Brevet FR2579036A1 — publié le 19860919

Dispositif électronique de régulation de tension tenant compte de la dissipation thermique, notamment pour des alternateurs. La présente invention concerne un dispositif électronique de régulation de tension tenant compte de la dissipation thermique, notamment pour des alternateurs. De nombreuses applications, par exemple les systèmes de régulation de la charge de batteries sur les automobiles, exigent que la tension du courant fourni à un dispositif utilisateur varie en fonction de la température ambiante. Dans ce but, il est prévu un élément thermosensible qui peut émettre un signal lié à la température extérieure et qui commande un circuit pour alimenter le dispositif utilisateur. De tels dispositifs sont connus sous deux formes. De façon plus spécifique, on connaît des dispositifs formés d'éléments discrets, dans lesquels l'élément thermosensible est physique- ment séparé du circuit alimentant le dispositif utilisateur. On connaît également des dispositifs hybrides, constitués par une structure intégrée, dans lesquels l'élément de puissance est monté à l'extérieur. La disposition à l'exté- rieur de l'élément de puissance alimentant l'utilisateur est imposée par la dissipation de courant dans le circuit d'alimentation, provoquant une augmentation locale de la température; si donc cet élément était intégré, le capteur ne pourrait pas mesurer la température ambiante réelle et détecterait à la place la température locale résultant également de la dissipation de l'élément de puissance, ce qui conduirait à des lectures non fiables. De toute façon, on ressent le besoin d'un circuit totalement intégré, contenant également l'élément de puissance tout en pouvant procurer des lectures fiables. A la lumière de ce qui précède, c'est un but de la présente invention de procurer un dispositif électronique de régula- tion de tension tenant compte de la dissipation thermique, notamment pour des alternateurs, qui permet une régulation précise de la tension de sortie dans une structure totalement intégrée. Compte tenu du but général ci-dessus, c'est un but particulier de cette invention de procurer un dispositif électronique de régulation de tension qui puisse de façon appropriée compenser l'erreur due à la chaleur dissipée dans le circuit de puissance, procurant ainsi des lectures fiables pour une faible dépense technologique. Un autre but de cette invention est de procurer un dispositif électronique de régulation de tension, qui puisse être fabriqué avec les technologies couramment employées dans la fabrication des circuits intégrés. Le but ci-dessus, et d'autres qui apparaîtront ci-après sont atteints par un dispositif électronique de régulation de tension tenant compte de la dissipation thermique,, notamment pour des alternateurs, qui comprend selon cette invention un étage de commande sensible à la température et émettant un signal fonction de la température mesurée, et un étage de puissance monté en cascade avec cet étage de commande pour alimenter un utilisateur sur la base du signal de température mesurée, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour mesurer la puissance dissipée dans l'étage de puissance fournissant un signal lié à cette puissance dissipée, et des moyens pour compenser l'erreur due aux variations de la température provoquée par cette puissance dissipée, recevant ce signal de température mesurée et ce signal de puissance dissipée et émettant un signal de température compensée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, d'une réalisation préférée, en liaison avec le dessin joint, sur lequel: - la figure 1 est un schéma-bloc du dispositif selon l'inven- tion; et - la figure 2 est un schéma de circuit constituant une réalisation du schéma de la figure 1. En se reportant à la figure 1, un dispositif selon l'inven- tion peut aisément être représenté par un premier bloc formant le circuit de commande et un deuxième bloc 41 formant le circuit d'alimentation. En particulier, le circuit de commande comporte l'élément sensible à la tension et émet sur la canalisation 42 un signal électrique lié à la température ambiante de façon à piloter de façon appropriée le circuit d'alimentation 41 relié par sa sortie à un dispositif utilisateur 1, ici l'enroulement d'alimenta- tion d'un alternateur pour une batterie d'automobile. Le