Brevet FR2568683A1 — publié le 19860207

CHARGE DYNAMIQUE MODULAIRE La présente invention se rapporte à une charge dynamique modulaire, en particulier pour bancs de tests automatiques. Le développement croissant des bancs de tests automatiques nécessite l'utilisation d'appareils de mesure commandables par des tensions analogiques ou numériques. Les tests des alimentations, faciles à automatiser, nécessitent l'utilisation de charges dynamiques, qui doivent être multiples lorsqu'il s'agit d'alimentations multisources. Les charges connues ne supportant pas les intensités élevées (supérieures à 60 A) pouvant être produites par les alimentations de forte puissance, ne permettent de tester qu'une seule alimentation à la fois, et présentent une instabilité du courant par rapport à la tension de commande lorsque ce courant est inférieur à 3 ampères environ. La présente invention a pour objet une charge dynamique pouvant supporter des intensités très élevées (de l'ordre de 100 A ou plus), permettant, le cas échéant, de tester automatiquement et rapidement des alimentations multisources, et ne présentant pas d'instabilité de courant. La charge dynamique conforme à l'invention comporte au moins un module de puissance à deux transistors de puissance à effet de champ à structure VMOS montés en parallèle et commandés chacun par un amplificateur opérationnel dont l'entrée inverseuse est reliée à la résistance de source du transistor correspondant. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est un schéma électrique de ce mode de réalisation, et - la figure 2 est un schéma d'exemple de branchement en parallèle de plusieurs modules tels que celui de la figure 1. Le module de charge dynamique I décrit cidessous utilise des transistors à effet de champ VMOS à canal N pour tester des alimentations produisant des tensions positives. Si l'on voulait tester des tensions négatives, on utiliserait des transistors VMOS à canal P, le circuit de l'invention étant alors modifié de façon évidente pour l'homme de l'art à la lecture de la description cidessous. Le module de charge dynamique 1 est prévu pour trois gammes de tensions de charge différentes VI, V2 et V3, et comporte à cet effet trois bornes d'entrée positives 2 à 4 respectivement et une borne commune 5, reliée par exemple à un potentiel nul. Les gammes de tensions V1 à V3 sont par exemple respectivement 20 à 60 V, 10 à 20 V et 3 à 10 V, mais il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à de telles valeurs ni à un tel nombre de gammes de tensions. Si la charge dynamique doit dissiper une puissance supérieure à celle admise pour un module 1, on branche en parallèle plusieurs modules tels que le module 1 décrit cidessous. Pour la mise en parallèle des modules, il suffit de relier ensemble toutes les bornes homologues de tous les modules. La borne 2 est reliée à la borne 3 par une résistance 6, et la borne 3 est reliée à la borne 4 par une résistance 7. Entre les bornes 4 et 5 on branche en parallèle deux circuits de puissance 8, 9 comportant chacun un transistor de puissance VMOS (respectivement référencés 10, 11), avec sa résistance de source (respectivement 12, 13), les drains de ces transistors étant directement reliés à la borne 4. Si l'on prévoit d'autres gammes de tensions supérieures, on relie d'autres bornes, de la même façon, en amont de la borne 2. Les portes ("gates" en anglais) des transistors 10 et 11 sont reliées chacune à la sortie d'un amplificateur opérationnel, (respectivement référencés 14, 15). Les entrées non inverseuses des amplificateurs 14 et 15 sont reliées toutes deux à une borne de commande 16, tandis que leurs entrées inverseuses sont directement reliées à la source du transistor correspondant. En parallèle sur chaque résistance de source 12, 13, on branche un circuit série comportant une résistance (17, 18 respectivement), et une diode électroluminescente (19, 20 respectivement), les cathodes de ces diodes étant reliées à la borne 5. Les résistances 17 et 18 sont de valeur telle que les diodes qui sont en série avec elles