Brevet FR2673494A1 — publié le 19920904

i La présente invention concerne de façon générale les commutateurs électriques, et plus précisément elle concerne une matrice de commutateurs à semi-conducteur dans laquelle plusieurs modules de commutation sont connectés en série et en parallèle. Plusieurs types de systèmes électroniques néces- sitent des impulsions de courant électrique de tension élevée et d'intensité élevée pour leur fonctionnement. Habituellement, les impulsions doivent avoir un très court temps de montée et une fréquence élevée de répétition Par exemple, les impulsions ont un temps de montée d'environ 400 ns et une fréquence de quelques kilohertz Un commuta- teur à haute puissance est nécessaire pour la création de ces impulsions d'énergie de sortie Dans ces types de systèmes électroniques, le commutateur doit pouvoir traiter une impulsion d'énergie de sortie à plusieurs milliers de volts et 200 A. Actuellement, ces commutateurs destinés aux systèmes électroniques sont construits avec un tube thyratron Le thyratron joue le rôle d'un interrupteur entre une source d'énergie élevée et un appareil de sortie La commutation rapide du thyratron module la source d'énergie élevée afin que des impulsions d'énergie de sortie soient appliquées à l'appareil de sortie L'impulsion de sortie est habituelle- ment couplée par induction à une charge par le secondaire d'un transformateur Dans ces systèmes, le commutateur et le transformateur sont habituellement appelés "modulateur". Dans un type particulier de système électronique, la charge est par exemple constituée par un tube à ondes progressives de forte puissance Les impulsions d'énergie de sortie sont appliquées au tube de forte puissance Le tube, de manière connue, amplifie un signal en hyperfré- quences de faible niveau Le signal amplifié en hyper- fréquences de puissance élevée peut alors être émis par une antenne. Le principe fondamental de fonctionnement de ces modulateurs repose sur l'accumulation d'énergie électrique dans le primaire du transformateur et sur la décharge ultérieure d'une fraction ou de la totalité de l'énergie accumulée dans le secondaire vers le tube sous vide de forte puissance Le type de modulateur qui décharge la totalité de l'énergie accumulée à chaque impulsion est appelé modulateur de type linéaire et utilise des réseaux formateurs d'impulsions Les modulateurs qui ne déchargent qu'une petite fraction de l'énergie accumulée sont appelés modulateurs à vide poussé, cette expression provenant de l'utilisation du thyratron comme commutateur. L'inconvénient principal du modulateur de type linéaire est qu'il fonctionne avec des largeurs fixes d'impulsions, et présente des restrictions des coefficients d'utilisation et des fréquences de répétition des impul- sions En outre, sa fiabilité générale est faible étant donné l'utilisation du thyratron qui a une durée de vie relativement courte. Les modulateurs à vide poussé sont considérablement plus souples en ce qui concerne les largeurs d'impulsions, les coefficients d'utilisation et les fréquences de répéti- tion des impulsions Cependant, leur fiabilité globale est encore moins bonne que celle des modulateurs de type linéaire étant donné le courant plus élevé et en consé- quence les contraintes plus grandes qui sont appliquées au thyratron. Les contraintes appliquées au thyratron dans le modulateur à vide poussé sont dues à l'accumulation d'éner- gie électrique dans le primaire du transformateur Le primaire est couplé en série avec le commutateur et la source d'énergie La commutation du courant dans le pri- maire applique au thyratron des contraintes considérables dues à la tension et à l'intensité du courant. Dans le modulateur à vide poussé, il serait très souhaitable d'éliminer l'utilisation du thyratron et de le remplacer par un commutateur à semiconducteur tirant avantage de la fiabilité élevée et de la longue durée des dispositifs électroniques à semi-conducteur par rapport aux thyratrons Cependant, un dispositif à semi-conducteur ne peut pas remplir les conditions fixées par le courant et la tension du commutateur à modulateur à vide poussé. La présente invention a pour objet de remédier à un ou plusieurs des inconvénients et restrictions de la technique antérieure, indiqués précédemment Elle a aussi pour objet la réalisation d'un nouvelle matrice de commuta- teurs à semi-conducteur, cette matrice étant formée à partir de plusieurs modules de commutation couplés en série et en parallèle afin que le courant et la tension du commutateur formé par la matrice soient répartis pratique- ment entre tous les modules La présente invention a aussi pour objet la réalisation d'une nouvelle construction pour chaque module de commutation. Selon la présente invention, une matrice de commuta- teurs à semi-conducteur, destinée à créer une impulsion d'énergie de sortie de haute tension et de courant élevé à la suite d'une petite impulsion d'entrée de signal, com- porte plusieurs modules de commutation à semi-conducteur et un organe de commande Chacun des modules a une entrée pour des petits signaux, une entrée pour des grands signaux et une sortie Les modules sont placés en lignes et colonnes, les modules de chaque ligne étant connectés en parallèle et les modules de chaque colonne étant connectés en série. L'organe de commande a une entrée à laquelle est appliquée l'impulsion d'entrée et il crée une impulsion de commuta- tion destinée à être appliquée à l'entrée de petits signaux de chacun des modules, en fonction de l'impulsion d'entrée. Chacun des modules devient conducteur entre son entrée de grands signaux et sa sortie à la suite de l'impulsion de commutation Lorsque chaque module est conducteur, la matrice est conductrice entre l'entrée de grands signaux de chacun des modules connectés en parallèle dans une première ligne et la sortie de chacun des modules connectés en parallèle dans une dernière ligne afin qu'un impulsion d'énergie de sortie soit formée. Une caractéristique importante de la présente