Brevet FR2758217A1 — publié le 19980710

La présente invention concerne un sectionneur statique de circuit d'alimentation en courant continu d'une charge en cas de surintensité, destiné à être inséré dans le circuit de puissance de la charge et comprenant des moyens de détection de surintensité non passagère et des moyens de coupure de l'alimentation de la charge commandés par les moyens de détection d'une surintensité. Un tel sectionneur est connu de la demande de brevet FR-2 400 787. Ce sectionneur est un quadripôle. C'est également le cas des autres sectionneurs connus tels que le sectionneur décrit dans la demande de brevet FR- 2 670 337. Un quadripôle impose la présence de quatre connecteurs à différents endroits du circuit de puissance et ne peut donc se substituer à un fusible classique. L'invention a principalement pour but de permettre la simple substitution d'un sectionneur statique aux fusibles. A cet effet, le sectionneur statique selon l'invention est caractérisé en ce que lesdits moyens de détection d'une surintensité et de coupure de l'alimentation de la charge sont constitués par les composants d'un dipôle en série avec la charge. Selon un mode d'exécution préféré de l'invention, le dipôle est constitué d'un circuit intégré d'initialisation de microprocesseur en parallèle avec une résistance de mesure du courant et un transistor en série avec la résistance et fonctionnant en interrupteur commandé par le circuit intégré. L'originalité de ce mode d'exécution réside donc dans l'utilisation nouvelle d'un circuit intégré habituellement utilisé pour l'initialisation d'un microprocesseur lors de la phase de sa mise sous tension. Un tel circuit présente une sortie passant de l'état logique 0 à 1 lorsqu'une tension supérieure à une valeur de seuil est appliquée à ses bornes d'alimentation. Ce circuit présente en outre la particularité intéressante pour la nouvelle application que l'état de sa sortie retombe à 0 si la valeur de seuil est dépassée pendant un temps supérieur à un temps déterminé. Ainsi, la surtension passagère due à la surintensité passagère dans la résistance de mesure lors de la mise sous tension de la charge ne provoque pas la coupure du courant, alors qu'une surtension due, par exemple, à un blocage du moteur constituant la charge, provoque la coupure. Selon un autre mode d'exécution, le sectionneur est constitué de composants discrets constituant des moyens de détection d'une surintensité, des moyens de filtrage et de mémorisation de la tension d'alimentation destinés à supprimer l'effet d'une surintensité passagère lors de la mise sous tension de la charge et à conserver en mémoire la présence de la tension d'alimentation et des moyens de coupure de l'alimentation de la charge. Dans le sectionneur statique selon la demande de brevet FR 2 400 787, les moyens de filtrage et de mémorisation de la tension d'alimentation destinés à supprimer l'effet d'une surintensité passagère lors de la mise sous tension de la charge, en particulier lors du démarrage d'un moteur, sont constitués de manière classique d'un condensateur en série avec une résistance. Rien n'est prévu toutefois pour décharger rapidement le condensateur lors de l'interruption de l'alimentation du moteur et du sectionneur, de telle sorte que le temps de recouvrement du sectionneur statique est relativement long, le condensateur devant se décharger au travers d'une résistance dont la valeur est importante. Afin de pallier cet inconvénient, les composants du dipôle selon l'invention constituent en outre des moyens de détection de la disparition de la tension d'alimentation et des moyens d'effacement des moyens de mémorisation. Les moyens de mémorisation de la tension d'alimentation étant en général constitués essentiellement par un condensateur, les moyens d'effacement constituent des moyens de purge de la charge électrique du condensateur. Dans un second mode d'exécution de l'invention, plusieurs composants interviennent en outre dans plus d'une fonction, ce qui permet de réduire le nombre de composants du circuit. Ces deux modes d'exécution sont exposés plus en détail en référence au dessin annexé dans lequel: La figure 1 montre schématiquement le branchement du sectionneur statique selon l'invention; la figure 2 