Brevet FR2593980A1 — publié le 19870807

La présente invention se rapporte à un dispositif de commande en réaction pour l'extinction d'un transistor qui intervient dans Le dernier étage d'un circuit de commutation. Le dispositif de commande auquel la présente invention se rapporte trouve en particulier application dans la commande de l'extinction d'un transistor qui constitue le dernier étage d'un circuit dit de commutation tel que, par exemple, un circuit qui peut présenter,à divers moments et sur ses bornes de circuit, deux valeurs différentes de tension électrique, et qui peut commuter de l'une à l'autre de ces deux valeurs en réponse à un ordre provenant de l'extérieur. Naturellement, cette commutation se produit sur une charge classique en soi, qui peut être insérée sur le collecteur ou sur l'émetteur du transistor qui constitue le dernier étage du circuit de commutation. La commutation comporte l'allumage ou l'extinction, selon l'état initial du circuit, d'un transistor qui constitue le dernier étage du circuit de commutation. En particulier, ledit tran- sistor qu'il s'agit d'éteindre est connecté électriquement, par la base, au collecteur d'un transistor de pilotage et au collecteur d'un transistor d'extinction; ces derniers étant connectes à leur tour par leurs bases à un transistor qui constitue le premier étage du circuit de commutation. Ainsi qu'il est connu, l'un des principaux problèmes liés à l'utilisation des circuits de commutation contenant des transistors, pendant les phases de commutation, consiste dans la commande précise de la durée de l'extinction de certains transistors déterminés. Une solution technique connue pour opérer cette extinc- tion et, par conséquent, la commutation du circuit, consiste à éteindre ledit transistor, qui constitue le dernier étage du circuit, à l'aide d'un autre transistor, dit d'extinction, maintenu en zone de saturation (SAT) pendant tout le temps pendant lequel il est néces- saire de maintenir le transistor précédent éteint. De cette façon, le transistor d'extinction est mis en conduction, en particulier en zone de saturation, lorsqu'on a à opérer la commutation du circuit, en extrayant ainsi le courant de la base du transistor qu'il s'agit d'éteindre, pour provoquer l'extinction de celui-ci et la commutation consécutive de l'ensemble du circuit. Une deuxième solution technique connnue consiste, comme on le décrit dans le brevet n 23646-A/81, à réaliser un dispo- sitif qui détecte la tension de saturation du transistor, dit de pilotage, qui alimente le dernier étage du circuit de commutation. Ce dispositif maintient en conduction le transistor d'extinction, en particulier dans la zone active directe (ZAD), jusqu'à ce que le transistor de pilotage sorte de la zone de fonctionnement de satura- tion. Dans le premier cas, l'inconvénient le plus évident est lié au fonctionnement du transistor d'extinction dans la zone de forte saturation, du fait que, dans un transistor saturé, il se produit une accumulation de charges électriques qui, dans une commu- tation consécutive, doivent être évacuées avant que le dernier étage du circuit de commutation puisse redevenir conducteur; ceci introduit un retard notable dans la réponse du circuit aux ordres extérieurs qui le font commuter. Dans le deuxième cas, au contraire, le transistor d'extinction fonctionne dans la zone active directe, mais cette solution, bien que répondant sensiblement au but visé, est liée à l'état du transistor de pilotage et non pas à l'état effectif du transistor à éteindre, et présente l'inconvénient consistant en ce qu'on doit intercaler dans le circuit un dispositif qui détecte la tension de saturation du transistor de pilotage. Le problème qui est à la base de l'invention consiste à réaliser un dispositif de circuit de commande pour un circuit de commutation dans lequel il est prévu un transistor d'extinction, lequel dispositif doit permettre au transistor d'extinction de fonctionner pendant le temps strictement nécessaire à l'extinction du transistor à éteindre qui constitue le dernier étage du circuit de commutation, en surmontant ainsi les inconvénients de la technique connue qui ont été cités plus haut. Selon l'invention, le problème est résolu par un dispositif de commande en réaction destiné à l'extinction d'un transistor qui constitue le dernier étage d'un circuit de commutation et est connecté électriquement par la base à un collecteur d'un transistor de pilotage et à un collecteur d'un transistor d'extinction, ces derniers étant à leur tour connectés par leurs bases à un tran- sistor qui constitue le premier étage dudit circuit de commutation, caractérisé en ce qu'il comprend: un détecteur de courant interposé entre ledit transistor à éteindre et un pôle d'alimentation; un transducteur de courant connecté électriquement audit détecteur; et un interrupteur interposé entre ledit transducteur et ledit premier étage dudit circuit de commutation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente le schéma bloc d'un dispositif de commande en réaction selon l'invention; - la figure 2 représente avec plus de détails le dispositif de la figure 1 et ses connexions avec le circuit de