Brevet FR2697634A1 — publié le 19940506

i CIRCUIT DE MESURE D'UN COURANT DANS UN CONDUCTEUR COMPORTANT UNE RESISTANCE La présente invention concerne un circuit de mesure d' un courant dans un conducteur comportant une résistance pour introduire une chute de tension dans le conducteur. La manière usuelle de mesurer un courant utilise une résistance de shunt qui convertit le courant dans le conducteur en une chute de tension mesurable Cette méthode a l'inconvénient de nécessiter un circuit électronique complexe pour extraire la petite chute de tension entre les bornes de la résistance de shunt, quand cette chute se superpose à une tension beaucoup plus élevée dans le conducteur. La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient au moyen d'un circuit perfectionné et relativement simple. Dans ce but, l'invention concerne un circuit de mesure du genre indiqué plus haut, caractérisé en ce qu'il comporte un premier élément qui est branché au conducteur d'un côté de la résistance de façon qu'un premier courant passe à travers ce premier élément, un second élément qui est branché au conducteur de l' autre côté de la résistance de façon qu'un second courant passe à travers ce second élément, en ce que le premier élément est connecté au second élément de façon à commander le second courant traversant le second élément, et en ce que le circuit dérive du second courant un signal de sortie représentatif du courant dans le conducteur. De préférence, le premier et le second élément comportent chacun un transistor Les bases de ces transistors peuvent être connectées l' une à l'autre Les transistors peuvent être tous deux branchés entre le conducteur et une barre à tension nulle et sont de préférence branchés à la barre à tension nulle à travers des résistances respectives Ces résistances peuvent être de valeurs différentes Le signal de sortie peut être dérivé d' une tension de sortie appliquée à l'une des résistances branchées entre un transistor et la barre à tension nulle Cette tension de sortie peut être appliquée à la base d' un troisième transistor pour délivrer le signal de sortie. A titre d'exemples, on décrira ci-dessous deux formes de réalisation d' un circuit de mesure d' un courant selon la présente invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est un schéma- bloc d'une première forme du circuit, la figure 2 est un schéma représentant plus en détail le circuit de la figure 1, la figure 3 est un schéma-bloc d'une autre forme du circuit, et la figure 4 est un schéma représentant plus en détail le circuit de la figure 3. Le circuit 1 représenté à la figure 1 est branché à un conducteur ou une ligne électrique 2 dans lequel passe un courant lm Le circuit comporte un moyen 3 tel qu'une résistance de shunt pour produire une chute de tension le long du conducteur 2, et deux éléments 4 et branchés au conducteur de part et d'autre du moyen 3 produisant la chute de tension Le courant passant à travers le premier élément 4 est un courant de référence Iref, ce premier élément délivrant une tension intermédiaire de commande Vc qui est appliquée au second élément 5 Le courant passant à travers le second élément 5 est désigné par lout et est commandé par la tension de commande Vc. Sans la présence du moyen 3 créant la chute de tension, le courant de sortie bout serait égal au courant de référence Iref traversant le premier élément 4 Toutefois, le moyen 3 créant la chute de tension introduit dans le conducteur 2 une tension de suppression Vo qui fait que le courant de sortie bout varie en fonction de la modulation de la tension effective de commande Vc. La figure 2 montre le même circuit que la figure 1, mais plus en détail, et l'on voit que le moyen 3 créant une chute de tension est une résistance et que les deux éléments 4 et 5 sont des transistors bipolaires PNP Les émetteurs des transistors 4 et 5 sont connectés au conducteur 2 et leurs bases sont connectées l'une à l'autre Les collecteurs des deux transistors 4 et 5 sont connectés à une barre 6 à tension nulle Ov à travers des résistances respectives 7 et 8 La résistance 7 connectée au premier transistor 4 a une valeur r, tandis que la résistance 8 connectée au second transistor 5 a la moitié de cette valeur, c'est-à-dire r/2 La tension Vout à travers la résistance 8 constitue la tension de sortie du circuit 1 à partir de laquelle on peut calculer le courant Im passant dans le conducteur 2 Le courant de référence Iref produit une chute de tension à travers la résistance d'émetteur du premier transistor 4, laquelle se transmet via la tension de base à la seconde résistance 8 Sans la présence de la chute de tension causée par le courant traversant la résistance 3, le courant lout délivré par le second transistor 5 serait égal au courant de référence Iref Toutefois, la chute de tension à travers la résistance 3 produit une modulation de la tension effective à l'émetteur du second transistor 5 et fait donc varier le courant de sortie bout Il en résulte une variation de la tension de sortie Vout, qui est rapportée à la terre et non pas à la tension Vcc appliquée au conducteur 2. Le courant Im passant dans le conducteur 2 dans le sens de la flèche représentée à la figure 2 fait baisser la tension de sortie Vout S'il passait dans le sens opposé, il augmenterait Vout. Dans le circuit représenté à la