représente un premier mode d'exécution du sectionneur statique; la figure 3 représente un second mode d'exécution du sectionneur statique; la figure 4 représente, sous forme de schéma bloc, les différentes fonctions remplies par le circuit de la figure 3; la figure 5 montre, entre trait gras, les composants du circuit intervenant dans la fonction de détection d'une surintensité; la figure 6, montre en trait gras, les composants du circuit intervenant dans la fonction filtrage et mémorisation de la tension d'alimentation; la figure 7 montre, en trait gras, les composants du circuit intervenant dans la fonction coupure de l'alimentation de la charge ou fonction interrupteur; la figure 8 montre, en trait gras, les composants du circuit intervenant dans la fonction détection de la disparition de la tension d'alimentation et; la figure 9 montre, en trait gras, les composants du circuit intervenant dans la fonction effacement de la mémoire ou purge de la charge électrique. La figure 1 représente, schématiquement, le sectionneur statique selon l'invention constitué d'un dipôle SS monté en série avec un moteur MO entre les pôles + et - d'une source d'alimentation en courant continu. Le dipôle SS est branché plus précisément entre le pôle + de la source et le moteur. Un interrupteur, non représenté, permet d'interrompre l'alimentation. La figure 2 représente le mode d'exécution préféré du dipôle SS. La borne 0 n'est pas connectée. Elle sert uniquement de référence pour les tensions dans le circuit. Le dipôle SS est constitué de trois composants: un circuit intégré CI, une résistance R et un transistor T. Le circuit intégré CI est un circuit utilisé habituellement pour l'initialisation d'un microprocesseur lors de la phase de mise sous tension, par exemple un circuit vendu dans le commerce sous la dénomination MAX810T présentant deux bornes d'alimentation 1 et 2 et une borne de sortie S. le circuit CI est branché entre les bornes du dipôle en parallèle avec la résistance R et le transistor T en série avec R et dont la base est reliée à la sortie S du circuit CI pour la commande du transistor fonctionnant en interrupteur. Le sectionneur fonctionne comme suit: Avant la mise sous tension du moteur la sortie S du circuit CI est à l'état logique 0 et le transistor T est bloqué, lors de la mise sous tension du moteur, une tension relativement élevée est donc appliquée aux bornes 1 et 2 du circuit CI. Cette tension, supérieure à la valeur du seuil, a pour effet de faire passer la sortie S de l'état 0 à l'état 1 qui correspond à une tension suffisante pour débloquer le transistor T. Le courant de démarrage peut donc passer à travers R et T en maintenant aux bornes 1 et 2 du circuit CI une tension supérieure à sa valeur de seuil. Mais comme ce courant de démarrage ne dure pas, la durée de la surtension aux bornes 1 et 2 reste inférieure à un temps déterminé appelé "délai", la sortie S reste à l'état 1 et le transistor T reste conducteur. Par contre, lors d'un calage ou d'un blocage du moteur M0, la surintensité à travers R se traduit par une augmentation de la tension aux bornes 1 et 2 de CI supérieure à sa tension de seuil. La durée de cette tension étant supérieure au "délai", la sortie S retombe à l'état 0 ce qui bloque le transistor T. Dès que la tension entre les bornes + et - est supprimée, le sectionneur est prêt à fonctionner à nouveau. Le second mode d'exécution, représenté aux figures 3 à 9 est réalisé de manière plus conventionnelle au moyen de composants discrets, mais avec une économie de composants et des fonctions originales. Le circuit représenté comprend, en parallèle entre les bornes du dipôle, une résistance R3, un condensateur C en série avec une résistance Ri, un circuit intégré CI en série avec une diode D et une résistance R6, un transistor T1 de type PNP en série avec une résistance R4, un transistor T4 de type NPN en série avec deux résistances R8 et R9 et un transistor T3 de type PNP en série avec une résistance R2. En parallèle au condensateur C est branchée une diode de Zener Z polarisée en tension inverse. Le circuit comprend en outre un quatrième transistor T6 de type NPN dont la base est reliée au point commun de la diode D et de la résistance R6, l'émetteur est relié au point commun