Brevet FR2689341A1 — publié le 19931001

Circuit limiteur de courant, notamment pour une charge inductive La présente invention concerne un circuit limiteur de courant pour une charge, notamment une charge inductive, par exemple un relais, dans lequel la charge est reliée d'une part à une tension d'alimentation et d'autre part, par l'intermédiaire d'un circuit série, formé d'un élément de commutation comportant une entrée de commande, par exemple d'un transistor, et d'une résistance, à un potentiel de10 référence, par exemple la masse, et l'entrée de commande est reliée au potentiel de référence par l'intermédiaire d'une diode Zener. Un circuit de ce genre est connu En outre, d'après la demande de brevet européen EP-0 252 638 Bl, il est connu de mesurer le courant traversant la charge et de le comparer à un courant de consigne Sur la base de la comparaison, l'élément de commutation est périodiquement entièrement bloqué ou placé à l'état entièrement passant pour régler le courant désiré traversant la charge. Dans le circuit connu d'après la demande de brevet EP-0 252 638 Bi, un inconvénient tient au fait qu'il faut mesurer, d'une manière complexe, le courant traversant la charge et que l'élément de commutation peut être commandé uniquement sur la base du résultat de mesure. La présente invention a pour but d'indiquer un circuit limiteur de courant, dans lequel, de façon particulièrement simple, le courant désiré traversant la charge est réglé de façon précise Le réglage du courant désiré doit s'effectuer notamment automatiquement et sans réglage d'asservissement et indépendamment de la valeur de la tension d'alimentation.5 Ce problème est résolu grâce au fait que la diode Zener est réalisée sous la forme d'une diode de référence. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence à la figure unique qui représente un10 circuit limiteur de courant pour une charge inductive. Conformément à la figure, la bobine d'un relais 1 est reliée d'une part à une tension d'alimentation U et d'autre part, par l'intermédiaire d'un transistor 3 et d'une résistance 4, à un potentiel de référence, ici la masse M La base 5 du transistor 3 est également reliée au potentiel de référence M par l'intermédiaire de la diode à luminescence 6 et de la diode Zener 7 réalisée sous la forme d'une diode de référence En outre, la base 5 est raccordée par l'intermédiaire de l'optocoupleur 8 à une tension de commande20 de par exemple + 5 V. Si l'optocoupleur 8 n'est pas commandé, bien entendu le transistor 3 ne l'est pas non plus Dans ce cas, le courant passant dans le relais 1 est nul Si l'optocoupleur 8 est commandé, la tension de commande chute dans l'optocoupleur 8, la diode 6 et la diode Zener 7. Le courant I, qui passe dans le relais 1, est produit en principe par la tension UT chutant dans le transistor 3 et par les résistances ohmiques du relais 1 et de la résistance 4 Si la tension d'alimentation U était30 connue par avance et constante, il serait possible d'une manière très simple de régler le courant I passant dans le relais 1 de manière que d'une part le relais 1 réponde de façon sûre, mais que d'autre part la puissance dissipée dans le relais 1 soit réduite au minimum En effet, dans ce cas, il suffirait de régler la valeur R de la résistance 4 et que le transistor 3 soit placé complètement à l'état passant. La tension d'alimentation U fluctue cependant notablement, par exemple entre 19,2 V et 30 V Il faut alors bien entendu que la valeur de la résistance 4 soit telle que, même dans le cas de la tension d'alimentation minimale I de 19,2 V, le relais 1 réponde de façon sûre En raison de cette valeur, il circulerait, dans le cas d'une tension d'alimentation U supérieure, égale par exemple à 28 V, un10 courant I supérieur à ce qui est nécessaire La puissance dissipée P dans le relais 1 augmente alors en fonction du carré du courant I En raison de la puissance dissipée, en particulier dans le cas du branchement en série de plusieurs relais, il se pose des problèmes de refroidissement La réduction au minimum de la puissance dissipée P dans le relais 1, est le problème proprement dit à la base de la présente invention. Ce problème est résolu grâce au fait que le transistor 3 n'est pas placé simplement à l'état passant, mais n'est commandé et par conséquent n'est également bloqué que dans la mesure o le courant I, qui est nécessaire pour obtenir une réponse sûre du relais 1, passe Ceci est obtenu au moyen de la diode 6 en liaison avec la diode de référence 7. La tension appliquée à la base 5 du transistor 3 est déterminée, dans ce cas, par la chute de tension dans la diode 6 et dans la diode Zener 7 Afin de maintenir aussi constante que possible la tension appliquée à la base 5 du transistor 3, la diode Zener 7 est réalisée sous la forme d'une diode de référence Une diode de référence est une diode Zener présentant une tension de Zener connue de façon précise, c'est-à-dire que la tension possède seulement une très faible dépendance vis-à-vis de la température, et la dispersion de fabrication de diodes Zener individuelles d'une série est très faible La tension de Zener UZ est égale par 4 2689341 exemple à 1,25 volt et est maintenue avec une précision de