invention est le fait que les modules sont électriquement équilibrés si bien qu'une tension appliquée à la matrice est répartie de manière pratiquement égale entre les modules couplés en série, lorsque la matrice n'est pas conductrice, et le courant circulant dans la matrice, lorsque celle-ci est conductrice, est réparti de façon pratiquement égale entre les modules couplés en parallèle. Selon un aspect de la présente invention, chaque module peut être construit à partir d'un commutateur à transistor à effet de champ MOS (MOSFET) qui est mis à l'état conducteur lorsque l'impulsion de commutation est appliquée à sa grille Une diode de Zener et une résistance sont couplées chacune entre la source et le drain du commutateur à transistor MOSFET, la diode de Zener et la résistance étant montées en parallèle l'une avec l'autre. Lorsque le commutateur à transistor MOSFET est mis à l'état non conducteur, la résistance assure la répartition égale de la tension totale de la matrice entre les modules couplés en série Pendant la courte période dans laquelle le commutateur à transistor MOSFET passe de l'état conduc- teur à l'état non conducteur, des tensions inégales sont appliquées aux modules couplés en série étant donné les capacités inégales de sortie entre les modules Si cette tension transitoire devait commencer à se rapprocher d'un niveau pouvant détériorer le transistor MOSFET, la diode de Zener passerait en mode de claquage en inverse, avec verrouillage du drain du transistor MOSFET sur la tension de la source à un niveau de sécurité Un partage égal du courant entre les modules couplés en parallèle est réalisé par commande du commutateur à transistor MOSFET de chaque module en mode saturé lorsqu'il est conducteur La résis- tance d'un commutateur à transistor MOSFET (en mode saturé) augmente lorsque le courant ou la température augmente. Ainsi, lorsqu'un commutateur à transistor MOSFET a une résistance inférieure à celle des autres commutateurs à transistor MOSFET couplés en parallèle, il commence à conduire proportionnellement une plus grande intensité de courant Cependant, la plus grande intensité dans le transistor MOSFET provoque une augmentation de la résis- tance, et la plus grande dissipation d'énergie due au plus grand courant augmente encore la résistance du transistor MOSFET Le résultat de cette autorégulation est que les modules couplés en parallèle répartissent également le courant. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un diagramme synoptique d'une matrice de commutateurs à transistor MOSFET, construite suivant les principes de la présente invention; la figure 2 est un schéma simplifié de chaque module de commutation de la figure 1; la figure 3 est un schéma plus détaillé d'une partie de l'organe de commande et d'autres détails du module de commutation; et la figure 4 est un schéma d'un exemple d'application de la matrice de commutateurs de la figure 1. On se réfère maintenant à la figure 1 qui représente une matrice 10 de commutateurs construite par mise en oeuvre des principes de l'invention Comme décrit plus en détail en référence à la figure 4 dans la suite, la matrice de commutateurs est utilisée pour la création d'une impulsion d'énergie de sortie de haute tension et d'inten- sité élevée, en réponse à une impulsion d'entrée formée d'un petit signal La matrice de commutateurs 10 comprend plusieurs modules 12 de commutation à semi-conducteur et un organe 14 de commande. Chacun des modules 12 de commutation a une entrée 16 de petits signaux, une entrée 18 de grands signaux et une sortie 20 Comme mieux représenté sur la figure 1, les modules 12 sont disposés en lignes et en colonnes Les modules 12 de chacune des lignes sont connectés en paral- lèle En outre, les modules 12 de chacune des colonnes sont connectés en série. L'organe 14 de commande a une entrée 22 à laquelle est appliquée l'impulsion d'entrée de petits signaux En fonction de cette impulsion d'entrée, l'organe 14 de commande crée une impulsion de commutation destinée à être appliquée à l'entrée 16 de petits signaux de chacun des modules de commutation 12 Lorsque l'impulsion de commuta- tion est appliquée à chaque entrée 16 de petits signaux des modules 12, ceux-ci deviennent conducteurs entre leur entrée 18 de grands signaux et leur sortie 19 Lorsque les modules 12 sont conducteurs, la matrice 10 est conductrice entre sa borne d'entrée 24 et sa borne de sortie 26 La borne d'entrée 24 de la matrice 10 est connectée en paral- lèle aux entrées 18 de grands signaux des modules 12, dans une première rangée de la matrice 10 La borne 26 de sortie est connectée en parallèle aux sorties 20 de grands signaux des modules 12 de la dernière ligne de la matrice 10. Lorsque la matrice 10 est connectée en série à une source d'énergie et à un appareil de sortie, comme décrit dans la suite plus en détail, la matrice 10 provoque la transmission de l'énergie d'alimentation à l'appareil de sortie chaque fois qu'une impulsion d'entrée est appliquée à l'entrée 22 de l'organe de commande Un courant résultant est alors formé dans la matrice 10, entre sa borne d'entrée 24 et sa borne de sortie 26 Chacun des modules 12 est équilibré électriquement si bien que le courant dans la matrice 10 est réparti de manière pratiquement égale entre les modules 12 couplés en parallèle. Lorsque la matrice 10 ne conduit pas, aucun courant ne circule dans la matrice 10 ni dans l'appareil de sortie. Ainsi, la tension totale de l'alimentation apparaît aux bornes de la matrice 10 et donc entre son entrée 24 et sa sortie 26 L'équilibre électrique des modules 12 divise cette tension également entre les modules 12 couplés en série. On se réfère à la figure 2 qui représente un schéma simplifié de chaque module 12 de commutation Dans sa configuration fondamentale, le module 12 comporte un commutateur 28 à transistor MOSFET à canal n, une diode de Zener 30 et une résistance 32. Le commutateur à transistor MOSFET 28 comporte une grille 34, une source 36 et un drain 38 La première diode de