Brevet FR2623948A1 — publié le 19890602

Dispositif de circuit pour surveiller plusieurs sor- ties de puissance branchées en parallèle, notamment pour détecter des courts circuits dans des équipements d'entraînement dans une installation de climatisation d'un véhicule." L'invention part d'un dispositif de circuit pour surveiller plusieurs sorties de puissance bran- chées en parallèle, ce dispositif comportant une ré- sistance de mesure, par l'intermédiaire de laquelle passent toutes les sorties de puissance, et comportant un dispositif de comparaison, qui compare la tension de mesure chutant sur la résistance de mesure avec une tension de référence, laquelle est fixée à une valeur plus grande que celle de la tension de mesure, qui chute sur la résistance de mesure, du fait du courant total traversant cette résistance lors de l'enclenche- ment simultané d'un nombre maximal de sorties de puissances, et ce dispositif de comparaison engendre une impulsion de commande dès que la tension de mesure dépasse la tension de référence. Avec de tels circuits, dits de surveillance, on peut par exemple détecter des courts-circuits dans les sorties de puissance et, éventuellement, toutes les sorties de puissance peuvent être mises hors cir- cuit. De tels circuits de surveillance sont appréciés en tant qu'étages terminaux de protection contre les courts-circuits. Dans un dispositif de circuit connu du type initialement mentionné pour un moteur pas à pas qua- driphasé, jouant le rôle d'équipement d'entraînement dans une installation de climatisation d'un véhicule, les quatre phases de ce moteur pas à pas, sont comman- dées, par l'intermédiaire d'un registre à décalage et d'un montage Darlington, par un micro-calculateur. Le courant total des phases circule par l'intermédiaire de la résistance de mesure. En cas de court-circuit, la tension chutant sur la résistance de mesure, dépas- se la tension de référence, et le dispositif de compa- raison constitué par un comparateur, connecte à la masse. Le potentiel de masse à la sortie du compara- teur déclenche dans le micro-calculateur un ordre d'interruption, qui met hors circuit les étages termi- naux du montage Darlington, par l'intermédiaire de son entrée de déclenchement de la sortie. Dans le program- me d'interruption, cet état reste maintenu par une diode jusqu'à ce que tous les étages terminaux soient mis hors circuit, après une commande appropriée par le micro-calculateur. Dans un mode de contrôle, pour détecter une interruption dans au moins une phase du moteur pas à pas, toutes les phases sont commandées individuelle- ment. Avec un deuxième comparateur, la tension chutant sur la résistance de mesure est alors comparée avec une seconde tension de référence. Ce deuxième compara- teur commute à la masse lorsque la tension de mesure dépasse la deuxième tension de référence. Si le compa- rateur ne commute pas à la masse, le potentiel exis- tant à la sortie du comparateur est interprété par le micro-calculateur comme une interruption. La seconde tension de référence est fixée à une valeur inférieure à celle de la tension de mesure, qui chute sur la ré- sistance de mesure, du fait du courant traversant cet- te résistance dans le cas d'une phase intacte. Le dispositif de circuit conforme à l'inven- tion est caractérisé en ce qu'il est prévu une bascule qui est positionnée par une impulsion d'enclenchement au début de chaque signal de commutation pour les sor- ties de puissance, et qui est remise à l'état initial par l'impulsion de commande, un commutateur électroni- que étant branché en série avec la résistance de mesu- re, commutateur dont l'entrée de commande est raccor- dée la sortie de la bascule, ce commutateur électroni- que étant constitué de façon qu'il soit fermé lorsque la bascule est positionnée et ouvert lorsque la bascu- le est remise à l'état initial, tandis que le poten- tiel de sortie de la bascule,'est exploité pour la dé- tection des courts-circuits. Ce dispositif de circuit présente l'avantage d'une mise hors circuit directe de toutes les sorties de puissance, par l'intermédiaire du commutateur élec- tronique, lors de l'intervention d'un court-circuit sur au moins une sortie de puissance. Pour cette mise hors circuit des sorties de puissance, ce dispositif de circuit ne comprend pas de montage Darlington avec une entrée de déclenchement de la sortie, mais, au contraire, le circuit d'amplification pour les sorties de puissance commutées, peut être réalisé de façon quelconque. Lors de l'apparition d'un court-circuit, la bascule est remise à l'état initial. Le potentiel à la sortie de la bascule bloque, d'une part, le commu- tateur électronique et sert, d'autre part, de détec- tion de court-circuit pour le micro-calculateur qui met en route les programmes de commande et d'indica- tion appropriées. Le dispositif de circuit est économique, de sorte que son prix de revient est à peine sensible dans le cas d'un moteur destiné à être utilisé sur un véhicule automobile. Mais ce dispositif évite des ré- parations coûteuses sur le moteur, ou bien l'échange prématuré de ce dernier. D'autres caractéristiques de l'invention concernent des compléments avantageux et des améliora- tions du dispositif de circuit défini ci-dessus. Selon une caractéristique de l'invention, le potentiel de sortie de la bascule est comparé avec le potentiel des signaux de commutation et l'on conclut à un court-circuit lorsqu'en présence de signaux de com- mutation, le potentiel de sortie de la bascule corres- pond à celui de la bascule remise à l'état initial. