Brevet FR2839365A1 — publié le 20031107

d'analyse multiparametrique et/ou en parallele. Domaine de ['invention La presente invention concerne un dispositif de mesure du courant d'excitation dans le circuit d'excitation d'un generateur, notam ment d'un generateur de vehicule. L'invention concerne egalement un procede de mesure du courant d'excitation dans le circuit d'excitation d'un generateur, notam ment d'un generateur de vehicule. Les generateurs a griffes polaires utilises habituellement pour l'alimentation electrique de reseaux embarques de vehicules com o portent un regulateur de generateur avec un transistor de commutation (transistor de l'etage de puissance). En fonction de la tension de sortie du generateur ce transistor commute selon un rapport de travail predetermi ne (signal DF). L'alimentation en courant du courant traversant le transis tor de puissance en cas de court-circuit ou de surintensite est soumise a une valeur limite fixe. A partir de cette valeur, l'etage de puissance se coupe ou est regule en retour. Les figures la, lb montrent chacune le courant d'excitation d'un regulateur de generateur comportant un enroulement d'excitation L, une diode de roue libre D1 et un transistor d'etage de puissance T1. Chaque circuit d'excitation comprend un circuit determi nant le courant d'excitation. Ce circuit comprend une resistance R bran chee dans le circuit d'excitation et un amplificateur 8. La chute de tension sur la resistance R constitue ainsi une mesure du courant d'excitation. s Pour influencer aussi peu que possible le courant d'excitation, on choisit des resistances R faibles, ce qui ne donne qu'un tres faible signal de tension dont ['amplification est compliquee et qu'il faut en plus convertir par une conversion analogique/numerique pour les applications numeriques. But de ['invention La presente invention a pour but de simplifier la mesure du courant d'excitation. Expose de ['invention et avantages A cet effet, ['invention concerne un dispositif du type defini ci-dessus, caracterise par - un premier transistor dans le circuit d'excitation pour commander le courant d'excitation, - un second transistor dans un chemin de reference, ce transistor etant techniquement pratiquement identique au premier transistor, - un comparateur dont une entree est reliee a un nccud du circuit d'excitation et dont l'autre entree est reliee a un nocud d'un chemin de s reference, - un compteur/decompteur relic a la sortie du comparateur et qui en fonction du signal de sortie du comparateur compte ou decompte et - une source de courant commandee installee dans le chemin de refe rence, cette source etant commandee suivant ltetat de comptage du to compteur/ decompteur. L'invention concerne egalement un procede du type defini ci-dessus, caracterise par les etapes suivantes: - comparaison d'une tension de nocud dans le circuit d'excitation a une tension de nocud dans un chemin de reference a ['aide d'un compara teur, - modification du sens de comptage d'un compteur/decompteur suivant l'etat du signal de sortie du comparateur, - commande d'une source de courant dans le chemin de reference sui vant l'etat de comptage du compteur/decompteur et transmission de l'etat de comptage a une unite de traitement comme mesure du courant passant dans le circuit d'excitation L'idee principale de ['invention consiste a exploiter la chute de tension sur le transistor de commutation du circuit d'excitation pour mesurer le courant d'excitation. Cela donne des tensions de mesure beau 2s coup plus elevees que dans ltetat de la technique. Comme la resistance du transistor de commutation depend en fait fortement de la temperature, en particulier du fait de ['elevation de temperature propre du transistor, on rencontre des defauts de linearite dans la courbe intensite/tension du transistor et ces defauts de linearite doivent etre compenses de maniere appropriee. En d'autres termes, on a un circuit de mesure du courant d'excitation comportant un premier transistor dans le circuit d'excitation et un second transistor dans un chemin de reference. Ces transistors vent techniquement essentiellement identiques. I1 est egalement prevu un comparateur dont une entree est reliee a un ncoud du circuit d'excitation et l'autre entree a un nocud du chemin de reference. Un comp teur/decompteur est relic a la sortie du comparateur et en fonction du si gnal de sortie de celui-ci il compte ou il decompte. Le circuit comprend en outre une source de courant commandee installee dans le chemin de refe- rence et qui en fonction de ltetat de comptage du compteur/decompteur applique un chemin au courant de reference. L'etat de comptage du compteur/decompteur est ainsi une mesure du courant passant dans le s circuit d'excitation. Selon un mode de realisation preferential de ['invention, les deux transistors vent des transistors MOSFET. Les entrees du compara- teur vent reliees de preference chaque fois a la source des transistors. Les deux transistors vent de preference dtintegration mono to lithique. Le transistor de reference peut toutefois etre reduit d'un coeffi- cient (m) predetermine par rapport au transistor de l'etage de puissance du circuit d'excitation. Les deux transistors vent de preference relies l'un a l'autre par leur drain et leur porte et ils vent en contact thermique direct pour eviter les differences de temperature. Grace a des comportements electri- ques et thermiques identiques du transistor de reference et du transistor de l'etage de puissance on compense les defauts de linearite thermique evoques ci-dessus si la densite de courant dans les deux transistors est identique. o Le comparateur compare la tension aux bornes des nceuds et change tonjours ltetat de commutation de son signal de sortie si le signe algebrique de la tension change. Selon un mode de realisation preferential de ['invention, le comparateur commute avec son signal de sortie, le sens de comptage d'un 2s compteur/decompteur, binaire a n bits. Le