Zener 30 a son anode couplée à la source 36 du commuta- teur à transistor MOSFET 28 et sa cathode couplée au drain 38 du commutateur à transistor MOSFET 28 La résistance 32 est couplée en parallèle avec la diode 30 La grille 34, la source 36 et le drain 38 du commutateur 28 sont couplés à la grille, à la source et au drain respectifs de chaque autre commutateur à transistor MOSFET des modules couplés en parallèle dans une ligne commune Dans la connexion en série, la source 36 du commutateur à transistor MOSFET 28 est couplée au drain du module 12 de la ligne inférieure de la matrice 20 De même, le drain 38 du commutateur à transistor MOSFET 28 est couplé à la source du commutateur du module 12 de la ligne supérieure de la matrice 10 Comme décrit plus en détail dans la suite, l'organe 14 de com- mande fait apparaître simultanément une impulsion de commutation destinée à être appliquée à l'entrée 16 de petits signaux des modules 12 de chaque ligne et en parti- culier à la grille 34 du commutateur 28. Lorsque tous les commutateurs 28 sont à l'état non conducteur, la résistance 32, qui est la même dans tous les modules 12, divise la tension totale de "circuit ouvert" entre l'entrée 24 et la sortie 26 de la matrice de manière égale entre les modules 12 couplés en série Lorsqu'une impulsion positive de potentiel de commutation est appli- quée à la grille 34 du commutateur 28, celui-ci est mis à l'état conducteur Lorsque tous les modules 12 de la matrice 10 sont mis simultanément à l'état conducteur, la tension entre l'entrée 24 et la sortie 26 de la matrice devient pratiquement nulle et fait apparaître une tension aux bornes de l'appareil de sortie et un courant dans chaque module 12. Selon une caractéristique de l'invention, le courant est pratiquement le même dans tous les modules 12 lorsque les commutateurs 28 sont conducteurs Le partage de cou- rants égaux entre les modules 12 couplés en parallèle est assuré par commande du commutateur 28 de chaque module 12 en mode saturé lorsqu'il est à l'état conducteur La résistance du commutateur 28 (en mode saturé) augmente lorsque la température ou le courant augmente Ainsi, lorsqu'un commutateur 28 a une résistance plus faible qu'un autre des commutateurs 28 couplés en parallèle, il commence à conduire proportionnellement plus de courant Cependant, le plus grand courant circulant dans ce commutateur 28 provoque une augmentation de sa résistance et la dissipa- tion de l'énergie supplémentaire due au plus grand courant augmente encore la résistance de ce commutateur particulier 28 Le résultat de cette autorégulation est que les modules 12 couplés en parallèle répartissent également le courant. Pendant la transition du commutateur 28 à son état non conducteur, des tensions inégales sont appliquées aux modules 12 couplés en série, étant donné les capacités inégales de sortie entre les modules 12 Si cette tension transitoire devait approcher un niveau pouvant détériorer le commutateur 28, la diode 30 de Zener passerait en mode de claquage en inverse, verrouillant la tension drain- source du transistor MOSFET à un niveau de sécurité. Bien qu'on ait décrit le module 12 comme étant construit avec un commutateur 28, il apparaît qu'un tran- sistor bipolaire ou un autre type de transistor à effet de champ peut être utilisé En outre, la polarité du tran- sistor utilisé comme commutateur peut être différente Il suffit que, lorsque l'impulsion de commutation est appli- quée à l'entrée 16 de petits signaux du module 12, le commutateur à transistor passe à l'état conducteur afin qu'une tension puisse apparaître aux bornes du module 12 et qu'un courant puisse circuler dans celui-ci La première diode de Zener 30 peut être connectée à ce commutateur à transistor de manière que, lors des transitions du transis- tor de l'état conducteur à l'état non conducteur, la diode empêche l'application d'une tension excessive par passage en mode de claquage en inverse. On se réfère maintenant à la figure 3 qui représente un schéma détaillé du module 12, ainsi qu'un schéma détaillé d'une partie de l'organe 14 de commande Le module 12 peut en outre comprendre une seconde diode 40, une première résistance 44 de grille et une seconde résistance 46 de grille. La seconde diode 40 est couplée en série avec la première diode de Zener 30 La seconde diode 40 a son anode couplée à la grille 38 du commutateur à transistor MOSFET 28 et sa cathode couplée à la première diode de Zener 30. La quatrième diode 42 est montée en série avec la seconde diode de Zener 32. De manière générale, la seconde diode 40 est pola- risée afin que la capacité efficace de polarisation en inverse de la diode de Zener 30 soit réduite On sait que la diode de Zener 30 présente une capacité de jonction relativement grande La troisième diode 30 place une capacité relativement faible de jonction en série avec la capacité de jonction de la diode 30 En conséquence, la capacité de la seconde diode 40 est approximativement égale à la capacité totale des diodes entre la source 36 et le drain 38 du commutateur à transistor MOSFET 28. La première résistance 44 de grille est couplée en série entre l'entrée 16 du module 12 et la grille 34 du commutateur 28 La seconde résistance 46 de grille est couplée entre la grille 34 du commutateur 28 et sa source 36 La première résistance 44 et la seconde résistance 46 de grille sont des résistances empêchant une oscillation. Si l'impédance de la source est trop faible, la première résistance 44 de grille empêche une oscillation automa- tique De même, la seconde résistance 46 empêche une oscillation. L'organe 14 de commande comporte un transformateur 48 et plusieurs circuits 50 de pilotage à amplificateur La figure 3 représente un tel circuit de pilotage Comme l'indique la description qui suit, un circuit 50 de pilo- tage à amplificateur est utilisé pour chaque ligne de modules 12 de commutation de la matrice 10. Le transformateur 48 possède un primaire 52 et plusieurs secondaires 54 Un secondaire 54 est associé à chaque