Brevet FR2380654A1 — publié le 19780908

L'invention concerne un circuit pour limiter l'intensité du courant dans les amplificateurs de puissance montés en parallèle. De tels montages d'amplificateurs s 'utilisent notamment dans les circuits de commande par découpage de la tension d'induit des moteurs à courant continu. Le courant d'induit est toujours élevé, et il est nécessaire de répartir le courant sur plusieurs amplificateurs. Pour protéger les amplificateurs contre les surintensités, on monte habituellement, à la sortie des amplificateurs, une résistance dans laquelle passe le courant total. On compare la tension aux bornes de cette résistance à un seuil, ctest-à-dire mulon relie un dispositif à seuil aux bornes de la résistance, et, lorsque la valeur limite est atteinte, le dispositif à seuil délivre une tension qui agit sur la tension d'entrée des amplificateurs de manière à faire baisser 1 'inteité. Dans le cas d'un moteur à courant continu, on réduira la tension d'induit en réduisant la largeur des impulsions de 2découpage. ae système présente l'inconvénient suivant. En cas de défaillance d'un des amplificateurs, le courant total continue à dtre fourni, mais il se répartit entre les amplificateurs qui restent en état de fonctionnement. Chacun des amplificateurs est alors traversé par un courant plus élevé, et il risque de se produire une destruction en chine de tous les amplificateurs. De plus, la résistance dissipe une puissance importante, compte tenu des intensités élevées qu'on utilise. l'invention vise un circuit de protection contre les surintensités ne présentant pas les inconvénients précités. Â cet effet, le circuit selon l'invention, du type comprenant un dispositif à seuil recevant une tension caractéristique du fonctionnement des amplificateurs et délivrant une tension de sortie lorsque la dite tension dépasse la valeur-seuil, la dite tension de sortie étant appliquée au circuit commandant la tension d'entrée des amplificateurs en vue de réduire celle-ci, est caractérisé par le fait que le dispositif à seuil est relié à la borne d'alimentation et à la sortie des amplificateurs. En d'autres termes, la tension recueillie est la différence entre la tension d'alimentation et la tension de sortie des amplificateurs, c'est-à-dire la tension collecteur-émetteur des transistors amplificateurs. L'invention utilise le fait que, dans la zone de saturation, la tension collecteur-émetteur VcE croit très vite en fonction de l'intensité Ic du courant de collecteur, qui est la grandeur à surveiller. Une aumentation, même faible, de l'intensité au voisinage de la zone dangereuse ae traduit donc par une forte augmentation de la tension VICE. De plus, la grandeur qu'on surveille est l'intensité dans chacun des amplificateurs et non plus, comme dans le système connu, l'intensité totale. En cas de défaillance d'un des amplificateurs, le risque précité de destruction en channe est supprimé puisque l'intensité reste limitée à la valeur limite prévue. La défaillance de lun des amplificateurs a seulement pour conséquence une réduc- tion du courant fourni, donc du couple dans le cas d'un moteur, ce qui est beaucoup moins grave qu'une coupure de l'alimentation due à la destruction de tous les amplificateurs. Enfin, le circuit selon l'invention ne dissipe pas de puissance, contrairement au circuit connu où le shunt est traversé par le cou rant total. On va maintenant décrire un exemple de réalisation du circuit selon l'invention, prévu pour entre tilise' dans le système de commande dtun moteur à courant continu. Sur le dessin - la figure 1 est un schéma par blocs du circuit ; - la figure 2 illustre graphiquement la relation entre la tension collecteur-émetteur et le courant de collecteur dans les transistors, et - la figure 3 est un exemple de circuit utilisable comme dispositif à seuil. La figure 1 représente de façon très schématique l'induit I d'un moteur à courant continu, souris à une tension fournie par l'amplificateur de puissance 2. La référence 3 désigne le généra- teur de créneaux qui assure le découpage de la tension d'induit. On sait que le générateur 3 combine une tension de commande T0, représentative de la différence entre la vitesse de consigne et la vites réelle du moteur, et une tension en dents de scie de telle manière que, plus V0 est élevée, plus la largeur des créneaux et donc la tension d'induit augmente. L'amplificateur de puissance 2 est constitué en