du condensateur C et de la résistance Rl et le collecteur est relié au point commun des résistances R8 et R9, ce point commun étant en outre relié à la base du transistor T3, et une résistance R4 à travers laquelle la base du transistor T1 reliée à la sortie S du circuit CI. La base du transistor T4 est reliée au collecteur du transistor T1. La diode Zener a pour rôle de limiter la tension aux bornes du condensateur C. Le circuit CI est un circuit à valeur de seuil. Si une tension supérieure à son seuil interne se présente entre ses bornes E (entrée) et M (masse) sa sortie S passe d'une tension nulle à une tension positive. La diode D empêche une destruction de la jonction base- émetteur du transistor T6. Le circuit représenté à la figure 3 assure les fonctions représentées par des rectangles à la figure 3. Ces fonctions sont: - filtrage et mémorisation de la tension + (tension d'alimentation), - détection d'une surintensité, - détection de la disparition de la tension +, - effacement de la mémoire de la tension + (purge de la charge), - interrupteur, indiqué par I. Plusieurs des composants du circuit participent à plusieurs fonctions. Ainsi, R1, C et T3 participent à trois fonctions et R2, R6 et T6 participent à deux fonctions. La fonction détection d'une surintensité est représentée à la figure 5. Le courant moteur passe au travers de R2 en y créant une différence de potentiel que l'on retrouve sur les bornes de détection du circuit CI. L'apparition d'une tension à la sortie S de CI signifie que l'on a une chute de tension trop importante dans R2, c'est-à-dire une surintensité. Relevons que lors de cette interruption, la tension aux bornes du condensateur C augmente jusqu'à la valeur de la tension Zener de la diode Z, ce qui a tendance à confirmer la détection de la présence de cette tension. La fonction filtrage et mémorisation de la tension est représentée à la figure 6. Lors de la mise sous tension du dispositif, le courant de démarrage du moteur ne doit pas être perçu comme une surintensité à interrompre. Cette fonction est assurée par le condensateur C qui se charge suffisamment lentement à travers Ri pour que le circuit CI ne détecte pas une tension supérieure à son seuil de déclenchement. Une fois chargé, le condensateur C conserve la mémoire de la présence de la tension d'alimentation (+). La fonction interrupteur est représentée à la figure 7. Lorsqu'une tension apparaît à la sortie S du circuit CI, elle provoque le blocage des transistors T1 et T4 et du transistor de puissance T3. Le courant moteur tombe pratiquement à zéro. Seul subsiste un courant résiduel à travers la résistance R3. La fonction de détection de la disparition de la tension d'alimentation (+) est représentée à la figure 8. Lorsque l'alimentation est interrompue, en particulier en raison d'un ordre d'arrêt du moteur et que la tension + du dispositif disparaît, le condensateur C se décharge à travers les résistances R1, R3 et R6 et la jonction base- émetteur du transistor T6. C'est la conduction de ce transistor qui caractérise la détection de la disparition de la tension. La fonction effaçage de la mémoire ou purge de la charge électrique est représentée à la figure 9. Lors de l'interruption de la tension d'alimentation,), la charge du condensateur C fournit un courant qui est bouclé par un circuit de puissance constitué des transistors T3 et T6. La résistance R3, qui a servi à l'amorçage de la détection de la disparition de la tension est court-circuitée et la conduction du transistor T6 est assurée beaucoup plus longtemps par R2 et R6. Ce circuit se caractérise par une faible chute de tension, caractéristique indispensable pour une implantation en série, ainsi que par une bonne précision du déclenchement, d'une faible dérive en température, un temps de recouvrement très court et un faible courant de fuite après déclenchement. Ce circuit se caractérise en outre par un coût particulièrement bas en comparaison de ses performances. l REVENDICATIONS. 