Brevet FR2773285A1 — publié le 19990702

La présente invention concerne un circuit pour commuter une charge inductive, comprenant un transistor de commutation fonctionnant en mode haut, branché dans un mon- tage en demi-pont avec un transistor de roue libre, le noeud entre le transistor de commutation et le transistor de roue libre étant relié à la charge inductive à commuter, ainsi qu'un circuit de commande pour le transistor de commutation. Etat de la technique. Il est connu de commuter des charges inductives à l'aide d'un transistor de commutation fonctionnant en mode de potentiel " haut " (ou côté chaud). Au moment de la coupure il faut disposer d'un chemin dit de " roue libre " pour le courant de la charge inductive. A titre d'exemple, il est prévu par exemple de brancher le transistor de commutation15 dans un demi-pont avec un transistor de roue libre débloqué en alternance par le transistor de commutation; la charge inductive à commuter est reliée au point de branchement entre les transistors. L'inconvénient de cette solution est qu'un courant transversal peut arriver sur le transistor de commu- tation par le transistor en roue libre, en fonction de la commutation. Avantage de l'invention. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un circuit du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le transistor de com- mutation est branché dans le circuit miroir de courant avec un transistor auxiliaire, et le fonctionnement miroir des transistors est commandé en fonction d'un potentiel appliqué au noeud. Selon l'invention, la commande précise du tran- sistor de commutation minimise la production de courants transversaux. Comme le transistor de commutation est monté dans un circuit miroir de courant avec un transistor auxi- liaire, le fonctionnement en miroir de courant de ces tran- sistors étant commandé en fonction du potentiel appliqué à la jonction à laquelle est reliée la charge inductive, il est possible de façon avantageuse de limiter le courant transver- sal dans le montage en demi-pont pendant l'opération de dé- blocage du transistor de commutation. Le circuit miroir de courant, d'une réalisation relativement simple, permet d'obtenir ce résultat avec une structure de circuit simple, qui peut s'intégrer de manière monolithique dans un composant comprenant le transistor de commutation et le transistor de roue libre. Cela peut se réaliser ainsi sans composant sup- plémentaire pour le circuit de roue libre. La simplicité de la structure du circuit permet de limiter les courants trans- versaux même aux fréquences de commutation élevées auxquelles on commute la charge inductive (état passant/état coupé). Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - les portes des transistors sont reliées par un circuit mi- roir de courant formé des transistors, et ce circuit est commandé par un autre circuit miroir de courant formé des transistors, la commande du circuit miroir de courant for- mée des transistors se faisant en fonction du signal de commande du transistor de commutation, - le transistor auxiliaire est branché en série avec un tran- sistor dont la porte est reliée à une tension de commande et la source est reliée au noeud, - le mode de fonctionnement miroir du circuit miroir de cou- rant des transistors se règle par l'amplitude de la tension de commande, une diode branchée entre la source du transistor et le noeud, - un diode Zener reliant la source du transistor à la masse. Dessins. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans le dessin dont l'unique fi- gure montre un circuit pour commuter une charge inductive. Description d'exemples de réalisation. La figure montre un circuit 10 reliant une charge inductive du branchement 12 à une tension d'alimentation re- liée au branchement 14 qui, dans un véhicule automobile, est en général la tension de batterie UBatt du véhicule. Un tran- sistor de commutation T1 est relié par son drain au branche- ment 14 et par sa source, au branchement 12. Le transistor de commutation T1 fonctionne ainsi en mode à potentiel " haut ". La connexion K1 est reliée au transistor de roue libre T2 dont la source est reliée à la masse. Les transistors T1 et T2 branchés dans le circuit en demi-pont sont commandés par un circuit de commande 16. Le branchement d'entrée 18 reçoit un signal de sortie indiqué, par exemple d'une régulation assurée par un régulateur de commutation. Le branchement d'entrée 18 est relié d'une part à un circuit pilote 20 et d'autre part à la porte d'un tran- sistor T3. La source du transistor T3 est relié par un puits de courant I1 à la masse. Le drain du transistor T3 est relié aux bornes de porte des transistors T4 et T5. Les bornes de source des transistors T4 et T5 reçoivent chacune un poten- tiel U1. De plus les bornes de source des transistors T4 et T5 sont reliées au collecteur d'un transistor T6 dont la base est reliée à la base d'un transistor T7. Les émetteurs des émetteurs T6 et T7 sont courtcircuités; il sont reliés à la borne de drain d'un transistor T8. La borne de source du transistor T8 est relié, par un puits de courant I2 à la masse. Les bornes de base des transistors T6 et T7 sont re- liées au drain d'un transistor T9 dont la borne de source est reliée au drain d'un transistor Tlo. La borne de porte du transistor Tlo est reliée à un potentiel U2 alors que la borne de source est reliée, par un noeud K2 d'une part à une diode Zener D1 elle même reliée à la masse, et d'autre part, par une diode D2, au point de jonction K1. La sortie du circuit pilote 20 est relié d'une part à la porte du transistor