ligne de modules 12 de commutation Chacun des circuits de pilotage 40 est interconnecté en série entre un secondaire respectif 54 et l'entrée 16 de petits signaux des modules 12 de la ligne respective de modules 12. Le primaire 52 forme l'entrée 22 de l'organe 14 de commande Lorsque l'impulsion d'entrée est appliquée au primaire 52, elle est couplée par induction à chacun des secondaires 54 de manière connue A la suite de l'impulsion d'entrée couplée aux secondaires 54, le circuit 50 de pilotage connecté à chaque secondaire 54 crée l'impulsion de commutation de sa ligne respective. Chaque circuit de pilotage à amplificateur 50 comprend un transistor MOSFET à canal N 56, un transistor MOSFET à canal p 58, un premier inverseur 60 et un second inverseur 62. Le transistor MOSFET à canal N 56 a une grille 64, une source 66 et un drain 68 Le transistor MOSFET à canal p 58 a une grille 70, une source 72 et un drain 74 Le drain 68 du transistor 56 et le drain 74 du transistor 56 sont connectés en commun à un noeud 76 La source 66 du transistor 56 est couplée à un potentiel de référence et la source 72 du transistor 58 est couplée à un potentiel positif de polarisation Le potentiel de référence est le potentiel à la source 36 de chacun des commutateurs 28 couplés à la sortie 26 de la matrice. Le premier inverseur 60 est couplé en série entre le secondaire 54 et la grille 64 du transistor 56 De même, le second inverseur 62 est couplé entre le secondaire 54 et la grille 70 du transistor 58. il Comme mieux représenté sur la figure 3, le premier inverseur 60 est polarisé au potentiel de référence et le second inverseur 62 est polarisé au potentiel positif de polarisation Comme ces inverseurs sont habituellement réalisés sur la même pastille, les signaux de sortie du premier inverseur 60 et du second inverseur 62 varient entre le potentiel de référence et le potentiel positif de polarisation Une résistance 77 de pilotage de grille est interconnectée entre le premier inverseur 60 et la grille 64 du transistor 56 De même, une résistance 78 de pilotage de grille est connectée entre la sortie du second inverseur 62 et la grille 70 du transistor 58. Au cours du fonctionnement, le transistor 56 et le transistor 58 travaillent à la manière de commutateurs à transistor polarisés en totem, couplés en série Dans la polarisation en totem, le transistor 56 à canal N est conducteur et le transistor 58 à canal p non conducteur afin que le potentiel de référence soit couplé au noeud 76 en l'absence de l'impulsion d'entrée Lorsque l'impulsion d'entrée est appliquée à l'entrée 22 de l'organe 14 de commande et est couplée par le secondaire 54, l'entrée des deux inverseurs 60 et 62 passe à un potentiel positif Les sorties des deux inverseurs 60 et 62 passent alors au potentiel de référence Le potentiel de référence à la grille 64 du transistor 56 met celui-ci à l'état non conducteur alors que le potentiel de référence de la grille du transistor 58 met celui-ci à l'état conducteur En conséquence, en présence de l'impulsion d'entrée, le transistor 56 à canal N ne conduit pas et le transistor 58 à canal p conduit afin que le potentiel positif de polari- sation soit transmis au noeud 76 Ce potentiel positif du noeud 76 est alors couplé à l'entrée 16 du module 12 de commutation comme impulsion de commutation. Evidemment, le circuit 50 de pilotage à amplifica- teur peut mettre en oeuvre d'autres polarités et d'autres types de commutateurs à transistor Il n'est pas nécessaire que le circuit de pilotage à amplificateur ait une configuration de totem Cependant, on sait que cette configuration de totem donne de grandes vitesses de commutation. Lorsque l'impulsion de commutation créée au noeud 76 est placée à l'entrée 16 du module 12 afin que le commuta- teur 28 soit mis à l'état conducteur, l'alimentation est couplée à l'appareil de sortie afin qu'une impulsion d'énergie de sortie lui soit appliquée Le temps de montée de cette impulsion d'énergie de sortie est réglé par le courant circulant dans la première résistance de grille 44. Les considérations de réalisation relatives à l'intensité de ce courant sont l'obtention d'un court temps de montée de l'impulsion d'énergie de sortie avec un dépassement minimal de l'impulsion d'énergie de sortie L'organe de commande 14 comporte en outre, pour la limitation de ce courant, une résistance 80 qui est couplée en série entre le noeud 76 et l'entrée 16 du module 12 de commutation. Cette résistance 80 a une valeur choisie en fonction du temps voulu de montée de l'impulsion d'énergie de sortie. Une diode 82 est couplée en parallèle avec la résistance 80 et elle est destinée à être polarisée en inverse lorsque l'impulsion de commutation est créée au noeud 76 Lorsque l'impulsion de commutation est supprimée, la diode 82 est polarisée dans le sens direct et met donc la résistance 80 en court-circuit Lors de la mise en court-circuit de la résistance 80, le temps de décroissance de l'impulsion d'énergie de sortie est réduit au minimum La réduction au minimum du temps de décroissance d'impulsion d'énergie de sortie réduit au minimum la dissipation d'énergie dans le commutateur 28 lorsque le circuit 50 de pilotage à amplifi- cateur est mis à l'état non conducteur L'organe 14 de commande peut aussi comporter une résistance 83 de pilo- tage, une résistance de shunt 84 qui est en parallèle avec chaque secondaire 54, et un condensateur 85 qui est en parallèle avec la résistance 83. On se réfère maintenant à la figure 4 qui représente un exemple d'application de la matrice 10 de commutateurs décrite précédemment, utilisée dans un système 86 de commutation d'énergie de grande puissance Le système 86 de commutation d'énergie comporte une alimentation 88 de grande puissance, une matrice 10 de commutateurs à semi- conducteur telle que décrite précédemment, comprenant les modules 12 et l'organe 14 de commande, et un appareil 90 de sortie Cet appareil de sortie 90 est couplé en série avec l'alimentation 88 et la matrice 10 de commutateurs