Brevet FR2760915A1 — publié le 19980918

La présente invention concerne des circuits de commande, et, plus particulièrement, mais non exclusivement, des circuits de commande destinés à être utilisés dans des applications de commande de composants d'automobiles. Dans l'industrie automobile, on a utilisé des relais pour réaliser une connexion commutée entre des composants et la batterie électrique d'un véhicule. Dans le passé, les relais ne tiraient pas de courant de la batterie lorsque les compo- sants étaient déconnectés. Dans le but de supprimer le relais et de faire en sorte que les compo- sants soient directement connectés à la batterie, on a utilisé typiquement un microrégisseur servant à commander des composants tels que des commutateurs. Un problème avec ce genre de montage est que les commutateurs situées du côté haute tension (les commutateurs connectés à la batterie) possèdent un circuit de commande qui est également connecté à la batterie. De façon générale, le circuit de commande demande un petit courant continu pour polariser certains composants, et ceci donne toujours naissance à un courant stationnaire petit, mais fini, qui est extrait par les composants lorsque ceux-ci sont déconnectés. Il existe donc le besoin de diminuer le courant tiré de la batterie, et on souhaite donc réduire le courant stationnaire, sans augmenter de nouveau le nombre de composants discrets en ayant recours de nouveau à des relais. De plus, les fabricants d'automobiles continuent d'augmenter le nombre des dispositifs électriquement actionnés qui sont prévus dans un véhicule, ce qui a pour effet d'augmenter le nombre des composants qui sont directement connectés à la batterie. Ceci s'ajoute au courant absorbé et rend le problème encore plus délicat. L'invention cherche à produire un circuit de commande qui réduit les inconvénients ci-dessus indiqués. Selon l'invention, il est proposé un circuit de commande servant à commander un commutateur de courant de facçon à fournir un courant à un circuit de charge, qui comprend: un circuit de déclenchement à hystérésis, couplé de façon à faire sélectivement commuter dans l'état conducteur le commutateur de courant en fonction d'un signal de commande; et un transistor couplé de façon à fournir sélectivement un courant d'activation au circuit de déclenchement à hystérésis en fonction du signal de commande; o le courant d'activation n'est fourni au circuit de déclenchement à hystérésis que lorsque le signal de commande possède une valeur prédéterminée, de sorte que le circuit de charge n'extrait de courant que lorsque le signal de commande n'a pas la valeur prédéterminée. De cette manière, le circuit de commande assure que sensiblement aucun courant n'est extrait de la batterie lorsque le circuit de charge est dans le mode d'attente. On va maintenant décrire un mode de réalisation à titre d'exemple en se reportant à la figure unique, qui montre un mode de réalisation préféré d'un circuit de commande selon l'invention. Sur la figure unique, est représenté un circuit de commande 10 destiné à être couplé entre une batterie électrique (non représentée) et un circuit de charge 200. Une borne 15 d'entrée de batterie du circuit de commande 10 est couplée à une borne positive de la batterie (non représentée) afin de recevoir une tension de batterie Vbat. Une borne de terre 20 est couplée à la borne de terre de la batterie. Une borne d'entrée de commande 25 est couplée de façon à recevoir un signal de commande, comme décrit ultérieurement. Un premier transistor NMOS (transistor métal-oxyde-semiconducteur à dopage de type N) 30 possède une électrode de commande qui est couplée à la borne d'entrée de commande 25 et à des première et deuxième électrodes de con- duction, la deuxième électrode de conduction étant couplée à la borne de terre 20. Un premier transistor bipolaire 35 possède une électrode de commande qui est couplée, via une première résistance 40, de 200 kQ, à la borne d'entrée de commande 25, une première électrode de conduction couplée à l'électrode de commande de ce même transistor et une deuxième électrode de conduction cou- plée à la borne de terre 20. Un deuxième transistor NMOS 45 possède une électrode de commande couplée via une deuxième résistance 50, de 200 kQ, à la borne d'entrée de com- mande 25 et, via un condensateur 55, à la borne de terre 20, et des première et deuxième électrodes de conduction, la deuxième électrode de conduction étant couplée à la première électrode de conduction du premier transistor bipolaire 35. La deuxième résistance 50 et le condensateur 55 forment un filtre 60 de type RC. Un premier miroir de courant du type PMOS (métal-oxyde-semicon- ducteur à dopage de type P) 65 possède une