Brevet FR2748167A1 — publié le 19971031

La présente invention concerne un dispositif de commande d'une charge inductive, notamment d'une bobine d'électroaimant, à laquelle est associée une diode de récupération, ce dispositif comprenant un interrupteur électronique hacheur disposé en série avec la bobine et commandé par un modulateur de largeur d'impulsions en fonction d'un signal délivré par un organe de mesure du courant de la bobine. Les dispositifs de commande de bobine de ce type sont bien connus. La modulateur de largeur d'impulsions permet d'alimenter la bobine d'abord avec un courant élevé dit d'appel afin de fermer le circuit magnétique de l'électroaimant, puis avec un courant réduit dit de maintien juste nécessaire pour garder le circuit magnétique- ferme. Il est d'autre part connu d'alimenter le modulateur de largeur d'impulsions au moyen d'un circuit de tension continue à partir d'une source continue ou du réseau alternatif. Dans un tel dispositif, on cherche parfois à obtenir une ouverture rapide du circuit magnétique de l'électroaimant; or le courant de roue libre qui continue de circuler dans la bobine via la diode de récupération après le blocage du transistor hacheur retarde cette ouverture. On interpose donc de façon connue en série avec la bobine un deuxième transistor dit d'ouverture rapide ou de retombée rapide1 sollicité par un circuit de commande d'ouverture (voir par exemple le document DE92 27 165 > . L'invention a pour but de permettre de commander le transistor d'ouverture rapide sur de larges plages de tension d'alimentation et sous une tension flottante par rapport à la tension aux bomes de la bobine. Selon l'invention, le circuit d'alimentation du modulateur de largeur d'impulsions est un convertisseur à transformateur à deux enroulements secondaires dont l'un est relié au modulateur de largeur d'impulsions et dont l'autre est relié à la grille du transistor d'ouverture par l'intermédiaire d'un interrupteur d'ouverture sollicité par le signal d'ouverture. L'interrupteur d'ouverture est de préférence un optotransistor dont rouverture entraine la décharge de la capacité de grille du transistor d'ouverture rapide. II est avantageusement commandé par un circuit comprenant un comparateur de la tension continue d'alimentation avec au moins un seuil, la sortie du comparateur étant reliée à un élément de temporisation d'appel/maintien et à un organe de temporisation d'ouverture via un élément logique muni d'une entrée pour un signal bas niveau marche-arrêt. La description qui suit d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention, en regard des figures annexées, fera comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente schématiquement un dispositif de commande conforme à l'invention pour une bobine de contacteur. La figure 2 montre un exemple de réalisation de la commande du transistor d'ouverture dans le dispositif de la figure 1. Le dispositif représenté est destiné à commander une bobine B de contacteur électromagnétique ou, éventuellement, les bobines de deux contacteurs interdépendants associés en montage inverseur. II comprend un transistor hacheur Ti disposé en série avec la bobine, entre celle-ci et un point de potentiel bas, par exemple 0 volt, et un transistor d'ouverture rapide T2 disposé lui aussi en série avec la bobine, entre celle-ci et une ligne de potentiel haut V+. Une diode de récupération D est disposée en parallèle avec le montage série de la bobine B et du transistor T2. Les transistors T1 et T2 sont de préférence des transistors à grille isolée; il s'agit ici de transistors MOS, mais i1 peut s'agir également de transistors bipolaires à grille isolée dits IGBT. Le transistor hacheur Ti est relié à la sortie d'un circuit modulateur d'impulsions 11 indus dans un circuit contrôleur 10. Un capteur 12 du courant circulant dans la bobine B est relié au circuit 11 via un détecteur d'intensité crête 13. Les éléments composant le circuit 11 ou associés au circuit Il sont usuels et ne seront pas davantage décrits. Les transistors Tl,T2 sont des composants IGBT ou MOS à canal n. Le dispositif présente d'une part des bornes 14 d'alimentation et de commande permettant d'alimenter les différents circuits électroniques et de déterminer la marche et l'arrêt du contacteur au moyen d'un intermpteur non indiqué et d'autre part une bome 15 de commande permettant de déterminer la marche et l'arrêt du contacteur par un signal S à bas niveau provenant par exemple d'un bus industriel ou d'un organe de commande approprié tel qu'un automate programmable. Les bomes d'alimentation et de commande 14 sont reliées via un filtre 16 à un redresseur t7 dont la sortie au potentiel V+, considéré ci-après comme potentiel continu, est connectée au transistor T2, au circuit contrôleur 10 et à un convertisseur à transformateur 20. Selon l'invention, le convertisseur 20 comprend deux enroulements secondaires 21,22 (voir figure 2). Les enroulements 21,22 sont reliés respectivement par des conducteurs 23,24 au circuit contrôleur 10 