Brevet FR2588434A1 — publié le 19870410

La présente invention concerne un circuit de sortie pour mon- tages électroniques, de microcalculateurs en particulier, pour la commutation de récepteurs électriques, avec un circuit pilote dont la sortie est reliée au récepteur électrique et un circuit de com- mande à deux entrées pour l'attaque impulsionnelle du circuit pilote. Des circuits de sortie à circuits pilotes électroniques sont fréquemment utilisés pour la commande de récepteurs électriques de puissance notable, et en particulier de lampes à incandescence, enroulements de relais ou moteurs électriques. En règle générale, les circuits pilotes utilisés ne résistent toutefois pas aux courts- circuits ou aux surcharges. Un court-circuit ou une surcharge peut apparaître par suite d'une erreur de connexion du récepteur élec- trique au circuit pilote ou dans le cas d'un défaut du récepteur électrique. Le problème se pose donc de protéger le circuit pilote contre les courts-circuits et les surcharges. La demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n 23 10 448 décrit un circuit de sortie avec un circuit pour la protection d'un interrupteur électronique. Un in- terrupteur électronique est utilisé dans ce cas comme circuit pilote. Le circuit de commande est constitué par un opérateur ET, dont une entrée reçoit le signal de commutation branchant le récepteur et dont la seconde entrée reçoit le meme signal de commutation inversé et temporisé par un composant électronique à semiconducteurs. Dans le cas d'un court-circuit, l'interrupteur électronique n'est ainsi fermé que pendant la brève durée d'une impulsion différentielle et uniquement lors du branchement du récepteur. En l'absence de court- circuit à la sortie de l'interrupteur électronique, le potentiel appliqué à cette sortie maintient la seconde entrée de l'opérateur ET à un potentiel tel.que l'interrupteur électronique demeure fermé après la durée de l'impulsion différentielle. Ce circuit de sortie connu présente l'inconvénient d'exiger de nombreux composants additionnels pour protéger le circuit pilote. l'acquisition et le montage des composants en cours de fabrication sont coûteux et prennent beaucoup de temps. Des circuits de sortie existants, et notamment des circuits à haut degré d'intégration, ne peuvent pas toujours être équipés du circuit de protection, car le circuit pilote et le circuit de commande ne sont pas nette- ment séparés. Lorsque le circuit pilote et le circuit de commande sont disposés séparément dans l'espace, leur raccordement exige des conducteurs électriques supplémentaires. L'équipement ultérieur, lorsqu'il est possible, est une opération coûteuse. L'invention vise à protéger des circuits électroniques contre les courts-circuits et les surcharges d'une façon simple et écono- mique. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la sortie du circuit pilote non-inverseur est ramenée à son entrée par une résistance de réaction; et la tension de sortie du circuit de com- mande est commandée par la première entrée et sa résistance de sortie par la seconde entrée. Sa sortie étant ramenée à l'entrée par une résistance de réac- tion, le circuit pilote présente les propriétés d'unes bascule bistable. L'entrée du circuit piloteest branchee ou coupée par le circuit de commande, selon qu'un potentiel positif est appliqué ou non par le montage électronique à la première entrée du circuit de commande. Par suite de la propriété bistable du circuit pilote, son état dans la phase à résistance élevée de la sortie du circuit de commande dépend uniquement de la présence ou non d'un court- circuit à la sortie du circuit pilote. En l'absence de court-circuit, l'entrée du circuit pilote n'est pas influencée par sa sortie. Lorsqu'un court-circuit ou une surcharge par un récepteur à résis- tance interne trop faible apparaît à la sortie du circuit pilote, cet état est instantanément transmis à l'entrée du circuit pilote qui ouvre le circuit du récepteur. Le circuit de sortie selon l'invention présente en particulier l'avantage d'une constitution simple et économique. Une seule résistance est nécessaire. Le circuit pilote et le circuit de com- mande sont séparés dans une large mesure, ce qui permet la réaction. simple par la résistance de réaction. L'équipement ultérieur de circuits de sortie existants est ainsi simple également. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, une horloge, par l'intermédiaire de la seconde en- trée, commute la sortie du circuit de commande sur basse résistance par impulsions, en particulier à fréquence fixe. Le facteur de durée entre les états de sortie à basse et à haute résistance du circuit de commande est choisi de façon que le circuit de commande ne soit pas surchargé en cas de court-circuit. Seule une horloge simple est nécessaire, qui ne doit pas satisfaire à des conditions sévères de stabilité de fréquence et de durée d'impulsion. Lorsqu'un court-circuit ou une surcharge est éliminé pendant le fonctionnement - du circuit de sortie selon l'invention, l'apparition de l'impulsion d'horloge suivante branche de nouveau le récepteur électrique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation, avec un microcalculateur et des cir- cuits de commande et pilote sous forme de circuits intégrés dans un véhicule, dont la figure unique représente le schéma. Sur la figure, la borne positive d'une source B, réalisée sous forme d'une batterie de démarrage d'un véhicule, est reliée à la première borne d'un interrupteur S, réalisé sous forme d'in- terrupteur d'allumage du véhicule. La seconde borne de l'interrup- teur S est reliée au conducteur positif +UB auquel le potentiel positif de la borne positive de la source B est appliqué quand l'in- terrupteur S est fermé. Ce dernier est représenté en position ouverte sur la figure. La borne négative de la source B est reliée au fil négatif -UB, auquel est-donc appliquée la tension d'alimentation négative. Le fil négatif -UB peut aussi être relié en outre à la masse du véhicule par un fil de.masse. Un microcalculateur MC, un circuit de commande intégré AN et un circuit pilote intégré TR sont reliés chacun au fil positif +UB et au fil négatif -UB, le cas échéant par l'intermédiaire d'un diviseur ou d'un régulateur de tension. Plusieurs circuits de commande AN 1 à AN n sont intégrés dans le circuit de commande AN. La constitution des circuits de commande AN 1 à AN n est identique. En d'autres termes, les cir- cuits de commande AN 1 à AN n sont reliés par des fils d'alimen- tation aux fils d'alimentation correspondants du circuit de com- mande intégré AN, à l'intérieur de ce dernier. Chacun des circuits de commande AN 1 à AN n comporte deux entrées, dont la première est reliée directement aux sorties correspondantes du microcal- calculateur MC par des connexions 1. Les secondes entrées des circuits de commande AN 1 à AN n sont reliées entre elles à l'in- térieur du circuit de commande intégré AN, de sorte qu'à l'exté- rieur de ce dernier, elles sont reliées par une connexion commune 2 à l'horloge T faisant partie du microcalculateur MC. Les circuits de commande AN 1 à AN n sont reliés chacun par des deuxièmes con- nexions 3 aux circuits pilotes correspondants TR 1 à TR n, qui font partie du circuit pilote intégré TR. Les circuits pilotes TR 1 à TR n, faisant partie du circuit pilote intégré TR, présentent une constitution identique. En d'autres termes, chaque circuit pilote TR 1 à TR n est relié par des fils d'alimentation aux fils d'ali- mentation correspondants du circuit pilote intégré TR. Chaque cir- cuit pilote TR 1 à TR n comporte une sortie qui est reliée directe- ment au récepteur électrique considéré par des troisièmes connexions 4. Sur la figure, la sortie du circuit pilote TR 1 est reliée par exemple à la première borne d'une lampe à incandescence V consti- tuant le récepteur électrique. La seconde borne de la lampe à incandescence est reliée à la tension d'alimentation positive du fil positif +UB. La sortie des circuits pilotes TR 1 à TR n est ramenée par des résistances de réaction R 1 à R n sur l'entrée du - circuit pilote considéré ou étage de sortie TR 1 à TR n. Par raison de clarté, seuls les circuits de commande AN 1 et AN n ainsi que les circuits pilotes TR 1 et TR n sont repré- sentés sur la figure. Les premières connexions 1 appliquent sur les premières entrées des circuits de commande AN 1 à AN n un potentiel électrique cor- respondant à l'état des circuits pilotes TR 1 à TR n commandé par le microcalculateur MC. Le potentiel sur les premières entrées des circuits de commande AN 1 à AN n détermine la tension de