Lorsque la matrice 10 ne conduit pas, la tension de l'alimentation 88 est répartie également entre les modules 12 couplés en série, pour les raisons indiqués précédemment. Lorsque l'impulsion d'entrée est appliquée à l'en- trée 22 de l'organe 14 de commande, l'impulsion de commuta- tion est appliquée à chacun des modules 12 de la manière décrite précédemment Ainsi, la matrice 10 devient conduc- trice si bien que l'alimentation 88 couple une impulsion d'énergie élevée de sortie à l'appareil 90 de sortie Comme décrit précédemment, chacun des modules 12 a un courant qui le traverse et qui est également réparti entre les modules 12 qui sont couplés en parallèle. L'appareil 90 de sortie peut comporter un transfor- mateur 92 ayant une charge 94 Le transformateur 92 a un primaire 96 et un secondaire 98 Le primaire 96 est couplé en série entre l'alimentation 88 et l'entrée 24 de la matrice 10 de commutation La charge 94 peut être couplée en parallèle avec le secondaire 98. En pratique, la charge 94 peut être une charge quelconque qui nécessite une impulsion d'énergie élevée, par exemple un tube à ondes progressives utilisé pour l'amplification des hyperfréquences Dans un exemple d'application, la tension créée aux bornes de la matrice de commutation 10, lorsqu'elle conduit, peut être de l'ordre de 5 000 V. Un exemple de courant circulant dans la matrice 10, dans l'exemple décrit précédemment, peut être de l'ordre de A Pour que ce courant total ne dépasse pas une valeur maximale, l'organe 14 de commande peut en outre comporter une première résistance 100 de détection de courant montée en série entre la sortie 26 de la matrice 10 et le poten- tiel de la masse La valeur de cette résistance 100 de détection de courant est très faible, par exemple de l'ordre de 10-2 ohms, afin qu'une petite tension apparaisse à la sortie 26 Cette tension est appliquée à l'entrée de non-inversion d'un comparateur 102 L'entrée d'inversion du comparateur 102 a un premier potentiel de référence Vref 1 qui lui est appliqué Lorsque la tension créée par la résistance 100 dépasse le potentiel de référence, le signal de sortie du comparateur 102 passe à un niveau élevé Le signal de sortie du comparateur 102 est alors transmis par une porte NON-OU 104 à une porte ET 106 L'autre entrée de la porte ET 106 forme le signal d'entrée 22 de l'organe 14 de commande. Normalement, le signal de sortie de la porte NON-OU 104 a un niveau élevé permettant la transmission de l'im- pulsion d'entrée appliquée à l'entrée 22, par la porte ET 106 et d'un circuit de pilotage à l'amplificateur 108, au primaire 102 de l'organe 14 de commande Cependant, lorsque la tension créée par la résistance 100 dépasse le premier potentiel de référence, le signal positif d'entrée de la porte NON-OU 104 provoque le passage à un faible niveau de son signal de sortie si bien que le signal de sortie de la porte ET 106 passe aussi à un faible niveau En consé- quence, l'impulsion d'entrée appliquée à l'entrée 22 est arrêtée par la porte ET 106 et la matrice 10 est mise à l'état non conducteur tant que la tension créée aux bornes de la résistance 100 dépasse le premier potentiel de référence. De même, la charge 94 peut être protégée de manière analogue par une seconde résistance 110 de détection de courant montée en série avec le secondaire 98 et le potentiel de masse La valeur de la seconde résistance 110 de détection de courant est aussi sélectionnée afin qu'il apparaisse une petite tension qui est appliquée à l'entrée de non- inversion d'un second comparateur 112 Lorsque la tension créée par la seconde résistance 110 dépasse un second potentiel de référence Vref 2, le signal de sortie du comparateur 112 passe à un niveau élevé si bien que le signal de sortie de la porte NON-OU 104 passe à un faible niveau et empêche la transmission de l'impulsion d'entrée appliquée à l'entrée 22 par la porte ET 106 En consé- quence, lorsque les courants dans les résistances 100, 110 deviennent excessifs, l'impulsion d'entrée est arrêtée et la matrice 10 de commutation et la charge 94 sont protégées contre un courant d'intensité excessive. Le tableau qui suit donne la valeur ou le numéro de référence disponible dans le commerce de tous les dispo- sitifs décrits précédemment, afin que la description de l'invention précitée soit complète. Résistance 32 150 k Q Résistance 44 5 n Résistance 46 680 Q Résistance 77 5 a Résistance 78 5 Q Résistance 80 15 Résistance 84 100 Q Résistance 85 100 a Résistance 100 0,04 Q Résistance 110 0,3 a Transistor MOSFET 28 IXT Mll N 100 Transistor MOSFET 56 2 N 6782 Transistor MOSFET 58 2 N 6845 Condensateur 85 0,01 p F Diode 30 4 x 1 N 555 B en série Diode 40 i N 6512 Diode 82 i N 5809 Inverseurs 60, 62 D 50026 Potentiel de polarisation 15 V Vrefl 7 V Vref 2 7 V On a ainsi décrit une nouvelle matrice 10 de commu- tateurs qui peut être utile pour la création d'une impulsion d'énergie de sortie ayant une tension élevée et un courant d'intensité élevée, à partir d'une source de tension élevée, afin que l'impulsion soit appliquée à un appareil de sortie. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux modules, aux matrices et aux systèmes de commutation qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Module de commutation destiné à une matrice de commutateurs, la matrice couplant une alimentation à haute tension et d'intensité élevée à un appareil de sortie par transmission d'une impulsion d'énergie de sortie, ledit module étant caractérisé en ce qu'il comprend: un commutateur ( 28) à transistor qui est mis à l'état conducteur par une impulsion de commutation, le commutateur, lorsqu'il est à l'état conducteur, provoquant l'apparition d'une tension aux bornes de l'appareil de sortie et la création d'un courant dans le module, et une résistance ( 32) couplée en parallèle avec le commutateur, le module ( 12) étant couplé en série et en parallèle avec d'autres modules de la matrice de manière que la résistance de chaque module assure une répartition prati- quement égale de la tension appliquée à la matrice entre les modules couplés en série lorsque tous les commutateurs à transistor sont à l'état non conducteur, et de manière que le commutateur à transistor, lorsqu'il est à l'état conducteur dans chaque module, répartisse le courant dans la matrice de manière pratiquement égale dans tous les modules couplés en parallèle. 