entrée qui est couplée à la première électrode de conduction du premier transistor NMOS 30 via une troisième résis- tance 67, de 200 kQ, des première et deuxième sorties, et une borne supplémen- taire couplée à la borne d'entrée de batterie 15. Un deuxième miroir de courant PMOS 70 possède une entrée couplée via une quatrième résistance 75 à la première électrode de conduction du deuxième transistor NMOS 45, une sortie, et une borne supplémentaire couplée à la première sortie du premier miroir de courant PMOS 65. Un troisième miroir de courant PMOS 80 possède une entrée, des première et deuxième sorties, et une borne supplémentaire couplée à la première sortie du premier miroir de courant PMOS 65. Un premier miroir de courant NMOS 85 possède une entrée qui est couplée à la sortie du deuxième miroir de courant PMOS 70, une sortie et une borne supplémentaire couplée à la borne de terre 20. Une diode 90 de fixation de niveau est couplée entre la première sortie du premier miroir de courant PMOS 65 et la borne de terre 20. Un troisième transistor NMOS 95 possède une électrode de commande couplée via la deuxième résistance 50 à la borne d'entrée de commande 25 et, via le condensateur 55, à la borne de terre 20, une première électrode de conduction couplée à la première sortie du troisième miroir de courant PMOS 80, et une deuxième électrode de conduction couplée à la première électrode de conduction du premier transistor bipolaire 35. Un quatrième transistor NMOS 100 possède une électrode de commande, une première électrode de conduction couplée à la première électrode de conduction du premier transistor bipolaire 35, et une deuxième électrode de conduction couplée à la sortie du premier miroir de courant NMOS 85. Un cinquième transistor NMOS 110 possède une électrode de com- mande couplée à la première sortie du troisième miroir de courant PMOS 80, une première électrode de conduction couplée via une cinquième résistance 115 à l'entrée du troisième miroir de courant PMOS 80, et une deuxième électrode de conduction couplée à la première électrode de conduction du premier transistor bipolaire 35. Un sixième transistor NMOS 120 possède une électrode de commande et une première électrode couplées ensemble, celles-ci étant en outre couplées à l'électrode de commande du quatrième transistor NMOS 100 et à l'entrée du troi- sième miroir de courant PMOS 80 via la cinquième résistance 115, ainsi qu'une deuxième électrode de conduction couplée à la borne de terre 20. Un septième transistor NMOS 130 possède une électrode de com- mande couplée à la première sortie du troisième miroir de courant PMOS 80, une première électrode de conduction couplée à la deuxième sortie du troisième miroir de courant PMOS 80, et une deuxième électrode de conduction couplée à la borne de terre 20. Un circuit de référence de courant 140 possède une première entrée couplée à la deuxième sortie du premier miroir de courant PMOS 65, une deuxième entrée couplée à la deuxième sortie du troisième miroir de courant PMOS 80, une sortie, et une borne supplémentaire couplée à la borne de terre 20. Un huitième transistor NMOS 150 possède une électrode de com- mande couplée à la sortie du circuit de référence de courant 140, une première électrode de conduction, et une deuxième électrode de conduction couplée à la borne de terre 20. Un circuit 160 de pompage de charges possède une entrée couplée à la borne d'entrée de batterie, une sortie, et une borne supplémentaire couplée à la première électrode de conduction du huitième transistor NMOS 150. Un neuvième transistor NMOS 165 possède une électrode de com- mande couplée à l'électrode de commande du huitième transistor NMOS 150, une première électrode de conduction couplée, via une sixième résistance 175, à la borne d'entrée de batterie 15, et une deuxième électrode de conduction couplée à la borne de terre 20. Un dixième transistor NMOS 170 possède une électrode de commande couplée à la première électrode de conduction du neuvième transistor NMOS 165, une première électrode de conduction, et une deuxième électrode de conduction couplée à la borne de terre 20. Un transistor MOS de puissance 180 possède une électrode de com- mande couplée à la sortie du circuit de pompage de charges 160, une première électrode de conduction couplée à la borne d'entrée de batterie 15 et une deuxième électrode de conduction couplée au circuit de charge 200 via une borne de sortie 190. En ce qui concerne le fonctionnement, le circuit de commande 10 possède deux modes, qui sont déterminés par la tension du signal de commande fourni à la borne d'entrée de commande 25. Lorsque la fonction du circuit de charge 200 n'est pas demandée, la tension du signal de commande