Brevet FR2743208A1 — publié le 19970704

La présente invention est relative à un dispositif pour la protection contre les surtensions d'un élément, tel qu'un transistor, qui commande l'alimentation d'une charge, tel qu'un moteur électrique de véhicule automobile. Elle concerne également un procédé pour la gestion d'un tel élément de commande d'alimentation. L'invention trouve avantageusement application dans le domaine des véhicules automobiles. En particulier, l'invention est avantageusement utilisée pour la protection de la commande des moteurs électriques de chauffage, ventilation ou climatisation d'habitacles de véhicules ou encore des moteurs électriques de ventilateurs de refroidissement de moteur à combustion de véhicules automobiles. On a représenté sur la figure 1 un circuit d'alimentation d'une charge M par une tension continue U, qui comporte un élément de commande 1 qui est un transistor de type MOSFET. Classiquement, ainsi qu'illustré sur cette figure, on protège un tel transistor 1 contre les surtensions par l'intermédiaire d'une diode Zener 2, dont l'anode et la cathode sont respectivement reliées à la grille et au drain dudit transistor 1, ladite diode limitant la tension grille/drain dudit transistor 1. Une diode 3 est également montée en opposition par rapport à la diode Zener 2 entre la grille et le drain du transistor 1 pour éviter un court-circuit entre la grille et le drain lorsque la diode Zener 2 est passante. Toutefois, cette protection contre les surtensions impose de dimensionner le transistor 1 de façon à ce qu'il puisse supporter des puissances importantes, lorsqu'il est fermé. La tension Zener de la diode 2 est en effet en générale de 25 Volts, et la tension entre la source et la grille de l'ordre de quelques volts. La puissance que doit pouvoir supporter le transistor est donc de l'ordre de (30 Volts) * I, où I est le courant en sortie du moteur M. Ceci rend nécessaire l'utilisation d'un transistor capable de dissiper des puissances importantes, un tel composant étant relativement cher et corollairement plus encombrant. Par ailleurs, la diode Zener 2 et la diode 3 sont des composants dont le coût est non négligeable, en particulier dans le cas de circuits d'alimentation fabriqués en grande série. Un but de l'invention est de pallier ces inconvénients. Elle propose à cet effet en particulier un dispositif de protection contre les surtensions dans lequel la diode Zener 2 et la diode 3 sont supprimées. Plus particulièrement, l'invention propose un dispositif pour la protection contre les surtensions d'un élmément, tel qu'un transistor, qui commande l'alimentation d'une charge électrique, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour la détection d'une telle surtension, ainsi qu'une unité de commande qui rend ledit élément totalement passant lorsqu lune surtension est détectée, de sorte que ladite surtension est absorbée par la charge. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit. Cette description est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1, déjà analysée, illustre un dispositif de protection contre les surtensions conformes à un art antérieur connu - la figure 2 illustre un dispositif de protection conforme à un mode de réalisation de l'invention - la figure 3 illustre une autre application possible pour l'invention. Le circuit illustré sur la figure 2 comporte un moteur électrique M alimenté par une source de tension continue U, ainsi qu'un transistor de type MOSFET 11 qui commande l'alimentation de ce moteur M. Ce moteur M est par exemple un moteur de chauffage, ventilation ou climatisation d'habitacle de véhicule automobile. La source S du transistor 11 est reliée à la masse, tandis que son drain D est relié à l'une des bornes du moteur M. La grille G du transistor 11 est commandé en tension par une unité de commande Uc. Dans le cas où le moteur M est un moteur de ventilation, l'unité de commande Uc comporte par exemple le microprocesseur de gestion de la climatisation du véhicule. En variante, l'unité de commande peut bien entendu également comporter un circuit ASIC. Cette unité de commande Uc reçoit des organes de commande à l'intérieur du véhicule une information relative à la commande du transistor 11. L'unité de commande Uc génère une tension qui est appliquée sur la grille G du transistor 11, et qui rend celui-ci plus ou moins passant, le transistor fonctionnant alors en impédance variable pour régler le courant I circulant dans le moteur, et donc sa vitesse de rotation. Dans l'exemple illustré sur la figure 