commu- tation. En se reportant aux dessins, on a indiqué dans son ensemble par 1 un circuit de commutation qui comprend comme dernier étage un transistor T3 qu'il s'agit d'éteindre, lequel est connecté par la base B3 à un collecteur C2 d'un transistor de pilotage T2 et à un collecteur C4 d'un transistor d'extinction T4, ces derniers étant à leur tour connectés par leurs bases B2 et B4,respectivement, aux collecteurs Cll et C12 d'un unique transistor T1 qui constitue le premier étage dudit circuit de commutation 1. En 2, on a indiqué un détecteur de courant interposé entre le collecteur C3 dudit transistor à éteindre T3 et un pôle positif Vc de la tension d'alimentation. En 3, on a indiqué un transducteur de courant connecté électriquement audit détecteur de courant 2 par un conducteur 6. En 4, on a indiqué un noeud d'addition, dont on n'a pas décrit le circuit parce qu'il est classique, qui est connecté élec- triquement par un conducteur 7 audit transducteur de courant 3 et, par un conducteur 8, à La base B2 dudit transistor de pilotage T2 du circuit de commutation 1. En 5, on a indiqué un bloc constitué par un interrupteur intercalé dans un câble de liaison 9 qui relie ledit transducteur 3 à la base B1 dudit premier étage T1 du circuit de commutation 1. Dans cette forme de réalisation du circuit, cet interrupteur 5 est compris à l'intérieur dudit transducteur de courant 3. On a également indiqué des bornes C et E placées respec- tivement sur le collecteur et sur l'émetteur du transistor à éteindre T3 et destinées à être connectées à une charge, considérée comme extérieure au circuit de commutation 1 et qui est classique en soi. Comme on le voit en se reportant en particulier à la figure 2, ledit circuit de commutation 1 comprend comme dernier étage ledit transistor à éteindre T3 du type npn, dont l'émetteur E3 est connecté à la masse à travers une charge Zc classique en soi, le collecteur C3 étant connecté audit pâle Vc de la tension d'alimentation par l'intermédiaire d'une résistance R1 qui constitue ledit détecteur de courant 2, et la base B3 étant connectée au collecteur C4 d'un transistor d'extinction T4 du type npn et au collecteur C2 d'un transistor de pilotage T2 de type npn. Ledit transistor d'extinction T4 a son émetteur E4 connecté à l'émetteur de T3 et sa base B4 connectée électriquement à un collecteur C12 dudit transistor T1, à deux collecteurs et de type npn, qui constitue ledit premier étage du circuit de commutation 1. Entre ladite base B4 et ledit émetteur E4, est interposé un élément unidirectionnel, plus précisement une diode D4. Le transistor de pilotage T2, de type pnp, a au contraire son émetteur E2 connecté audit pâle Vc de l'alimentation et sa base B2 connectée aussi bien au pâle Vc, avec interposition d'une diode D2, qu'à un collecteur Cll dudit transistor T1 du premier étage du circuit de commutation. Le transistor T1 a son émetteur E1 connecté au pôle Vc et sa base B1 connectée à l'émetteur E1 à travers une diode D1. Ledit conducteur électrique de liaison 6 a une extrémité connectée au collecteur C3 du transistor à éteindre T3 et une autre extrémité collectée à une entrée dudit transducteur de courant 3. Le transducteur de courant 3 est composé d'une paire d'amplificateurs K1 259s3980 et K2 placés en parallèle, tous deux connectés électriquement audit collecteur C3 à travers Ledit câble conducteur 6. Le premier amplificateur K1 a comme sortie une base B5 d'un transistor T5 dont l'émetteur E5. est à la masse et le collecteur C5 connecté audit noeud additionneur 4. Le deuxième amplificateur K2 a sa sortie convergente en un noeud A d'o part la base B6 d'un transistor T6 dont l'émetteur E6 est connecté à la masse et dont Le collecteur C6 est connecté élec- triquement, à travers ledit câble conducteur 9, à la base B1 du premier étage T1 du circuit de commutation 1. Audit noeud A est en outre connecté le collecteur C7 d'un transistor T7 qui a son émetteur E7 connecté à la masse et sa base B7 connectée à une borne extérieure R. Ledit transistor T7 cons- titue ledit interrupteur 5 et la borne R représente une borne d'un interrupteur extérieur non représenté, qui commande l'extinction du transistor à éteindre T3. Le noeud d'addition 4 a une entrée connectée également à une borne extérieure S qui, à son tour, représente une borne d'un interrupteur extérieur non représenté qui commande au contraire l'allumage dudit transistor T3. Le noeud d'addition 4 a en outre une sortie connectée électriquement par le conducteur 8 à la base B2 du transistor de pilotage T2. Le fonctionnement du dispositif selon la présente invention est basé sur la mesure du courant de collecteur Ic du transistor à éteindre T3, qui est exécutée par le détecteur 2; un signal de tension, fonction dudit courant, est détecté à proximité du collecteur C3 du transistor T3 et est envoyé par le conducteur 6 à l'entrée du transducteur de courant 3. Le transducteur amplifie ce signal, à travers la paire d'amplificateurs K1 et K2 montés en paral- lèle entre eux, et produit à sa sortie, respectivement à travers les transistors T5 et T6, un premier signal et un deuxième signal qui sont proportionnels au courant du collecteur. Le. noeud