Brevet FR2472300A1 — publié le 19810626

L'invention se rapporte à un circuit destiné à modifier le mode de coupure d'étages transistorisés et concerne le domaine de la technique de commande et de réglage électroniques. Il existe divers circuits de branchement de charges électriques sous courant élevé ou court-circuit à la sortie. Ainsi, la demande de brevet DE-OS NO 23 60 678 décrit un circuit d'amorçage de relais, soupapes et lampes qui disjonctent en cas de surcharge. Le circuit se compose d'éléments logiques, de limiteurs de tension, de commutateurs à seuil et de bascules bistables. En cas de courant trop élevé, la bascule délivre un signal qui provoque la coupure de l'étage final au moyen des éléments logiques et un générateur de signaux d'horloge peut remettre la bascule à l'état initial. Les demandes de brevets DE-OS NO 26 40 337 et NO 26 40 338 décrivent des montages de sécurité de circuits en cas de court-circuit et de surcharge. Dans ce cas également, des circuits ET, des commutateurs à seuil, des détecteurs de surcharge et des temporisateurs forment des signaux qui coupent la sortie en cas de courant exagérément élevé. A cette fin, un signal est retardé dans un canal de réaction et une cellule de mémoire est coupée jusqu'à ce que le temps de retard soit écoulé. L'appareil fonctionne donc à la cadence de signaux d'horloge et effectue périodiquement une détection destinée à déceler si -le courant élevé est encore présent. Le nombre de composants rend naturellement ces montages complexes et coûteux. L'invention a donc pour objet un circuit simple et bon marché qui est résistant aux courts-circuits et délivre des courants dans la plage des ampères et qui provoque la coupure en cas de court-circuit, conserve cet état de coupure et ne recommute à l'état normal qu'après réception d'une instruction d'accusé de réception. Selon une particularité essentielle de l'invention, un transistor pnp, sur la base duquel est connecté un circuit formé d'éléments passifs, attaque par son collecteur et par l'intermédiaire d'un autre circuit formé d'éléments passifs la base d'un transistor npn, dont le collecteur agit de son côté par le premier circuit mentionné sur la base du transistor pnp, chacun desdits circuits étant relié à l'émetteur des transistors et chacun desdits circuits disposant d'une entrée de commande pouvant etre branchée sélectivement. Lesdits circuits peuvent comporter des montages temporisateurs ou peuvent avoir la nature de circuits de différenciation. L'émetteur du transistor npn attaque la base d'un transistor de puissance.L'une des entrées du premier circuit mentionné est connectée à l'émetteur du transistor de puissance et cet émetteur est mis, par l'intermédiaire d'une résistance, au potentiel de la tension auquel est également mis l'émetteur du transistor pnp. Des diviseurs de tension peuvent être montés en série sur la base du transistor de puissance et ce dernier peut être un transistor de Darlington. L'avantage du montage de l'invention réside en particulier dans l'économie considérable du prix de revient aussi bien des composants que de la fabrication et du contrôle. Ce montage a par ailleurs l'avantage qu'en cas de court-circuit à la sortie, aucun de ses composants n'est détruit. Le faible prix de revient permet pour la première fois de réaliser tous les étages à transistors de puissance de manière qu'ils résistent aux courts-circuits. La résistance aux courts-circuits d'un étage final a toujours été souhaitable jusqu'à présent, mais a été réservée uniquement à certains cas particuliers en raison du prix de revient élevé qu'elle implique.De simples variantes de réalisation permettent, par ailleurs, d'obtenir une temporisation de la coupure de l'étage final de puissance. I1 est aussi possible de procéder, au moyen d'éléments différenciateurs montés à l'intérieur des circuits, à une alternance de l'exploration en cas de courant élevé. L'invention va être décrite plus en détail en regard du dessin annexé qui represente deux exemples nullement limitatifs de réalisation de l'invention et sur lequel la figure 1 est un schéma de principe , et la figure 2 est un schéma de montage en aval duquel est monté un étage de commutation. Un transistor pnp 1, un transistor npn 2 et deux circuits passifs 3 et 4 se composant de résistances et de condensateurs sont montés de manière que des charges électroniques puissent être branchées sur la sortie K. Un potentiel positif par rapport à la connexion K (cathode) doit être branché sur la connexion A (anode). La connexion A est branchée sur l'émetteur du transistor pnp 1, tandis que sa base est reliée au circuit 3 et son collecteur, au