Brevet FR2403673A1 — publié le 19790413

La présente invention se rapporte à un circuit de protection centralisée thermostable de charges contre les surintensités et les courtcircuits, destiné en particulier à des amplificateurs de puissance. D'après la littérature technique et la pratique, on connait de nombreux circuits remplissant des fonctions semblables. On connaît par exemple d'apres le brevet hongrois 158 944 un dispositif de protection sans pertes contre les surintensités ou les courtcircuits pour des blocs d'alimentation. le brevet hongrois 162 575 décrit par exemple un dispositif de protection contre les surintensités de dispositifs electriques. Dans le brevet français 72 38272, on décrit un circuit dans lequel un amplificateur opérationnel séparé détecte l'apparition de la surintensité ou du court-circuit à la sortie et déconnecte, par l'intermediaire d'un relais, le signal de commande de l'amplificateur. Dans le brevet français 72 41211 > on décrit un circuit dans lequel la surintensité apparaissant dans le haut parleur déclenche directement un relais séparateur. Dans d'autres modes de réalisation pratiques, on emploie pour la protection des amplificateurs des fusibles branchés en série et des interrupteurs bi-métalliques. Les caractéristiques communes des circuits connus sont les suivantes - en vue d'obtenir la protection, les circuits connus présentent une caractéristique spéciale, ctest-à-dire soit une protection contre une sutension (brevet français 72 38272), ou bien contre la surintensité se produisant à la sortie (brevet hongrois 162 175, brevet français 72 41211), ou bien on surveille la température, - en général, la surveillance de la chaleur dégagée et de la puissance sont réalisées dans deux blocs séparés, - dans une partie, on interrompt la fonction continue d'un dispositif donné par suite du fonctionnement de la protoction, et il est alors nécessaire de procéder à une intervention extérieure pour rétablir le fonctionnement, dans beaucoup de circuits connus, le caractère de protection est limité soit au court-circuit, soit à la surintensité, le courant de court-circuit maintenant la fonction de protection. Le circuit conforme à la présente invention permet d'éliminer les inconvénients précités et en outre il offre la possibilité d'un contrôle centralisé de la sur tension de commande du côté entrée et de la surintensité du côté sortie. Le circuit de protection de l'invention assure un caractère de régulation centralisée et thermostable, et le cas échéant avec un retard, tout en éliminant l'utilisation d'élements électromécaniques. La presente invention concerne un circuit de protection centralisée thermostable, en particulier d'amplificateurs de puissance contre la surintensité et les court-circuits et est caractérisée par le fait que l'on relie à son entrée deux unités de protection disposées symétriquement l'une par rapport à l'autre et commandées respectivement dans la plage de commande positive et négative, et que lton relie aux sorties des unités de protection à chaque fois une unité d'amplification en série avec une unité de couplage, tandis que les sorties des unités de couplage sont reliées ensemble à un point commun et à la sortie du circuit de protection, ledit point commun étant à son tour à chaque fois relié en rétroaction au point d'entrez de commande de l'unité de protection correspondante, l'entrée de chaque unité de protection étant reliée par une impédance série à l'entrée de l'unité d'amplification correspondante et l'entrée de chaque unité de protection étant reliée par I'intermdiaire d'un circuit de décalage de niveau au point de commande d'un élément amplificateur, ledit élément amplificateur étant lui-mme branché entre la borne de sortie de ladite impédance série et la sortie du circuit de protection de l'invention. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé sur lequel - la figure 1 est un bloc diagramme de principe du circuit conforme à la présente invention - la figure 2 est un bloc diagramme d'une partie du circuit de la figure 1 ; - la figure 3 est le schéma de principe de l'unité de protection utilisée dans le circuit de l'invention ; et, - la figure 4 est le schéma d'un mode de réalisation pratique de l'unité de protection. Comme on le voit d'après la figure 1, la borne d'entrée Be constitue simultanément l'entrée de l'amplificateur A et celle du circuit de l'invention, tandis que la borne Ki constitue la sortie du circuit de l'invention ainsi que le point commun virtuel de masse ou terre 1. La sortie de l'amplificateur A est reliée au point d'entrée commun H des unités de protection Q1 et Q2. Les unités de protection Q1 et Q2 assurent la surveillance de la surtension de commande et de la surintensité, ainsi que leur régulation.Les sorties J1 et J2 des unités de protection Q1 et Q2 sont reliées aux entrées des amplificateurs A1 et A2 respectivement, les amplificateurs