Brevet FR2553944A1 — publié le 19850426

La présente invention concerne un circuit protecteur de circuits intégrés, et en particulier de circuits intégrés pour véhicules. Au cours des dernières années, l'électronique a pris de plus en plus d'importance dans la technique automobile. Cette évolution a conduit à l'emploi croissant de circuits intégrés dans la technique automobile. Ces circuits intégrés sont soumis à des signaux parasites qui, dans la technique automobile au moins, sont encore inévitables. Les signaux parasites apparaissent sous forme d'impulsions de tension, caractérisées par un rapport V/T, dans lequel V est la tension atteinte par l'impul- sion parasite et T le temps nécessaire à cette dernière pour passer d'une valeur déterminée de la tension sur son flanc croissant à la même valeur de tension sur son flanc décroissant. La figure 1 représente un exemple de la courbe tension-temps d'une impulsion parasite sur des véhicules. Le temps t est porté en abscisse 5 sur le système de coordonnées de la figure 1 et la tension U en ordonnée. Us est la tension maximale atteinte par l'impulsion parasite. T est le temps nécessaire à l'impulsion parasite pour passer d'une valeur déterminée de la tension sur son flanc croissant à la même valeur de la tension sur son flanc décroissant. Sur la figure 1, la valeur déterminée de la tension est égale à 10 % de Us. Selon des exigences nouvelles, les circuits intégrés pour l'indus- trie automobile doivent par exemple être immunes à des impulsions para- sites de Us = +100 V/300 ms ou Us = +80 V/400 ms. Avec la technique connue de protection des circuits, de telles impulsions parasites entraînent toutefois des dissipations inadmissibles dans le CI et p8r s"ite sa desctruction. L'invention a pour objet un circuit protecteur de circuits intégrés, avantageusement utilisable dans la technique automobile et me provo- quand pas dans le circuit protégé une dissipation aussi élevée que celle obtenue avec les circuits protecteurs connus. Selon une caracté- ristique essentielle de l'invention, un premier transistor, un second transistor, un comparateur et une résistance de mesure, branchée en amont de l'émetteur du premier transistor, sont prévus; la chute de tension aux bornes de la résistance de mesure est comparée à une ten- sion de référence par le comparateur; le signal de sortie du comparateur commande la base du second transistor; et la base du premier transistor est reliée au collecteur du second transistor et le collecteur du premier transistor à l'émetteur du second transistor. Une diode Zener ou un circuit présentant des propriétés de diode Zener est branché entre la base et le collecteur du premier transistor. Un tel circuit est par exemple constitué par le couplage en série des circuits émetteur-base de transistors. Un transistor est par exemple utilisé comme comparateur quand le circuit protecteur selon l'invention est réalisé par intégration. Un montage Darlington est avantageusement utilisé aussi à 1-a place du premier transistor en cas de réalisation par intégration. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels:! la figure 1 représente un exemple de la courbe tension-temps d'une impulsion parasite sur véhicules; la figure 2 représente le schéma de principe d'un circuit protecteur selon l'invention; - la figure 3 représente la caractéristique courant-tension du circuit protecteur selon l'invention; et la figure 4 représente la réalisation par intégration du circuit pro- tecteur selon le schéma de principe de la figure 2. Une intégration du circuit protecteur selon le schéma de principe de la figure 2 est possible sous la forme illustrée par la figure 4. Dans le circuit protecteur selon figure 2, la base d'un premier tran- sistor T1 est commandée par le collecteur d'un second transistor T2, dont l'émetteur est relié au collecteur du premier transistor T1. Une diode Zener Z1 est branchée entre la base et le collecteur du pre- mier transistor T1. En amont de l'émetteur du premier transistor T1, est branchée une résistance RM, produisant à ses bornes une chute de tension qui est comparée à une tension de référence Uref. Cette opération est effectuée par un comparateur K, dont le signal de sortie est appliqué par une résistance R1 à la base du second transistor T2. Une extrémité de la résistance RM est reliée au point de référence (masse) et l'autre 3 2553944 extrémité à l'émetteur du premier transistor T1. Entre le collecteur du premier transistor T1 et-le potentiel de fonctionnement (Us), est branchée une résistance RV; dimensionnée de façon à faire chuter la plus grande partie de la tension en cas de perturbation. Le circuit intégré J à protéger est branché entre le collecteur du premier transistor T1 et le point de référence. Le fonctionnement du circuit protecteur selon figure 2 est le suivant. En cas de perturbation, c'est-à-dire de surtension, il faut veiller à ce que la tension appliquée au circuit J à protéger atteigne au maximum la valeur que ce circuit peut supporter. Dans le cas d'une tension relativement élevée entre le point C et la masse (tension de fonctionnement), une faible tension entre les points A et B, et par