Brevet FR2563026A1 — publié le 19851018

La présente invention concerne un dispositif de contrôle pour des amplificateurs d'attaque, en particulier des amplificateurs prévus pour être attaqués par un système de commande numérique, par exemple un système commandé par un microprocesseur. Dans de nombreuses applications techniques, des signaux de commande sont émis, par exemple par un micropro- cesseur, vers des moyens d'utilisation comme des électroval- ves, des relais, des afficheurs à lampes, etc, attaqués par un amplificateur de puissance. Pour obtenir un compte-rendu sur le fonctionnement de l'amplificateur de puissance et des moyens d'utilisation, on a utilisé jusqu'à présent des con- tacts spéciaux et un câblage de retour partant de ces élé- ments vers le système numérique. Ces systèmes sont complexes et coûteux, en particulier lorsqu'un grand nombre de moyens d'utilisation sont connectés. Le dispositif conforme à l'invention permet de renvoyer de façon simple l'état de l'amplificateur d'attaque, sans ceblage supplémentaire, et un aspect de l'invention porte sur un dispositif de controle dans des amplificateurs d'attaque intégrés prévus essentiellement pour être comman- dés par des signaux numériques, et comportant au moins un circuit de détection de défaut destiné à découvrir des dé- fauts tels qu'un courant excessif, une surtension ou un cir- cuit ouvert et un court-circuit dans un circuit de charge, caractérisé en ce qu'il comporte une bascule de type D qui est connectée dans le circuit d'entrée de l'amplificateur, cette bascule comporte une entrée de données et une entrée de commande destinées à être connectées à un système de commande numérique, ainsi qu'un circuit connecté entre l'entrée de données et le potentiel correspondant à un état logique ZERO, ce circuit étant conçu de façon à connecter l'entrée D à ce potentiel en l'absence de signaux de com- mande sur l'entrée de commande et à l'apparition d'un dé- faut signalé par l'un quelconque des circuits de détection de défaut. On va maintenant décrire l'invention en se réfé- rant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique d'un ampli- ficateur d'attaque, et la figure 2 est un diagramme d'impulsions. La référence 11 sur la figure 1 désigne un ampli- ficateur d'attaque réalisé sous forme intégrée monolithique0 L'entrée de l'amplificateur est connectée à un équipement informatique 12, et sa sortie est connectée à une charge non représentée, branchée entre la borne L et une source de cou- rant telle que celle qui est désignée par Ucc. L'amplifica- teur comporte une bascule de type D 13 dont l'entrée D est ccnnectée à une sortie (entrée/sortie) de l'équipement in- formatique, commune aux signaux d'entrée et de sortie. Une entrée de commande a est connectée à un circuit d'horloge dans l'équipement informatique, et ce dernier émet des im- pulsions de commande ou d'horloge à des intervalles unifor- mes. La sortie de la bascule de type D 13 est connectée à un étage amplificateur 14, qui attaque à son tour un étage de sortie de type Darlington qui comprend des transistors et 16. la charge est connectée au circuit de collecteur entre la sortie L et la source de courant Ucc. Du fait que le circuit doit fonctionner avec des tensions d'alimentation différentes, il existe une référence de tension Vref pour produire les tensions de polarisation nécessaires pour dif- férentes fonctions. Le circuit comporte un ensemble de fonctions de protection et de contr8le pour assurer un fonctionnement fiable et la protection contre les surcharges. Un circuit sensible à la température, 20, indique si la température de la puce de semiconducteur dépasse une valeur limite donnée, par exemple 14000 C, et provoque dans ce cas une diminution de la tension de polarisation appliquée au transistor 15, ce qui bloque partiellement ou complètement le courant de O2563026 charge. La pleine tension de polarisation du transistor 15 est rétablie à une autre température, plus basse, telle que 7500. Le courant qui circule dans le transistor final 16 dans l'étage Darlington est détecté par la résistance R1 dans le circuit d'émetteur du transistor. La chute de poten- tiel dans cette résistance est amplifiée dans l'amplifica- teur 19, du type bascule de Schmitt. Lorsque le courant dans le transistor final atteint la valeur maximale permise, le courant est limité à cette valeur dans l'étage Darlington. Une troisième action de contrôle est effectuée à l'aide de comparateurs 17 et 18 qui détectent, en utilisant des tensions de référence U1 et U2 déduites de Uref, si la tension de collecteur dans le transistor 16 a une valeur de tension de saturation normale. Si cette valeur s'écarte de la valeur normale à cause d'un circuit ouvert ou d'un court- circuit dans le circuit de charge, l'un des comparateurs 17,18 produit un signal. Ce signal, le signal de température excessive qui provient du circuit de détection de températu- re 20 et le signal qui provient de l'indicateur de surinten- sité 19,sont appliqués à une porte OU 21 dont la sortie est activée dès que l'une des fonctions de protection précitées est activée. La sortie du circuit OU est connectée à une entrée du circuit ET 22, qui comporte en outre une entrée inverseuse connectée à l'entrée C de la bascule de type D 13. La sortie du circuit ET est connectée à la base du transistor 23, dont le circuit collecteur-émetteur est con- necté entre l'entrée D de la bascule de type D et la masse. Lorsque l'une quelconque des fonctions de protection est activée et