1. Sectionneur statique de circuit d'alimentation en courant continu d'une charge (MO) en cas de surintensité, destiné à être inséré dans le circuit de puissance de la charge et comprenant des moyens de détection de surintensité non passagère (CI, R; Ri, R2, T3, CI) et des moyens de coupure de l'alimentation de la charge (T; T3, R2, R8, R9, T4,T1, R7, R4) commandés par les moyens de détection de surintensité, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection d'une surintensité et de coupure d'alimentation de la charge sont constitués par les composants d'un dipôle (SS) en série avec la charge. 2. Sectionneur statique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dipôle est constitué d'un circuit intégré d'initialisation de microprocesseur (CI) en parallèle avec une résistance (R) de mesure du courant et un transistor (T) en série avec la résistance et fonctionnant en interrupteur commandé par le circuit intégré. 3. Sectionneur statique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dipôle est constitué de composants discrets constituant des moyens de détection d'une surintensité (R1, R2, T3, CI), des moyens de filtrage et de mémorisation de la tension d'alimentation (C, Rl) destinés à supprimer l'effet d'une surintensité passagère lors de la mise sous tension de la charge et à conserver en mémoire la présence de la tension d'alimentation et des moyens de coupure de l'alimentation de la charge (T3, R2, R8, R9, T4, T1, R7, R4). 4. Sectionneur statique selon la revendication 3, caractérisé en en ce que les composants de ce dipôle constituent en outre des moyens de détection de la disparition de la tension d'alimentation (C, R1,R3, R6, T6) et des moyens d'effacement des moyens de mémorisation (R2, R6, T3, T6). 5. Sectionneur statique selon la revendication 4, caractérisé en ce que plusieurs composants du dipôle (C, R1, R2, R6, T3, T6) interviennent dans plus d'une fonction du dipôle. 6. Sectionneur statique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de filtrage et de mémorisation de la tension d'alimentation sont constitués essentiellement d'un condensateur (C) et que les moyens d'effacement sont constitués d'un court- circuit commandé de ce condensateur (R2, R6, T3, T6). 7. Sectionneur statique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dipôle est disposé entre la borne positive de la source d'alimentation et le moteur et que le dipôle comprend, entre ses bornes, une première résistance (R3), un condensateur (C) en série avec une deuxième résistance (R1) et une diode Zener (Z) en parallèle avec le condensateur pour limiter la tension aux bornes du condensateur, un circuit intégré (CI), constituant un circuit à valeur de seuil, en série avec une diode (D) et une troisième résistance (R6), le point commun du circuit intégré et de la diode étant relié au point commun du condensateur et de la deuxième résistance, un premier transistor (T1) en série avec une quatrième résistance (R7) et dont la base est reliée à travers une cinquième résistance (R4) à la sortie (S) du circuit intégré, une sixième et une septième résistances (R8, R9) en série avec un deuxième transistor (T4) dont la base est reliée au point commun du premier transistor (T1) et de la quatrième résistance (R7) et un troisième transistor (T3) en série avec une huitième résistance (R2) et dont la base est reliée au collecteur du quatrième transistor (T6), l'émetteur de ce quatrième transistor étant relié au point commun du condensateur (C) et de la deuxième résistance (Ri), sa base étant reliée au point commun de la diode (D) et de la troisième résistance (R6), - les moyens de détection d'une surintensité étant constitués des deuxième (Ri) et huitième (R2) résistances, du circuit intégré (CI) et du troisième transistor (T3), - les moyens de filtrage et de mémorisation de la tension d'alimentation étant constitués du condensateur (C) et de la deuxième résistance (Ri), - les moyens de coupure de l'alimentation de la charge étant constitués des quatrième, cinquième, sixième, septième et huitième résistances (R7, R4, R8, R9, R2) et des premier, deuxième et troisième transistors (T1, T4, T3), - les moyens de détection de la disparition de la tension d'alimentation étant constitués des première, deuxième et troisième résistances (R3, RI, R6), du condensateur (C) et du quatrième transistor (T6) et - les moyens d'effacement des moyens de mémorisation étant constitués du condensateur (C), des troisième et quatrième transistors (T3, T6) et des troisième et huitième résistances (R6, R2).