Brevet FR2805938A1 — publié le 20010907

Etat de la technique L'invention concerne un dispositif de commande d'un moteur de puissance à commutation électronique et ali mentation en tension continue, comprenant une électronique de commande ayant une masse de puissance et une masse électroni que, la masse de puissance étant reliée par l'intermédiaire d'un shunt de mesure faiblement ohmique servant mesurer le courant dans le moteur, à une borne de masse servant à bran cher le potentiel négatif de la tension continue. Dans de tels dispositifs de commande, l'électronique de commande comporte de préférence des étages de puissance transistors MOS-FET dont le côté de potentiel bas est associé à l'enroulement du moteur pour que les phases de l'enroulement du moteur soient reliées à la masse de puis sance (PGND) par un étage de puissance à transistor et à l'électronique de commande. La masse électronique de l'électronique de commande, c'est-à-dire la somme de tous les autres branchements de masse de l'électronique de commande (EGND) est reliée à la masse de puissance. La masse de puis sance est reliée par l'intermédiaire d'un shunt de mesure servant à mesurer le courant du moteur à une borne de masse pour brancher le potentiel négatif de la tension continue, c'est-à-dire la masse du connecteur de branchement. Pendant le fonctionnement découpé des transistors qui commutent à une fréquence d'environ 23 kHz, on génère des pointes d'intensités fortes comme celles qui se produisent usuelle ment à la commutation d'inductance. Ces pointes de courant génèrent une ondulation de courant à haute fréquence dans la masse de puissance ; cette ondulation correspond à la fré quence de commutation des transistors. La liaison galvanique entre la masse de puissance et la masse électronique couple les ondulations à haute fréquence du courant sur les chemins conducteurs voisins ou les parties de circuit et est rayonnée par les lignes électriques de raccordement du moteur. Ce rayonnement parasite dans la plage des ondes longues et moyennes est inacceptable. Avantages de l'invention Le dispositif commande selon l'invention de moteur de puissance à commutation électronique a l'avantage d'une liaison à la masse, directe, faiblement ohmique et sans perturbation pour l'électronique de commande. Le niveau des parasites dans la plage fréquences des ondes longues et moyennes est réduit d'environ 20 - 30 dB sans nécessiter de composants de déparasitage supplémentaires. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'électronique de commande est montée sur une plaque de circuit et la borne de masse est prévue sur une grille estampée, munie chemins conducteurs aboutissant à la plaque de circuit imprimé. Le shunt de mesure est prévu dans un chemin conducteur de masse qui relie la masse de puissance à la borne de masse : ce shunt de mesure comporte deux prises, dont la prise de shunt située du côté de la masse de puissance est reliée par un chemin conducteur de me sure à une première prise mesure sur la plaque de circuit imprimé, et dont la seconde prise de shunt située du côté de la borne de masse est reliée par un second chemin conducteur de mesure à une seconde prise de mesure portée par le circuit imprimé en contact direct avec la masse électronique de l'électronique de commande. Grâce à réalisation constructive selon l'invention, la seconde prise de mesure servant à mesurer le courant du moteur, et reliée par le chemin conducteur de mesure à la borne de masse, est utilisée comme ligne d'alimentation de masse faiblement ohmique pour la masse électronique de l'électronique de commande ; cette dernière est ainsi reliée directement à la masse du connecteur. La liaison directe à la borne masse en électricité automobile porte usuellement la référence K1.31 ; elle ne nécessite pas de moyens de câblage supplémentaires ; elle évite des coûts de fabrication élevés et un encombrement supplémentaire. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la masse de puissance est répartie en deux points de contact situés sur la plaque de circuit imprimé ; ces deux points sont reliés par un chemin conducteur de la grille estampée. Les bornes reliées l'une l'autre de chaque paire de transistors sont raccordées à l'un des deux points de contact. Grâce à ces moyens de technique de commutation, la basse de puissance qui existe sur la plaque de circuit im primé est limitée à deux points de contact localement très petits, de sorte que ces points de contact ne peuvent prati quement pas émettre de parasites vers les autres composants électroniques ou chemins de liaison électriques portés par la plaque de circuit imprimé. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins, dans lesquels - la figure 1 est un schéma d'un dispositif de commande d'un moteur de puissance à commutation électronique, - la figure 2 est une vue schématique de la réalisation géo métrique du dispositif de commande de la figure 1. Description de l'exemple de réalisation Selon le schéma de la figure et la réalisation géométrique de la figure 2, un mode de réalisation du dispo sitif de commande d'un moteur, de puissance à commutation électronique alimenté par une tension continue comprend une plaque de circuit imprimé 11 portant une électronique de com mande 12 et une grille estampée 13 aboutissant à la plaque de circuit imprimé 11 ; cette grille 13 comporte des chemins conducteurs 14, estampés, portant plusieurs bornes de bran chement 15 ; ces bornes sont reliées à la plaque de circuit imprimé 11 par des chemins conducteurs pour ensuite être reliées à l'électronique de commande 12. Les bornes de bran chement 15 du connecteur de branchement et du connecteur du moteur en électricité automobile portent usuellement les ré férences K1.30 et K1.31 ; ces bornes sont reliées au poten tiel positif (Ubat+) ou au potentiel négatif (UBat-) de la tension continue. La borne de branchement PWM est une entrée de commande par laquelle on règle en continu la vitesse de rotation du moteur de puissance. L'allumage est relié à la borne K1.15. Les dessins ne montrent que l'enroulement de mo teur ou d'induit 16 du moteur de puissance commandé par le dispositif ; cet enroulement est relié du