sortie des circuits de commande AN 1 à AN n, qui est transmise par les deuxièmes connexions 3 aux entrées des circuits pilotes TR 1 à TR n. Par l'intermédiaire de la connexion commune 2, l'horloge T, qui fait partie du microcalculateur MC, délivre aux deuxièmes entrées des circuits de commande AN 1 à AN n un potentiel électrique qui détermine la résistance ou l'impédance de sortie des circuits de commande AN 1 à AN n. Cette horloge délivre alternativement un potentiel positif et négatif ou de masse et présente une fréquence fixe. Le rapport des temps de potentiel positif et des temps de potentiel négatif est choisi de façon que I'horloge T ne présente pratiquement qu'un potentiel élevé impulsionnel. Lorsqu'un poten- tiel positif est appliqué aux premières entrées des circuits de commande AN 1 à AN n, ces derniers présentent une tension de sor- tie positive. Lorsqu'un potentiel négatif ou de masse est appliqué aux premières entrées des circuits de commande AN 1 à AN n, ces derniers présentent une tension de sortie négative ou le potentiel de masse. Lorsqu'un potentiel positif est appliqué aux secondes entrées des circuits de commande AN 1 à AN n, leurs sorties pré- sentent une faible résistance de sortie. Lorsqu'un potentiel négatif ou de masse est appliqué aux secondes entrées des circuits de com- mande AN 1 à AN n, leurs sorties présentent une résistance de sortie élevée.Lorsqu'un potentiel positif est appliqué aux entrées des cir- cuits pilotes TR 1 à TR n, les récepteurs V sont coupés. Lorsqu'un potentiel négatif ou de masse est appliqué aux entrées des circuits pilotes TR 1 à TR n, les récepteurs V sont branchés. Les circuits pilotes TR 1 à TR n commutent sans inversion. Lorsque les récep- teurs sont branchés, le circuit de récepteur est constitué par la source B, l'interrupteur S, le fil positif +UB, le récepteur V, le circuit pilote TR 1 et le fil négatif ou de masse -UB. Lorsque le récepteur est branché, le circuit pilote TR 1 relie ainsi la pre- mière borne de la lampe à incandescence à la tension d'alimenta- tion négative du fil négatif ou de masse -UB. Un potentiel positif sur les premières entrées des circuits de commande AN 1 à AN n signifie ainsi que le récepteur V est coupé. Un potentiel négatif ou de masse sur les premières entrées des circuits de commande AN i à AN n signifie ainsi que le récepteur est branché. Il est toutefois possible aussi d'inverser la logique de commutation quand le récepteur V est commuté par rapport au fil de masse ou négatif -UB. Il est par exemple possible pour ce faire d'inverser la logique de commutation dans le microcalculateur MC ou de réaliser les circuits de commande avec une commutation inverseuse. Les cir- cuits pilotes branchent les récepteurs pour un potentiel d'entrée positif. Le fonctionnement de l'exemple de réalisation du dispositif selon l'invention selon la figure unique est le suivant. Tous-les circuits de commande AN 1 à AN n et tous les circuits pilotes TR 1 et TR n présentant la même constitution et les mêmes connexions, il suffit de décrire le fonctionnement du premier circuit de com- mande AN 1 en liaison avec le premier circuit pilote TR 1. Lorsque l'interrupteur d'allumage S est fermé, la batterie B alimente le microcalculateur MC, le circuit de commande intégré AN et le circuit pilote intégré TR par l'intermédiaire du fil positif +UB et du fil négatif ou de masse -UB. Le fil positif +UB applique simultanément le potentiel positif à la seconde borne de la lampe à incandescence V. L'horloge T est alimentée par le microcalcula- teur MC. Le circuit de commande pilote AN alimente notamment le premier circuit de commande AN 1. Le circuit pilote' intégré TR alimente notamment le premier circuit pilote TR 1. Lorsque le potentiel positif est appliqué à la première entrée du premier circuit de commande AN 1, il est également appliqué à la sortie du premier circuit de commande AN 1 et par suite aussi à l'entrée du premier circuit pilote TR 1. Ce dernier se bloque ainsi et la lampe à incandescence V est coupée. Ce potentiel positif sur la sortie du premier circuit de commande AN 1 agit toutefois sur l'entrée du premier circuit pilote TR 1 uniquement quand l'horloge T faisant partie du microcalculateur MC applique, par la connexion commune 2, le potentiel positif à la seconde entrée du