i %C La tension UD de la diode à l'état passant dépend certes de la température, ce qui cependant n'est pas gênant dans le cas présent Au contraire, étant donné que la tension UD à l'état passant dépend de la température, la dépendance de la tension UT à l'état passant du transistor 3 vis-à-vis de la température est au moins partiellement compensée Si par exemple la tension de Zener UZ est égale à 1,25 V et si10 les tensions à l'état passant UD et UBE de la diode 6 et de la section base-émetteur du transistor 3 sont égales à 0,7 V, le courant passant la résistance 4 se calcule conformément à UR UZ + UD UBE Uz I = = = (équation 1) R R R R désignant la valeur résistive de la résistance 4 Lorsque la résistance 4 possède par exemple une valeur R = 160 ohm, un courant I égal à 7,8 m A passe dans la résistance 4 et par conséquent également dans le relais 1.20 La tension de Zener Uz de la diode de référence 7 et la valeur résistive R de la résistance 4 sont naturellement choisies de manière à réduire au minimum la puissance dissipée P dans le relais 1 tandis qu'une réponse sûre du relais 1 est néanmoins assurée même si la tension d'alimentation U est relativement faible. Pour réduire plus encore la puissance dissipée P dans le relais 1, une diode Zener 9 est branchée en parallèle avec ce relais 1 Cette diode Zener 9 peut également assumer la fonction de la diode à effet unidirectionnel, qui doit30 être de toute façon présente pour supprimer des tensions inductives qui apparaissent lors de l'ouverture du relais 1. La tension à l'état passant U 9 de la diode Zener 9 est choisie de manière que le courant Il, qui en raison de la présence de cette tension de Zener U 9 traverse le relais 1, réduise encore plus la puissance dissipée P dans le relais 1, la réponse sûre du relais 1 étant cependant assurée Dans ce cas, la puissance dissipée P dans le relais 1 est en effet non seulement réduite à la valeur P = I 2 Ri (équation 2) mais en outre à la valeur P = U 2/Rl (équation 3) R 1 étant la résistance ohmique de la bobine du relais 1. La puissance différentielle dissipée est absorbée par la diode Zener 9. On branche de préférence plusieurs circuits limiteurs de courant décrits précédemment en parallèle, les circuits possédant une diode de référence commune 7 De ce fait, une seule diode de référence 7 est nécessaire En raison du prix relativement élevé de diodes de référence, ceci conduit à une économie importante de coût Le découplage des différents circuits limiteurs de courant est garanti par les diodes 6, qui sont reliées respectivement qu'à un seul transistor 3. Avantageusement, le circuit limiteur de courant est utilisé dans un circuit de sortie numérique pour des commandes programmables en mémoire, par exemple dans un module de sortie numérique d'une unité de commande programmable en mémoire à agencement modulaire En effet, dans des unités de commande programmables en mémoire, un grand nombre de signaux doit être fourni de sorte qu'il faut disposer côte-à-côte, avec une grande densité, un grand nombre de relais, si bien qu'il est absolument nécessaire de réduire au minimum la puissance dissipée qui apparaît. Il faut enfin mentionner que la diode à luminescence servant à l'affichage de l'état de commutation de l'élément de commutation 3 pourrait bien entendu être également dans le circuit de charge du transistor 3, et ce en étant montée aussi bien en parallèle avec le relais 1 qu'en série avec ce dernier Le montage de la diode à luminescence 6 entre la diode de référence 7 et la base 5 est cependant particulièrement avantageux, car la diode à luminescence 6 a dans ce cas une fonction triple, à savoir d'une part la compensation en température de la tension UT à l'état conducteur du transistor 3, d'autre part la séparation du potentiel des différents circuits limiteurs de courant et en outre également l'affichage de l'état de commutation du transistor 3 On fait par conséquent l'économie d'une diode. REVENDICATIONS 1 Circuit limiteur de courant pour une charge, notamment une charge inductive, par exemple un relais, dans lequel la charge est reliée d'une part à une tension5 d'alimentation et d'autre part, par l'intermédiaire d'un circuit série formé d'un élément de commutation comportant une entrée de commande, par exemple d'un transistor, et d'une résistance, à un potentiel de référence, par exemple la masse, et l'entrée de commande est raccordée au potentiel de référence par l'intermédiaire d'une diode Zener, caractérisé par le fait que la diode Zener ( 7) est réalisée sous la forme d'une diode de référence. 2 Circuit limiteur de courant selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins une diode ( 6) est branchée entre la diode Zener ( 7) et l'entrée de commande ( 5). 3 Circuit limiteur de courant selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la diode ( 6) est réalisée sous la forme d'une diode à luminescence. 4 Circuit limiteur de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'une diode Zener ( 9) est branchée en parallèle avec la charge ( 1). Circuit limiteur de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'elle est utilisée dans un circuit de sortie numérique pour des commandes programmables en mémoire.