figure 2, le courant de référence Iref et donc aussi la tension de sortie Vout sont proportionnels à la tension Vcc appliquée au conducteur 2 On peut éliminer cette dépendance en ajoutant un moyen connu quelconque 9 pour produire un courant de référence d'amplitude constante. Le circuit représenté à la figure 2 peut aussi présenter des problèmes par le fait que la variation de la résistance à l'émetteur des transistors en fonction de la température peut provoquer des variations de gain en fonction de la température Les figures 3 et 4 représentent une autre forme de réalisation du circuit permettant de réduire ces variations. Les deux figures 3 et 4 concernent le même circuit, la figure 3 représentant plus schématiquement le fonctionnement et la figure 4 représentant en détail la structure du circuit Les composants du circuit des figures 3 et 4 qui sont les mêmes que les composants apparaissant dans les figures 1 et 2 portent les mêmes numéros de référence, mais augmentés de 10. Ce circuit introduit une seconde tension de suppression Vo 2 pour équilibrer la tension de suppression Vol créée par la résistance de shunt 13 Deux résistances 19 et 20, dont les valeurs sont égales, sont branchées respectivement entre le conducteur 12 et chacun des transistors 14 et 15 Les résistances 17 et 18 branchées respectivement entre les collecteurs des transistors 14 et 15 et la barre à tension nulle 16 ont des valeurs égales, la tension de sortie à travers la résistance 18 étant transmise à la base d'un troisième transistor 21 L'émetteur du troisième transistor 21 est connecté à l'émetteur du premier transistor 14 et son collecteur est connecté à la barre à tension nulle 16 à travers une résistance 22 La tension de sortie Vout de ce circuit est dérivée aux bornes de la résistance 22. Quand un courant Im passe dans le conducteur 12 dans la direction de la flèche de la figure 4, il déséquilibre les courants délivrés par les deux transistors 14 et 15 Ce déséquilibre fait que le troisième transistor 21 est polarisé dans le sens conducteur, de sorte qu'un courant Tout passe dans ce transistor Le courant lout augmente la chute de tension à travers la résistance 19, jusqu'à ce que les émetteurs des deux transistors 14 et 15 reviennent à la même tension Lorsque Vo 2 est égale à Vol, il s'ensuit que Tout x Ri = lm x R o Rl est la valeur de la résistance 19 et R est la valeur de la résistance 13. On voit donc que l'intensité du courant lm peut être déterminée directement à partir de lout ou Vout lout et Vout sont indépendants des courants passant à travers les transistors 14 et 15 et sont donc indépendants de la tension Vcc appliquée au conducteur 12 La tension de suppression Vo 2 a pour effet de maintenir tout à une valeur égale à Iref, si bien que le signal de sortie du circuit n'est pas affecté de variations de gain et de non-linéarités. L'invention décrite ci-dessus permet d'éliminer le fort signal variable, c'est-à-dire la tension appliquée au conducteur, et de mesurer la chute de tension à travers la résistance de shunt au moyen d' un circuit relativement simple. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus, mais s' étend à toute modification ou variante évidente pour un homme du métier. REVENDICATIONS 1 Circuit de mesure d' un courant dans un conducteur comportant une résistance pour introduire une chute de tension dans le conducteur, caractérisé en ce qu'il comporte un premier élément ( 4, 14) qui est branché au conducteur ( 2, 12) d'un côté de la résistance ( 3, 13) de façon qu'un premier courant passe à travers ce premier élément ( 4, 14), un second élément ( 5, 15) qui est branché au conducteur ( 2, 12) de l'autre côté de la résistance ( 3, 13) de façon qu'un second courant passe à travers ce second élément ( 5, 15), en ce que le premier élément ( 4, 14) est connecté au second élément ( 5, ) de façon à commander le second courant traversant le second élément ( 5, 15), et en ce que le circuit dérive du second courant un signal de sortie (Vout) représentatif du courant dans le conducteur ( 2, 12). 2 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément comporte un premier transistor ( 4, 14). 3 Circuit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le second élément comporte un second transistor ( 5, 15). 4 Circuit selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les bases desdits transistors ( 4, 5, 14, 15) sont connectées l'une à l'autre. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits transistors ( 4, 5, 14, 15) sont tous deux branchés entre le conducteur ( 2, 12) et une barre à tension nulle ( 6, 16). 6 Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits transistors ( 4, 5, 14, 15) sont branchés à la barre à tension nulle ( 6, 16) à travers des résistances respectives ( 7, 8, 17, 18). 7 Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites résistances ( 7, 8, 17, 18) sont de valeurs différentes. 8 Circuit selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le signal de sortie (Vout) est dérivé d'une tension de sortie appliquée à l'une ( 8,-18) desdites résistances branchées entre un transistor ( 5, ) et la barre à tension nulle ( 6, 16). 9 Circuit selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite tension de sortie est appliquée à la base d'un troisième transistor ( 21) pour délivrer le signal de sortie.