Brevet FR2579040A1 — publié le 19860919

L'invention concerne un montage comprenant, d'une part, un étage connu commercialement sous le nom "Darlington", formé de transistors couplés permettant une amplification de courant élevée et stable avec une excellente linéarité et/ou une commuta- tion rapide, d'autre part, des moyens pour évacuer les charges des transistors couplés ou transistors de travail de cet étage à leur blocage. Un montage connu de ce type comporte des diodes, montées parallèlement au circuit base-émetteur des transistors de travail et qui, pour l'évacuation de charges indésirées dans la région de base des transistors de travail, sont court-circuitées par un signal de commande, afin que les charges de base des tran- sistors de travail puissent s'écouler et que, de ce fait, la base des transistors de travail soit évacuée. Le montage connu demande cependant, pour l'évacuation des charges des transistors de travail, une puissance de blocage ou de coupure qui doit être amenée de l'extérieur. L'invention vise à indiquer un montage du type mentionné au début, mais avec lequel il ne soit pas nécessaire d'amener cette puissance de l'extérieur et avec lequel les temps de commutation soient aussi courts que possible. A cet effet, selon l'invention, un montage comme défini au début est caractérisé en ce que les moyens d'évacuation des charges sont des transistors d'évacuation montés de manière que le courant de base des transistors de travail précédant le dernier transistor de travail passe chaque fois par le circuit collecteur-émetteur, rendu conducteur, d'un transistor d'évacua- tion à la base d'un transistor d'évacuation prévu à la suite et qui est ainsi rendu conducteur. Le montage selon l'invention utilise les capa- cités base-émetteur comme sources de tension pour les courants d'évacuation. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir des alimen- tationsen tension supplémentairespour le blocage et d'o il faudrait prélever la puissance nécessaire au blocage ou à la coupure. L'in- vention a en outre l'avantage que les courants de coupure respec- tivement d'évacuation sont relativement faibles, de l'ordre de grandeur des courants d'entrée. Les temps de commutation corres- pondent à ceux de transistors individuels convenablement évacués. Dans un montage selon l'invention, les transis- tors d'évacuation précédant le dernier transistor d'évacuation sont connectés chaque fois par leur circuit collecteur-émetteur entre la base d'un transistor de travail et la base d'un transis- tor d'évacuation. Le circuit collecteur-émetteur du dernier transis- tor d'évacuation est connecté de préférence entre la base du dernier transistor de travail et le point de référence. Le montage selon l'invention est applicable, par exemple, comme interrupteur pour la commande de moteurs. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, montrant les schémas de ces exemples de réalisation. La figure 3 représente un montage selon l'inven- tion avec un étage Darlington triple, présentant les trois transis- tors Darlington ou transistors de travail T1, T2 et T3, ainsi que Les résistances R1, R2, R3 stabilisatrices du-courant à l'état bloqué. Lorsque l'étage Darlington est attaqué par un courant dans la base du transistor T1, il s'établit sur la diode D1, qui précède la base de ce transistor, une chute de tension dont la polarité est telle que les transistors d'évacuation T4, T5 et T6 sont bloqués, de sorte que la fonction de l'étage Darlington à l'état enclenché n'est pas influencée. Les transistors d'évacua- tion T4 à T6 sont eux-mêmes montés dans une configuration type Darlington, de telle manière que le circuit émetteur-collecteur d'un transistor d'évacuation précède chaque fois la base d'un transistor d'évacuation suivant. Les bases des transistors d'éva- cuation sont donc attaquées chacune à travers le circuit émetteur- collecteur d'un transistor d'évacuation précédent. Pour couper ou bloquer le montage de la figure 1, c'est-à-dire pour le rendre non conducteur, la base du transistor T7 est attaquée pour rendre ce transistor conducteur, de sorte qu'un courant circule à travers la résistance R5 de limitation de courant et le circuit coLLecteur-émetteur du transistor T7, courant qui tire La base de ce transistor à peu près au potentiel