premier circuit de commande AN 1. Alors seulement, la sortie du premier circuit de commande AN 1 présente une faible résistance. Ce poten- tiel positif sur la seconde entrée du premier circuit de commande AN 1 n'est toutefois appliqué que par impulsions et se répète à fréquence fixe. Lorsque le potentiel négatif ou de masse est appli- qué à la première entrée du premier circuit de commande AN 1, sa sortie présente une tension de sortie négative ou le potentiel de masse. Cette tension de sortie négative agit de nouveau uniquement quand l'horloge T applique le potentiel positif à l'entrée du premier circuit de commande AN 1. Lorsque le potentiel positif est appliqué à la seconde entrée du premier circuit de commande AN 1, sa sortie présente une faible résistance. Le potentiel négatif de la sortie du premier circuit de commande AN 1 est ainsi imposé- à l'entrée du premier circuit pilote TR 1, qui relie la première borne de la lampe à incandescence au fil de masse -UB, de sorte que le circuit de récepteur est fermé et la lampe à incandescence V est branchée. Il est également possible qu'à chaque apparition d'une variation de potentiel sur la première entrée du circuit de commande AN 1, l'horloge T commute en outre la sortie sur basse résistance par l'intermédiaire de la seconde entrée du circuit de commande AN 1, afin d'éviter une temporisation du branchement et de la coupure du récepteur V. A la fin de la brève phase impulsionnelle de potentiel positif sur la seconde entrée du circuit de commande AN 1, la sortie de ce dernier présente une résistance élevée. La sortie du premier circuit de commande AN 1 est ainsi découplée de l'entrée du premier circuit pilote TR 1. Ce dernier demeure toutefois dans son état passant, de sorte que le circuit de récepteur demeure fermé, car la sortie du premier circuit pilote TR 1 est ramenée sur son entrée par la première résistance de réaction R 1. Le fonction- nement de cette réaction est le suivant. Lorsque le circuit de récepteur est fermé et le récepteur ne présente pas une résistance interne trop faible, ou la sortie du premier circuit pilote TR 1 n'est pas courtcircuitée, la tension entre le fil positif +UB et le fil négatif ou de masse -UB chute pratiquement en totalité sur la résistance interne.du récepteur V. Le potentiel négatif ou de masse apparaît ainsi pratiquement sur la sortie du premier circuit pilote TR 1. La'première résistance de réaction R 1 impose ce potentiel négatif ou de masse à l'entrée du premier circuit pilote TR 1. Il en est ainsi tant que la sortie du premier circuit de com- mande AN 1 se trouve dans son état à résistance élevée. Lorsque la sortie du premier circuit de commande AN 1 est de nouveau commutée dans son état à faible résistance, la tension de sortie de la sortie du premier circuit de commande EN 1 détermine de nouveau l'é- tat du premier circuit pilote TR 1. Lorsque le potentiel négatif ou de masse demeure appliqué à la première entrée du premier circuit de commande AN 1, le premier circuit pilote TR 1 demeure branché et par suite le circuit de récepteur demeure fermé. Lorsque par contre le potentiel positif est appliqué à la première entrée du premier circuit de commande AN 1, sa sortie et par suite l'entrée du premier circuit pilote TR 1 sont portées au potentiel positif. Le premier circuit pilote TR 1 interrompt le circuit de récepteur et la lampe à incandescence V est coupée. Lorsque le premier circuit pilote TR 1 est dans l'état passant et par suite le circuit de récepteur contenant la lampe à incandescence V est fermé, et lorsque l'entrée du premier circuit pilote TR 1 est découplée de la sortie du premier circuit de commande AN 1 par une résistance élevée de la sortie di, premier circuit de commande AN 1, la tension entre le fil positif FUB et le fil négatif ou de masse -UB chute pour l'essentiel sur la résistance interne du premier circuit pilote TR 1, dans le cas d'un court-circuit de la lampe à incandescence V ou d'une résis- tance interne trop faible de cette dernière. En d'autres termes, la sortie du premier circuit pilote TR 1 présente pratiquement le poten- tiel positif du fil positif +UB. L'entrée et la sortie du premier circuit pilote TR 1 présentent ainsi brièvement un potentiel diffé- rent. La première résistance de réaction R 1 impose toutefois le