Brevet FR2809924A1 — publié le 20011207

"Procédé et installation d'alimentation d'un ensemble de lampes" L'invention se rapporte à un procédé d'alimentation d'un ensemble de lampes, par découpage de courant, faisant appel à une source courant continu tension supérieure à une tension nominale desdites lampes ; elle concerne egalement une installation d'alimentation de lampes mettant ceuvre le procédé. L'invention s'applique notamment à l'alimentation des différentes lampes, de puissances différentes, qui équipent un véhicule automobile. Dans l'industrie automobile, les constructeurs souhaitent de plus en plus augmenter la tension de la batterie d'accumulateurs. Ainsi, la source d'alimentation en courant continu, qui avait traditionnellement une tension nominale de 12 Volts, tend à être remplacée par une batterie d'accumulateur de 36 Volts ou plus. Cette augmentation de la tension pose un probleme pour toutes lampes d'éclairage du véhicule. effet, dans l'état actuel de la technologie des lampes d'éclairage, on doit admettre que les lampes d'une tension nominale de 36 Volts ont durée de vie beaucoup plus courte que les lampes d'une tension nominale 12 Volts. On a donc proposé de conserver des lampes de tension nominale 12 Volts mais de alimenter par découpage de courant à partir de la source courant continu tension nominale supérieure, équipant dorénavant le véhicule. Ce type d'alimentation par découpage de courant, connu sous l'abréviation PWM (Pulse Wide Modulation, en anglais) est bien connu mais pose le problème des commutations de courant (la lampe n'est connectée à la batterie pendant des intervalles de temps prédéterminés, cycliquement) qui genèrent des parasites. Pour limiter ces parasites, il faut limiter la variation de courant dI/dt à chaque commutation. Cette limitation de la variation de courant peut être obtenue via le transistor de commande, inséré en série avec la lampe ou un groupe de lampes. En contrôlant le temps de montée et le temps de descente de chaque impulsion de courant créée par la mise en conduction du transistor ou d'un interrupteur commandé du même genre, on limite la valeur dI/dt. Cependant, si plusieurs lampes ou groupes de lampes doivent être commandés à partir d'interrupteurs commandés correspondants, la variation dI/dt de l'alimentation, c'est-à-dire à la sortie de la batterie d'accumulateurs peut être multipliée par le nombre de lampes ou groupes de lampes. L'invention permet de résoudre ce problème et de limiter les variations de courant à sortie de la source de courant continu du véhicule. A effet, l'invention concerne un procédé d'alimentation d'un ensemble de lampes par découpage de courant, à partir d'une source de courant continu de tension supérieure à une tension nominale desdites lampes, caractérise en ce qu'on commande l'alimentation de lampes ou groupes de lampes en découpage de courant de façon que les instants de commutation des impulsions de courant alimentant au moins certaines lampes ou groupes de lampes distincts soient décalés dans le temps. Par exemple, on alimente les lampes ou groupes de lampes de l'installation par des trains d'impulsions de courant de même fréquence mais déphasés entre eux. Avantageusement, l'invention concerne aussi un procédé tel que défini ci-dessus dans lequel on élabore un nombre de trains d'impulsions déphasés entre eux égal au nombre de lampes ou groupes de lampes prédéfinis dans l'installation et dans lequel on déphase les trains d'impulsions entre eux intervalle temps égal au quotient de la période des trains d'impulsions par nombre lampes ou groupes de lampes de l'installation. L'invention concerne également une installation d'alimentation de lampes par découpage de courant, à partir d'une source de courant continu de tension supérieure à une tension nominale desdites lampes, caractérisée en ce qu'elle comporte interrupteurs commandés respectivement interconnectés entre ladite source courant et les lampes ou groupes de lampes et des moyens de commande ces interrupteurs, agencés pour piloter au moins certains d'entre eux avec instants de commutation déphasés. L'installation peut comporter un circuit d'élaboration de plusieurs trains d'impulsions de commande, de même fréquence mais déphasés entre eux. Chaque train d'impulsions de commande est disponible à une sortie du circuit reliée à l'électrode de commande d'un interrupteur commandé, lui-même monté en série avec une