de référence E. La diode D1 est de ce fait bloquée et le transistor T4 est mis en conduction. Au passage complet de T4 à l'état conducteur, son collecteur (relié à la base de T5) présente à peu près le poten- tiel, VbeT1 + VbeT2 + VbeT3. Quand cela est le cas, le transistor T5 est rendu complètement conducteur, avec la conséquence que son collecteur présente approximativement le potentiel VbeT2 + VbeT3. Le passage du transistor T5 à l'état conducteur produit en même temps celui du transistor T6. Lorsque ce dernier est devenu con- ducteur, la base du transistor de travail T3 et son émetteur sont courtcircuités. Le circuit d'évacuation dans son ensemble, compre- nant les transistors T4, T5 et T6, a la particularité que le courant collecteur du premier transistor d'évacuation T4 correspond au courant de base du deuxième transistor d'évacuation T5 et que le courant émetteur de ce dernier correspond au courant de base du troisième transistor d'évacuation T6. On obtient ainsi pour l'en- semble du circuit d'évacuation une amplification de courant qui est semblable à celle d'un triple Darlington. Dans la phase finale du blocage de l'étage Darlington (T1, T2, T3), deux états peuvent s'établir, suivant les propriétés des transistors de travail ou de commutation (T1, T2, T3) et en fonction du courant d'attaque de base choisi. Géné- ralement, le transistor de travail T1 sera déchargé d'abord à tra- vers le transistor d'évacuation T4. En cas d'utilisation de tran- sistors npn (sauf pour le premier transistor d'évacuation qui est de type pnp), il s'établira alors une tension négative sur le circuit baseémetteur du transistor T1, qui est provoquée par la chute de tension sur R1. Après la décharge complète du circuit base-émetteur de T1, le courant émetteur de T4 circule à travers la résistance R1 et dépend donc principalement des résistances R1 et R5 et de la tension base-émetteur encore restante des transistors T2 et T3. Lorsque le transistor T2 est ensuite déchargé complètement, le courant collecteur de T5 passe par la résistance R2 et le transis- tor T4 reste à l'état conducteur à travers la résistance R1. La tension de commande est à présent la tension base-émetteur du tran- sistor T3. Le courant de décharge de l'ensemble du dispositif dimi- nue donc progressivement jusqu'à La décharge complète. En cas de dimensionnement suffisant des transistors d'évacuation (T4 à T6), il s'établira généralement un courant maximal d'évacuation des transistors de travail individuels (T1 à T3), qui est à peu près Le double du courant d'attaque de base correspondant (Ib2 2. Ibl). Grâce à l'emploi des transistors d'évacuation (T4 à T6) dans le montage représenté, on obtient des temps de commuta- tion qui sont seulement réalisables sous des conditions d'évacua- tion extrêmes avec des transistors individuels ayant une capacité de charge en courant et en tension comparable. Un autre avantage capital apporté par l'invention est que l'emploi de transistors d'auto-évacuation dispense de la prévision d'une source de tension puisque la puissance d'évacuation est prélevée des circuits base- émetteur concernés des transistors de travail T1 à T3, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de charger le réseau d'alimentation. Dans le montage de la figure 1, la résistance 5 peut également être remplacée par une diode (D2). L'invention, c'est-à-dire l'emploi de transistors d'évacuation dans le montage décrit, est applicable à un étage Darlington comportant deux ou davantage de transistors Darlington ou de travail. Il peut s'agir de transistors npn ou de transistors pnp. Les transistors d'évacua- tion ont, soit tous la même suite de types de conductivité que les transistors de travail, soit tous la même suite de types de conduc- tivité à l'exception du premier transistor d'évacuation. Cette différence a cependant une influence sur le câblage d'entrée dont il sera encore question par la suite. La figure 2a montre un exemple de réalisation de l'invention comprenant deux transistors de travail T1 et T2 et deux transistors d'évacuation T4 et T5. Les transistors de travail T1 et T2 et le transistor d'évacuation T5 sont du type npn, tandis que le premier transistor d'évacuation T4 est du type pnp. La figure 2b montre un montage semblable, mais o les deux transistors de