Brevet FR2559322A1 — publié le 19850809

"Circuit électronique pour la protection d'un transistor de puissance" La présente invention se rapporte à un circuit électronique destiné à la protection d'un transistor de puissance contre les courtscircuits ou les surcharges pouvant apparaître du côté de la sortie de ce transistor de puissance, donc sur le circuit d'utilisation dont l'alimentation est contrôlée au moyen dudit transistor. Ce circuit de protection est associé à des éléments de commande électroniques, pour former un ensemble qui constitue un "relais statique". Le but de cette invention est d'empêcher la destruction des transistors de puissance par un court-circuit ou une surcharge à leur sortie, en cours de fonctionnement, en fournissant un dispositif de disjonction simple et efficace, et ne s'opposant pas au démarrage de l'alimentation de la charge, ou à son redémarrage après suppression du défaut. A cet effet, le circuit électronique selon l'invention pour la protection d'un transistor de puissance comprend essentiellement un limiteur de courant, formé par une résistance en série avec le transistor de puissance et par un transistor qui relie cette résistance à un condensateur associé à un circuit de décharge, le condensateur étant relié aussi à un autre transistor qui avec le transistor de puissance constitue un muscleur. Grâce à ce montage, on obtient qu'en cas de court-circuit pendant le fonctionnement, la tension aux bornes du circuit d'utilisation baisse fortement, ce qui fait conduire le limiteur de courant qui charge le condensateur et coupe le muscleur constitué par le transistor de puissance et par un autre transistor. Le même condensateur permet par ailleurs le démarrage, en commençant par se charger lors de la mise sous tension. Ce condensateur est relié de préférence par l'intermédiaire d'une diode à un point situé entre le transistor de puissance et une borne sur laquelle est branché le circuit d'utilisation. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le circuit de protection comprend en outre deux résistances reliées entre elles ainsi qu'à la base du transistor du limiteur de courant. Ces deux résistances se mettent en parallèle au moment d'un court-circuit et aident le transistor du limiteur de courant à se saturer ; le condensateur se charge ainsi plus rapidement et lton obtient une disjonction plus rapide. Le circuit de l'invention peut, dans une réalisation particulière, comprendre encore un transistor relié par l'intermédiaire d'une diode au condensateur, et relié également à la base du transistor qui avec le transistor de puissance constitue le muscleur. C'est ce transistor supplémentaire qui, au moment d'un court-circuit, étant rendu immédiatement non-conducteur par la baisse de la tension aux bornes du circuit d'utilisation, provoque la conduction du limiteur de courant. Dans une variante de l'invention, conservant le même principe, le circuit comprend encore un amplificateur opérationnel ayant l'une de ses entrées reliée au condensateur et sa sortie reliée, par l'intermédiaire d'un transistor, à la base du transistor qui avec le transistor de puissance constitue le muscleur. Pour assurer une protection en cas de surcharge, notamment dans l'application particulière à la commande de moteurs, le circuit électronique selon l'invention peut en outre comprendre un second limiteur de courant, formé de résistances et d'un transistor, qui est réglé à une intensité plus élevée que le premier limiteur, et est associé à un transistor supplémentaire par l'intermédiaire duquel peuvent être provoquées la charge du condensateur et la coupure du muscleur. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, quelques formes d'exécution de ce circuit électronique pour la protection d'un transistor de puissance Figure 1 est un schéma électrique du circuit selon l'invention, dans sa réalisation la plus simple; Figure 2 montre une variante du circuit de la figure I Figure 3 est un schéma électrique d'une autre forme de réalisation du circuit de l'invention ; Figure 4 montre encore un autre circuit conforme à l'invention, applicable plus particulièrement à la commande d'un moteur. Le circuit électronique représenté sur la figure I permet la commande et la protection d'un transistor de puissance (1), monté entre deux bornes (A,B) sur un circuit d'utilisation et commandé par un signal positif ou négatif appliqué en l'un ou l'autre de deux points (C,D), reliés à un pont redresseur à diodes (2) qui permet de commander un même transistor (3) quelle que soit la polarité du signal de commande. Le circuit comprend notamment - un transistor (4) qui avec le transistor de puissance (1) constitue un muscleur (montage dit en "faux Darlington") ; - un limiteur de courant constitué par une résistance (5), en série avec le transistor de puissance (1), et par un autre transistor (6); - un condensateur (7) relié d'une part au dernier transistor (6), et d'autre part, de préférence par l'intermédiaire d'une diode (8), à un point situé entre le transistor de puissance (1) et la borne (B) ; - un dernier transistor (9) relié par l'intermédiaire d'une diode (10) à une borne du condensateur (7);; - un circuit de décharge de ce condensateur (7), avec une autre diode (11) et une résistance (12) - une diode de puissance (13) montée en parallèle avec le transistor de puissance (1), et protégeant ce dernier contre les inversions de polarité; - un condensateur (14) associé au transistor (4). Le circuit comprend en outre un certain nombre de résistances non repérées, notamment de résistances de polarisation des différents transistors, déterminées et branchées d'une manière connue de l'homme de métier. A la mise sous tension, donc à la commutation du transistor (3), le transistor de puissance (1) est normalement amorcé par le début de la charge du condensateur (7), d'une durée et d'intensité limitées, développant aux bornes (A,B) du circuit d'utilisation commandé par le transistor (1) une tension qui maintient le transistor (9) à l'état conducteur et qui envoie une tension positive à travers la diode (8) pour bien décharger le condensateur (7). Si un court-circuit existe au moment de la mise sous tension, il passe bien un courant par le transistor de puissance (1), mais sa durée et son intensité sont suffisamment