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, la bascule et le dispositif de comparaison sont constitués par un comparateur, à l'entrée inversée du- quel est appliquée la tension de mesure, tandis qu'à l'entrée non inversée de ce comparateur, est appliquée la tension de référence, les impulsions d'enclenche- ment étant appliquées à l'entrée non inversée du com- parateur et le comparateur se maintenant par réaction dans son état ON correspondant à l'état de positionne- ment de la bascule. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, l'entrée non inversée du comparateur est raccor- dée, d'une part, à une électrode d'un condensateur dont l'autre électrode est reliée à un conducteur de signaux acheminant les impulsions d'enclenchement, et, d'autre part, à une première prise de tension d'un premier diviseur de tension, la sortie du comparateur étant reliée à une seconde prise de tension de poten- tiel plus élevée du diviseur de tension, l'entrée in- versée du comparateur étant raccordée à la prise de tension d'un second diviseur de tension, dans le ra- meau inférieur duquel se situe la résistance de mesure reliée au potentiel nul. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le commutateur électronique revêt la forme d'un transistor à effet de champ, de preference d'un trans- istor à effet de champ, métal oxyde semi-conducteur (cellule MOS) dont la grille est raccordée à la sortie du comparateur. Enfin, selon une autre caractéristique de l'invention, les signaux de commutation et les impul- sions d'enclenchement en synchronisme avec ces si- gnaux, sont engendrés par un micro-calculateur et pour la détection des courts-circuits les sorties du compa- rateur sont reliées avec une entrée du micro- calculateur. En complétant le dispositif de circuit par un comparateur, et en prévoyant un mode de contrôle, le circuit de surveillance peut, également, être uti- lisé pour constater des interruptions sur chaque sor- tie de puissance individuelle. L'invention va être exposée plus en détail ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation repré- senté sur les dessins ci-joints, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma de montage d'un circuit de commande pour un moteur pas à pas quadri- phasé avec un circuit de surveillance intégré, - la figure 2 est un diagramme des signaux de commande aux sorties 1 à 5 d'un micro-calculateur dans le circuit de commande de la figure 1. - la figure 3 montre un exemple de réalisa- tion des quatre sorties de puissance branchées du cir- cuit de commande de la figure 1. Le circuit de commande, représenté schémati- quement sur la figure 1, pour un moteur pas à pas à courant continu quadriphasé, comporte un micro- calculateur 19 avec les sorties de commande 1 à 5 et un commutateur de puissance 20 avec quatre sorties de puissance branchées en parallèle 11 à 14. Le commuta- teur de puissance 20 peut, comme cela est représenté sur la figure 3, être constitué dans le cas le plus simple, de quatre transistors 21 à 24 en parallèle, dont les bases sont raccordées aux entrées de commande à 18, les collecteurs aux sorties 11 à 14, et les émetteurs à une entrée commune 25 du commutateur de puissance 20. Dans un exemple préféré de réalisation de l'invention, le commutateur de puissance 20 est toutefois réalisé sous la forme d'un montage Darling- ton. Le moteur pas à pas 26 qui revêt la forme d'un moteur à courant continu sans balai, est raccordé, d'une part, par ses quatre phases, aux sorties de puissance 11 à 14, et d'autre part, à la tension de batterie VB d'une batterie du véhicule. En outre, une diode de Zener 27 est branchée en parallèle sur le commutateur de puissance 20, afin de limiter les sur- tensions. Aux sorties de commande 1 à 5 du micro- calculateur 19, sont appliqués les signaux de commande représentés sur la figure 2. Avec les signaux de com- mande, aux entrées de commande 1 à 4, les quatre pha- ses du moteur pas à pas 26 sont branchées selon une succession cyclique, tandis que le signal de commande à la sortie de commande 5, présente des impulsions de mise en circuit ou de démarrage pour un circuit de surveillance. Ce circuit de surveillance comporte une bas- cule et un dispositif