commencent à s'illuminer lorsque le courant dans les transistors correspondants dépasse une valeur déterminée, par exemple 2,5 A. La borne commune 21 de commande est reliée par une résistance 22 à la borne 5. Le dispositif de charge dynamique comporte un circuit d"alll- mentation interne classique (non représenté) destiné à l'alimentation des amplificateurs opérationnels tels que les amplificateurs 14 et 15. Ce circuit dbalimention fournit par exemple deux tensions + V et - V symétriques par rapport à un potentiel zéro. Les tensions + V et - V arrivent sur les bornes 23 et 24, respectivement, du module 1, et le potentiel zéro sur la borne 25. Les bornes 23 et 24 sont reliées à la borne 25 par des condensateurs de découplage 26, 27 respectivement. La borne 25 est reliée à la borne 5 par une résistance 28. Les tensions + V et - V prélevées aux bornes 23 et 24 sont envoyées (de façon non représentée) aux bornes d'entrée d'alimentation + Vcc et - Vcc des amplificateurs 14 et 15 du module 1. L'ensemble des éléments du module 1, ou tout au moins les éléments dissipant une forte puissance (à savoir les transistors lO, 11 et les résistances 6, 7, 12, 13), sont montés sur un radiateur ventilé approprié, de préférence de type standard. Les différents modules composant la charge dynamique de l'invention peuvent être groupés et montés dans un ou plusieurs tiroirs ventilés appropriés. I1 est possible de monter indifféremment dans un même groupe des modules positifs et des modules négatifs. Le dispositif de commande (non représenté) relié aux bornes 16 et 21, et commandant par une tension analogique la valeur du courant absorbé par le module 1, peut être soit automatique, soit manuel. Dans le premier cas, il peut par exemple fournir une ou plusieurs tensions de commande en fonction d'un programme d'essais ou en fonction de données provenant des dispositifs auxquels est reliée la charge dynamique de l'invention. Dans le second cas, le dispositif de commande comporte des potentiomètres, accessibles ou non à l'utilisateur, réglant la valeur de la tension de commande. Dans les deux cas, la réalisation du dispositif de commande est évidente pour l'homme de l'art, et ne sera pas décrite plus en détail. Dans un exemple de réalisation, les transistors 10 et Il sont de type VN 64 GA, les résistances de puissance 6, 7, 12 et 13 ont pour valeurs respectives 2 ohms, 1 ohm, 0,47 ohm et 0,47 ohm pour les gammes de tension précitées; les amplificateurs 14 et 15 font partie d'un circuit intégré à deux amplificateurs identiques du type 1458 ; les résistances 17 et 18 ont toutes deux pour valeur 100 ohms, les résistances 22 et 28 ont pour valeurs respectives 1 kilohm et 470 ohms; et les condensateurs de découplage 26, 27 ont une capacité de 0,1 microfarad. Le module comportant de tels éléments peut dissiper une puissance maximale continue de 150W pour une tension maximale continue de 60 V et un courant maximal de pointe de 20 A pendant une seconde.La tension minimale testable est de 3 V, et le courant résiduel inférieur à 50 mA, le temps de réponse ayant une valeur typique de 2 Almicroseconde, la tension de commande pouvant varier de O à 25 V. Chaque module de la charge de l'invention présente l'avantage de ne nécessiter qu'un courant de commande très faible (inférieur à 1 microampère environ). Grâce au fait que chaque transistor est commandé par un amplificateur opérationnel dont l'entrée inverseuse est reliée à sa résistance de source, son courant de drain est directement proportionnel à la tension de commande, et est le même dans chaque transistor, à la précision de la résistance de source près. A cet effet, les résistances de source de tous les transistors de la charge sont choisies du type présentant un coefficient de température le plus faible possible (par exemple de l'ordre de 25. 