pour alimenter celui-ci et à un interrupteur d'ouverture à commande isolée 25 ; l'interrupteur 25, par exemple un optotransistor, est commandé par le contrôleur 10 via un conducteur 26 pour rendre passant ou bloquer le transistor T2 afin d'alimenter ou non la bobine. Le conducteur 26 est raccordé à un circuit de commande d'ouverture 27 qui comprend un comparateur 28 analogique ou numérique de la tension appliquée au circuit contrôleur 10 par le conducteur 23 Un élément logique 29 reçoit d'une part le signal sortant du comparateur28 et d'autre part le signal S applicable au circuit 10 par la bome 15; la sortie de rélément logique 29 est reliée d'une part à un organe de temporisation d'appellmaintien 30a relié au modulateur 1, et d'autre part à- un organe de retard d'ouverture 30b auquel se raccorde le conducteur 26. L'organe de retard d'ouverture 30b, par exemple du type RC, permet d'ajuster le retard de blocage du transistor T2 et donc le temps de retombée de l'électroaimant. Comme on le voit figure 2, le transistor T3 du composant optique 25 est situé de manière à permettre la décharge de la capacité de grille du transistor T2 quand T3 se bloque. Une diode Zener Z est disposée en parallèle à T2 pour protéger celui-ci.- Le cicuit contrôleur 10 peut être un microcontrôleur doté d'entrées 31 pour sélectionner le calibre de la bobine du contacteur associé. Le microcontrôleur peut aussi être doté d'entrées et de sorties 26,26' doublées pour commander les bobines de deux contacteurs mutuellement associés en inverseur. Le dispositif représenté fonctionne de la façon suivante. La bobine B est supposée initialement non alimentée, de sorte que le circuit magnétique de rélectroalmant du contacteur est ouvert. Pour fermer ce circuit magnétique, on ferme rinterrupteur non représenté qui est associé aux bomes 14, ce qui applique la tension continue V+ au drain de T2, au circuit contrôleur 10 et au convertisseur 20. Le transistor de l'interrupteur d'ouverture 25 est rendu passant par le circuit 10 et la grille du transistor d'ouverture T2 est donc polarisée ; il en résulte que T2 est passant et que, comme T1 est également passant, la bobine B est alimentée avec un courant d'appel, puis un courant de maintien inférieur au courant d'appel quand le circuit modulateur d'impulsions 11 entre en oeuvre. Pour ouvrir le circuit magnétique, on ouvre rinterrupteur associé aux bomes 14, de sorte que la tension d'alimentation du circuit diminue depuis son niveau V+. Lorsqu'elle atteint le seuil du comparateur 28, l'organe de retard 30 applique avec le retard prédéterminé un signal à l'optotransistor 25 qui se bloque. La grille de T2 se décharge et T2 se bloque On obtient ainsi une retombée rapide de l'électroaimant. La même opération d'ouverture rapide peut être obtenue par la commutation du signal à bas niveau S présenté à la borne 15. Revendications 1 . Dispositif de commande d'une charge inductive, notamment d'une bobine d'électroaimant, à laquelle est associée une diode de récupération, comprenant - un interrupteur électronique hacheur disposé en série avec la bobine et commandé par un modulateur de largeur d'impulsions en fonction d'un signal délivré par organe de mesure du courant de la bobine, - le modulateur de largeur d'impulsions étant alimenté par un circuit d'alimentation en tension continue et inclus dans un circuit contrôleur, - un interrupteur électronique d'ouverture rapide constitué par un transistor à grille isolée disposé en série avec la bobine et commandable par un signal d'ouverture délivré par le circuit contrôleur, - la diode de récupération étant placée en parallèle à la bobine et à l'interrupteur d'ouverture, caractérisé par le fait que le circuit (20) d'alimentation du modulateur de largeur d'impulsions (71) est un convertisseur à transformateur à deux enroulements secondaires dont J'un (21) est relié au modulateur de largeur d'impulsions et dont l'autre (22) est relié à la grille du transistor d'ouverture (T2) par l'intermédiaire d'un interrupteur d'ouverture (25) sollicité par le signal d'ouverture. 2 . Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'interrupteur d'ouverture (25) est un optotransistor dont l'ouverture entraîne la décharge de la capacité de grille du transistor d'ouverture rapide (T2). 3 . Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'interrupteur d'ouverture (25) est commandé par un comparateur (28) de la tension continue d'atimentation avec au moins un seuil, la sortie du comparateur étant reliée à un organe de temporisation d'appellmaintien (30a) et à un organe de retard d'ouverture (30b) via un élément logique (29) muni d'une entrée pour un signal (S) de commande à bas niveau. 4 . Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le transistor d'ouverture (T2) est shuntable. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit controleur (10) est un microcontrôleur doté d'entrées (31) de sélection de calibre de bobines de contacteurs et d'entrées et sorties affectées aux bobines de deux contacteurs associés en inverseur.