Brevet FR2535539A1 — publié le 19840504

MONTAGE DE PROTECTION POUR SIGNAUX ANALOGIQUES ET/OU NUMERIQUES L'invention concerne un montage de protection pour appareils commande par des signaux éleetriques, dont entrée est préservée de surtension positive et/ou négative par ce montage de protection. Dans des appareils de commande dlectriques, destinés à être utilises par exemple pour l'injection d'essence dans des moteurs de véhicules automobiles, on se sert usuellement d9uni- tés intégrées, qui présentent d'étroites tolérances de tension de service. Des valeurs de 5 V + 10% sont usuelles pour les tensions de service. Il faut qu'également les signaux aux entrées des unitds se situent dans ce cas dans la zone de OV à 5V, lorsqu'on doit assurer an fonctionnement impeccable. Afin d'émpêcher une destruction des constituants, les tensions d'entre, devraient dans la plupart des cas, ne pas descendre en-dessous d'une valeur de - 0,3V et ne pas stelever en-dessus d'une valeur de + 7V Lors de leur fonctionnement dans des véhicules automobiles, il se produit toujours fréquemment sur les lignes de signaux des appareils de commande, de fortes pointes de tensions positives ou négatives, qui peuvent provenir par exemple de l'allumage, de la mise hors circuit de charges inductives et d'autres récepteurs à faible résistance. L'invention a pour but de limiter les tensions aux entrées des éléments de construction à des valeurs permises sans fausser les signaux eux-mêmes. L'invention concerne à cet effet un montage de protection contre les surtensions caractérisé par la combinaison des moyens suivants: ce montage comporte deux transistors de polarités opposées l'une à l'autre, qui sont raccordés, en étant branchés en série l'un avec l'autre, à à la tension de service de l'appareil, par leurs émetteurs par l'intermadiaire d'une résistance série à la tension du signal et directement à l'entrée de l'appareil; la tension de service est en liaison en outre avec un diviseur de tension constitué par une première résistance, une deuxième résistance et une troisième résistance; la base du transistor qui est le premier dans le sens du passage du courant est raccordée au point de connexion de la deuxième et de la troisième résistaçces et la base du second transistor est raccordée au point de connexion de la première et de la deuxième résistances. Un montage de protection pour des signaux analogiques, dans lequel les tensions de limitation désirées peuvent être réglées grâce au diviseur de tension branché entre le pôle positif de la tension de service et le eonducteur négatif ou la masse, convient particulièrement bien, parce qu' alors les signaux analogiques restent maintenus non faussés dans leur valeur. En ce qui concerne la protection pour des signaux numériques, dans le cas où ta valeur absolue, à laquelle s'élève la tension du signal, ne joue que peu ou pas de roule, on peut prévoir, selon un mode de réalisation de l'invention, de mettre en oeuvre, au lieu de chacune des première et troisième résistances, une diode polarisée dans le sens du passage du courant. Dans les deux cas il est particulièrement avantageux de pouvoir rassembler tout le montage c-onjointement avec les deux transistors à polarisations opposées en un seul circuit de commutation intégré, dans lequel font partie d' autres constituants de l'appareil de commande. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant deux exemples de réalisation de lt invention, dessins dans lesquels: - la figure 1 montre un schéma de montage électrique d'un exemple de réalisation correspondant à un montage de protection pour signaux numériques; - la figure 2 montre, de même, un schéma de montage électrique d'un exemple de réa lisalon correspondant à un montage de protection pour signaux analogiques. Montage de protection pour signaux numériques selon la figure 1: DaFs le cas de signaux numériques (par exemple commutateur pour démarrage, marche à vide, etc...) il ne faut avoir à reconnaitre que l'état logique 0 = "bas" ou 1 = "haut". Usuellement des circuits de commutation TTL (en principe circuits logiques avec un transistor à plusieurs émetteurs) reconnaissent des tensions en-dessous de 0,7 V comme "bas" et des tensions en-dessus de 2,4 V comme "haut". On peut admettre en conséquence que le signal d'entrée puisse être limité à tout juste en-dessus de O V ou tout juste en-dessous de 5 V. Le montage selon la figure 1 limite la tension d'entrée U-entrée à une valeur inférieure comprise entre O V et + 0,3 V et à une valeur supérieure comprise entre U-limite -0,3 V et U-limite. La variation des limites dépend