potentiel de sortie du premier circuit pilote TR 1 à son entree. L'entrée et la sortie du premier circuit pilote TR 1 présentent ainsi de nouveau le m9me potentiel, positif dans ce cas. Le potentiel positif sur l'entrée du premier circuit pilote TR 1 provoque l'in- terruption par ce dernier du circuit de récepteur contenant la lampe à incandescence V. Lorsque la sortie du premier circuit de commande AN 1 présenta brièvement une faible résistance de sortie, par suite d'une impulsion de tension positive appliquée à sa seconde entrée par l'horloge T, la sortie du premier circuit de commande AN 1 et l'entrée du premier circuit pilote TR 1 sont de nouveau couplées pendant la courte durée de l'impulsion de ten- sion positive. Lorsque le potentiel négatif est alors appliquée à la sortie du premier circuit de commande AN 1 et par suite à l'en- trée du premier circuit pilote TR 1, ce dernier est, même en cas de courtcircuit ou de surcharge, amené dans l'état passant pendant la brève durée de l'impulsion de tension positive et par suite le crcuit de récepteur contenant la lampe à incandescence V est fermé. La durée de la brève impulsion de tension positive délivrée par l'horloge T est toutefois choisie suffisamment faible pour qu'en cas de courtcircuit, le premier circuit pilote TR 1 ne soit pas surchargé par le dégagement de chaleur pendant la chute de tension dans le circuit de récepteur, aux bornes de la résistance interne du premier circuit pilote TR 1. La durée admissible de l'impulsion de tension positive de l'horloge T est déterminée essentiellement par la résistance interne du circuit de commutation du circuit pilote TR 1 dans le circuit de récepteur et par la capacité thermique du- dit circuit de commutation. A la fin de la durée de l'impulsion de tension de l'horloge T, se répétant périodiquement à fréquence fixe, la sortie du premier circuit de commande AN 1 présente de nouveau une résistance élevée et par suite l'entrée du premier circuit pilote TR 1 est de nouveau découplée de la sortie du premier circuit de commande AN 1. Lorsque le court-circuit ou la surcharge est supprimé dans le circuit de récepteur, après par exemple le remplacement du récepteur défectueux ou erroné par un récepteur présentant les caractéristiques électriques correctes, le premier circuit pilote TR 1 est amené dans l'état passant et le circuit de récepteur est par suite de nouveau fermé quand le potentiel négatif ou de masse demeure appliqué à la sortie du premier circuit de commande AN 1, et dès que l'impulsion de tension positive de l'horloge T commute de nouveau brièvement.sa sortie dans l'état à faible résistance, à la fin de la période. Le dispositif de l'exemple de réalisation selon la figure unique présente en particulier l'avantage suivant: lors de la com- mutation électronique de plusieurs récepteurs électriques dans plusieurs circuits de récepteur différents dans le cas d'un court- 2588434- circuit ou d'une surcharge dans un desdits circuits, le montage électronique permet de continuer à commander les autres circuits de récepteur par l'intermédiaire du circuit de sortie selon l'inven- tion. L'élimination du court-circuit ou de la surcharge par le rem- placement de récepteurs défectueux ou de récepteurs présentant une résistance interne trop faible par des récepteurs à résistance interne suffisamment élevée peut s'effectuer pendant que le montage électro- nique et les circuits de sortie sont en service, de sorte que d'éven- tuelles opérations à temps critique, pendant lesquelles des récep- teurs électriques sont commutés, ne sont pas perturbées par un court- circuit ou une surcharge dans un autre circuit de récepteur et par son élimination. Une opération à temps critique est par exemple la commande de l'allumage et/ou de l'injection d'essence dans un moteur de véhicule, qui dépend notamment aussi de l'angle de calage des manivelles du moteur à combustion interne en marche. Cette com- mande ou régulation d'allumages ou d'injections d'essence peut être effectuée par le montage électronique du microcalculateur MC dans l'exemple de réalisation selon la figure unique. La constitution du circuit de sortie selon l'invention est particulièrement simple quand les circuits de commande et/ou les circuits pilotes existent déjà pour les nombreuses sorties néces- saires, comme