Brevet FR2401549A1 — publié le 19790323

La présente invention se rapporte à un étage d'amplification à transistors protégé contre les surcharges qui comprend un transistor de protection qui, en fonction du courant et de la chute de tension, limite le signal de commande dudit etage d'amplification, la disposition étant telle qu'une résistance en série dans le trajet émetteur-collecteur de l'un des transistors de l'étage fournit une tension correspondant à l'intensité du courant, tandis qu'un diviseur de tension fournit une tension correspondant à la chute de tension, la résistance série entant montée en série avec une impedance de charge entre l'une des électrodes de l'un-des transistors de l'étage et un point de potentiel de référence. Il existe déjà un étage d'amplification à transistors protegé contre les surcharges comportant un transistor de protection qui, en fonction de l'intensité du courant et de la chute de tension, limite les signaux de commande de I'étage, et dans lequel une resistance en série dans le circuit émetteur- collecteur de l'un des transistors fournit une tension representative de l'intensite du courant, tandis qu'un diviseur de tension fournit une tension correspondant à la chute de tension (DT-PS 1 811 765). Cet étage d'amplification est caractérisé en ce que la résistance serie est montée en série avec une impédance de charge entre l'une des électrodes de l'un des transistors et un point de potentiel de référence, et en ce que le diviseur de tension est formé par un second circuit série entre ces points, la prise de ce diviseur tension étant reliée à 0'entre du transistor de protection. L'inconvenient de ce montage connu réside dans le fait qu dans le cas d'une charge inductive, ou d'une charge ayant une c3inpnsante inductive, on constate une forte distorsion des signaux de sortie. Si l'on calcule ce montage de protection connu de façon que les transistors de sortie soient parfaitement p,-oNe és or. cas de ccurt-circu,t, on constate, lors du raccordement d'unie combinaison de hauts-parleurs ayant une impédance nominale de 4 ohms que le circuit de protection entre en action au-dessous du seuil d'intervention prévu. En conséquence, la presente invention s'est fixé pour but d'apporter un montage de protection qui, même avec une charge inductive, ne produit pratiquement aucune distorsion. La solution apportee à ce problème par l'invention est caractérisée en ce que le diviseur de tension est relié å un condensateur et en ce que le point de jonction entre le diviseur de tension et le condensateur est connecte, à travers une diode et une résistance, à une résistance de charge. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la Fig. 1 est un schéma de principe d'un amplificateur de puissance équipe d'un circuit de protection conforme à l'invention ; - la Fig. 2 est un diagramme dont la courbe montre l'allure de la tension apparaissant aux bornes du condensateur du circuit de protection en fonction de la fréquence des signaux ; - la Fig. 3 est un diagramme montrant l'allure des courbes limites IC-UCE des transistors de puissance de l'amplificateur en fonction de la tension continue présente aux bornes du condensateur du circuit de protection ; et, - la Fig. 4 est un diagramme montrant l'a71üre~de la courbe representative du courant de collecteur d'un transistor de puissance en fonction du temps après l'apparition d'un courtcircuit. La Fig. 1 représente le schema d'un amplificateur push-pull symétrique complémentaire 1, comportant, à sa sortie, deux transistors de puissance 2, 3 ayant des modes de conduction opposés. Les émetteurs des transistors 2, 3 sont reliés l'un à l'autre à travers deux résistances 4, 5, une charge 6 étant connectee au point de jonction des deux résistances 4, 5. Pour protéger les deux transistors de puissance 2, 3, on a prévu deux transistors de protection 7, 8 dont les bases respectives sont connectes, à travers une resistance 9, 10, à l'émetteur du transistor de puissance 2, 3 correspondant. Les résistances 9, 10 forment avec deux autres resistances 11, 12 > un diviseur de tension, l'une des extrémités de ces diviseurs de tension étant reliée respectivement à un condensateur à la masse 13, 14 et à une diode 15, 16. Les diodes 15, 16 sont reliées respectivement, à travers une résistance 17, 18, à la charge 6. La base du transistor de puissance 2, a laquelle est aussi connecté le collecteur du transistor de protection 7, est reliee à une borne d'entrée A, tandis