est amenée à être inférieure au seuil de tension de mise dans l'état conducteur du premier transistor NMOS 30, et le circuit de commande est dans un état d'attente. Dans le mode d'attente, les premier, deuxième et troisième transistors NMOS 30, 45 et 95 sont tous respectivement dans l'état non conducteur. Le pre- mier transistor NMOS 30 n'offre donc pas un trajet conducteur à l'entrée du pre- mier miroir de courant PMOS 65, de sorte que ce miroir de courant est effective- ment commuté dans l'état non conducteur et qu'aucun courant n'est extrait de la borne d'entrée de batterie 15. Puisque le premier miroir de courant PMOS 65 est commuté dans l'état non conducteur, les deuxième et troisième miroirs de courant PMOS 70 et 80 sont eux aussi respectivement dans l'état non conducteur, car ils reçoivent leurs signaux d'entrée respectifs de la part de la première sortie du premier miroir de courant PMOS 65. De la même façon, le premier miroir de courant NMOS 85 et le circuit de référence de courant 140 seront non conducteurs pour les mêmes raisons, car ils reçoivent des signaux de sortie de la part des premier, deuxième et troisième miroirs de courant PMOS. Les huitième et neuvième transistors NMOS 150 et 165 sont également commutés dans l'état non conducteur. Par conséquent, le circuit 160 de pompage de charges et, ainsi, le transistor MOS de puissance 180 sont également dans l'état non conducteur. Ni ces composants, ni la sixième résistance 175 ne tirent de courant de la borne d'entrée de batterie 15. Le troisième transistor NMOS 95 est le transistor de déclenchement. Lorsque le signal de commande 25 est bas, le troisième transistor NMOS 95 est commuté dans l'état non conducteur. Dans le mode d'attente, le cinquième transistor NMOS 110 est également dans l'état non conducteur. Pendant le mode d'attente, il ne circule de courant dans aucun de ces transistors. Le septième transistor NMOS 130 est le transistor de sortie de déclenchement. Dans le mode d'attente, le septième transistor NMOS 130 est dans un état non conducteur et le courant de sortie du troisième miroir de courant PMOS 80 ainsi que celui du premier miroir de courant PMOS 65 sont bas, puisque le pre- mier transistor NMOS 30 est dans l'état non conducteur. Les huitième et neuvième transistors NMOS 150 et 165 sont dans l'état non conducteur, si bien que le dixième transistor NMOS 170 est dans l'état conducteur. Dans le mode d'attente, le premier transistor bipolaire 35 n'est pas polarisé puisque la tension d'entrée 25 est 0V. Le transistor NMOS 170 est le seul transistor qui est commuté dans l'état conducteur pendant le mode d'attente. Aucun courant ne circule dans la résistance 175, si bien que la grille du dixième transistor NMOS 170 est polarisée par la tension Vbat 15. Le fait que le dixième transistor NMOS 170 soit dans l'état conducteur signifie que la grille du transistor MOS de puissance 180 est à 0 V, si bien que la tension sur la borne de sortie 190 est à 0 V. Le deuxième mode, ou mode actif, commence lorsque la fonction du circuit de charge 200 fait l'objet d'une demande. La tension du signal de com- mande bascule à un niveau situé au-dessus du seuil de tension de mise en conduction du premier transistor NMOS 30. Les premier, deuxième et troisième transistors NMOS 30, 45 et 95 passent respectivement dans l'état conducteur. Dans ce mode, le premier transistor NMOS 30 fournit un trajet con- ducteur à l'entrée du premier miroir de courant PMOS 65, ce qui fait commuter dans l'état conducteur le miroir de courant. Les deuxième et troisième miroirs de courant PMOS 70 et 80 sont également commutés, respectivement, dans l'état conducteur, car ils reçoivent leurs signaux d'entrée respectifs de la part de la pre- mière sortie du premier miroir de courant PMOS 65. De la même facon, le premier miroir de courant NMOS 85 et le circuit de référence de courant 140 commutent dans l'état conducteur, car ils reçoivent leurs signaux de sortie, maintenant actifs, de la part des premier, deuxième et troisième miroirs de courant PMOS. Les huitième et neuvième transistors NMOS 150 et 165 commutent également dans l'état conducteur. Ainsi, le circuit de pompage de charges 160 déclenche le transistor MOS de puissance 180, et du courant est extrait du circuit de charge 200. Lorsque le signal d'entrée de commande 25 est au niveau haut (5 V), le premier transistor bipolaire 35 se polarise par l'intermédiaire de la premiere résis- tance 40. Cette excitation directe du premier transistor bipolaire 35 fait qu'il y a un retard minimal entre le passage du signal d'entrée de commande 25 du niveau bas au niveau haut et le changement de tension aux bornes du premier transistor bipolaire 35. Le filtre RC 60 retarde