lampe ou groupe de lampes et la batterie d'accumulateurs constituant la source de courant continu. Le courant est admis à s'écouler dans lampe ou le groupe de lampes lorsque l'interrupteur commandé est fermé. interrupteur peut par exemple être un transistor à effet de champ puissance ou un composant semi-conducteur analogue. Par exemple, une installation de ce genre peut être caractérisée en que ledit circuit comporte un registre à décalage ou compteur analogue comportant un nombre prédéterminé de sorties respectivement reliées à des compteurs diviseurs d'une fréquence d'horloge, la sortie de chaque compteur diviseur étant reliée à une entrée d'un comparateur dont une autre entrée reliée à un registre-mémoire spécifique dans lequel est programmée une valeur représentative de la durée de chaque impulsion de courant à appliquer à lampe ou groupe de lampes correspondant et en ce que la sortie de chaque comparateur est reliée à l'électrode de commande d'un interrupteur commande précité. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma illustrant l'alimentation de plusieurs lampes à partir d'une source de courant continu de tension supérieure à leur tension nominale, via des interrupteurs commandés; - la figure 2 est un graphe illustrant les inconvénients d'une alimentation synchrone des lampes ou groupes de lampes ; - la figure 3 est un graphe comparable à celui de la figure 2 et illustrant les avantages de l'invention ; et - la figure 4 est un schéma-bloc d'une installation d'alimentation de lampes conformes à l'invention et susceptible de piloter les interrupteurs commandés de la figure 1. En considérant plus particulièrement les figures 1 et 2, on a représenté certaines lampes Li, L2 d'une installation, ici d'une tension nominale de 12 Volts, susceptibles d'être alimentées en courant continu par une source de courant continu 12 de tension supérieure à la tension nominale des lampes, par exemple une tension de 36 Volts. Pour ce faire, chaque lampe Li, L2 est connectée en série avec un interrupteur commandé Qi, Q2 du genre transistor à effet de champ de puissance et la branche série constituée par un tel transistor et la lampe est connectée aux bornes de la source de courant continu Ainsi, chaque lampe équipant un véhicule automobile est alimentée par la source de courant continu 12, via un interrupteur commandé de genre. Dans l'exemple de la figure 1 où seulement deux lampes sont représentées, on admettra qu'il s'agit de lampes de forte puissance, (par exemple les lampes équipant les phares) dont la commande en PWM doit de préférence être gérée par transistors respectifs. Cependant, notamment pour des lampes de plus faible puissance, on peut agencer dans l'installation des groupes de lampes, celles ' étant montées en parallèle et alimentées via un unique interrupteur commandé. Pour des raisons pratiques, on peut par exemple partager l'ensemble des lampes équipant une automobile en huit groupes (comprenant, chacun entre une et quelques lampes), l'installation étant alors equipée de huit transistors à effet de champ de puissance et d'un circuit de commande de ces transistors, aptes à mettre en oeuvre le principe de l'invention. la figure 2, on a représenté une commande synchrone des deux lampes la figure 1. Chaque lampe est traversée par un train d'impulsions de courant de même fréquence prédéterminée. Les impulsions ont une durée et une amplitude qui correspondent à la puissance nominale de la lampe. Ce type d'alimentation en PWM permet d'utiliser des lampes de tension nominale 12 Volts tout en équipant le véhicule d'une source de courant continu, de tension nettement supérieure, par exemple 36 Volts. Dans ces conditions, les lampes de 12 Volts conservent leur longévité habituelle. Cependant, pour ce type de commande, la variation courant dI/dt à chaque commutation ne doit pas être trop brutale pour ne générer de parasites susceptibles d'affecter le bon fonctionnement d'autres appareils de l'installation, par exemple les circuits de commande d'allumage électronique, les ordinateurs de bord, etc... Ces variations de courant peuvent être maîtrisées au niveau de chaque transistor Q1, Q2. Par exemple, les impulsions de courant il, traversant les deux lampes de la figure 1 ont individuellement des fronts montée et de descente acceptables. Cependant, si les impulsions de courant sont générées de façon synchrone, à partir d'une même impulsion de commande, comme