ainsi complétée pour former une source stabilisée commandée. Dans les dispositions conformes aux figures 2 et 3, le transistor T servant de source de courant produit le courant traversant 11 appareil indicateur IN commandé par la résistance de mesure R. Le courant nécessaire pour fournir la tension de référence Uref dérive du courant de 11 appareil indicateur L'erreur d'indication qui en découle est cependant négligeable étant donné que les dimensions du circuit peuvent permettre à ce courant de s'élever à environ 1 à 2 pour cent du courant de mesure ce qui. permet à l'appareil à bilame de fournir une indication proportionnelle au carré de l'intensité du courant. La figure 4 représente une variante du circuit à semiconducteurs conforme à l'invention. Dans ce cas, le circuit à semiconducteurs IC est réalisé de façon à ne pas utiliser les régions d'isolement mentionnées précédemment. Le condensateur C est monté en parallèle avec la disposition en série comprenant le circuit à semiconducteurs IC et la résistance de mesure de précision R, le circuit IC se composant de deux transistors formant un montage de Darlington T', d'une résistance RX, et d'un transistor Z1 disposé pour fonctionner comme diode Zener. On peut voir que l'émetteur du transistor Z1 est connecté à la base du premier des transistors T', tandis que le collecteur du transistor Z' est connecté aux collecteurs des deux transistors T'. La base du transistor Z1 est reliée au point zéro du circuit. L'invention permet de fournir une protection suffisante des circuits à semiconducteurs utilisés dans les voitures automobiles pour stabiliser la tension des instruments de mesure, sans nécessiter aucun autre point de connexion pour des composants supplémentaires ou toute autre mesure qui rendrait la disposition plus coateuse. il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent autre envisagées sans sortir pour autant du cadre de I'invention, REVENDICATIONS 1. Système de protection contre les surcharges de circuits à semiconducteurs servant à stabiliser le courant des appareils indicateurs de voitures automobiles, dans lesquels 11 indication est déterminée par une résistance de mesure de précision variable selon la quantité mesurée, disposée en série avec l'appareil indicateur et connectée par une borne au point zéro ;;-u circuit , caractérisé par le fait que le circuit a semiconducteurs servant à stabiliser le courant est réalise comme source de courant constant commandée par la valeur de la résistance de mesure et est connectée, d'une part, par l'intermédiaire de l'appareil indicateur, au pôle conducteur de tension de la batterie est, d'autre part, au point zéro du circuit, et par le fait que ledit circuit ç semiconducteurs a un effet de limitation de tension dans les deux directions de circulation du courant par rapport a ses deux bcrne r- ces respectivement au point zéro du circuit et - l'appareil indicateur ou bien que la connexion en serie du circuit X semicenducteur t de la résistance de mesure est shuntée par u condensateur. 2. Système conforme E; la première revendication, caractérisé par le fait que le circuit à semiconducteurs contient une source de tension de reférence à laquelle est connectée la base d'un transistor à travers lequel circule le courant de mesure, 3. Système conforme à la deuxieme revendication, caractérisé par le fait qu'un amplificateur opératlcanel est connecté entre la base dudit transistor et ladite source de tension de référence, son entrée de non inversion étant connectée à a source de tension. de référence, et son entrée d'inversion étant reliée à l'émetteur du transistor. 4. Système conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qui une diode Zener est utilisée comme source de tension de référence. 5. Système conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4s caractérisé par le fait que la diode Zener est réalisée comme un autre transistor, le transistor en série avec la résistance de mesure est remplacé par un montage de type Darlington et tous les composants du circuit à semiconducteurs sont intégrés monolithiquement dans un corps semiconducteur sans région d'isolement.