Brevet FR2777042A1 — publié le 19991008

L'invention concerne un dispositif de commande pour système d'injection de carburant, notamment pour la commande de l'étage de sortie de puissance d'une pompe Diesel. A la sortie d'un dispositif de commande, il est délivré des signaux de commutation, destinés à une électronique de puissance extérieure, au moyen desquels un étage de sortie de puissance, et donc par exemple une pompe à carburant (Diesel) ou des injecteurs de carburant sont actionnés. Pour commander d'une manière exacte le débit de carburant, la variation dans le temps des signaux de commutation doit être précise et stable, même si l'impédance d'entrée de l'électronique de puissance, en raison de conditions de fabrication, peut fluctuer dans de larges domaines. Le flanc descendant des signaux de commutation est particulièrement important sur le plan fonctionnel. Les exigences suivantes sont imposées à un tel dispositif de commande: - niveau de signal bas 3,3 V, - flanc de commutation de tension: 3 ps avec une tolérance maximale de 1,5 ps, - domaine de température: - 40 C... + 125 C, - impédance d'entrée de l'électronique de puissance: 10 kQ ground" ou perte de masse). Outre la résistance aux courts-circuits nécessaire dans le domaine du véhicule automobile, l'électronique de puissance ne doit en aucun cas être mise en circuit en cas de "perte de masse"; cela produirait un niveau haut statistique à l'entrée de l'électronique de puissance et donc un apport de carburant incontrôlé, ce qui pourrait entraîner des dommages pour le moteur et les personnes. Les circuits existant jusqu'à présent utilisent un transistor pnp servant de commutateur côté haut (high-side) avec une résistance série entre le collecteur et la sortie, et en outre un MOS-FET servant de commutateur côté bas (low-side) et disposé entre la sortie et la masse, afin de décharger rapidement la capacité anti-f.e.m. et la capacité d'entrée de l'électronique de puissance connectée en aval. Cela sert à produire un flanc descendant de signal de commutation présentant la variation dans le temps exigée. Etant donné que la borne de drain du commutateur côté bas est reliée directement à la sortie, une coupure en courant de surcharge doit être prévue en tant que protection vis-à-vis d'un court-circuit par rapport à la batterie. Elle fait partie d'un circuit intégré complexe utilisé. La coupure exigée en cas de "perte de masse" est obtenue au moyen de l'insertion d'une diode en série avec le commutateur côté bas. En tout état de cause, la tension de passage de diode supplémentaire ne permet plus de maintenir le niveau bas exigé ( côté bas. Le dispositif de commande conforme à l'invention peut aussi présenter la particularité suivante: - le commutateur côté bas est un transistor npn. Un exemple de mise en oeuvre de l'invention est exposé ci-après en détail en référence aux dessins schématiques. On voit: à la figure 1, un circuit jusqu'à présent utilisé et, à la figure 2, un circuit, conforme à l'invention, d'un dispositif de commande pour système d'injection de carburant. La figure 1 représente un dispositif de commande, pour système d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne pour véhicule automobile, déjà décrit ci-dessus pour l'essentiel, qui est situé dans un appareil de commande de moteur ST indiqué par un contour rectangulaire. Il est prévu, situé entre la sortie d'un régulateur de tension-5 V SR, alimenté par une batterie de véhicule-12 V, et une borne de masse GNDm de l'appareil de commande de moteur ST, un commutateur côté haut pnp Q2 en montage série avec une résistance R, une diode D et un commutateur côté bas Q1 du type MOS-FET. Un condensateur anti-f.e.m. C est disposé parallèlement à la diode D et au commutateur côté bas Q1. La sortie A de ce dispositif de commande est situé au point de jonction entre la résistance R et le condensateur C, cette sortie étant reliée à l'entrée de l'étage de sortie de puissance