représenté sur la figure 2, l'impulsion de courant correspondant à la sortie de la source de courant continu 12 a une variation dI/dt doublée. Plus généralement, avec ce type de commande, la valeur de dI/dt à la sortie de la source de courant continu est fonction du nombre de lampes, par extrapolation de ce qui est illustré à la figure 2. L'idee de base de l'invention consiste à décaler dans le temps impulsions d'alimentation des lampes ou groupes de lampes de l'installation. exemple, ' on ne considère que les deux lampes de la figure 1, l'application principe de l'invention conduit à une commande en courant des deux lampes L2, via leurs transistors Qj, Q2 respectifs, conformément au chronogramme de la figure 3. On voit que les deux lampes sont alimentées en découpage de courant de façon que les instants de commutation définissant les impulsions de courant alimentant lesdites lampes, soient décalés dans le temps. Ici, le décalage correspond à 1/8 de la période de découpage T du courant injecté dans chaque lampe ou groupe de lampes. Pour deux lampes, le courant résultant à la sortie de la source de courant continu est conforme à ce qui est représenté sur la figure 3 où on constate que la variation de courant dI/dt n'est jamais supérieure, à aucun moment d'un front de commutation, à celle qui est définie par la commande de l'un des transistors, cette valeur dI/dt imposée par chaque transistor étant considérée comme acceptable pour limiter le niveau des parasites de commutation à une valeur faible. Plus précisément, dans une installation d'alimentation d'un ensemble de lampes équipant un véhicule automobile, on peut partager les lampes en huit groupes, chaque groupe comprenant entre une lampe et quelques lampes. Autrement dit, on réalise huit branches comprenant chacune un interrupteur commande Qi, Q2 .... Q8 et au moins une lampe. Une branche peut comporter un groupe lampes, c'est-à-dire plusieurs lampes de moindre puissance regroupées en parallèle. On connecte toutes ces branches en parallèle aux bornes de la source de courant continu 12. Selon l'invention, on alimente les lampes ou groupes de lampes par trains d'impulsions de courant de même fréquence, mais déphasés entre eux. Avantageusement, on peut partager la période T de chaque train d'impulsions (qui est ici la même pour toutes les branches) et élaborer nombre de trains d'impulsions (déphasés entre eux) égal au nombre de branches prédéfinies dans l'installation. Les trains d'impulsions sont dephasés entre eux d'un intervalle de temps égal au quotient de la période trains d'impulsions par le nombre de branches, comme cela est illustré sur figure 3 où des instants de commutation t, ... t$ prévus pour chacune des huit branches, sont indiqués. L'installation illustrée à la figure 4 permet de réaliser type de commande. Le circuit comporte un diviseur programmable 15 alimenté par un signal d'horloge externe Ho et dont la sortie So délivre un signal d'horloge interne H. Ce diviseur programmable, piloté par un circuit de contrôle 18, permet de choisir la fréquence découpage du circuit. Le signal d'horloge interne est appliqué à l'entrée diviseur 20 (divisant par 32) dont la sortie est elle-même reliée à une entree d'un registre à décalage 22 ou compteur analogue comportant huit sorties, 1-8. Par conséquent, ce compteur divise par 8 la fréquence qui lui est appliquée à l'entrée par le diviseur 20. Autrement dit, la fréquence des impulsions qui apparaissent à chacune des huit sorties 1-8 est divisée par 256 par rapport à la fréquence signal d'horloge interne H. Les impulsions disponibles aux sorties 1-8 du compteur sont déphasées, d'un huitième de la période des signaux disponibles aux sorties 1-8. Les différentes sorties 1-8 sont reliées à des entrées de remise à zéro de compteurs Cl-C$ respectifs qui reçoivent chacun le signal d'horloge H disponible à la sortie So. II s'agit de compteurs à huit étages, pour compter 256 impulsions d'horloge. Par ailleurs, l'installation comporte huit registres RI-R$ formant mémoire, programmés par le circuit de contrôle 18. Chaque registre-mémoire RI-R$ contient une information représentative du rapport cyclique souhaité pour l'une des branches définies ci-dessus, comportant une ou plusieurs lampes. Ce rapport cyclique qui détermine la durée de l'impulsion de courant a chaque période T depend de la puissance dissipée dans chaque branche prédéfinie. Le compteur élabore