dans les grands montages électroniques tels que sys- tèmes à microprocesseurs centraux. Dans ces derniers, l'hrloge T par exemple doit être réalisée comme partie du microcalculateur MC, par addition de blocs appropriés au programme du calculateur. Lorsque les circuits pilotes sont déjà réunis dans un circuit pilote inté- gré TR, il suffit pour établir les connexions entre ce dernier et la carte imprimée du reste du circuit électronique de prévoir une pièce intermédiaire, sous forme d'un socle dans lequel sont inté- grées les résistances de réaction R nécessaires selon l'invention. Dans ce cas, une modification de l'implantation du circuit imprimé est inutile pour l'équipement ultérieur du circuit de sortie selon l'invention. L'équipement ultérieur de montages électroniques avec le circuit de sortie selon I'invention est ainsi particulièrement simple et économique. - là. Les circuits de sortie selon l'invention se prêtent particu- lèrement bien à l'emploi dans des véhicules, car les montages élec- troniques sont particulièrement sensibles du fait des conditions de montage particulières, telles que vibrations dans le véhicule, et des influences de l'environnement. Il en est de même pour les récepteurs électriques, tels que lampes à incandescence dont les filaments par exemple risquent de se détacher des crochets sous l'effet de vibrations et de provoquer facilement des courts-circuits dans le culot, sur la traversée des crochets. Il est également possible d'utiliser comme circuit de commande AN un registre à décalage auquel le microprocesseur MC transfère en série les informations correspondant aux états des circuits pilotes TR 1 à TR n. Le registre à décalage présente alors également une seconde entrée 2, dont le potentiel d'entrée détermine la résistance des sorties dudit registre. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Circuit de sortie pour montages électroniques, microcalcula- teurs en particulier, pour la commutation de récepteurs électriques, avec un circuit pilote dont la sortie est reliée au récepteur élec- trique et un circuit de commande à deux entrées pour l'attaque impulsionnelle du circuit pilote, ledit circuit de sortie étant caractérisé en ce que la sortie du circuit pilote non-inverseur (TR 1) est ramenée à son entrée par une résistance de réaction (R 1); et la tension de sortie du circuit de commande (AN 1) est commandée par la première entrée et sa résistance de sortie par la seconde entrée. 2. Circuit de sortie selon revendication 1, caractérisé en ce qu'une horloge (T), par l'intermédiaire de la seconde entrée, com- mute la sortie du circuit de comande (AN 1) sur basse résistance par impulsions, en particulier à fréquence fixe. 3. Circuit de sortie selon revendication 1, caractérisé en ce qu'une horloge (T), à chaque inversion de potentiel sur la première entrée du circuit de commande (AN 1), commute par impulsions la sortie du circuit de commande (AN 1) sur basse résistance, par l'in- termédiaire de la seconde entrée. 4. Circuit de sortie selon revendication 1, caractérisé en ce que le circuit pilote (TR 1) est réalisé sous forme de circuit intégré, et en particulier sous forme d'une partie d'un circuit pilote intégré (TR). 5. Circuit de sortie selon revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commande (AN 1) est réalisé sous forme de circuit intégré, et en particulier sous forme d'une partie d'un circuit de commande intégré (AN). 6. Circuit de sortie selon revendication 2, caractérisé en ce que l'horloge (T) est réalisée sous forme d'une partie d'un micro- calculateur (MC). 7. Circuit de sortie selon revendication 4, caractérisé en ce que le circuit pilote intégré (TR) est relié par un socle au reste du circuit; et les résistances de réaction (R 1 à R n) font partie du socle. 8. Circuit de sortie selon revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de commande intégré (AN) comporte un nombre de pre- mières entrées et de sorties égal à celui des circuits de commande (AN 1 à AN n) réunis dans le circuit de commande intégré (AN); et le circuit de commande intégré (AN) ne comporte qu'une seconde entrée pour la commutation commune sur basse résistance des sor- ties des circuits de commande (AN 1 à AN n). 9. Utilisation du circuit de sortie selon revendication 1, dans un véhicule.