circuit d'alimentation 41 comprend à l'intérieur des moyens adaptés pour mesurer la puissance dissipée à l'inté- rieur du bloc 41 et pour émettre, à sa sortie, un signal proportionnel à cette puissance dissipée, lequel signal est envoyé sur le conducteur 43 au circuit de commande comportant à l'intérieur des moyens pour tenir compte des variations de température dues à la puissance dissipée sur la base de l'information amenée sur le conducteur 43. En particulier, la mesure de la puissance dissipée à l'inté- rieur du circuit d'alimentation 41 peut s'effectuer de l'un quelconque de plusieurs moyens, par exemple en mesu- rant le courant alimentant l'utilisateur 1, ou en détectant la période de fonctionnement (facteur de marche) de l'élé- ment alimentant le dispositif utilisateur. La figure 2 montre une réalisation de circuit qui permet la mise en oeuvre de la solution en mesurant le courant alimentant l'utilisateur. En se reportant à la figure 2, le dispositif représenté comprend, outre l'enroulement d'excitation de l'alternateur 1 et une diode 2 montée en parallèle avec cet enroulement à des fins de protection, un élément de puissance 3 (de façon caractéristique un élément Darlington ou tout autre élément de commutation de puissance), un bloc 4 pilotant l'élément de puissance 3, un étage 5 pour mesurer le courant fourni à l'enroulement 1, et un dispositif pour tenir compte des variations de tension, repéré dans son ensemble en 6. De façon détaillée, l'étage 5 pour mesurer le courant fourni à l'utilisateur 1 comporte une résistance 7 montée en série entre le collecteur du transistor 3 et une borne de l'enroulement 1 de façon à être traversée par le même courant d'alimentation que celui qui va à l'utilisateur, et qui procure une chute de tension proportionnelle au courant lui-même. L'étage 5 comporte également un circuit différentiel 8 formé par deux transistors du type PNP+, repérés respectivement en 9 et 11. Les bases de ces transis- tors 9 et 11 sont reliées ensemble et chaque émetteur respectif est relié à une borne différente de la résistance 7 de façon à mesurer la chute de tension sur cette résistance. En outre, la base et le collecteur du transistor 9 sont court-circuités et raccordés à un générateur de courant de référence 10, tandis que le collecteur du transistor 11 est relié à une prise intermédiaire 18 du dispositif 6 pour compenser les variations de température de façon à fournir un courant de collecteur fonction du courant fourni à l'utilisateur par l'élément de puissance 3 et fonction en conséquence de la dissipation de puissance dans cet élément. Comme on peut le voir sur le dessin, le dispositif compensant les variations de tension est constitué par une multiplicité de résistances 15, 16-et 17 montées en série et ayant une borne reliée à la terre et l'autre borne reliée à une tension de référence VRIF qui, comme on le sait, varie avec la température. En parti- culier, cette tension tend à diminuer lorsque la température s'élève et en conséquence, sans le dispositif pour mesurer la puissance dissipée et en tenir compte, on aurait une erreur due à la dissipation de puissance et de ce fait à une augmentation de la température provoquée par l'élément de puissance 3. Au contraire, ce phénomène est compensé en vertu de l'action du signal provenant de l'étage 5, comme il sera explicité ci-après. L'étage de compensation 6 a également une autre prise intermédiaire 19 raccordée à l'entrée 21 d'un amplificateur d'erreur 20 dont l'autre entrée 22 est raccordée au point intermédiaire d'un diviseur de tension constitué par deux résistances 23 et 24 et qui fournit un signal lié à la tension d'alimentation que l'on désire faire varier lorsque la température ambiante varie.La sortie de cet amplificateur 20 est de ce fait amenée au bloc pilote 4, qui pilotera de façon appropriée la base de l'élément de puissance 3. Le fonctionnement du dispositif régulateur de tension selon l'invention est très simple et peut aisément être compris d'un examen du circuit représenté sur la figure 2. En particulier, lorsque les conditions ambiantes imposent que la puissance fournie à l'utilisateur 1 soit augmentée, le courant fourni par l'élément de puissance 3 augmentera, ce qui provoque une augmentation correspondante dans le signal provenant de l'étage 5. Ce courant d'alimentation augmenté entraîne