le signal d'entrée de commande 25 afin d'assu- rer que la tension de seuil du deuxième transistor NMOS 45 change avant la ten- sion de grille. Le deuxième transistor NMOS 45 passe alors dans l'état conducteur lorsque la tension d'entrée atteint la tension Vt du deuxième transistor NMOS 45, plus la tension VBE du premier transistor bipolaire 35. Lorsque les deuxième et troisième transistors NMOS 45 et 95 ont leurs bornes grille-source en parallèle, le deuxième transistor NMOS 45 fait commuter dans l'état conducteur le deuxième transistor PMOS 70 et le premier miroir de courant du transistor NMOS 85. Ceci tire vers le bas la source du quatrième transistor NMOS 100, jusqu'à 0 V. Lorsque la source du quatrième transistor NMOS 100 est à 0 V, il forme un miroir avec le sixième transistor NMOS 120. Comme la première sortie du troisième miroir de courant PMOS 80 est une source de courant d'impédlance élevée, alors, lorsque le troisième transistor NMOS 95 devient conducteur, le drain diminue jusqu'à la tension de source. La tension grille-source du cinquième transistor NMOS 110 est 0 V, et ce transistor est donc commuté dans l'état non conducteur, ce qui augmente la tension de drain et polarise le sixième transistor NMOS 120, qui forme un miroir avec le quatrième transistor NMOS 100. Lorsque le quatrième transistor NMOS 100 a commuté dans l'état conducteur ainsi que le premier miroir de courant NMOS 85, la tension collecteur- émetteur du premier transistor bipolaire 35 est court-circuitée, si bien que les sources des deuxième, troisième et cinquième transistors NMOS 45, 95 et 110 sont tirées vers le bas, jusqu'à 0 V, créant ainsi une condition d'hystérésis et confirmant l'état actif. Lorsque le troisième transistor NMOS 95 commute dans l'état conduc- teur, le septième transistor NMOS 130 commute dans l'état non conducteur, si bien que le courant de source de sortie venant du troisième miroir de courant PMOS 80 injecte un courant très faible dans la référence de courant, juste pour faire démarrer le circuit de référence de courant 140. Ce circuit de référence de courant fait commuter dans l'état conducteur les huitième et neuvième transistors NMOS 150 et 165. Le huitième transistor NMOS 150 alimente le circuit de pompage de charges 160 afin de donner à la grille une tension qui est supérieure, de 10 V, à Vbat. Le neuvième transistor NMOS 165 fait commuter dans l'état non conducteur le dixième transistor NMOS 170 afin de laisser la grille du transistor NMOS de puissance 180 atteindre Vbat plus 10V, que donne le circuit de pompage de charges 160. De cette manière, on obtient des états de conduction et de non- conduction stables en fonction du signal d'entrée de commande, sans que le courant de la batterie ne soit consommé pendant l'état de non-conduction. On aura compris que des modes de réalisation autres que celui décrit cidessus sont possibles. Par exemple, on pourrait modifier le montage et le type des transistors ci-dessus décrits. REVENDICATIONS 1. Circuit de commande (10) servant à commander un commutateur de courant (180) afin de fournir du courant à un circuit de charge (200), caractérisé en ce qu'il comprend: un circuit (160, 65, 35) de déclenchement à hystérésis, couplé de façon à faire sélectivement commuter dans l'état conducteur le commutateur de courant (180) en fonction d'un signal de commande; et un transistor couplé de façon à fournir sélectivement un courant d'activation au circuit de déclenchement à hystérésis en fonction du signal de commande; o le courant d'activation n'est fourni au circuit de déclenchement à hystérésis que lorsque le signal de commande possède une valeur prédéterminée, de sorte que le circuit de charge n'extrait de courant que lorsque le signal de commande ne possède pas la valeur prédéterminée. 2. Circuit de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de déclenchement à hystérésis comprend un circuit de pompage de charges (160) couplé de façon à fournir un courant d'activation au commutateur de courant. 3. Circuit de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de déclenchement à hystérésis comprend au moins un circuit miroir de courant (65) conçu pour fournir sélectivement un courant de référence afin d'activer le circuit de pompage de charges en fonction du signal de commande. 4. Circuit de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit de déclenchement à hystérésis comprend en outre un transistor bipolaire (35) couplé de façon à produire une polarisation de courant pour le circuit de déclenchement en fonction du signal de commande. 5. Circuit de commande selon l'uen quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le commutateur de courant est un transistor de puissance (180).