limitées par la résistance (5) et le transistor (6) pour éviter l'endommagement du transistor (1). En cas de court-circuit pendant le fonctionnement, la tension entre les bornes (A,B) du circuit d'utilisation baisse fortement, ce qui rend immédiatement non-conducteur le transistor (9); le limiteur de courant (résistance 5 et transistor 6) se met à conduire, charge le condensateur (7) et coupe le muscleur (transistors 1 et 4). Pour faire redémarrer le montage, après élimination du courtcircuit, il suffit de couper l'alimentation sur l'une des bornes (A,B) pour que le condensateur (7) se décharge à travers la diode (11) et la résistance (12). La diode (10) permet de faire conduire le transistor (6). Le condensateur (14) supprime une oscillation au démarrage. La figure 2 montre un circuit similaire à celui de la figure 1, les éléments correspondants étant indiqués par les mêmes repères, mais complété par deux résistances (15,16) reliées entre elles ainsi qu'à la base du transistor de limitation (6), pour une disjonction plus rapide. Les résistances (15,16) se mettent en parallèle au moment d'un court-circuit et aident le transistor (6) à se saturer, le condensateur (7) se chargeant ainsi plus rapidement. La figure 3, où les éléments correspondants sont toujours indi qués par les mêmes repères, montre une autre forme de réalisation dans laquelle le transistor (9) est remplacé par un amplificateur opérationnel (17) dont une entrée est reliée au condensateur (7), dont l'autre entrée est reliée à un pont de résistances (18,19), et dont la sortie est reliée à la base du transistor (3), le montage comprenant encore un condensateur de découplage (20). Le pont de diodes (2) est ici suppri mé et la commande est prévue uniquement par l'application d'un signal négatif en un point (E). A la mise sous tension, en début de charge du condensateur (7), la sortie de l'amplificateur opérationnel (17) est rendue conductrice, faisant reconduire le transistor (3) et faisant ainsi conduire le transistor (4) du muscleur.En cas de court-circuit, comme précédemment, le condensateur (7) se décharge par le pont de résistances (18,19) et/ou par les circuits d'alimentation. Le circuit selon l'invention, dont divers exemples de réalisation ont été décrits ci-dessus, constitue un "relais statique" permettant de commander des lampes, des résistances, des selfs-inductances ou toutes autres charges. Dans une application particulière à la commande de moteurs, ce circuit est avantageusement complété de la manière représentée sur la figure 4, pour assurer aussi la disjonction en cas de surcharge du moteur Il est prévu, à cet effet, un second limiteur de courant constitué par deux résistances (21,22) et par un transistor (23), avec un condensa teur (24) en parallèle sur la résistance (21) pour couper ce limiteur pendant la mise sous tension, afin d'éviter toute coupure intempestive à ce moment.Ce limiteur supplémentaire (résistances 21,22 et transistor 23) est réglé à une intensité plus élevée que le premier limiteur (résistance 5 et transistor 6). Le circuit est encore complété par un pont de résistances (25,26), en série avec le transistor (23) et relié à la base d'un dernier transistor (27). En cas de surcharge, le transistor (23) se met à conduire et fait conduire le transistor (27) qui a une fonction d'inverseur et met la base du transistor (9) à la masse, donc coupe le transistor (9); le condensateur (7) est alors chargé et le transistor (4) est rendu non-conducteur. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce circuit électronique pour la protection d'un transistor de puissance qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application fondées sur le même principe et c'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas de l'esprit de l'invention en remplaçant certains composants du circuit par des équivalents. REVENDICATIONS I. Circuit électronique pour la protection d'un transistor de puissance contre les courts-circuits ou les surcharges du côté de la sortie de ce transistor de puissance, associé à des éléments de commande pour constituer globalement un "relais statique", caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement un limiteur de courant, formé par une résistance (5) en série avec le transistor de puissance (1) et par un transistor (6) qui relie cette résistance (5) à un condensateur (7) associé à un circuit de décharge (11,12 ; 18,19), le condensateur (7) étant relié aussi à un autre transistor (4) qui avec le transistor de puissance (1) constitue un muscleur. 2. Circuit électronique pour la protection d'un transistor de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condensateur (7) est relié, par l'intermédiaire d'une diode (8), à un point situé entre le transistor de puissance (1) et une borne (B) sur laquelle est branché le circuit d'utilisation. 3. Circuit électronique pour la protection d'un transistor de puissance selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre deux résistances (15,16) reliées entre elles ainsi qu'a la base du transistor (6) du limiteur de courant. 4. Circuit électronique pour la protection d'un transistor de puissance selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend encore un transistor (9) relié par l'intermédiaire d'une diode (10) au condensateur (7), et relié également à la base du transistor (4) qui avec le transistor de puissance (1) constitue le muscleur. 5. Circuit électronique pour la protection d'un transistor de puissance selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend encore un amplificateur opérationnel (17) ayant l'une de ses entrées reliée au condensateur (7) et sa sortie reliée, par l'intermédiaire d'un transistor (3), à la base du transistor (4) qui avec le transistor de puissance (1) constitue le muscleur. 6. Circuit électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, pour assurer en outre une protection en cas de surcharge, notamment dans l'application à la commande de moteurs, il comprend un second limiteur de courant, formé de résistances (21,22) et d'un transistor (23), qui est réglé à une intensité plus élevée que le premier limiteur (5,6), et est associé à un transistor supplémentai re (27) par l'intermédiaire duquel peuvent être provoquées la charge du condensateur (7) et la coupure du muscleur (1,4).