Brevet FR2492609A1 — publié le 19820423

PROCEDE ET DISPOSITIF DE PROTECTION THERMIQUE D'UN AMPLIFICATEUR INTEGRE La présente invention concerne un procédé et un dispositif de protection thermique d'un amplificateur intégré et plus particulièrement d'un amplificateur intégré basse fréquence fonctionnant selon un régime du type de celui couramment appelé classe AB. De tels amplificateurs sont couramment utilisés pour amplifier des signaux sonores tels que des signaux musicaux. Dans un tel amplificateur, la puissance dissipée est couramment de l'ordre d'au moins 30 % la puissance fournie par l'amplificateur. Cette puissance est dissipée sous forme thermique et le boîtier est soumis a une élévation de température qui est limitée par la dissipation produite par le boîtier et un radiateur approprié. Toutefois, si pour une raison quelconque - température ambiante élevée, radiateur mal fixé, puissance de sortie excessive - la température du circuit intégré s'élève de façon excessive, on peut arriver à une destruction du circuit intégré. Pour éviter cet inconvénient, tous lés circuits d'amplificateur intégré courants sont munis d'une protection thermique. On va rappeler rapidement ci-après en relation avec les figures et 1B le moyen de protection thermique couramment utilisé dans la technique. La figure 1A représente très schématiquement certains éléments d'un amplificateur intégré. Cet amplificateur comprend dans son étage de puissance des transistors de sortie 1 et 2 dont le point milieu est connecté a une charge 3, généralement par l'intermédiaire d'un condensateur de couplage 4. Cet étage de sortie est commandé par des étages de préamplification 5 reçevant un signal d'entrée à amplifier sur une borne 6 > Le circuit de protection thermique classique d'un tel amplificateur est représenté dans le cadre en pointillés 7. I1 comprend essentiellement un transistor 8 polarisé à une tension pré- déterminée par un diviseur résistif: 9 connecté à une source de tension de référence 10.La tension de polarisation est choisie pour que le transistor 8 devienne nettement conducteur dès que sa température se rapproche d'un seuil de température prédéterminée. Par exemple, si l'on souhaite que la puissance dans l'étage de sortie soit limitée dès que la température se rapproche d'une valeur de l'ordre de 150 à 750C, on pourra choisir avec un transistor 8 dont la tension base/émetteur diminue d'environ 2 millivolts par OC, et dont la tension à 250C atteint une valeur de l'ordre de 750 mV pour 1 mA, une tension de polarisation de l'ordre de 450 mV comme cela est indiqué sur la figure. Ainsi, à 1750C la transistor sera parcouru par un courant de 1 mA. Ce courant vient absorber une partie importante du courant de base commandant normalement le transistor de puissance 1.Eventuellement, un second transistor 11 peut être connecté de la façon représentée en relation avec la base du transistor de puissance 2 de fa çon à venir egalement dériver une partie du courant de base de ce transistor 2 quand la température du circuit s'élève. Ce système s'avère efficace en pratique pour limiter les élévations de température d'un amplificateur intégré et permet d'éviter la destruction du circuit intégré. Néanmoins, un inconvénient important de ce circuit est que, comme cela est représenté sur la figure lB, il agit de façon à écréter le signal de sortie sur une seule alternance si seul un transistor (8) est utilisé ou sur deux alternances si deux transistors (8 et 11) sont utilisés. Dans les deux cas, le signal de sortie devient très désagréable à l'oreille en raison de l'écrétage subi.Ainsi, dès que le circuit de protection thermique rentre notablement en action, le circuit est protégé mais le signal sonore devient inaudible. Un objet de la présente invention est de prévoir un nouveau procédé et un nouveau dispositif de protection thermique d'amplificateur BF fournissant des signaux sonores tels que, quand l'amplitude du signal de sortie est limitée en raison de l'échauffement thermique, il ne se produise pas de distorsion et le signal sonore continue à être audible. Pour atteindre cet objet ainsi que d'autres, la présente invention prévoit un procédé de protection thermique d'un amplificateur intégré basse fréquence fournissant un signal de sortie dont l'amplitude est déterminée par un potentiomètre électronique commandant un étage de puissance, cet amplificateur comportant un élément sensible à la température, ce procédé consistant à faire agir l'élément sensible à la température sur le potentiomètre électronique pour réduire le signal transmis par celui-ci quand la température approche un seuil prédéterminé. Ce procédé s'applique de façon générale aux amplificateurs basse fréquence intégrée comprenant dans leurs étages de commande un potentiomètre électronique, ce qui est souvent le cas dans les amplificateurs basse fréquence actuels. Par rapport aux procédés de l'art antérieur, le procédé selon la présente invention pré- sente notamment l'avantage que le signal est limité par le potentiomètre électronique de façon uniforme sans écrétage, c'est-à-dire que, même quand les éléments de limitation de température sont en action, le signal sonore reste audible, son intensité étant automatiquement limitée.En conséquence, l'utilisateur n'entend pas nécessairement le signal souhaité avec l'intensité désirée mais il l'entend néanmoins toujours nettement, éventuellement avec une intensité plus faible que