Brevet FR2351545A1 — publié le 19771209

L'invention se rapporte aux circuits de commande, en tout ou rien, du passage du courant dans une charge du type utilisant des transistors de commutation. Un exemple d'application de ces circuits est la co-nu- tation des signaux de travail et de repos dans un détecteur de proximité inductif. Le problème de la protection du transistor principal de commutation contre les courts-circuits ou surintensités aux bornes de la charge est souvent résolu en testant le transistor par l'intermédiaire d'une résistance en série et en le bloquant lorsque la chute de tension aux bornes de cette résistance dépasse une certaine valeur de référence. Les solutions connues ne limitent pas le courant à une valeur constante quelle que soit la tension d'alimentation et la température de fonctionnement, ce qui conduit à l'emploi de transistors de puissance élevée, et ne comportent pas, généralement, le réarmement automatique du montage, lorsque le court-circuit a disparu. L'invention propose de remédier à ces inconvénients au moyen d'un circuit commutateur comportant un transistor principal de commutation débitant dans une charge et débloqué par injection d'un courant sensiblement constant dans sa base sous l'action d'un signal de commande, caractérisé par des moyens de comparer la tension collecteur-emetteur du transistor principal à une tension de référence et de bloquer ledit transistor dès que ladite tension collecteurpémetteur dépasse la tension de re- férence. Cette solution ne fait intervenir aucune chute de ten- sion supplémentaire, si bien que le montage peut être réalisé aussi bien en deux fils quten trois fils, sans risque que la tension aux bornes de la charge devienne insuffisante. Suivant un mode d'exécution préféré, lesdits moyens comprennent un premier transistor auxiliaire, les émetteurs des deux transistors étant communs, le collecteur du transistor principal et la base du transistor auxiliaire étant reliés à un point commun respectivement par l'intermédiaire de deux diodes montées tete-b8che. De préférence, il est prévu un second transistor auxiliaire monté avec le premier en multivibrateur astable, et le collecteur du premier transistor auxiliaire est relié à la base du transistor principal. Le premier transistor auxiliaire se sature dès que la tension collecteur-émetteur du transistor principal dépasse la tension emetteur-base du premier transistor auxiliaire. Le tran- sistor principal est alors bloqués mais les basculements successifs du multivibrateur provoquent l'application, sur sa base, d'impulsions de réarmement. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-apres. Au dessin annexe La figure 1 est le schéma d'un commutateur à trois fils conforme à un mode d'exécution préféré de l'invention la figure 2 représente le courant de collecteur du transistor principal, en fonction de la tension collecteurémetteur ; et la figure 3 est le schéma d'un commutateur à deux fils. Le montage de la figure 1 est destiné à commander en tout ou rien le passage du courant dans une charge. Rc branchée entre la borne de masse O et une borne S, à partir d'un signal de commande appliqué à une résistance Rt. A titre d'exemple d'application, un tel montage peut constituer un organe de commutation astatique dans un détecteur de proximité du type comportant un oscillateur à transistor associé à un détecteur de son état, tel que décrit dans la demande de brevet français déposée le 27 Février 1975 sous le No. 75.06091 par la Demanderesse, pour "Détecteur de proximité à courant continu du type à deux fils à fonctions travail et/ou repos". Le signal de commande appliqué à la résistance R1 est alors obtenu, à partir de l'oscillation qui prend naissance lorsque la cible est dans une certaine plage de distances par rapport au détecteur. Ce signal polarise (pont de résistances R1R2) la base d'un transistor T1 de façon telle que celui-ci devienne conduc- teur. Le passage du courant dans les résistances R3 et R4 a alors pour effet de polariser la base d'un transistor principal de commutation T5 de façon telle que celui-ci devienne conducteur. La tension Vs appliquée à R3 et R4 est stabilisée au moyen d'un transistor T4, d'une résistance R8 et d'une diode de Zener Z1, et filtrée au moyen d'un condensateur Ct. il en résulte que le cou- rant de base de T5 est constant. On a représenté, à la figure 