de comparaison qui sont consti- tués par un comparateur 28. De ce circuit de surveil- lance, fait en outre partie une résistance de mesure qui en série avec un transistor à effet de champ, dénommé ci-après FET 31 est raccordé, d'une part, à l'entrée 25 du commutateur de puissance 20, et d'autre part, au potentiel zéro. Le point de jonction entre le FET 31 et la résistance de mesure 30 est raccordé par l'intermédiaire d'une résistance 32, à l'entrée inver- sée du comparateur 28, qui est en même temps raccor- dée, par l'intermédiaire d'une résistance 33, à une tension d'alimentation stabilisée Vcc pour le micro- calculateur 19. Ainsi, on a à l'entrée inversée du comparateur 28, une tension qui est identique ou pro- portionnelle à la tension de mesure UM chutant sur la résistance de mesure 30. A l'entrée non inversée du comparateur 28, est appliquée une tension de référence Urefi qui est prélevée à partir d'un diviseur de ten- sion constitué par les résistances 34, 35, 36 et 37 et qui est raccordé à la tension de batterie VB. Le point de jonction entre les résistances 35 et 36 est alors raccordé à l'entrée non inversée du comparateur 28, tandis que le point de jonction entre les résistances 34 et 35 est raccordé à la sortie du comparateur 28. Ce dernier est en outre, relié à la grille du FET 31 et, par l'intermédiaire d'une résistance 38, à une en- trée 6 du micro-calculateur 19. Avec le circuit de surveillance qui vient d'être décrit, on obtient une surveillance de court-circuit des sorties de puissance 11 à 14 du circuit de commande. Dans le but de compléter cette fonction de surveillance par une détection d'interruption, il est prévu un deuxième comparateur 39 dont l'entrée non in- versée est reliée à la résistance de mesure 30 par l'intermédiaire de la résistance 32. A l'entrée inver- sée du comparateur 39, est appliquée une deuxième ten- sion de référence UrefZ qui est également prélevée à partir du diviseur de tension constitué par les réfé- rences 34 à 37, et ceci au point de jonction entre les résistances 36 et 37. La sortie du comparateur 39 est raccordée, par l'intermédiaire d'une résistance 40, à la tension d'alimentation Vcc et à une entrée 7 du mi- cro-calculateur 19. Pour réaliser la détection d'in- terruption, il est prévu un mode de contrôle spécial du micro-calculateur 19, dans lequel une commande in- dividuelle séquentielle des sorties de puissance 11 à 14 est effectuée. Le mode de fonctionnement du circuit de sur- veillance qui vient d'être décrit, est le suivant: A chaque mise en circuit d'une des sorties de puissance 11 à 14, par l'intermédiaire des sorties de commande 1 à 4 du micro-calculateur 19, une impul- sion de démarrage est engendrée par celui-ci à sa sor- tie de commande 5. Le flanc positif de l'impulsion de démarrage met la bascule intégrée au comparateur 28, dans son état de positionnement, dans lequel la sortie du comparateur 28 prend la logique H. Le FET 31 de- vient conducteur et la bascule ou bien le comparateur 28 se maintient dans son état de positionnement ou bien dans son état ON par l'intermédiaire de la rétro- action. La tension de référence Urefi est fixée à une valeur plus grande que celle de la tension de me- sure qui chute sur la résistance de mesure 30 du fait du courant total traversant cette résistance lors du branchement simultané d'un nombre maximal de sorties de puissance. Exprimé sous forme d'égalité, ceci se traduit par: Urefl > n. is. RM n étant le nombre des sorties de puissance enclenchées simultanément (dans le présent cas, toujours deux), is étant le courant de phase et RM la valeur de la résis- tance de mesure 30. Dans l'état de fonctionnement normal, la tension appliquée à l'entrée non inversée du compara- teur 28 sera toujours inférieure à la tension de réfé- 26-23948 rence Urefl. Si, toutefois, un court-circuit se pro- duit dans l'une des sorties de puissance 11 à 14, le courant traversant la résistance de mesure 30 augmente au-delà de la valeur limite admissible. La tension à l'entrée non inversée du comparateur 28 devient ainsi supérieure à la tension de référence Urefl à l'entrée inversée. De ce fait, la bascule passe de son état ON à son état initial ou état OFF et la sortie du compa- rateur 28 prend la logique L. De ce fait, le FET 31 est bloqué et le moteur pas à pas 26 est mis hors cir- cuit. Simultanément, dans le micro-calculateur 19, par comparaison des potentiels de commande aux sorties de commande 1 à 4 (logique H) et du potentiel à la sortie du comparateur 28 ou bien à l'entrée 6 du micro- calculateur 19 (logique L), on conclut à un court- circuit. Pour la détection d'interruption, un mode de contrôle spécial est délivré par le microcalculateur 19, mode dans lequel toujours une seule sortie de puissance 11 à 14 est enclenchée; La tension de réfé- rence Uref2 à l'entrée non inversée du second compara- teur 39 est fixée à une valeur