2 Module selon la revendication 1, dans lequel le commutateur à transistor ( 28) comporte un transistor à effet de champ ayant une grille ( 34), une source ( 36) et un drain ( 38), l'impulsion de commutation étant appliquée à la grille, la résistance ( 32) étant couplée entre le drain et la source. 3 Module selon la revendication 2, caractérisé en ce que le transistor à effet de champ est un dispositif ( 28) à canal n. 4 Module selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif à canal N est un transistor à effet de champ MOSFET ( 28). Module selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'impulsion de commutation met le transistor à effet de champ ( 28) à l'état conducteur pour un potentiel positif de grille. 6 Module selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une diode de Zener ( 30) couplée en parallèle avec la résistance ( 32) et disposée afin qu'elle soit placée en mode de claquage par polarisation en inverse assurant le verrouillage des tensions parasites transitoires apparaissant aux bornes du commutateur à la tension de claquage de la diode de Zener lorsque le commu-10 tateur est mis à l'état non conducteur. 7 Module selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une seconde diode ( 40) montée en série avec la diode de Zener ( 30) et destinée à réduire au minimum la capacité efficace de la jonction de la diode de Zener. 8 Module selon la revendication 7, caractérisé en ce que la seconde diode ( 40) a une anode couplée au commu- tateur ( 28) et une cathode couplée à la diode de Zener ( 30), cette dernière ayant une anode couplée au commutateur et une cathode couplée à la seconde diode. 9 Module selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une diode de Zener ( 30) couplée entre la grille et la source afin que la diode de Zener soit en mode de claquage par polarisation en inverse assurant le verrouillage des tensions parasites transi- toires créées aux bornes du commutateur à la tension de claquage de la diode de Zener, lorsque le commutateur est mis à l'état non conducteur. Module selon la revendication 9, caractérisé en ce que la diode de Zener ( 30) a une anode couplée à la source et une cathode couplée au drain. 11 Module selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une seconde diode ( 40) couplée en série avec la diode de Zener ( 30) et destinée à réduire au minimum la capacité efficace de la jonction de la diode de Zener. 12 Module selon la revendication 11, caractérisé en ce que la seconde diode ( 40) a une anode couplée à la grille et une cathode couplée à la diode de Zener. 13 Module selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: une première résistance ( 44) de grille placée en série avec la grille, l'impulsion de commutation étant appliquée à la première résistance de grille, et une seconde résistance ( 46) de grille couplée entre la grille et la source. 14 Matrice de commutateurs à semi-conducteur destinée à créer une impulsion d'énergie de sortie de tension élevée et d'intensité élevée à la suite d'une impulsion d'entrée sous forme d'un petit signal, la matrice étant caractérisée en ce qu'elle comprend: plusieurs modules ( 12) de commutation à semi-conduc- teur, chacun des modules ayant une entrée ( 16) de petits signaux, une entrée ( 18) de grands signaux et une sortie ( 20), les modules étant disposés en lignes et en colonnes afin que les modules de chacune des lignes soient connectés en parallèle et les modules de chacune des colonnes soient connectés en série, et un organe de commande ( 14) ayant une entrée à laquelle est appliquée l'impulsion d'entrée, l'organe de commande créant une impulsion de commutation destinée à être appliquée à l'entrée de petits signaux de chacun des modules ( 12) à la suite de l'impulsion d'entrée, chacun des modules devenant conducteur entre l'entrée des grands signaux et la sortie sous la commande de l'impulsion de commutation, afin que la matrice soit conductrice entre l'entrée de grands signaux de chacun des modules connectés en parallèle dans une première ligne et la sortie de chacun des modules connectés en parallèle dans une dernière ligne, et que l'impulsion d'énergie de sortie soit formée, les modules ( 12) étant équilibrés électriquement si bien qu'une tension appliquée à la matrice, lorsque celle- ci n'est pas conductrice, est répartie de manière pratiquement égale entre les modules couplés en série et un courant circulant dans la matrice, lorsque celle-ci est conductrice, est réparti de manière pratiquement égale entre les modules couplés en parallèle. 15 Matrice selon la revendication 14, caractérisée en ce que l'organe de commande ( 14) crée l'impulsion de commutation destinée à être appliquée à l'entrée ( 16) de petits signaux des modules d'une ligne commune, l'organe de commande ( 14) créant une impulsion séparée de commutation pour chaque ligne respective. 16 Matrice selon la revendication 14, caractérisée en ce que l'organe de commande ( 14) comprend: un transformateur ( 48) ayant un primaire ( 52) et plusieurs secondaires ( 54), chacun des secondaires étant associé à une ligne respective, l'impulsion d'entrée étant appliquée au primaire et étant couplée à chacun des secon- daires, et plusieurs circuits de pilotage ( 50) interconnectés chacun entre un secondaire respectif et l'entrée de petits signaux des modules d'une ligne respective, chacun des circuits de pilotage créant l'impulsion de commutation destinée à la ligne respective. 