circuit 4. Le circuit 4 est connecté, d'une part, à la base du transistor npn 2 et, d'autre part, par une autre sortie, à l'émetteur du transistor 2. L'émetteur du transistor npn 2 représente la sortie K. Le collecteur de ce transistor est connecté au circuit 3, ce dernier étant par ailleurs relié à la connexion A. Les circuits 3 et 4 comportent par ailleurs des entrées de commande GA et GK, respectivement, de sorte qu'il est possible de procéder sélectivement à une mise en circuit ou à une coupure par des variations de niveaux aux entrées. Les circuits se composent, par exemple, d'éléments RC qui peuvent être branchés sélectivement les uns sur les autres. I1 est possible bien entendu d'utiliser aussi d'autres composants passifs. Les différences des valeurs des éléments RC des circuits 3 et 4 permettent d'obtenir une fonction de transfert variable du montage de l'invention. Un étage final à transistor de puissance est branché sur la sortie K.Les transistors npn et pnp peuvent aussi être remplacés par chacun de leurs types complémentaires. Le montage selon l'invention fonctionne de la manière suivante : à l'état de repos, c'est-à-dire lorsqu'une tension est appliquée entre les connexions A et K et que les entrées de commande GA et GK ne sont pas branchées, aucun courant ne circule dans le montage. Lorsqu'une variation de niveau, qui rend le transistor 2 conducteur, apparaît à l'entrée GK, un courant I2 circule de la connexion K par le circuit émetteur-collecteur du transistor 2 et par le circuit 3 vers la connexion A. Le courant I2 provoque dans le circuit 3 une chute de tension qui rend le transistor 1 conducteur. En conséquence, un courant I1 circule de la connexion A par le circuit émetteur-collecteur du transistor 1 et par le circuit 4 vers la connexion K. La chute de tension dans le circuit 4 attaque par une tension élevée la base du transistor 2, de sorte que l'ensemble du montage demeure à l'état d'autoentretien (même lorsque l'entrée de commande GK n'est pas branchée). Un train d'impulsions arrivant sur l'entrée GK fait donc passer le montage à l'état de maintien (état de service). Le même effet s'obtient par un train d'impulsions négatives appliqué à l'entrée GA. L'arrivée d'un potentiel de tension inverse sur l'une des entrées GA ou GK fait cesser le flux de courant, c'est-à-dire que I1 et I2 deviennent nuls. Le montage d'éléments RC dans les circuits permet de faire apparaître une fonction de transfert dans le montage. Ainsi, par exemple, il ne peut circuler qu'un courant I2 pendant un certain temps ou le courant I1 ne s'interrompt qu'avec retard. Le montage selon l'invention qui se branche en aval de l'étage de puissance proprement dit a la nature d'un thyristor et il remplace un thyristor ou un transistor unijonction programmable. I1 peut aussi exécuter des fonctions auxiliaires que ne permettent pas des thyristors. Par exemple, l'amorçage intempestif néfaste d'un thyristor par une élévation de tension ou par des impulsions parasites brèves apparaissant à son entrée de commande peut être empêché par le montage de l'invention. Ce montage ne passe à l'état de maintien, c'est-à-dire à l'état de service, qu'à condition qu'une variation de potentiel demeure présente pendant un certain temps (qui dépend des éléments RC des circuits 3 et 4). Le montage peut avantageusement être rendu conducteur de manière réglable (de manière pouvant être calculée). Le montage selon l'invention peut être mis non seulement à l'état de repos et à l'état de service, mais encore à deux autres états. Lors de l'apparition d'une première impulsion positive à l'entrée GR, un courant élevé I2 circule, tandis que Il est encore nul.Cet état inter médiaire est rendu sensible entre les connexions A et K par une élévation de courant. Un autre état s'établit lorsque Il circule à la place de 12. La figure 2 représente le montage selon l'invention qui est connecté à un étage final de puissance. La base du transistor adopté 7, qui est par exemple un transistor de Darlington, est connectée à la sortie K. L'émetteur du transistor de puissance 7 est connecté par l'intermédiaire d'une résistance 6 à la tension positive (qui doit être identique à la connexion A). Un courant de travail (courant de service) 1L qui circule par le transistor de puissance 7 est créé par le courant de commande 1B qui est appliqué à sa base. En cas de circulation d'un courant élevé IL par le transistor 7, une chute de tension apparaissant aux bornes de la résistance 6 (à l'entrée GA) agit par l'intermédiaire d'une résistance de protection 5 sur le transistor 1 et crée le courant I1. Ce courant I1 agit sur le circuit 4 qui consiste, par