une augmentation locale de la température, qui implique une réduction de la tension de référence liée à la température. Cette réduction de tension, indési- rable du fait de l'état interne du circuit de régulation, est compensée par l'augmentation de tension à la borne 18 provenant de l'augmentation du courant en provenance de l'étage 5 et proportionnelle à la puissance dissipée et de ce fait à la chaleur dégagée par le circuit de puissan- ce. En conséquence, par une sélection appropriée des valeurs des composants du circuit, il est possible d'obtenir une compensation des variations de la température résultant de l'élément de puissance et en conséquence de fournir à l'entrée 21 de l'amplificateur 20 un signal seulement proportionnel en pratique à la température ambiante enregistrée. En conséquence, le comparateur 20 comparera le signal fourni à l'entrée 22 lié à la tension à régler au signal fourni à l'entrée 21 et lié à la tension désirée pour la valeur réelle de la température ambiante, éliminant ainsi l'erreur due au circuit de puissance lui-même. Comme on le comprend aisément d'après la description précé- dente, l'invention atteint pleinement les buts qu'elle s'est fixée.En fait, on a procuré un circuit dans lequel l'élément de puissance alimentant l'utilisateur peut être intégré,car le dispositif comporte en outre des moyens qui réduisent pratiquement l'erreur due à la puissance dissipée à l'intérieur du circuit de puissance. Ce dispositif est extrêmement simple et peut être mis en oeuvre selon les techniques d'intégration ordinaires sans soulever de difficultés particulières. En outre, le circuit est extrêmement fiable et peut être utilisé chaque fois que l'on désire compenser les variations de température dues à la dissipation d'un élément de puissance. L'invention est susceptible de nombreuses modifications et variations, tombant toutes dans le domaine du concept de l'invention. En particulier, on doit noter que, bien que la réalisation spécifique représentée compense la puissance dissipée en mesurant le courant amené à l'utilisa- teur, on peut également effectuer cette compensation en mesurant le cycle de travail, celui-ci étant également lié à la puissance dissipée. En outre, tous les détails techniques peuvent être remplacés par des équivalents techniques. Revendications. 1. Dispositif électronique de régulation de tension tenant compte des dissipations thermiques, notamment pour des alternateurs, comportant un étage de commande (40) sensible à la température et émettant un signal fonction de la température mesurée, et un étage de puissance (41) disposé en cascade avec cet étage de commande pour alimenter un utilisateur sur la base du signal de température mesurée, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour mesurer la puissance dissipée dans l'étage de puissance et émettant un signal lié à cette puissance dissipée, et des moyens pour compenser l'erreur due aux variations de température provoquées par cette puissance dissipée, recevant le signal de température mesurée et le signal de puissance dissipée et émettant un signal de température compensée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour mesurer la puissance dissipée mesurent le courant d'alimentation de cet utilisateur. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour mesurer la puissance dissipée détectent le cycle opératoire (facteur de marche) de l'étage de puissance. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour mesurer la puissance dissipée compor- tent une résistance (7) montée en série entre l'étage de puissance et le dispositif utilisateur et traversée par le courant d'alimentation allant à cet utilisateur, et un étage différentiel (8) ayant deux bornes d'entrée raccordées aux bornes de cette résistance (7) et une borne de sortie envoyant un signal de courant proportionnel au courant d'alimentation allant à ce dispositif utilisateur. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour tenir compte de la température comportent une multiplicité d'éléments résistants (15, 16, 17) montés en série et ayant une borne raccordée à une tension de référence (VRIF) variable avec la température, une prise intermédiaire (18) raccordée à la borne de sortie de l'étage différentiel et une autre prise de sortie intermé- diaire (19) émettant ce signal de température compensée.