suite à l'entrée du circuit intégré J à protéger, ne peut être obtenue que par une résistance relativement faible du circuit entre les points A et B. Ce circuit présente une faible résistance quand le circuit émet- teur-collecteur du premier transistor T1 présente une faible résistance (est conducteur). Sous la tension de fonctionnement normale et en l'absence de tension parasite superposée, le circuit protecteur n'intervient pas, car sa résistance est si élevée qu'il n'est pratiquement parcouru par aucun courant. Selon la figure 3, il en est ainsi jusqu'à la tension Uz + UBET1, c'est-à-dire tant que la tension de fonctionnement n'est pas supérieure à la somme de la tension de Zener de la diode Zener Z1 et de la tension base-émetteur du premier transistor Tl. Lorsque la tension dépasse la valeur Uz + UBET1, un claquage de la diode Zener Z1 se produit, le premier transistor T1 s'ouvre et un courant I1 cir- cule dans le circuit émetteur-collecteur du premier transistor T1. Ce courant I1 produit aux bornes de la résistance RMrelativement faible une chute de tension qui est comparée à la tension de référence U rf par le comparateur K. Lorsque la chute de tension aux bornes de la résistance M est supérieure à la tension de référence Uref, le comparateur délivre à la base du second transistor T2, par l'intermédiaire de la résistance R1, un courant qui amplifié constitue le courant collecteur appliqué à la base du premier transistor T1, qui s'ouvre davantage. Il en 4 2553944 résulte que le courant I1 croît fortement selon la figure 3. Lorsque la valeur Iref est dépassée - ce qui est le cas pour des signaux parasites correspondants - la tension aux bornes du circuit intégré J à protéger diminue selon figure 3 jusqu'à une valeur UCEsat + I1.RM Cette limitation de la tension en cas de perturbation par des impul- sions parasites sous des tensions de fonctionnement relativement élevées est nettement meilleure à celle des circuits protecteurs connus, de sorte que la dissipation du circuit intégré à protéger est nettement inférieure aussi en cas de perturbation à celle obtenue avec des circuits protecteurs connus. Une résistance de mesure RMde faible valeur fixe, en liaison avec la tension de référence Uref' le point Iref de réponse du circuit protecteur correspondant au début de la partie négative de la partie caractéristique selon figure 3. I ef doit être supérieur à l'intensité totale absorbée par le circuit J à protéger. La tension Uz + UBET1 a de préférence une valeur supérieure à la tension de fonctionnement maxi- male (sans impulsions parasites) et inférieure à la tension inverse admissible, fixée par la technologie (valeurs de la tension pour appli- cations automobiles: 20 à 25 V). La figure 4 représente la réalisation par intégration du circuit protecteur selon le schéma de principe de la figure 2. Dans la forme de réalisation par intégration selon figure 4, le transistor T1 de la figure 2 est remplacé par un montage Darlington comprenant les tran- sistors Ti' et Ti". La diode Zener Z1 du circuit selon figure 2 est réalisée dans le cas de la figure 4 par le couplage en série des circuits émetteur-base des trois transistors T3, T4 et T5. Le transis- tor T2 de la figure 4 est le même que le transistor T2 de la figure 2. Un transistor (T6) est utilisé comme comparateur dans le circuit de la figure 4. Outre les résistances R1 et RM déjà présentes dans le schéma de principe de la figure 2, le circuit intégré de la figure 4 comprend en outre les résistances R2, R3 et R4 pour l'évacuation des courants inverses. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. 2553944 Revendications 1. Circuit protecteur de circuits intégrés, en particulier de circuits intégrés pour véhicules, caractérisé en ce qu'un premier transistor (T1), un second transistor (T2), un comparateur (K) et une résistance de mesure (RM) branchée en amont de l'émetteur du premier transistor sont prévus; la chute de tension aux bornes de la résistance de mesure est comparée à une tension de référence (Uref) par le comparateur; le signal de sortie du comparateur commande la base du second transistor; et la base du premier transistor est reliée au collecteur du second transistor et le collecteur du premier transistor à l'émetteur du second transistor. 2. Circuit protecteur selon revendication 1, caractérisé par le branchement d'une diode Zener ou d'un circuit présentant les propriétés d'une diode Zener entre la base et le collecteur du premier transistor (T1). 3. Circuit protecteur selon revendication 2, caractérisé par le branchement du couplage en série des circuits émetteur-base de transistors entre la base et le collecteur du premier transistor (T1). 4. Circuit protecteur selon revendication 3, caractérisé par le branchement du couplage en série des circuits émetteur-base de trois transistors entre la base et le collecteur du premier transistor (T1). 5. Circuit protecteur selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par l'emploi d'un transistor (T6) comme comparateur. 6. Circuit protecteur selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier transistor (T1) forme avec un autre transistor un montage Darlington.