que la base de l-'autre transistor de puissance 3, à laquelle est aussi connecté le collecteur du transistor de protection 7, est reliée à une borne d'entrée B. Les bornes d'entrée A et B sont reliées l'une à l'autre, ou bien il n'existe entre elles qu'une faible-tension continue qui produit le courant de repos La tension à amplifier (seulement par gain de courant) est appliquée entre les bornes A/B et ia masse. Les transistors de protection 7, 8 mettent les transistors de puissance 2, 3 à l'abri des surcharges ; plus préci- sément, les transistors de puissance 2, 3 sont mis hors circuit quand la puissance dissipée devient excessive. Pour déterminer cette puissance, il convient de mesurerà la fois le courant et la tension de service des transistors de puissance 2, 3. Pour déterminer le courant, on utilise les résistances 4, 5 -qui developpent une tension correspondant à l'intensité du courant collecteur-emetteur, tandis que la tension est mesurée au moyen des diviseurs de tension 9, 11 eut 10, 12. Lorsque la puissance déterminée par le courant et la tension des transistors de puissance 2, 3 devient excessive, les transistors de protection 7, 8 deviennent conducteurs et appliquent ainsi la tension U à la charge 6 ; autrement dit, la tension de commande de base des transistors de puissance 2, 3 est court circuit par les transistors de protection 7 > 8. Aux bornes des condensateurs 13, 14 apparaît une tension continue qui résulte du redressement de la tension de sortie des transistors depuissance 2, 3 au moyen des diodes 15, 16. Cette tension continue est proportionnelle à-l'amplitude et, dans une certaine mesure, à la fréquence de la tension alternative de sortie des transistors de puissance. La figure 2 représente plus en detail cette relation par un graphique sur lequel on a porte en abscisse l-e rapport de la -rés-istance de charge 6 à l'im pédance du condensateur 13, et en ordonnée le rapport de la ten sion aux bornes du condensateur 13 sur la valeur de crête de la tension d'entrée U, ce rapport ayant éte, notamment, multiplié par un facteur de 100. Ainsi, la courbe de la figure 2 représente la charge du condensateur 13 en fonction du rapport R17/R6 et du rapport C13R6. Les tensions continues presentes aux bornes des condensateurs 13, 14 dé-termin-ent la position des limites du domaine d'action dans le champ de la courbe caractéristique IN USE du transistor de puissance à protéger. Ceci est représenté plus en détail sur la figure 3. Dans le domaine de fonctionnement normal, la limite du domaine de fonctionnement est telle que même la courbe de fonctionnement elliptique d'une impedance complexe, re presentée par une combinaison de hauts parleurs dans la zone de transition des filtres de fréquence, n'est pas touchée par la droite représentant cette limite. En consequence, le circuit de protection n'intervient pas en régime normal. Lorsqu'un court-circuit se produit, la tension alternative devient nulle et les condensateurs 13, 14 se déchargent à travers les résistances Rg, R11 ou R10, R12. En conséquence, la droite limitant les domaines de fonctionnement se décale conformement aux constantes de décharge C13 (Rg + R11) ou C14 (R10 + R12), ce qui revient à dire, que le domaine de fonctionnement devient si petit que les transistor-s de sortie 2, 3 sont protégés de façon sûre contre les surcharges. Ceci ressort clairement de la figure 4 dont la courbe montre l'allure du courant de collecteur en fonction du temps après l'apparition d'un court-circuit REVENDICATION Etage d'amplification à transistors protégé contre les surcharges qui comprend un transistor de protection qui, en fonction du courant et de la chute de tension limite le signal de commande dudit etage d'amplification, la disposition étant telle qu'une résistance en série dans le trajet émetteurcollecteur de l'un-des transistors de l'étage fournit une tension correspondant à l'intensité du courant, tandis qu'un diviseur de tension fournit une tension correspondant à la chute de tension, la résistance série étant montee en série avec une impédance de charge entre l'une des électrodes de l'un des transistors de l'étage et un point de potentiel de reference, caractérisé en ce que le diviseurs de tension (9, 11, 10, 12) est relie à un condensateur (13, 14) et en ce que le point de jonction entre le diviseur de tension (9, 11, 101 12) et le condensateur (13, 14) est relié à travers une diode (15, 16) et une resistance (17, 18) à une résistance de charge (6).