LE d'un système d'injection de carburant qui est situé en aval et est indiqué par un contour rectangulaire. L'impédance d'entrée de cet étage de sortie de puissance LE est indiqué sous forme d'un montage parallèle d'une résistance Rext et d'un condensateur Cext disposé entre la sortie A et la masse de véhicule GNDf. Le commutateur côté bas Q1 et le commutateur côté haut Q2 sont soumis d'une manière synchrone à l'action d'un signal de commande st, la sortie A étant pratiquement au potentiel de masse (0 V) pour un niveau haut du signal de commande st et pratiquement au potentiel de la tension d'alimentation +Uv pour un niveau bas. Dans le cas du circuit conforme à l'invention de la figure 2, il est prévu, disposé entre la borne de la tension d'alimentation +Uv et la borne de masse GNDm, le montage série, connu par la figure 1, d'un commutateur côté haut pnp Q2, d'une résistance R6 et d'un condensateur C3. La sortie A est située au point de jonction entre la résistance R6 et le condensateur C3, cette sortie étant reliée, comme à la figure 1, à l'entrée de l'étage de sortie de puissance, situé en aval et qui n'est plus indiqué ici, du système d'injection de carburant situé en aval. L'impédance d'entrée de cet étage de sortie de puissance LE est, là encore, indiquée sous forme du montage parallèle d'une résistance Rext et d'un condensateur Cext disposé entre la sortie A et la masse de véhicule GNDf. Le commutateur côté bas Q1, réalisé sous forme d'un transistor npn, et le commutateur côté haut pnp Q2 sont pourvus d'une résistance base-émetteur respectivement R2 ou R4 et d'une résistance de base respectivement R1 ou R5. Le signal de commande st est envoyé d'une manière synchrone aux deux commutateurs Q1 et Q2 en passant par ces résistances de base respectivement R1 et R5. Il est prévu, disposé entre les bornes de collecteur du commutateur côté haut Q2 et du commutateur côté bas Q1, un condensateur C2, en parallèle avec lequel est connecté un montage série constitué de la résistance R6, d'une autre résistance R7 et d'un autre condensateur C1. Une résistance supplémentaire R3 est connectée entre la borne de la tension d'alimentation +Uv et le collecteur du commutateur côté bas Q1. Le circuit, présentant les paramètres de composants indiqués ci-après, fonctionne de la manière suivante: Pendant le flanc de commutation positif du signal de commande st, le commutateur côté bas Q1 est conducteur et le commutateur côté haut Q2 est non conducteur; l'étage de sortie de puissance LE est hors tension (flanc de commutation négatif - l'injection de carburant est coupée). Le niveau bas statique est déterminé au moyen de la résistance Rext située dans l'étage de sortie de puissance LE. De ce fait, un niveau bas potentiel de masse de véhicule) est assuré. L'impédance de sortie dynamique est déterminée au moyen du commutateur côté bas Q1, de la résistance R7 et du condensateur Cl. Le commutateur côté bas Q1 ne présente qu'une faible tension de saturation et l'impédance de Cl et C2 peut être négligée pendant le flanc de commutation. Ainsi, la résistance R7 détermine essentiellement l'impédance dynamique (environ 220 Q pour les paramètres indiqués). Les condensateurs C1 et C2, qui perdent de la charge dans l'état conducteur du commutateur côté bas Q1, sont ensuite rechargés à travers la résistance R3. Pendant le flanc de commutation négatif du signal de commande st, le commutateur côté bas Q1 est non conducteur et le commutateur côté haut Q2 est conducteur; l'étage de sortie de puissance LE est sous tension (flanc de commutation positif - l'injection de carburant est en service). Le niveau haut statique est déterminé au moyen du diviseur de tension constitué par le commutateur côté haut Q2 et les résistances R6 et Rext. La résistance R6 est dimensionnée de façon que, pour une valeur minimale de Rext (10 kQ) et un commutateur côté haut Q2 conducteur (chute de tension haut (> 3,3 V) soit obtenue d'une manière