des impulsions de remise à zéro des compteurs Cl-C$ decalés dans le temps, cycliquement. Ces impulsions apparaissent aux sorties 1 avec des décalages successifs de T/8. L'installation comporte en outre huit comparateurs Cpi-Cp8 dont les sorties sont reliées aux électrodes de commande de huit interrupteurs commandes Q,-Q8 tels que les transistors représentés sur la figure 1. Chaque comparateur Cp comporte deux entrées, l'une reliée à compteur C et l'autre reliée à un registre-mémoire R. Par conséquent, l'état du comparateur Cp commande la conduction dans l'une des branches. Pour chacune, le comparateur commande la conduction à partir de la remise à zéro du compteur C correspondant jusqu'à ce que la valeur de ce compteur coïncide avec celle qui est inscrite dans le registre-mémoire R associé. Autrement dit, chaque ensemble comprenant un compteur, un registre- mémoire et un comparateur, détermine l'instant et le temps de conduction dans chaque branche. Le circuit de contrôle 18 est piloté par un circuit d'interface 25 connu sous l'abréviation SPI (Serial Peripheral Interface, en anglais). Ce circuit est géré par un microprocesseur. Le circuit de contrôle gère à la fois le diviseur programmable 15, le compteur 22 et l'ensemble des registres Rl-R8. Un circuit réinitialisation générale 28 programme le circuit de contrôle à un état neutre predéterminé à la mise sous tension. Le circuit de la figure 4 définit donc des moyens de commande l'ensemble des interrupteurs commandés QI, Q2 ..... Q8 et ces moyens commande sont agencés pour piloter ces interrupteurs avec des instants commutation déphasés sachant que chaque interrupteur est piloté par un train d'impulsions d'une fréquence donnée prédéterminée. Les sorties Sl-S8 des huit comparateurs CPI-Cp8 constituent les huit sorties du circuit d'élaboration des huit trains d'impulsions de commande, appliqués respectivement aux électrodes de commande de huit transistors Q1, Q2 ....Q8. REVENDICATIONS 1- Procédé d'alimentation d'un ensemble de lampes (Li-L2) par découpage de courant, à partir d'une source de courant continu (12) de tension supérieure à une tension nominale desdites lampes, caractérisé en ce qu'on commande l'alimentation de lampes ou groupes de lampes en découpage de courant de façon que les instants de commutation des impulsions de courant (to-t7) alimentant au moins certaines lampes ou groupes de lampes distincts soient décalés dans le temps. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on alimente lesdites lampes ou groupes de lampes par des trains d'impulsions de courant (TI, T2) de même fréquence mais déphasés entre eux. 3- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à élaborer un nombre de trains d'impulsions courant, déphasés entre eux, égal au nombre de lampes ou groupes lampes prédéfinis, lesdits trains d'impulsions étant déphasés entre eux intervalle de temps égal au quotient de la période des trains d'impulsions ledit nombre prédéterminé. 4- Installation d'alimentation lampes par découpage de courant, à partir d'une source de courant continu tension supérieure à une tension nominale desdites lampes, caractérisée en qu'elle comporte des interrupteurs commandés (Ql-Q8) respectivement interconnectés entre ladite source de courant (12) et les lampes ou groupes de lampes (Li, L2) et des moyens de commande de ces interrupteurs, agencés pour piloter au moins certains d'entre eux avec des instants de commutation déphasés. 5- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit d'élaboration de plusieurs trains d'impulsions de commande de même fréquence mais déphasés entre eux, chaque train d'impulsions de commande étant disponible à une sortie S$) dudit circuit reliée à l'électrode de commande d'un interrupteur commande, relié en série avec une lampe ou groupe de lampes. 6- Installation selon la revendication 5 caractérisée en ce que ledit circuit comporte un registre à décalage (22) ou compteur analogue comportant un nombre prédéterminé de sorties respectivement reliées à des compteurs (Ci-C$), la sortie de chaque compteur étant reliée à une entrée d'un comparateur (Cpj-Cpg) dont une autre entrée est reliée à un registre-mémoire (Ri specifique dans lequel est programmée une valeur représentative de la durée chaque impulsion de courant à appliquer à une lampe ou groupe de lampes en que la sortie de chaque comparateur est reliée à l'électrode de commande d'un interrupteur commandé précité.