exemple, en un condensateur 8 et une résistance 9.Le condensateur 8 se charge lentement et le courant I1 n'influe pas encore sur le transistor 2, mais provoque un affaiblissement du courant de commande 1B du transistor de puissance 7. Ainsi, il se produit une réduction du courant de charge IL, la chute de tension aux bornes de la résistance 6 diminue et le montage travaille à un état de limitation. Ce courant de charge IL, qui circule à ce moment, assume une fonction de protection de l'étage correspondant. Cet étage travaille encore correctement sous un courant de protection ou de seuil préalablement fixé. Lorsque le courant augmente, l'étage se déconnecte progressivement. A la fin d'un certain temps, le condensateur 8 est chargé et la base du transistor 2 peut être attaquée. Un courant élevé I1 + I2 circule alors de A vers K et ainsi le montage de l'invention est mis à l'état de maintien. Le courant élevé se composant de I1 et I2 agit de plus en sens inverse à celui du courant 1B appliqué à la base du transistor et réduit encore le courant de charge IL. Un courant de charge 1L subissant une forte élévation ne produit donc qu'avec retard une coupure de l'étage de puissance 7. La longueur des conducteurs d'arrivée de courant au transistor de puissance 7 permet à des impulsions parasites de plusieurs volts de se propager et d'agir par l'intermédiaire de la résistance de protection 5 sur l'entrée du transistor 1. La constante de temps du circuit 4 (formé du condensateur 8 et de la résistance 9) interdit également l'apparition d'un courant élevé (I1 + I2) qui pourrait provoquer la coupure du transistor de puissance 7 en cas d'apparition de perturbations de ce type. Pour garantir en permanence le mode de fonctionnement du transistor de puissance (par exemple de type pnp) (tension base-émetteur suffisante), un diviseur de tension, dont une résistance est connectée à la tension positive et une résistance est branchée sur la connexion K, est monté dans la base du transistor 7. Le dessin ne représente pas cette variante de réalisation. D'autres variantes d'alimentation en tension sont aussi possibles. I1 n'est pas absolument indispensable de faire sortir les connexions externes (entrées GA et GK) du montage de la figure 2. L'entrée GA, qui reçoit la chute de tension de la résistance 6, peut être supprimée. L'entrée GK est toutefois nécessaire pour permettre la mise en circuit du montage (entrée d'accusé de réception) en cas de coupure du transistor de puissance 7 (par exemple en cas de courtcircuit ou de forte élévation du courant). Ce branchement est produit par une impulsion négative de tension envoyée à l'entrée GK. Suivant un mode de réalisation avantageux du montage de l'invention, le circuit 4 est formé par exemple de composants ayant une action différenciatrice. I1 ne se produit ainsi aucun retard de la coupure du transistor de puissance 7, mais au contraire celui-ci se déconnecte immédiatement. Mais il se produit une interrogation ou exploration périodique REVENDICATIONS 1. Montage destiné à modifier le mode de coupure d'étages transistorisés, caractérisé en ce qu'un transistor pnp (1), sur la base duquel un circuit (3) formé d'éléments passifs est connecté en série, attaque par son collecteur et par l'intermédiaire d'un autre circuit (4) formé d'éléments passifs la base d'un transistor npn (2) dont le collecteur agit de son côté par l'intermédiaire du premier circuit mentionné (3) sur la base du transistor pnp (1), chacun desdits circuits (3, 4) étant relié à l'émetteur des transistors (1, 2) et chacun de ces circuits (3, 4) disposant d'une entrée de commande (GK, GA) pouvant être branchée sélectivement. 2. Montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un desdits circuits (3, 4) ou les deux comprennent un montage temporisateur. 3. Montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un desdits circuits (3, 4) ou les deux comprennent un montage à caractéristiques de différenciation. 4. Montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émetteur du transistor npn (2) peut attaquer la base d'un transistor de puissance (7), l'entrée (GA) dudit premier circuit mentionné (3) étant connectée à l'émetteur de ce transistor de puissance (7) et cet émetteur étant mis par l'intermédiaire d'une résistance (6) au potentiel de la tension auquel est également mis l'émetteur du transistor pnp (1) . 5. Montage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un diviseur de tension est monté en série sur la base du transistor de puissance (7). 6. Montage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le transistor de puissance (7) est un transistor de Darlington.