d'addition 4 peut être assimilé à une porte logique OU ayant deux entrées, dont l'une est connectée, par le conducteur 7, au transducteur de courant 3, tandis que l'autre entrée est connectée à la borne extérieure S qui constitue le siège du signal d'allumage. Le noeud d'addition 4 peut donc recevoir en entrée soit un signal d'allumage provenant de la borne S, soit un signal proportionnel au courant de collecteur du transistor à éteindre T3 qui provient de la sortie du transducteur de courant 3. La sortie de ce noeud d'addition alimente en réaction la base B2 du transistor de pilotage T2 à travers le câble conducteur 8. Si la commande d'allumage est active, le signal d'allu- mage, en agissant à travers le noeud d'addition 4, allume le tran- sistor de pilotage T2 qui, à son tour, allume le transistor T3; à ce stade, le détecteur de courant 2 et le transducteur 3 restent allumés, à travers le signal de réaction proportionnel au courant du collec- teur qui provient du noeud d'addition 4 et traverse les deux tran- sistors T2 et T3, même si le signal d'allumage vient à manquer. Le deuxième signal proportionnel au courant de collecteur du transistor T3 et qui est produit par le transducteur 3 est au contraire envoyé par le conducteur 9 et avec interposition de l'interrupteur 5 à la base B1 du transistor T1 du premier étage du circuit de commutation 1. Lorsqu'un signal d'extinction est activé à la borne R, le transistor T7 qui constitue l'interrupteur 5 permet d'alimenter le transistor T1 du premier étage du circuit de commutation 1 avec un signal proportionnel au courant de collecteur Ic du transistor à éteindre T3. Le transistor T1 allumera à son tour le transistor d'extinction T4 et tous deux éteindront respectivement les transistors de pilotage T2 et le transistor à éteindre T3. Un avantage évident du dispositif selon l'invention résulte du fait que, en phase d'extinction, le transistor T1, contenu dans le premier étage du circuit de commutation, peut être maintenu aux limites de la zone de saturation, ce qui suffit pour assurer l'extinction effective du transistor de pilotage T2 et l'allumage simultané du transistor d'extinction T4, avec extinction consécutive du dernier étage T3 et, par conséquent, commutation. On a l'avantage d'une plus faible absorption d'énergie, mais surtout une commutation plus rapide aussi bien en phase d'extinction qu'en phase d'allumage. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de L'art au dispositif qui vient d'être décrit à titre d'exemple sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif de commande en réaction pour l'extinction d'un transistor qui constitue le dernier étage d'un circuit de commutation et est connecté électriquement par la base à un collecteur de transistor de pilotage et à un collecteur de transistor d'extinc- tion, ces derniers étant à leur tour connectés par leurs bases à un transistor qui constitue le premier étage dudit circuit de commutation, caractérisé en ce qu'il comprend: un détecteur de courant (2) interposé entre ledit transistor à éteindre (T3) et un pale d'alimentation; un transducteur de courant (3) connecté électriquement audit détecteur; un interrupteur (5) interposé entre ledit transducteur et ledit premier étage dudit circuit de commutation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit détecteur de courant (2) est composé d'une résistance (R1) interposée entre le collecteur (C3) dudit transistor à éteindre (T3) et un pale d'alimentation. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit transducteur de courant (3) est composé d'une paire d'ampli- ficateurs (K1 et K2) montés en parallèle, dont les entrées sont connectées électriquement audit collecteur (C3) et ont chacun une sortie constituée par une base d'un transistor dont l'émetteur est à la masse. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit interrupteur (5) est constitué par un transistor (T7) dont l'émetteur (E7) est à la masse, dont la base (B7) est connectée à une borne extérieure (R) et dont le collecteur est connecté à une base (B6) d'un transistor (T6) monté à la sortie d'un amplificateur (K1) dudit transducteur de courant (3). 5. Dispositif de commande en réaction pour l'allumage et l'extinction d'un transistor qui constitue le dernier étage d'un circuit de commutation et est connecté électriquement par la base à un collecteur d'un transistor de pilotage et à un collecteur d'un transistor d'extinction, ces derniers étant à leur tour connectés par leurs bases à un transistor qui constitue le premier étage dudit circuit de commutation, caractérisé en ce qu'il comprend: un détecteur de courant (2) interposé entre ledit transistor à éteindre (T3) et un pôle d'alimentation; un transducteur de courant (3) connecté électriquement audit détecteur; un noeud d'addition (4) ayant une première entrée connectée électriquement audit transducteur et une deuxième entrée connectée électriquement à un ordre d'allumage extérieur; un interrupteur (5) interposé entre ledit transducteur et ledit premier étage dudit circuit de commutation; et une liaison électrique montée entre ledit noeud d'addi- tion (4) et la base (B2) dudit transistor de pilotage (T2).