sûre. La résistance R6 sert en même temps à la limitation de courant dans un cas de court-circuit et protège ainsi le commutateur côté haut Q2. L'impédance de sortie est déterminée par le commutateur côté haut Q2, les résistances R6 et R7 et les condensateurs C1 et C2. Le commutateur côté haut Q2 ne présente qu'une faible tension de saturation et l'impédance de Cl et C2 peut être négligée pendant le flanc de commutation. Ainsi, le montage parallèle des résistances R6, R7 détermine pour l'essentiel l'impédance totale dynamique d'environ 200 Q (220 Q//2kQ) pour les valeurs de composants indiquées. Les condensateurs Cl et C2 sont faiblement chargés pendant les flancs de commutation, mais une lente décharge se produit à travers les résistances R6 et R7 pendant le niveau haut ou bas statique, de sorte que l'état initial est de nouveau atteint lorsqu'on arrive au flanc de commutation suivant. La résistance intérieure Rext de l'étage de sortie de puissance LE raccordé vaut au minimum 10 kQ; elle est grande en comparaison de l'impédance totale de la sortie A et elle n'a donc pas d'influence sur les durées de commutation T, lesquelles sont déterminées au moyen de l'impédance totale et de la somme des capacités de condensateur C3 et Cext raccordées: T = R7*(C3 + Cext). En cas de "perte de masse" du potentiel de masse GNDm sur l'appareil de commande ST, le potentiel sur la borne de la tension d'alimentation +Uv (normalement + 5 V) ainsi que sur la borne de masse GNDm et le potentiel du signal de commande st croissent à +12 V (tension de batterie). Le potentiel d'émetteur et le potentiel de base du commutateur côté haut Q2 sont en conséquence à + 12 V, ce qui signifie que le commutateur côté haut Q2 est non conducteur. Le potentiel sur la sortie A est - à travers la résistance Rext - au potentiel de masse de véhicule GNDf. Le commutateur côté bas Q1 est relié à la sortie A par l'intermédiaire du condensateur C1 et de la résistance R7. Le découplage en courant continu permet d'éviter une influence de la sortie A en cas de "perte de masse". Par ailleurs, le commutateur côté bas Q1 est protégé d'un court-circuit. On obtient ainsi les avantages suivants du dispositif de commande conforme à l'invention: dans le cas de panne "perte de masse", une mise sous tension de l'étage de sortie de puissance est empêchée d'une manière sûre; la diode protégeant d'une "perte de masse" disparaît; le niveau bas composants standard. Dans un exemple préféré de mise' en oeuvre de l'invention, on utilise, en tenant compte des exigences définies dans le préambule imposées au dispositif de commande, des composants ayant, entre autres, les valeurs suivantes: R3 1 kQ C3 1 nF R6 2 KQ Rext 10 kQ REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande pour étage de sortie de puissance, notamment pour la commande d'un étage de sortie de puissance d'une pompe à carburant ou d'un injecteur de carburant d'un moteur à combustion interne, comprenant: - un montage série qui est disposé entre les pôles (+Uv, GNDm) d'une source de tension d'alimentation associée au dispositif de commande (ST) et qui est constitué d'un commutateur côté haut (Q2), consistant en un transistor pnp bipolaire, d'une première résistance (R6) et d'un premier condensateur (C3), - un commutateur côté bas (Q1), la sortie du dispositif de commande étant située entre la première résistance (R6) et le premier condensateur (C3), - un deuxième condensateur (C2) disposé entre le commutateur côté haut (Q2) et le commutateur côté bas (Q1), - un montage série disposé parallèlement au deuxième condensateur (C2) et constitué de la première résistance (R6), d'une deuxième résistance (R7) et d'un troisième condensateur (Cl) et - une autre résistance (R3) disposée entre la borne de tension d'alimentation (+Uv) et le commutateur côté bas (Q1). 2. Dispositif de commande suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le commutateur côté bas (Q1) est un transistor npn.