celle qu'il a-choisi, cette intensité étant l'intensité maximale pouvant être produite par le circuit étant donné ses con ditions de fonctionnement. Ces objets, caractéristiaues et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles Les figures lA et 1B ont été décrites précédemment et étaient destinées à rappeler l'état de la technique. La figure 2.illustre schématiquement et partiellement sous forme de bloc un mode de réalisation de mise en oeuvre du procédé selon la présente invention. Le circuit intégré d'amplificateur basse fréquence représenté schématiquement en figure 2 comprend un étage de sortie 20, un étage de préamplification 21, un étage de potentiomètre électronique 22, un étage de priorité 23 et un étage dedétection thermique 24. L'étage de sortie ou étage de puissance 20 comprend les mêmes éléments 1, 2, 3 et 4 que l'étage correspondant représenté en figure lA. L'étage de détection thermique 24 comprend des éléments semblables à ceux re- présentés en figure 1 dans le bloc 7 à savoir un transistor de détection de température 8, un diviseur 9 et une borne 10 connectée à une tension de référence. Ce circuit comprend éventuellement en outre un condensateur de filtrage 25 destiné à filtrer les signaux parasites et à éviter les fonctionnements en relaxation du dispositif. L'étage de potentiomètre électronique 22 peut comprendre tout circuit connu permettant de régler le gain d'un signal incident sous l'effet d'une tension de commande. La figure 2 représente shématiquement à titre non limitatif un exemple possible d'un tel circuit. Le signal dont on veut régler le gain est fourni par la source de courant 30 et le signal de commande est appliqué à la borne d'entrée 31. Le circuit comprend un potentio mètre électronique proprement dit constitué de deux tran sistors 32 et 33 connectés de la façon représentée entre eux et à la source de courant 30. En outre, un circuit de commande de ce potentiomètre électronique comprend deux transistors 34 et 35 et diverses résistances de polarisation connectées de la façon représentée.Le transistor 34 reçoit sur sa base le signal de commande à la borne 31 et le transistor 35 est connecté par sa base à un transistor 36 connecté -à une borne de référen ce par exemple celle appliquée à la borne 10 citée pré cédemment en relation avec le circuit de détection thermique 24. De façon classique, la borne 31 reçoit, par exemple par l'intermédiaire d'un transistor 37, un signal de commande de gain lié à une commande externe ou à un asservissement non représenté. La borne de commande 31 est également connectée a un transistor 38, d'ou il ré sulte que la commande est assurée par la plus faible des deux tensions présente sur les émetteurs des transistors 37 et 38. Cet ensemble de transistors constitue donc un circuit de priorité pour la plus faible valeur de la tension de commande accessible. En raison de la présence de la résistance 39, quand la température est faible, le potentiel sur la base du transistor 38 est au niveau de la tension de référence appliquée'à la borne 10 et ce potentiel chute quand le transistor 8 devient conducteur, c'est-à-dire quand la température du circuit augmente. A ce moment, dès que la température a suffisamment chutée, le signal transmis par le transistor 38 devient plus faible que le signal transmis par le transistor 37 et le gain du potentiomètre électronique 22 est automatiquement limité. On obtient donc bien comme cela était souhaité une atténuation du gain d'ensemble de l'amplificateur basse fréquence quand la température augmente sans écrétage de la tension de sortie. Un autre avantage du circuit de la présente invention est que, du fait que le signal de détection thermique agit sur un potentiomètre électronique, on profite de l'action exponentielle d'un tel potentiomètre et la plage de température dans laquelle agit le circuit de limitation de température selon la présente invention est particulièrement précise par rapport au seuil que l'on pouvait obtenir en utilisant le circuit de l'art antérieur agissant directement sur les transistors de sortie. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, elle en inclut au contraire les diverses variantes et généralisations incluses dans le domaine des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Procédé de protection thermique d'un amplificateur intégré basse fréquence produisant un signal de sortie dont l'amplitude est déterminée par un potentiomètre électronique commandant un étage de puissance, cet amplificateur comportant un élément sensible à la température, caractérisé en ce qu'il consiste à faire-agir cet élément sur le potentiomètre électronique pour réduire le signal transmis par celui-ci quand la température approche un seuil prédéterminé. 2. Amplificateur intégré basse fréquence comprenant dans ses étages de préamplifications un potentiomètre électronique, ce potentiomètre électronique recevant un signal de réglage de gain, caractérisé en ce que, en parallèle sur l'entrée de réglage de gain du potentiomètre électronique est appliqué un signal provenant d'un élement sensible à la température et ayant une action prioritaire sur la commande de gain du potentiomètre électronique pour limiter ce gain quand la température approche un seuil'prédéterminé. 3. Amplificateur selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'élément sensible à la température est constitué d'un transistor réalisé dans le circuit intégré.