A1 et A2 étant respectivement reliés par l'intermédiaire des éléments de couplage D1 et D2 au point commun F qui est lui-meme relié à la borne Ki, le point F étant relié en rétroaction aux unités de protection Q1 et Q2. L'impédance de charge R1 est branchée entre la borne de sortie Ki et la masse du circuit à courant alternatif. L'unité de protecti.on Q1 fonctionne dans la plage de commande positive, tandis que l'unité de protection Q2 assure sa fonction de protection dans la plage de commande négative. Les unités de protection Q1 et Q2 sont reliées par l'intermédiaire d'un circuit de décalage de niveau décrit plus en détail ci-dessous, à la sortie de l'amplificateur A. Selon un mode de réalisation avantageux, l'amplificateur A reçoit un signal de contre-réaction du point F, de façon non représentée sur le dessin. Gracie au dispositif décrit ci-dessus, on peut atteindre une réalisation et une transmission de la fonction de protection extremement efficece et rapide, ce qui permet d'obtenir un système à stabilité en continu appropriée pour une large gamme de températures. Lors de l'apparition d'une surtension- de commande, les unités de protection Q1 et Q2 réagissent à l'augmentation de niveau au point H, ce qui fait que la sortie J1 ou J2 reçoit déjà un signal régulé.Lors d'un court-circuit, d'une part, l'unité de protection Q1 réagit au courant de charge apparaissant entre la sortie J1 et le point F, et d'autre part, l'unité de protection Q2 réagit au courant de charge apparaissant entre la sortie J2 et le point F, et ce, avec une tendance croissante, ce qui fait que les sorties J1 et J2 > qui constituent en meme temps les entrées des amplificateurs A1 et A2, ne reçoivent aucun signal de commande. Le courant de charge de valeur non désirée apparaissant à la suite d'une augmentation de température est régulé par les unités de protection Q1 et Q2 de la façon décrite pour le fonctionnement en court-circuit. Sur la figure 2, on a représenté l'élément de régulation de l'unité de protection Q1. On a représenté sur cette figure 2, de façon schématique, les circuits servant à la commande et à la régulation de l'amplificateur A1, au sein du système d'amplification. Le point d'entrée H de l'unité de protection Q1 reçoit le signal de commande: et le signal de sortie de Q1 parvient à l'entrée de l'amplificateur A1 relié à la sortie J1 de Q1. La sortie de l'amplificateur AI est reliée par l'intermédiaire de l'élément de couplage D1 au point F, c'est-à-dire a la borne de sortie Ki, l'unité de protection Q1 étant également directement reliée au point F. Lors d'une surtension de commande, l'unité de protection Q1 con trôle le niveau de signal augmenté apparaissant au point d'entrée H du circuit de l'invention, et diminue le niveau du signal d'entrée de l'amplificateur A1. Lors d'un court-circuit, L'unité de protection Q1 contrôle le courant de charge qui tend à augmenter au point F et inhibe ou ferme l'entrée de l'amplificateur A1, ce qui permet de supprimer la dissipation. Lorsque le courant de charge augmente de façon non désirée sous l'influence de l'augmentation de température, il y a régulation gracie à l'unité de protection Q1 comme dans le cas décrit ci-dessus du courtcircuit. Sur la figure 3, on a représenté le schéma de principe de l'unité de protection Q1. Comme déjà mentionné ci-dessus, les unités de protection Q1 et Q2 sont disposées symétriquement, l'une d'elles fonctionnant dans la zone de commande positive, et l'autre dans la zone de commande-négative. En ce qui concerne le montage, le point d'entrée H de l'unité Q1 assurant la régulation est relié à la sortie J1 par l'intermédiaire d'un élément de couplage Z, qui est de préférence une impédance. Le signal de commande arrive au point d'entrée V ; entre le point d'entrée H et le point d'entrée V, on branche un circuit de décalage de niveau Sz.Au cas où il apparat au point V une augmentation du niveau par rapport au point F, ltélément amplificateur T, qui est par exemple un transistor, devient passant, et le point H est relié au point F par l'intermédiaire de l'élément de couplage Z et de l'élément amplificateur T, ce qui fait que le signal de sortie disparaît, Si, par suite de l'apparition d'une surintensité, pour d'autres raisons, au point F par rapport au point d'entrée V, il se produit une variation de tension relative à l'élément amplificateur et à tendance à l'ouverture, reliant ainsi le point d'entrée H au point F par l'intermédiaire de l'élément amplificateur T, le signal au point de sortie J1 disparaît à nouveau.Si le signai d'entrée au point V ou H disparaît, l'élément amplificateur T se ferme (devient non conducteur), et la liaison est établie entre le point d'entrée H et le point de sortie J1. Entre les points H et V, le circuit comporte un circuit de décalage de niveau Sz ; entre les points V et F, on peut brancher, en cas de besoin, un circuit de temporisation ID. Grâce