17 Matrice selon la revendication 16 caractérisée en ce que chacun des circuits de pilotage ( 50) comporte un premier commutateur ( 56) à transistor, et un second commutateur ( 58) à transistor, le premier et le second commutateur à transistor étant interconnectés en série entre un premier et un second potentiel et étant polarisés en totem afin que le premier transistor conduise lorsque le second transistor ne conduit pas et que le premier potentiel soit couplé à un noeud commun au premier et au second transistor en l'absence de l'impulsion d'entrée, et de manière que, lorsque le premier transistor ne conduit pas et le second transistor conduit, le second potentiel soit couplé au noeud en présence de l'impulsion d'entrée, l'impulsion de commutation étant créée au noeud. 18 Matrice selon la revendication 17, caractérisée en ce que le premier transistor est un transistor à effet de champ à canal N ( 56) et le second transistor est un transistor à effet de champ à canal p ( 58), chacun des transistors ayant une grille, une source et un drain, le drain de chaque transistor étant couplé au noeud, la grille de chaque transistor recevant l'impulsion d'entrée de l'un des secondaires ( 54), la source du premier transistor étant couplée au premier potentiel et la source du second tran- sistor étant couplée au second potentiel. 19 Matrice selon la revendication 18, caractérisée en ce que le second circuit de pilotage comporte en outre: un premier amplificateur inverseur ( 60) couplé entre l'un des secondaires ( 54) et la grille du premier transistor, et un second amplificateur inverseur ( 62) couplé entre ce secondaire ( 54) et la grille du transistor. Matrice selon la revendication 19, caractérisée en ce que le premier potentiel est un potentiel de masse, et le second potentiel est un potentiel positif de polari- sation, l'impulsion d'entrée étant une impulsion de poten- tiel positif. 21 Matrice selon la revendication 16, caractérisée en ce que l'organe de commande ( 14) comporte en outre: une diode ( 82) couplée en série entre chaque circuit de pilotage et l'entrée de commande des modules de la ligne respective, et une résistance ( 80) couplée en parallèle par rapport à la diode ( 82), la résistance ayant une valeur choisie en fonction du temps de montée de l'impulsion d'énergie de sortie, la diode étant polarisée dans le sens direct lorsque l'impulsion de commutation est supprimée afin que le temps de descente de l'impulsion d'énergie de sortie soit réduit au minimum. 22 Matrice selon la revendication 14, caractérisée en ce que chacun des modules ( 12) comporte: un commutateur ( 28) à transistor qui est mis à l'état conducteur par l'impulsion de commutation, le commutateur, lorsqu'il est à l'état non conducteur, ayant une tension appliquée aux bornes du module, et le commuta- teur, lorsqu'il est à l'état conducteur, ayant un courant qui circule dans le module, la tension et le courant circulant entre l'entrée de grands signaux et la sortie, et une résistance ( 32) couplée en parallèle avec le commutateur, la diode de Zener répartissant la tension dans la matrice de manière pratiquement égale à chacun des modules couplés en série lorsque le commutateur à tran- sistor ne conduit pas, et, lorsque le commutateur à tran- sistor conduit, la matrice distribue le courant de manière pratiquement égale entre tous les modules couplés en parallèle. 23 Matrice selon la revendication 22, caractérisée en ce que le commutateur à transistor ( 28) comprend un transistor à effet de champ ayant une grille ( 34), une source ( 36) formant la sortie et un drain ( 38) formant l'entrée de grands signaux, l'impulsion de commutation étant appliquée à la grille, la résistance ( 32) étant couplée entre le drain et la source. 24 Matrice selon la revendication 23, caractérisée en ce que le transistor à effet de champ est un dispositif ( 28) à canal n. Matrice selon la revendication 24, caractérisée en ce que le dispositif à canal N est un transistor à effet de champ MOSFET ( 28). 26 Matrice selon la revendication 23, caractérisée en ce que l'impulsion de commutation met le transistor à effet de champ ( 28) à l'état conducteur pour un potentiel positif de grille. 27 Matrice selon la revendication 22, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une diode de Zener ( 30) couplée en parallèle avec la résistance ( 32) et disposée afin qu'elle soit placée en mode de claquage par polarisa- tion en inverse assurant le verrouillage des tensions parasites transitoires apparaissant aux bornes du commuta- teur à la tension de claquage de la diode de Zener lorsque le commutateur est mis à l'état non conducteur. 28 Matrice selon la revendication 27, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une seconde diode ( 40) montée en série avec la diode de Zener ( 30) et destinée à réduire au minimum la capacité efficace de la jonction de la diode de Zener. 29 Matrice selon la revendication 28, caractérisée en ce que la seconde diode ( 40) a une anode couplée au commutateur ( 28) et une cathode couplée à la diode de Zener ( 30), cette dernière ayant une anode couplée au commutateur et une cathode couplée à la seconde diode. Matrice selon la revendication 23, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une diode de Zener ( 30) couplée entre la grille et la source afin que la diode de Zener soit en mode de claquage par polarisation en inverse assurant le verrouillage des tensions parasites transi- toires créées aux bornes du commutateur à la tension de claquage de la diode de Zener, lorsque le commutateur est mis à l'état non conducteur. 31 Matrice selon la revendication 30, caractérisée en ce que la diode de Zener ( 30) a une anode couplée à la source et une cathode couplée au drain. 32 Matrice selon la revendication 30, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une seconde diode ( 40) couplée en série avec la diode de Zener ( 30) et destinée à réduire au minimum la capacité efficace de la jonction de la diode de Zener. 33 Matrice selon la revendication 32, caractérisée en ce que la seconde diode ( 40) a une anode couplée à la grille et une cathode couplée à la diode de Zener. 