Brevet FR2619266A1 — publié le 19890210

L'objet de l'invention concerne un dispositif de relais bistable statique pour charges de puissance en courant continu. I1 est destiné à associer toutes les caractéristiques nécessaires à une compatibilité avec les technologies de l'électro- nique moderne côté commande, aux propriétés classiques des relais en particulier, des relais bistables, yu du côté charge. Dans les dispositifs connus de circuits électroniques le problème de l'interfaçage avec les organes de puissance extérieurs est celui qui se pose avec le plus d'accuité, généralement la technologie à relais électromagnétiques tend à céder la place aux relais dits statiques intégrants des étages de sortie à thyristor et présentant des niveaux d'entrée tout à fait compatibles avec les tensions admises par les circuits courants en la matière. Ils présentent des limitations d'emploi vu leur impossibilité de coupure de l'énergie lorsqu'ils sont soumis côté charge à des niveaux de tension continue et qu'ils sont excités au moins une première fois. On utilise alors des transistors de puissance dont la propriété principale est de présenter une résistance série modulable par la tension dite de grille, résistance qui varie de quelques centaines de kiloohms à quelques centièmes d'ohm entre l'état bloqué et l'état passant. Enfin comme l'effet bistacle n'existe pas, la commande doit être maintenue tout le temps désiré ce qui interdit un emploi en technique impulsionnelle. Le dispositif suivant l'invention supprime ces inconvénients et permet d'obtenir un montage compatible côté entrées avec les niveaux normalisés en utilisant un montage parfaitement intégrable dans un boîtier unique pour devenir un module indépendant présentant les caractéristiques géométriques équivalentes, sinon plus avantageuses que celles des relais électromagnétiques qu'il doit remplacer. Le montage possède des vitesses de commutation propres aux relais statiques, c'est-à-dire quelques vingt micro secondes environ à l'ouverture ou à la fermeture sous charge normale et cela sans effet de rebondissement, ce même montage est adapté aux charges selfiques lui permettant d'admettre des surcharges de courte durée d'environ dix fois la valeur nominale, en tant que véritable relais bistable présentant deux entrées indépendantes et automaintenues. Il permet en cas de commande simultanée sur les deux entrées de donner priorité à celle imposant l'état de repos en sortie, de plus il admet une grande plage de tensions continues de fonctionnement alors que la valeur nominale du courant de coupure relatif au montage est supérieure à celle des relais électromagnétiques qu'il remplace et ce, avec un encombrement géométrique égal. I1 est enfin intégrable en module compact et à faible coût, de sorte que la technique impulsionnelle est ainsi réalisée et rendue possible. Sur le dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif, d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention, le montage du dispositif de relais bistable est représenté schématiquement dans son enseinble fonctionnel. Le transistor 7 (T1) est l'élément de puissance, en technologie CANAL P pour une charge référencée à la masse électronique On distingue ses électrodes sous le nom de " source S", de grille notée G et de drain noté D. Il sera passant si le potentiel de G est inférieur au potentiel de S de quelques volts (exemple 3,5 V). Si cette valeur n ' est pas atteinte le transistor de puissance 7 sera bloqué. Dans l'état passant D reproduira le potentiel de S à une très faible différence près (chute de tension due au courant de charge dans la résistance série équivalente de 7). Lorsqu'une commande O est appliquée sur l'entrée 1 (Off), le transistor de commutation 8 est saturé et délivre une tension quasi nulle entre S et G. Le transistor de puissance 7 se bloque alors quelque soit le courant initialement présent dans la résistance 4 (R2) (priorité à l'état de repos en sortie). Le transistor de puissance 7, (T1) étant bloqué, aucune tension n'apparaît sur D et le transistor 9, (T3) de commutation est forcément bloqué. A moins d'une tension nulle sur l'entrée 2 "On", ce qui correspondrait à une commande de l'utili- sateur aucun courant ne peut traverser- les résistances 4, (R2)). L'état bloqué du transistor 7, (T1) peut durer indéfiniment. La commande 2 (Off) peut donc être impulsionnelle. Lorsqu'une commande est appliquée sur l'entrée 2 (On) et en l'absence d'une commande sur l'entrée 1, un courant traverse la résistance 4 (R2) dans le sens S, 4 (R2), 5 (R3) diode 10 (D1), provoquant une chute de tension aux bornes de 4 (R2), donc entre S et G. Avec des valeurs de 4 (R2) de l'ordre de 100 kohm, cette chute de tension est suffisante pour mettre le transistor de puissance 7 (T1) dans l'état passant. Dès lors le transistor de commutation 9 (T3) est correctement polarisé par la résistance 3 (R1) prenant le potentiel en D, et le courant se maintient dans la branche S, 4 (R2), 5 (R2), transistor 9 (T3) quelle que soit l'évolution de la commande 2 "On" marche. Le dispositif interface entre des organes électroniques traitant un signal et une charge de puissance activée sous tension continue comporte comme organe de puissance un élément électronique, ses entrées de commande sont entièrement compatibles avec les niveaux standards des technologies généralement utilisés en ces matières tout en conservant un caractère bistable par rapport aux commandes possibles. I1 impose une priorité naturelle à la commande "Arrêt" en cas de conflit à ses entrées. Ce dispositif peut être complété par un condensateur extérieur lui conférant des propriétés de temporisation à la commande "Marche". Toutefois les connexions pourront varier dans la limite des équivalents sans changer pour cela, la conception générale de l'invention qui vient d 'être décrite. REVENDICATIONS 10 Dispositif de relais bistable statique pour charges de puissance en courant continu constituant des éléments d'interface électrique, relais ayant pour objet de réaliser une technique impulsionnelle et d'amorcer toutes les caractéristiques nécessaires à une compatibilité avec les technologies de l'électronique moderne, côté commande aux propriétés classiques des relais, en particulier des relais bistables, vu du côté charge, étant précisé, qu'il est intégrable en module compact et à faible coût sc caractérisant par la combinaison fonctionnelle du transistor de puissance (7). des transistors de commutation (8, 9), de la diode (10) et des quatre résistances (3, 4, 5, 6) aux entrées (1, 2). 20 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que lorsque une commande est appliquée sur l'entrée (2) et en l'absence de commande sur l'entrée (1) un courant traverse les résistances (4, 5), la diode (10) provoquant une chute de tension aux bornes (4) afin de mettre le transistor de puissance (7) dans l'état passant. 30 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que le transistor de puissance (7) pour une charge référencée à la masse électronique comporte des électrodes de source S, de grille G et de drain D.