au circuit de temporisation ou régulation temporisé ID on peut, du point de vue dynamique, assurer les propriétés de transmission du système de telle façon que la valeur instantanée de la puissance de sortie puisse dépasser la valeur limite de puissance de crête correspondant à la régulation. Lors d'une sutension de commande ou d'une surintensité constante, ou lors d'un court-circuit, le temps de régulation est déterminé par la constante de temps du régulateur temporisé ID. Il est évident que l'on peut et que l'on doit déterminer la constante de temps en fonction des conditions requises ou des moyens utilisés à la sortie jusqu'au moment où on atteint la puissance maximale admissible dissipable. Pendant la durée du temps de temporisation de la régulation, la valeur instantanée de la puissance de sortie est limitée par la tension d'alimentation appliquée. Sur la figure 4, on a représenté le schéma d'un mode de réalisation du circuit conforme à la présente invention. Dans ce circuit, le circuit de décalage de niveau Sz de la figure 3 est réalisé à l'aide de diodes dl et d2 branchées en série entre les points H et V, tandis que le régulateur temporisé ID comporte la résistance R1 et le condensateur C1 branchés en parallèle entre les points V et F. L'élément amplificateur T est un transistor dont la base est reliée au point V, dont l'émetteur est relié au point F et dont le collecteur est relié à la sortie J1. Entre le point H et la sortie J1 > on branche un élément de couplage Z, qui est par exemple une impédance, le point J1 étant relié à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur A1. L'amplificateur A1 reçoit une tension d'alimentation positive ; le courant de sortie dudit amplificateur se referme en passant par ltélément de couplage D1 (résistance de surveillance), le point F et la résistance de charge R1 vers le point de masse ou terre. A l'intérieur du circuit de la figure 4, le contrôle du niveau de commande de surtension d'entrée se fait à l'aide du circuit de décalage de niveau comportant les diodes dl et d2, tandis que le courant de sortie est contrôlé à l'aide de l'élément de couplage D1, et le temps de régulation est commandé par la constante de temps Rl-Cl. Le fonctionnement du circuit de la figure 4 est le suivant 1") Lors d'une sutension de commande, le signal de commande arrivant sur la borne d'entrée H provoque3 par l'intermédiaire du circuit Sz de décalage de niveau, une chute de tension aux bornes de la résistance R1, ce qui fait qu'il apparaît entre les points V et F, c'est-à-dire à l'entrée du transistor T, une variation de tension ayant une tendance à le rendre plus passant, et la sortie J1 se trouve reliée au point F. A l'entrée J1 de l'amplificateur A1, J1 constituant également la borne de sortie du dispositif, le signal de commande disparaît, entrai- nant la chute du courant de sortie passant par l'élément de couplage DL et par l'impédance de charge RL. 29) Lors d'une surintensité, le signal de commande apparaissant au point u parvient, en passant par le circuit de décalage de niveau Sz, au point V. La surintensité de sortie fait apparaître une chute de tension aux bornes de l'élément de couplage série D1, par exemple une résistance, ce qui provoque une variation de tension entre les points V et F, c'est-à-dire à l'entrée du transistor T, qui a tendance à être plus passant, et on obtient la meme régulation que ci-dessus en 1 ). 30) Lors d'une variation de temperature, le circuit de la figure 4 assure la régulation comme en 2 ). REVENDICATIONS 1. Circuit de protection centralisée thermostable de charges telles que des amplificateurs de puissance contre les sutensions et court-circuits, caractérisé par le fait que l'entrée dudit circuit est reliée à deux unités de protection mutuellement symétriques fonctionnant respectivement dans une gamme de commande positive et négative, que les sorties desdites unités de protection sont reliées a chaque fois à une unité d'amplification en série avec une unité de couplage, les sorties desdites unités de couplage étant reliées à un point commun constituant la sortie dudit circuit, ledit point commun étant relié en rétroaction aux entrées de commande desdites unités de protection, par le fait que l'entrée des unités de protection est à chaque fois reliée par l'intermédiaire d'une impédance série à l'entrée de ladite unité d'amplification correspondante, l'entrée des unités de protection étant également à chaque fois reliée par l'intermédiaire d'un circuit de décalage de niveau au point de commande d'un élément amplificateur, ledit élément amplificateur étant lui-meme relié entre la borne de sortie de ladite impédance série et la sortie dudit circuit de protection. 2. Circuit de protection selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on branche entre ledit point de commande de ltelement amplificateur et la sortie dudit circuit, un régulateur temporisé.