lorsque le signal de commande 0 est à l'état bas, le transistor 23 devient conducteur et place l'entrée D au potentiel de la masse, qui représente un zéro logique. On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif en relation avec le diagramme d'impulsions de la figure 3. Si l'entrée/sortie (E/S) du système informatique a appliqué au dispositif un signal correspondant à un état logique UN, la bascule de type D est nositionnée dans son état UN, et l'amplificateur fait circuler un courant dans la charge dès qu'une impulsion de commande 0 apparaît sur la sortie T du système informatique. la commutation s'ef- fectue sur le front arrière de l'impulsion de commande. Les impulsions de commande peuvent par exemple consister en impulsions d'horloge. Lorsque la bascule D a été position- née, elle demeure dans l'état fixé jusqu'à ce que le niveau sur l'entrée D change, et la bascule est alors restaurée sur le front arrière de l'impulsion de commande suivante, comme il est représenté à l'instant t2 sur la figure 2. Comme décrit ci-dessus, la porte ET 22 ne produit un signal de défaut que lorsque le signal de commande est à l'état bas. la raison de ceci consiste en ce que la conne- xion de l'entrée D au niveau bas par l'intermédiaire du transistor 23 ne doit pas perturber d'autres fonctions. Le signal de défaut procure la possibilité de va- lider l'entrée D pour qu'elle fonctionne en élément récep- teur de courant, entre les impulsions de commande O, du fait que le transistor 23 se sature. le système informati- que peut alors déterminer aisément si un signal de défaut est présent. Dans ce cas, il détecte un état logique ZERO indépendamment du fait qu'un état logique UN ait été appli- qué ou non à la bascule D pendant la dernière impulsion de commande. Le diagramme d'impulsions de la figure 2 montre un exemple. Le courant de sortie IX qui est appliqué à l'instant t3 se prolongerait jusqu'à l'instant t5, si rien ne s'était produit. A l'instant t4, il apparaît par exemple une coupure dans la charge, et le courant IL cesse. Le circuit de défaut entre en action, et dans les pauses entre les impulsions de commande C, l'entrée D est forcée au ni- veau ZERO. Si le signal de sortie du système informatique commande toujours de positionner la bascule D à UN, des tentatives sont faites pendant les impulsions de commande suivantes pour placer à nouveau la bascule r à l'état TT, mais tant que la cause du défaut demeure présente, le cir- cuit continue à signaler la condition "défaut" en plaçant l'entrée D au potentiel de la masse- Le système informatique peut traiter de différen- tes manières les signaux de défaut qui sont obtenus, par exemple en supprimant un ordre en cours concernant la con- nexion de la charge. Il peut également effectuer un contrt- le temporisé, qui peut être approprié lorsque la charge consiste par exemple en lampes à filament. Lorsqu'elles sont connectées, elles produisent un appel de courant qui fait que la limitation de courant décrite ci-dessus entre en action. Un signal de défaut est obtenu, mais la bascule - de type D est maintenue déclenchée en permanence par le fait qu'un signal UN est appliqué à l'entrée D pendant l'impulsion de commande. Lorsque les filaments se sont échauffés, le courant de charge retourne à une valeur nor- male et le signal de défaut disparaît. Si le signal ne dis- parait pas au bout du temps de chauffage normal, ceci si- gnifie qu'il y a une grande probabilité de rupture d'un fi- lament et l'ordinatelur donne une alarme correspondante. Dans le circuit représenté, des signaux de défaut renvoyés sur l'entrée D de la bascule 13 sont produits sous l'effet de quatre paramètres différents: une température excessive, une surintensité, une charge en court-circuit ou en circuit ouvert. Le signal peut évidemment 9tre basé sur un seul ou quelques-uns de ces paramètres, par exemple la mise en court-circuit ou en circuit ouvert du circuit de charge. La sélection d'un ou de plusieurs paramètres peut être effectuée par une simple modification de masque pendant la fabrication de l'amplificateur intégré, ou par la destruc- tion par fusion de pontets de connexion dans un circuit standard. Dans le circuit représenté, la charge est connec- tée dans le circuit de collecteur, mais on peut naturellement la connecter dans le circuit d'émetteur sans grandschange- ments dans les circuits de contrôleo Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent 4tre apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'inventiono REVENDICATION Dispositif de contrôle dans des amplificateurs d'attaque intégrés prévus essentiellement pour être comman- dés par des signaux numériques, et comportant au moins un circuit de détection de défaut (17, 18, 19, 20) destiné à découvrir des défauts tels qu'un courant excessif, une surtension ou un circuit ouvert et un courtcircuit dans un circuit de charge, caractérisé er. ce qu'il comporte une bascule de type D qui est connectée dans le circuit d'en- trée de l'amplificateur, cette bascule (13) comporte une entrée de données (D) et une entrée de commande (C) desti- nées à 8tre connectées à un système de commande numérique, ainsi qu'un circuit (22, 23) connecté entre l'entrée de données (D) et le potentiel (0) correspondant à un état lo- gique ZERO, ce circuit étant conçu de façon à connecter l'entrée D à ce potentiel en l'absence de signaux de com- mande sur l'entrée dq commande (C) et à l'apparition d'un défaut signalé par l'un quelconque des circuits de détec- tion de défaut (17, 18, 19, 20).