côté basse tension aux bornes de branchement 17 de la plaque de circuit imprimé 11. Chaque borne de branchement 17 comporte un transistor 20 formant un commutateur basse tension ; ce transistor 20 est ici sous la forme d'un transistor MOS-FET y est relié par son branchement (drain) 201. Les autres branchements 202 (source) du transistor 20 sont reliés entre eux. La liaison se fait par un chemin conducteur 141 de la grille 13 comme cela sera décrit ultérieurement. Les transistors 20 relient ainsi les différentes lignes d'enroulement 19 ou inductances du moteur à la masse de puissance PGND. Les transistors 20 sont comman dés par un module de commande 21 pour que les différentes li gnes d'enroulement 19 de l'enroulement 16 du moteur soient commutées successivement. Le module de commande est relié à l'entrée de commande (borne PWM) de la grille 13. A la fois, le module de commande 21 ainsi que d'autres composants électroniques non représentés ici de l'unité de commande 12 possèdent bornes de masse dont l'ensemble constitue la masse électronique EGND. Pour commander le moteur, il faut mesurer le cou rant dans le moteur ; pour cela, il est prévu un shunt de me sure 22 dans la ligne de masse PGND reliée au chemin conducteur 141 relié à la borne de masse K1.31. shunt de mesure 22 comporte deux prises de shunt 23, 24 reliées cha cune par un chemin conducteur de mesure 142 à une prise de mesure 25, 26 correspondante sur la plaque de circuit imprimé 11. A la figure 1, le chemin conducteur de mesure 142 qui relie la prise de shunt 23 du côté de la masse de puis sance PGND conduit à la première prise de mesure 25 et porte la référence Ushuntl ; le chemin conducteur de mesure 142 relié à la prise de shunt 24 située du côté de la borne de masse K1.31 conduisant à la seconde prise de mesure 26 porte la ré férence Ushunt2 Pour éviter que les ondulations à haute fréquence du courant, engendrées par les transistors 20 et qui corres- pondent à la masse de puissance PGND ne soient rayonnées vers les parties voisines du circuit électronique de commande 12, la masse électronique EGND de l'électronique de commande 12 est reliée directement à la borne de masse K1.31 la grille 13 en contournant le shunt de mesure 22. Pour éviter la mise en ceuvre de moyens supplémentaires, on met en contact la masse électronique EGND directement avec la seconde prise de mesure , et ainsi le chemin conducteur de mesure 142 Ushunt2 vers la prise de shunt 24 et donc vers la borne de masse K1.31 est un conducteur d'alimentation de masse faiblement ohmique servant pour la masse électronique EGND. La figure 2 montre la répartition géométrique de la plaque de circuit 11 et de la grille 13 ainsi des con tacts sur la plaque de circuit 11. On a chaque fois une paire de transistors 20 sur le côté gauche et 1e côté droit de la plaque de circuit 11 ; la masse de puissance PGND est répar tie entre deux points de contact 28, 29 prévus sur la plaque de circuit 11 ; ces deux points de contact sont reliés par un chemin conducteur 141 de la grille 14. A la figure 2, on a représenté en traits interrompus le chemin conducteur 141 de la grille 14, recouvert par la plaque de circuit 11 et qui de ce fait n'est pas visible. Par ces moyens de conception de circuit, la masse de puissance PGND qui se trouve sur la pla que de circuit 11 est limitée à deux points de contact 28, 29 localement très petits. De plus, on a deux condensateurs à électrolyte (Elko) 27 qui relient chaque fois la borne de branchement K1.30 aux points de contact 28, 29 de la masse de puissance PGND. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Dispositif de commande d'un moteur de puissance commu tation électronique et alimentation en tension continue, com prenant électronique de commande (12) ayant une masse de puissance (PGND) et une masse électronique (EGND), la masse de puissance (PGND) étant reliée par l'intermédiaire d'un shunt de mesure (22) faiblement ohmique servant à mesurer le courant dans le moteur, à une borne de masse (K1.31) servant à brancher le potentiel négatif (Ubat-) de la tension conti nue, caractérisé en ce que la masse électronique (EGND) est reliée directement à la borne masse (K1.31) en contournant le shunt de mesure (22). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électronique de commande (12) est installée sur une plaque de circuit (11) et la borne de masse (K1.31) est prévue sur une grille estampée (13) reliée à la plaque de circuit (11) et ayant des chemins conducteurs (14) estampés, la masse de mesure (22) est prévue dans un chemin conducteur de masse (141) reliant la masse de puissance (PGND) à la borne de masse (K1.31) et comporte deux prises de shunt (23, 24), dont la première prise de shunt (23) située du côté de la masse de puissance (PGND) est reliée par un chemin conduc teur de mesure (142) à une première prise de mesure (25) sur la plaque de circuit (11), et dont la seconde prise de shunt (24) située du côté de la borne de masse (K1.31) est reliée par un chemin conducteur de mesure (142) à la seconde prise de mesure (26) sur la plaque de circuit (11), et la masse électronique (EGND) est en contact direct avec la seconde prise de mesure (26). 3 ) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'électronique de commande (12) comporte des transistors (20) notamment des transistors MOS-FET sur le côté du potentiel bas de l'enroulement de moteur (16), et dont un branchement (201) est relié une ligne d'enroulement (19) de l'enroulement (16) du moteur et dont les autres branchements (202) sont reliés l'un à l'autre, et lardasse de puissance (PGND) est formée par les branchements (202) reliés entre eux des transistors (20), et la masse électronique (EGND) est formée par la somme de tous les au tres branchements de masse de l'électronique de commande (12). 4 ) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la masse de puissance (PGND) est répartie en deux points de contact (28, 29) prévus sur la plaque de circuit (11), ces deux points étant reliés par un chemin conducteur (143) de la grille (14), et chaque fois les branchements (202) reliés entre eux d'une paire de transistors (20) sont raccordés à l'un des points de contact (28, 29).