34 Matrice selon la revendication 23, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre: une première résistance ( 44) de grille placée en série avec la grille, l'impulsion de commutation étant appliquée à la première résistance de grille, et une seconde résistance ( 46) de grille couplée entre la grille et la source. Système de commutation à puissance élevée de sortie, caractérisé en ce qu'il comprend: une alimentation de puissance élevée, une matrice de commutateurs à semi-conducteur comprenant plusieurs modules ( 12) de commutation et un organe de commande ( 14), chacun des modules ayant une entrée ( 16) de petits signaux, une entrée ( 18) de grands signaux et une sortie ( 20), les modules ( 12) étant placés en lignes et en colonnes afin que les modules de chacune des lignes soient connectés en parallèle et les modules de chacune des colonnes soient connectés en série, l'organe de commande ( 14) ayant une entrée à laquelle est appliquée une impulsion d'entrée de petits signaux, et plusieurs sorties, l'organe de commande créant une impulsion de commutation à chacune des sorties en fonction de l'impulsion d'entrée, chacun des signaux de sortie étant associé à une ligne respective afin que l'impulsion de commutation de chacune des sorties soit appliquée à l'entrée de petits signaux des modules de la ligne respective, chacun des modules ( 12) devenant conducteur entre l'entrée de grand signaux et la sortie sous l'action de l'impulsion de commutation afin que la matrice conduise entre l'entrée de grands signaux de chaque module connecté en parallèle dans une première ligne et la sortie de chacun des modules connectés en parallèle dans une dernière ligne, et un appareil de sortie couplé en série avec l'alimen- tation et la matrice, la matrice, sous la commande de l'impulsion de commutation appliquée à chacun des modules, devenant conductrice afin que l'alimentation transmette une impulsion de sortie d'énergie élevée à l'appareil de sortie, les modules ( 12) étant équilibrés électriquement afin qu'une tension appliquée à la matrice, lorsqu'elle ne conduit pas, soit répartie de manière pratiquement égale entre les modules couplés en série et qu'un courant circu- lant dans la matrice, lorsqu'elle conduit, soit réparti de manière pratiquement égale entre les modules couplés en parallèle. 36 Système selon la revendication 35, caractérisé en ce que chacun des modules ( 12) comporte: un transistor à effet de champ MOSFET ( 28) ayant une grille ( 34), une source ( 36) et un drain ( 38), la grille étant en communication électrique avec l'entrée de petits signaux, le drain formant l'entrée de grands signaux, la source formant la sortie, et une résistance ( 32) couplée entre la source et le drain, les résistances de tous les modules créant à peu près la même tension aux bornes de chacun des modules couplés en série lorsque le transistor MOSFET ne conduit pas. 37 Système selon la revendication 36, caractérisé en ce que chacun des modules ( 12) comporte en outre une diode de Zener ( 30) couplée entre le drain et la source du transistor MOSFET ( 28) afin que la diode de Zener soit en mode de claquage en inverse assurant le verrouillage des tensions parasites transitoires créées aux bornes du commutateur à la tension de claquage de la diode de Zener lorsque le commutateur est mis à l'état non conducteur. 38 Système selon la revendication 37, caractérisé en ce que chacun des modules ( 12) comporte en outre une troisième diode ( 40) placée en série avec la diode de Zener et destinée à réduire au minimum la capacité efficace de la jonction de la diode de Zener. 39 Système selon la revendication 36, caractérisé en ce que la diode de Zener ( 30) a une anode couplée à la source et une cathode couplée à la seconde diode ( 40), la seconde diode ayant une anode couplée au drain et une cathode couplée à la diode de Zener. Système selon la revendication 35, caractérisé en ce que l'organe de commande ( 14) comprend: une première résistance ( 100) de détection de courant montée en série avec le commutateur de la matrice et dans laquelle le courant circulant dans le commutateur crée une seconde tension appliquée à la résistance détectrice, un comparateur ( 102) auquel sont appliquées une première tension de référence et la seconde tension, le comparateur créant une troisième tension lorsque la seconde tension dépasse la première tension de référence, et une première porte ( 104) à laquelle sont appliquées chacune des impulsions d'entrée et la troisième tension, la porte transmettant l'impulsion d'entrée à l'entrée de l'organe de commande en l'absence de la troisième tension et bloquant l'impulsion d'entrée qui n'est pas appliquée à l'entrée de l'organe de commande en présence d'une troi- sième tension afin qu'un courant excessif ne puisse pas circuler dans la matrice. 41 Système selon la revendication 40, caractérisé en ce que l'appareil de sortie comporte: un transformateur ( 92) ayant un primaire ( 96) et un secondaire ( 98), le primaire étant couplé en série avec la matrice de commutateurs, et une charge ( 94) couplée en parallèle avec le secondaire. 42 Système selon la revendication 41, caractérisé en ce que l'organe de commande ( 14) comporte en outre: une seconde résistance ( 110) détectrice d'un cou- rant, montée en série avec le secondaire ( 98) et dans laquelle un courant circulant dans le secondaire crée une quatrième tension aux bornes de cette seconde résistance, un second comparateur ( 112) auquel sont appliquées une seconde tension de référence et la quatrième tension, le second comparateur ( 112) créant une cinquième tension lorsque la quatrième tension dépasse la seconde tension de référence, et une porte OU ( 106) à laquelle sont appliquées la troisième tension et la cinquième tension, la porte OU étant couplée à la première porte de manière que la pre- mière porte transmette l'impulsion d'entrée en l'absence de la troisième et de la cinquième tension et arrête l'impulsion d'entrée en présence de la troisième ou de la cinquième tension, si bien qu'un courant excessif ne peut pas circuler dans le secondaire.