plus petite que la ten- sion de mesure qui chute sur la résistance de mesure du fait du courant traversant cette résistance dans le cas o la sortie de puissance 11 à 14 est intacte. Exprimé sous forme d'égalité, ceci se traduit par: Uref2 pendant le mode de contrôle, et RM la valeur de la ré- sistance de mesure 30. Lorsque le circuit de charge n'est pas in- terrompu, la tension de chute sur la résistance de me- sure 30 et appliquée à l'entrée non inversée du compa- rateur 39, est supérieure à la tension de référence Ur.f2. De ce fait, la sortie du comparateur 39 est à la logique H. Si le circuit de charge à la sortie d'une des sorties de puissance 11 à 14 est interrompu, alors la tension sur la résistance de mesure 30 est nulle et la sortie du comparateur 39 prend la logique L. Dans le micro-calculateur 19, par comparaison des potentiels de commande sur les sorties de commande 1 à 4 (logique H) et du potentiel sur l'entrée 7 (logique L), on conclut à l'interruption. R E V E N D I CATIONS 1.- Dispositif de circuit pour surveiller plusieurs sorties de puissance branchées en parallèle, ce dispositif comportant une résistance de mesure, par l'intermédiaire de laquelle passent toutes les sorties de puissance, et comportant un dispositif de comparai- son, qui compare la tension de mesure chutant sur la résistance de mesure avec une tension de référence, laquelle est fixée à une valeur plus grande que celle de la tension de mesure, qui chute sur la résistance de mesure, du fait du courant total traversant cette résistance lors de l'enclenchement simultané d'un nom- bre maximal de sorties de puissance, et ce dispositif de comparaison engendre une impulsion de commande dès que la tension de mesure dépasse la tension de réfé- rence, dispositif de circuit caractérisé en ce qu'il est prévu une bascule (28) qui est positionnée par une impulsion d'enclenchement au début de chaque signal de commutation pour les sorties de puissance (11 à 14) et qui est remise à l'état initial par l'impulsion de commande, un commutateur électronique (31) étant bran- ché en série avec la résistance de mesure (30), commu- tateur dont l'entrée de commande est raccordée à la sortie de la bascule (28), ce commutateur électronique (31) étant constitué de façon qu'il soit fermé lorsque la bascule (28) est positionnée et ouvert lorsque la bascule (28)-est remise à l'état initial, tandis que le potentiel de sortie de la bascule (28) est exploité pour la détection des courts-circuits. 2.- Dispositif de circuit selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le potentiel de sortie de la bascule (28) est comparé avec le potentiel des signaux de commutation et que l'on conclut à un court- circuit lorsqu'en présence de signaux de commutation, le potentiel de sortie de la bascule (28) correspond à celui de la bascule (28) remise à l'état initial. 3.- Dispositif de circuit selon l'une quel- conque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la bascule et le dispositif de comparaison, sont constitués par un comparateur (28), à l'entrée inver- sée duquel est appliquée la tension de mesure (UM), tandis qu'à l'entrée non inversée de ce comparateur, est appliquée la tension de référence (Urefl), les im- pulsions d'enclenchement étant appliquées à l'entrée non inversée du comparateur (28) et le comparateur (28) se maintenant par réaction dans son état ON cor- respondant à l'état de positionnement de la bascule (28). 4.- Dispositif de circuit selon la revendi- cation 3, caractérisé en ce que l'entrée non inversée du comparateur (28) est raccordée, d'une part, à une électrode d'un condensateur (29) dont l'autre électro- de est reliée à un conducteur de signaux acheminant les impulsions d'enclenchement, et, d'autre part, à une première prise de tension (35, 36) d'un premier diviseur de tension (34 à 37), la sortie du co5 mparateur (28) étant reliée à une seconde prise de tension de potentiel plus élevée (34, 35) du diviseur de tension (34 à 37), l'entrée inversée du comparateur (28) étant raccordée à la prise de tension d'un second diviseur de tension (30, 32, 33), dans le rameau infé- rieur duquel, se situe la résistance de mesure (30) reliée au potentiel nul. 5.- Dispositif de circuit selon la revendi- cation 4, caractérisé en ce que le commutateur élec- tronique revêt la forme d'un transistor à effet de champ (31), de préférence d'un transistor à effet de champ, métal oxyde semi-conducteur (cellule MOS) dont la grille est raccordée à la sortie du comparateur (28). 6.- Dispositif de circuit selon l'une quel- conque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les signaux de commutation et les impulsions d'enclen- chement en synchronisme avec ces signaux, sont engen- drés par un micro-calculateur (19) et pour la détec- tion des courtscircuits, les sorties du comparateur (28) sont reliées avec une entrée (6) du micro- calculateur (19).