de la température ainsi que des courants passant par les diodes D1 et D2 et du courant dans la hase de T1 et T2. U-limite est la plupart du temps la tension de service U-B des éléments de construction intégrés. Fonctionnement du montage selon la figure 1: Par l'intermédiaire du diviseur de tension se composant de D1, R2 et D2, il se présente à la base de T1 une tension d'environ 0,7V et à la base de T2 une tension d'environ U-limite -0,7V. Si la tension d'entrée U-entrée s'abaisse à environ O V, un courant passe dans la base de Ti et rend celui-ci conducteur. Par suite il passe un courant par Ti en allant de U-limite à U-entrée, qui, en liaison avec la résistance série RV mise en circuit dans la ligne d'amenée du signal aux deux émetteurs des transistors Ti et T2, ne permet pas à la tension à U-entrée de s'abaisser encore davantage. Si la tension à U-entrée s'élève à U-limite, il passe un courant de base par T2, avec la conséquence que ce transistor limite la tension en I'empêchant de s'élever davantage. Montage de protection pour signaux analogiques selon la figure 2: La différence par rapport au montage de protection prévu pour des signaux numériques consiste en ce qu'un signal analogique de O V jusqu'à U-limite doit obligatoirement rester complètement non faussé, alors que pour des signaux numériques, la zone limite au voisinage de O V ou de U- limite est non critique. En conséquence pour des signaux analogiques c'est en-dessous de O V et en-dessus de U-limite que la fonction de protection a alors à intervenir. Il en résulte une limitation du signal d'entrée à des valeurs de -0,3 V ---O V, ou de U-limite --- limite + 0,3V. Ce résultat peut s'obtenir: - en utilisant le montage de la figure 1 avec mise en oeuvre de diodes de plus basse tension de passage pour D1 et D2 (par exemple diodes de Schottky); - en réglant la tension de polarisation de la base pour les transistors T1 et 12 au moyen de résistances (comme représenté sur la figure 2). Fonctionnement du montage selon la figure 2: Ce fonctionnement est le même que celui du montage prévu pour les signaux numériques, avec la seule différence que la tension à la base du transistor T1 est établie grâce à la résistance R3 à une valeur plus proche de O V et que la tension à la base du transistor T2 est rapprochée grssce à la résistance R1 plus près de U-limite. Les avantages que l'invention procure sont les suivants: Grâce au dispositif de montage de protection conforme à , l'invention, lton obtient ce résultat qu'une limitation n'intervient pas seulement lorsque la zone de service est dépassée par endessus ou par en-dessous d'une certaine tension (dans la majorité des cas une tension de diode). Bien plutôt le seuil peut être établi à des valeurs quelconques au voisinage des limites, aux limites mêmes ou entre les limites. On a ainsi la possibilité d'un fonctionnement présentant plus de sûreté des circuits de commutation à protéger meme pendant que se produisent des tensions perturbatrices. Un autre avantage consiste en ce que lors d'une intégration du circuit pour chaque ligne à protéger il n'y a besoin que d'un seul raccordement. REVENDICATIONS 1- Montage de protection pour appareils commandés par des signaux électriques, dont l'entrée est préservée de surtension positive et/ou négative par ce montage de protection, caractérisé par la combinaison des moyens suivants: a) ce montage comporte deux transistors (T1, T2) de polarités opposées l'une à l'autre, qui sont raccordés, en étant branchés en série l'un avec l'autre, à-la tension de service de l'appa il, par leurs émetteurs, par l'intermédiaire d'une résistance série (RV) à la tension du signal et directement à l'entrée (E) de l'appareil; b) la tension de service est en liaison en outre avec un diviseur de tension constitué par une première résistance (R1), une deuxième résistance (R2) et une troisième résistance (R3); ; c) la base du transistor (T1) qui est le premier dans le sens du passage du courant est raccordée au point de connexion de la deuxième et de la troisième résistances et la base du second transistor (T2) est raccordée au point de connexion de la première et de la deuxième résistances. 2- Montage de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, au lieu de chacune des première résistance (R1) et troisième résistance (R3), une diode (D1, D2) polarisée dans le sens du passage du courant. 3- Montage de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce que les diodes présentent de tensions de passage particulièrement basses, et sont constituées notamment par des diodes désignées comme diodes de Schottky.