réalité de plusieurs, en général au moins quatre, amplificateurs montés en parallèle, chaque amplificateur comportant en principe plusieurs étages. Selon l'invention, il est prévu un dispositif à seuil 4 qui reçoit une tension VS, différence entre la tension d'alimentation et la tension de sortie des amplificateurs 2, et qui délivre une tension VX lorsque la tension V5 dépasse un seuil déterminé Cette tension VL est soustraite de la tension de commande Vc, ce qui tend à rétrécir les créneaux fournis par le générateur 3 et à faire tomber la tension d'induit, donc le courant d'induit. Le dispositif à seuil 4 reçoit également la tension d'entrée Vs des amplificateurs de manière à permettre une synchronisation entre la mesure de la tension VS et les créneaux de découpage. La figure 2 illustre la relation entre la tension collecteur émetteur VcE d'un transistor portée en ordonnées et son courant de collecteur Ic, porté en abacisses,la latension VCE étant la tension VS précitée. On voit que dans la zone de saturation, la tension augmente très vite avec l'intensité. Dans l'exemple numérique indiqué, une augmentation de 40 à 50 Â de Ic, soit ss 1c = 10 A, correspond à une augmentation ss VCB = 0,4 V (de 0,8 à 1,2 V), ce qui est très important. En effet, si on voulait parvenir au mgme résultat avec le système classique de la résistance en dérivation dans l'hypothèse d'un montage à quatre amplificateurs, il faudrait une résistance de 0,4 V : 4 x 10 A= I0 ma, La puissance dissipée par effet Joule serait P = RI2 = 0,01 x (4 x 40) N 250 W La figure 3 donne un exemple de réalisation du dispositif à seuil 4 de la figure 1. Le circuit représenté reçoit sur l'entrée 10 la tension de sortie de l'amplificateur 2, sur l'entrée 11 la tension d'alimenta tion de l'amplificateur, par exemple + 27 V, sur l'entrée 12 la tension de commande VE, les bornes 13 et 14 étant les bornes d'ali mentation du circuit. L'impulsion de commande arrivant par la borne 12 est retardée par le condensateur 20 de manière à ne pas se trouver dans le front de montée de l'impulsion. Cette impulsion rend passant le transistor 21, et donc aussi le transistor 22. Le transistor 30 reçoit sur sa base l'impulsion de sortie de l'amplificateur de puissance 2 arrivant par la borne d'entrée 10, par l'intermédiaire de la diode 29 qui sert à commander thermiquement la diode d'entrée du transistor 30. Le transistor 22 étant saturé, la tension aux bornes de la résistance 31 est la différence entre la tension d'alimentation de + 27 V et la tension de sortie de l'amplificateur de puissance, soit la tension 8 . Cette tension aux bornes de la résistance 31 est, comme on l'a clit plus haut, la tension collecteur-émetteur portée sur la courbe de la figure 2. Cette tension sous forme d'impulsions se retrouve amplifiée aux bornes du potentiomètre 32, et est transformée en tension contenue par la diode 40 et le condensateur 41. La tension continue attaque la base du transistor 50 dont l'émetteur est relié à la borne 13, c'est-à-dire est à une tension + 14 V. les transistors 50 et 51 sont normalement saturés, et tant que la tension sur la base du transistor 50 reste inférieure à un seuil déterminé E , qui correspond au seuil inférieur S1 pour la tension de sortie VS de lamplificateur de puissance, la tension du collecteur dU transistor 51 reste inférieure à la tension sur ltentrée { de l'amplificateur opérationnel (non représenté) qui constitue le générateur de créneaux 3 de la figure 1, et par suite la diode 52 ne débite pas de courant. Lorsque la tension à l'entrée du transistor 50 dépasse le dit seuil S2, les transistors 50 et 51 deviennent moins passants, et la tension sur le collecteur du transistor 51 augmente. La diode 52 débite alors sur l'entrée du générateur de créneaux, ce qui a pour effet de rétrécir les créneaux et de réduire la tension de commande de l'amplificateur 2. REVENDICATION Circuit pour limiter l'intensité du courant dans les amplifi- cateurs de puissance montes en parallèle du type comprenant un dispositif à seuil recevant une tension caractéristique du fonctionnement des amplificateurs et délivrant une tension de sortie lorsque la dite tension dépasse la valeur-seuil, la dite tension de sortie étant appliquée au circuit commandant la tension d'entrée des amplificateurs en vue de réduire celle-ci, caractérisé par le fait que le dispositif à seuil est relié à la borne d'alimentation et à la sortie des amplificateurs.