2, la surtension est détectée aux bornes de la source de tension continue U. L'unité Uc comporte à cet effet des moyens pour comparer la tension aux bornes de cet ensemble à une valeur de référence donnée. En variante, la surtension peut être mesurée entre la source S et le drain D du transistor 11. Dans ce cas, l'unité de commande Uc comporte des moyens pour maintenir l'élément de commande dans l'état totalement passant pendant un certain laps de temps après la détection d'une surtension, de manière à éviter les oscillations sur l'état du transistor 11. En effet, lorsque le transistor 11 est dans l'état totalement passant, la tension entre son drain et sa source n'est plus représentative de la surtension. En variante, un condensateur de lissage peut être monté en parallèle entre les deux extrémités du circuit entre lesquelles la surtension est mesurée. Lorsqu'une surtension est détectée, l'unité Uc applique sur la grille du transistor 11 une tension qui rend celui-ci totalement passant. La surtension est alors absorbée par la charge M, ce qui n'occasionne pas de surpuissance dans le transistor 11. Lorsque la surtension a disparu, l'unité de commande Uc applique à nouveau sur la grille G du transistor 11 la tension qu'elle appliquait avant l'apparition de la surtension. On a illustré sur la figure 3 une application de l'invention à la protection contre les surtensions de la commande d'un moteur synchrone polyphasé. Le moteur synchrone M représenté sur cette figure est un moteur triphasé. Les trois enroulements de son stator ont été référencés L1, L2 et L3. Ces trois enroulements L1, L2 et L3 sont reliés d'un côté à une source de tension continue 4 qui est par exemple la batterie du véhicule, et de l'autre à la masse par l'intermédiaire de transistors MOSFET T1, T2 et T3 qui commandent la commutation des phases du moteur M et qui sont reliés auxdits enroulements L1 à L3 par leur drain. Lorsqu'une surtension est détectée sur la source d'alimentation 4, les tensions des grilles G1 à G3 des transistors T1 à T3 sont commandées par l'unité de gestion 5 de façon que tous les transistors T1 à T3 soient totalement passants. La surtension de la source est alors absorbée par les courants circulant dans les enroulements L1 à L3. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la protection contre les surtensions d'un élément (11), tel qu'un transistor qui commande l'alimentation d'une charge électrique (M), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (uc) pour la détection d'une telle surtension, ainsi qu'une unité de commande (Uc) qui rend ledit élément (11) totalement passant lorsqu'une surtension est détectée, de sorte que ladite surtension est absorbée par la charge (M). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (Uc) de détection de la surtension comporte des moyens pour mesurer la tension d'une source de tension continue qui alimente ladite charge et pour comparer cette tension à une valeur de référence donnée. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (Uc) de détection de la surtension comporte des moyens pour mesurer la tension entre les extrémités de l'élément de commande (11) et pour comparer cette tension à une valeur de référence donnée. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour maintenir l'élément de commande (11) dans son état totalement passant pendant un certain laps de temps après la détection d'une surtension. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un condensateur de lissage est monté en parallèle entre les extrémités de l'élément de commande. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de commande (11) est un transistor de type MOSFET. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la charge (M) est un moteur électrique de véhicule automobile, tel qu'un moteur électrique de chauffage, ventilation, ou climatisation d'habitacle de véhicule automobile ou un moteur électrique de ventilateur de refroidissement de moteur à combustion. 8. Procédé pour la gestion d'un élément (11) tel qu'un transistor, qui commande l'alimentation d'une charge électrique (M), caractérisé en ce que lorsque l'on détecte une surtension, on rend ledit élément de commande (11) totalement passant, de sorte que ladite surtension est absorbée par la charge. 9. Procédé selon la revendication 8, pour la protection contre les surtensions de transistors qui commandent la commutation des phases d'un moteur électrique synchrone polyphasé, caractérisé en ce que lorsque l'on détecte une surtension, on rend totalement passants tous les transistors.