10-6/ C). Les résistances 6 et 7 servent à dissiper une partie de la puissance du module pour les gammes de tensions supérieures (20 à 60 V et 10 à 20 V pour l'exemple précité) pour ne pas surchager les transistors 10 et 11. La configuration modulaire de la charge permet le test d'alimentations multisources, par branchements séparés des différents modules, tandis que la mise en parallèle de modules permet de~réaliser des tests en courants forts. Sur la figure 2, on a représenté le schéma simplifié d'un exemple de branchement de plusieurs modules 1 en parallèle à la sortie d'une alimentation à tester 30. On suppose que l'alimentation 30 fournit une tension de 5 volts, et elle est donc branchée aux bornes 4 et 5 respectivement de tous les modules 1. Le nombre de ces modules est fonction de la puissance fournie par l'alimentation 30 et de la puissance maximale que peut supporter chaque module 1. Sur la figure 2, on a représenté quatre de ces modules. Toutes les bornes 4 des modules 1 sont reliées à la sortie (+) de l'alimentation 30, tandis que toutes leurs bornes 5 sont reliées à la sortie (-) de l'alimentation. D'autre part, la tension de commande commune Uc de tous les modules 1 arrive sur les bornes 31 et 32 qui sont respectivement reliées à toutes les bornes 16 et à toutes les bornes 21 des modules 1. On peut ainsi tester des alimentations de forte puissance (plus de 100 A), mais également de faible puissance (courants de l'ordre de 50 mA ou moins), ce qui est pratique lorsque l'on doit automatiser les commandes. Bien entendu, si l'alimentation délivrait une tension nettement supérieure à 5 volts, on brancherait sa sortie (+) aux bornes 3 ou 2 de tous les modules 1, selon la valeur de cette tension. II est également bien entendu qu'au lieu de l'alimentation 30, on peut brancher tout dispositif délivrant une puissance que l'on doit dissiper de façon contrôlée dans une charge. REVENDICATIONS 1. Charge dynamique modulaire caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins un module de puissance (1) à deux transistors de puissance à effet de champ à structure VMOS (10, 11) montés en parallèle et commandés chacun par un amplificateur opérationnel (14, 15) dont l'entrée inverseuse est reliée à la résistance de source (12, 13) du transistor correspondant. 2. Charge dynamique modulaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les drains des transistors d'un module sont reliés à une première borne (4) correspondant à la gamme de tensions de charge la plus faible, cette borne étant réliée par une résistance (7) à une seconde borne (3), prévue pour une gamme de tensions supérieure, cette seconde borne étant reliée par une autre résistance (6) à une troisième borne (2), prévue pour une gamme de tensions encore supérieure, et ainsi de suite, les résistances de source (12, 13) étant reliées à une borne d'entrée commune (5). 3. Charge dynamique modulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les entrées non inverseuses des amplificateurs opérationnels d'un module sont reliées ensemble à une première borne d'entrée de tension de commande (16), la seconde borne d'entrée (21) de la tension de commande étant reliée par une résistance (22) aux résistances de source (12, 13). 4. Charge dynamique modulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'on branche en parallèle sur chaque résistance de source un circuit série comportant une résistance (17, 18) et une diode électroluminescente (19, 20). 5. Charge dynamique modulaire selon la revendication 3, destinée à être branchée à la sortie d'un dispositif (30) pouvant fournir une puissance supérieure à celle dissipable par un seul module, caractérisée par le fait qu'elle comporte plusieurs modules dont toutes les bornes (2, 3 ou 4) qui sont reliées aux drains des transistors précités, sont reliées ensemble à l'une des bornes de sortie (+) du dispositif, dont toutes les bornes communes (5), qui sont reliées aux résistances de source de ces transistors, sont reliées ensemble à l'autre borne de sortie du dispositif, dont toutes les premières bornes d'entrée de tension de commande, d'une part, et dont toutes les secondes bornes d'entrée de tension de commande d'autre part, sont respectivement reliées ensemble et à des bornes (31, 32) recevant la tension de commande commune de la charge.