travail T1 et T2 et le second transistor d'évacuation T5 sont du type npn. Le premier transistor d'évacua- tion T4 est dans ce cas du type npn. Au cas o, comme dans la figure 2, le premier transistor d'évacuation T4 présente une autre suite de types de conductivité que les autres transistors du montage, la base du premier transistor d'évacuation reçoit le même signal d'attaque que la diode D1 précédant le premier transistor de travail T1. La diode D1 du montage de la figure 2b est inversée par rapport à la diode D1 du montage de la figure 2a. La figure 3 représente deux montages comprenant chacun un étage Darlington à trois transistors. Dans la figure 3a, il s'agit de transistors npn, à l'exception du premier transistor d'évacuation T4. Ceux de la figure 3b sont du type pnp à l'excep- tion du premier des transistors d'évacuation. La figure 4 montre une variante pour l'attaque, selon laquelle la base du premier transistor d'évacuation T4 reçoit un signal d'attaque qui est inversé par rapport au courant que reçoit la base du premier transistor de travail. Le premier transis- tor d'évacuation T4 possède dans ce cas la même suite de types de conductivité que les autres transistors du montage. Le dispositif de la figure 4a se distingue de celui de la figure 4b par la diffé- rence entre les suites de types de conductivité des transistors. La figure 5 montre la possibilité de raccourcir plus encore le temps de commutation d'un montage avec un étage Darlington à n transistors(trois sur la figure 5) et d'améliorer nettement le comportement dynamique du montage Darlington avec différentes attaques de base. A cet effet, une diode (D3) est montée dans la connexion de base du dernier transistor de travail (T3) et une diode (D4) est montée entre cette diode et le collecteur du dernier transistor de travail (T3). Les montages de figures 5a et 5b se différencient par les suites différentes des types de conductivité des transis- tors. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Montage comprenant, d'une part, un étage connu commercialement sous Le nom "Darlington", formé de transistors coupLés permettant une amplification de courant éLevée et stable avec une excellente linéarité et/ou une commutation rapide, d'autre part, des moyens pour évacuer les charges des transistors couplés ou transistors de travail de cet étage à Leur blocage, caractérisé en ce que les moyens d'évacuation des charges sont des transistors d'évacuation (T4, T5, T6) montés de manière que Le courant de base des transistors de travail (T1, T2) précédant le dernier transistor de travail (T2, T3) passe chaque fois par Le circuit coLLecteur- émetteur, rendu conducteur, d'un transistor d'évacuation (T4, T5) à La base d'un transistor d'évacuation (T5, T6) prévu à La suite et qui est ainsi rendu conducteur. 2. Montage selon La revendication 1, caractérisé en ce que les transistors d'évacuation (T4, T5) précédant Le dernier transistor d'évacuation (T5, T6) sont connectés chaque fois par leur circuit colLecteur-émetteur entre la base d'un transistor de travail (T1, T2) et la base d'un transistor d'évacuation (T5, T6). 3. Montage selon La revendication I ou 2, caractérisé en ce que Le circuit collecteur-émetteur du dernier transistor d'évacuation (T5, T6) est connecté entre la base du dernier transis- tor de travail (T2, T3) et un point de référence (E). 4. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la base du premier transistor de travail (T1) est précédée d'une diode (D1). 5. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 - à 4, caractérisé en ce que Le premier transistor d'évacuation (T4) présente une autre suite de types de conductivité que les autres transistors du montage. 6. Montage seLon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la base du premier transistor d'évacua- tion (T4) reçoit Le même signal de commande que La diode (D1) pré- cédant la base du premier transistor de travail (T1). 7. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier transistor d'évacuation (T4) présente la même suite de types de conductivité que Les autres transistors du montage et que la base du premier transistor d'évacuation (T4) est alimentée avec un signal de base qui est inversé par rapport au signal appliqué à la base du premier tran- sistor de travail (T1).