T8 et d'autre part, par un au- tre circuit pilote 22, à la porte du transistor de roue libre T2- Dans le circuit, le transistor de commutation T1 forme avec le transistor T9 un circuit miroir de courant. Les transistors T4, T5 de même que les transistors T6, T7 sont également branchés selon un miroir de courant. Le miroir de courant formé par les transistors T6, T7 constitue la liaison entre les bornes de portes des transistors T1, T9. Le circuit 10 fonctionne de la manière suivante: Pour un signal d'état ou de niveau bas appliqué à la borne d'entrée 18, les portes des transistor T8, T2 sont commandées par le circuit pilote 20 pour devenir passantes. Ainsi, d'une part le transistor de roue libre T2 devient pas- sant de sorte qu'un courant de charge IL passant par la borne 12 traverse le transistor de roue libre T2, et d'autre part, le transistor T8 étant débloqué et le puits de courant 12 at- tirant la borne de porte du transistor T1 à la masse, le transistor de commutation T1 est coupé. Lorsque le signal appliqué à la borne d'entrée 18 passe au niveau haut, les circuits pilotes 20 et 22 commen- cent à bloquer le transistor de roue libre T2. En même temps le drain du transistor T3 est commandé pour débloquer le transistor T3. La source de courant Il commande le circuit miroir de courant des transistors T4, T5 qui commande à son tour le circuit miroir de courant des transistors T6, T7. Un courant de charge est ainsi généré par la porte du transistor de commutation T1 qui se débloque. La charge de la porte du transistor de commutation T1 est tout d'abord limitée par le circuit miroir de courant formé par les transistors T1, T9. La diode D2 branchée entre les noeuds K1, K2 sert ainsi tout d'abord à compenser une tension de passage du miroir de cou- rant formé par les transistors T6, T7. Cela garantit que, pendant l'opération de commutation du transistor de roue li- bre T2, le courant fourni par le transistor de commutation T1 ne peut dépasser le courant réglé par le rapport des transis- tors miroir de courant T1, T9. Si le transistor de roue libre T2 a commuté dans l'état bloqué en fonction de la commande transmise par les circuits pilotes 20, 22, le potentiel commence à augmenter sur le noeud K1. Selon une amplitude choisie pour le poten- tiel U2 appliqué à la porte du transistor To10, on peut régler le moment o les transistors T1, T9, quittent leur mode de fonctionnement en miroir de courant. Cela se produit lorsque, du fait de l'augmentation du potentiel aux noeuds K1, K2, le transistor T10 ne peut plus conduire le courant de référence du circuit miroir de courant formé par les transistors T1, T9 à travers le transistor T9. La diode Zener D1 limite la ten- sion au noeud fortement ohmique K2 alors que la diode D2 as- sure alors une fonction de blocage entre les noeuds K1, K2. La tension de porte du transistor de commutation T1 ne peut plus augmenter jusqu'à la tension U1 et ainsi le transistor T1 se débloque. Le circuit décrit ci-dessus permet de limiter le courant transversal débité dans la masse pendant le déblocage du transistor T1 et le blocage du transistor de roue libre T2 par la borne 14. Du fait des relations indiquées entre les circuits miroir de courant, le circuit de commande 16 se com- mande automatiquement en fonction du niveau du signal appli- qué à la borne d'entrée 18. Même aux fréquences de commutations élevées c'est-à-dire pour un changement fréquent entre le niveau haut et le niveau bas du signal appliqué à la borne d'entrée 18, il n'y a pas de limitation contrôlée de manière active du courant transversal. De plus on peut dimi- nuer les perturbations provoquées par des courants impultion- nels provenant de la ligne d'alimentation reliée à la borne 14. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Circuit pour commuter une charge inductive, comprenant un transistor de commutation fonctionnant en mode haut, branché dans un montage en demi-pont avec un transistor de roue li- bre, le noeud entre le transistor de commutation et le tran- sistor de roue libre étant relié à la charge inductive à commuter, ainsi qu'un circuit de commande pour le transistor de commutation, caractérisé en ce que le transistor de commutation (T1) est branché dans le circuit miroir de courant avec un transistor auxiliaire (T9), et le fonctionnement miroir des transistors (T1, T9) est commandé en fonction d'un potentiel appliqué au noeud (K1). 2 ) Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les portes des transistors (T1, T9) sont reliées par un cir- cuit miroir de courant formé des transistors (T6, T7), et ce circuit est commandé par un autre circuit miroir de courant formé des transistors (T4, T5), la commande du circuit miroir de courant formée des transistors (T4, T5) se faisant en fonction du signal de commande du transistor de commutation (T1). 3 ) Circuit selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le transistor auxiliaire (T9) est branché en série avec un transistor (T10) dont la porte est reliée à une tension de commande (U2) et la source est reliée au noeud (K1). 4 ) Circuit selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le mode de fonctionnement miroir du circuit miroir de courant des transistors (T1, T9) se règle par l'amplitude de la ten- sion de commande (U2). ) Circuit selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé par une diode (D2) branchée entre la source du transistor (T1o0) et le noeud (K1). 6 ) Circuit selon l'une quelconque des revendication précé- dentes, caractérisé par un diode Zener (D1) reliant la source du transistor (T10) à la masse.