2, la caractéristique i = f(VCE) du transistor T5 qui correspond à cette valeur du courant de base (courbe en trait plein) et la droite de charge définie par l'équation VAL = VCE + Rci, dans laquelle VAL est la tension d'alimentation de T5, VCE la tension collecteur-émetteur, et i le courant débité. il est évident que, si Rc diminue (cas d'un court-circuit sur la charge), le point P de fonctionnement du transistor évolue vers le point A de la caractéristique qui correspond à la puissance maximum autorisée, d'où un risque de détérioration du transistor. Dans le montage représenté, ce risque est supprimé de la manière suivante. Lorsque la tension VCE de T5 dépasse une certaine vaz leur, un transistor de protection T3 entre en conduction, pour les raisons suivantes : la base de T3 est reliée au collecteur de T5 par deux diodes D1 et D2 montées têtebêche. Lorsque T5 est normalement saturé, c'est-à-dire avec VCE D1 et entre base et émetteur de T3. il en résulte que T3 est bloqué.Un transistor auxiliaire T2 forme avec T3, les condensateurs C2 et C3, les re- résistances R3 à R7 et la diode DI, un multivibrateur astable. Lors- que T3 est maintenu bloqué, T2 reste à l'état conducteur, et le montage ne fonctionne pas en multivibrateur. Dès que V CE atteint une certaine valeur (les composants du circuit étant calculés pour que cette valeur soit au plus égale à VcE ), T3 se trouve polarisé dans un sens propre à provoquer sa conduction. Ceci diminue la chute de tension aux bornes de R3, donc augmente la polarisation de T5, qui se bloque. Mais T3 étant saturé, T2 se bloque et ce basculement du montage fonctionnant alors en multivibrateur astable, a pour effet de délit vrer une impulsion sur la base de T5, si bien que T5 passe de nouveau à l'état saturé. Si le court-circuit sur la charge n'a pas disparu, VCE atteint de nouveau la valeur VCEmax et le cycle de fonctionnement que l'on vient de décrire recommence. Le montage fonctionne ainsi en multivibrateur jusqu'à ce que la charge Rc ait repris sa valeur normale. Lorsque T5 est ainsi normalement saturé, le montage se stabilise avec T5 et T2 conducteurs, T3 bloqué. Les diodes de Zener Z2 et Z3 servent respectivement à protéger T5 contre les surtensions ; la diode D3 protège T5 en cas d'inversion des deux fils d'alimentation. On voit finalement que dans le circuit de protection du transistor T5 contre les surintensités que l'on vient de dé crire, les organes de protection ne provoquent aucune chute de tension supplémentaire ; le courant est limité à une valeur constante quelle que soit la tension d'alimentation. Le circuit se réarme automatiquement après disparition du court-circuit. Par ailleurs, il peut s'adapter indifféremment à un dispositif de détection du type à trois fils (Fig. 1) ou à deux fils (Fig. 1). il va de soi que des modifications de détail pourront autre apportées aux montages décrits et représentés, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. En particulier, le transistor auxiliaire pourrait éventuellement être remplacé par un amplificateur opérationnel servant de comparateur et ayant une sortie reliée à la base du transistor principal T5. De même, un transistor å effet de champ, débloqué-par le signal de commande, pourrait constituer le moyen d'injecter un courant constant dans la base de T5, et remplacer ainsi le dispositif de polarisation décrit. REVENDICATIONS 1. Circuit commutateur comportant un transistor principal de commutation débitant dans une charge et débloqué par injection d'un courant sensiblement constant dans sa base sous l'action d'un signal de commande, caractérisé par des moyens de comparer la tension collecteur-émetteur du transistor principal à une tension de référence et de bloquer ledit transistor dès que la- dite tension collecteur-émetteur dépasse la tension de référence. 2. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent un premier transistor auxiliaire, les émetteurs des deux transistors étant communs, le collecteur du transistor principal et la base du transistor auxiliaire étant reliés à un point commun respectivement par l'intermédiaire de deux diodes montées tête-bêche. 3. Commutateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par un second transistor auxiliaire monté avec le premier en multivibrateur astable, le collecteur du premier transistor auxiliaire étant relié à la base du transistor principal.