compteur/decompteur compte de preference a chaque franc d'un signal d'horloge en fonction du signal de sortie du comparateur, d'un niveau vers le haut ou vers le teas. L'etat de comptage binaire du compteur/decompteur est utilise de preference pour commander la source de courant qui fournit un courant proportionnel a l'etat de comptage a travers le transistor de reference. L'etat de comptage du compteur/decompteur numerique est transmis de preference par une interface numerique a un appareil de commande qui transforme en une valeur de courant appropriee. Dessins 3s La presente invention sera decrite ci-apres de maniere plus detaillee a ['aide des dessins annexes dans lesquels: - les figures la, lb vent des circuits de mesure pour exploiter le courant d'excitation selon l'etat de la technique, - la figure 2 est un circuit de mesure du courant d'excitation corres- pondant a un mode de realisation de ['invention, - la figure 3 est un circuit de mesure du courant d'excitation selon un autre mode de realisation de ['invention, - les figures 4a, 4b montrent la courbe des courants traversant les tran- sistors. Pour la description des figures la, lb on se reportera au preambule de la description. Description de modes de realisation o La figure 2 montre un circuit de mesure du courant d'excitation dans le circuit d'excitation 1 d'un regulateur de generateur. Le circuit d'excitation 1 comprend un enroulement d'ex:citation L avec une diode de roue libre D1 ainsi qu'un transistor d'etage de puissance T1 constitue par un transistor MOS a canal (n). Le courant IT! traversant le circuit d'excitation et ainsi la tension du generateur se reglent par un si gnal DF applique a la porte du transistor T1. Dans ce circuit, on mesure le courant d'excitation directement sur la chute de tension aux bornes du transistor T1 pour ['amplifier par l'amplificateur 8. Comme la resistance du transistor T1 depend de la temperature, ltechauffement propre du o transistor T1 engendre des defauts de linearite pour la compensation compliquee. La figure 3 montre un circuit qui compense la fonction de temperature du transistor de l'etage de puissance T1. Ce circuit comprend un circuit d'excitation 1 et en parallele a celui-ci un chemin de reference s 2. Ce chemin comporte un transistor de reference T2 de construction es sentiellement identique a celle du transistor T1 mais qui est diminuee d'un coefficient predetermine (m) par rapport au transistor T1. Les transistor T1, T2 vent relies electriquement par leur borne de drain et de porte et vent en contact thermique direct pour avoir la meme repartition de temperature. Les transistors T1, T2 vent de prefe rence dtintegration monolithique. Du fait de la construction identique et de la compensation thermique des transistors T1, T2, on a un comportement electrique es sentiellement identique. Le circuit comprend en outre un comparateur 7 dont les entrees vent reliees chaque fois a un branchement de source des transis tors T1, T2 et qui compare la tension sur les bornes K1, K2. Le signal de sortie du comparateur 7 change d'etat lorsque le signe algebrique de la s tension d'entree change. Le comparateur 7 detecte ainsi si la densite de courant dans l'un des transistors T1, T2 devient plus grande ou plus pe- tite que celle dans l'autre transistor T2, T1. Le comparateur 7 est relic a un compteur/decompteur 3 binaire a n bits et il commute par son signal de sortie le sens de comptage de celui-ci. Lorsque la tension aux nccuds a ['entree du comparateur change, le compteur 3 compte selon l'etat de comptage du comparateur 7 dans le sens du comptage ou du decomptage. L'etat de comptage numerique du compteur/decompteur 3 o est utilise apres une conversion analogique par un convertisseur analogi- que/numerique DA, 4 pour commander une source de courant 6 dans le chemin de reference 2. Cette source de courant fournit un courant corres- pondant a l'etat de comptage dans le transistor de reference T2. En modi- fiant le courant IT2 traversant le transistor de reference T2 on modifie la tension du nccud K2. L'etat de comptage se stabilise finalement sur une certaine valeur si les tensions des nceuds K1, K2 et ainsi les densites de courant des transistors T1, T2 vent identiques. En tenant compte des considerations ci-dessus, on peut re o duire a un niveau tres faible les defauts de me sure produits pour la de- termination du courant d'e:gcitation ITI: comme indique, le transistor T1 est commande en cadence par le signal DF pour commander le courant d'excitation. La commande en cadence du transistor de commutation T1 conduit a une courbe de courant d'excitation IT! croissante pendant la du s ree de branchement et a une courbe de courant descendante IT] pendant la duree de coupure. Toutefois on ne mesure que pendant la duree de branchement. Cela peut se traduire par une certaine erreur de mesure suivant ['instant de la mesure. De maniere preferentielle, on enregistre l'etat de comptage so de compteur/decompteur 3 au milieu de la duree de branchement. Du fait des durees de commutation tres courses par comparaison a la constante de temps du champ d'excitation, ['evolution du courant pendant le temps de branchement et le temps de coupure est pratiquement lineaire, ctest-a- dire que l'intensite au milieu de la duree de branchement correspond tres ss exactement a la valeur moyenne du courant ITI. Le fonctionnement du circuit de la figure 3 sera decrit a ['aide de l'exemple presente aug: figures 4a, 4b. La figure 4a montre une courbe de courant 9 du transistor de l'etage de puissance T1 prise a titre d'exemple. La fgure 4b montre en outre le courant de reference IT2 passant par le chemin de reference 2. On suppose que la densite de cou s rant dans le transistor de reference T2 a ['instant t0 est inferieure a celle dans le transistor T1. La tension aux bornes du transistor T2 est ainsi in- ferieure a celle aux bornes du transistor T1 ou la tension du nceud K2 est superieure a celle du noeud K1. Le signal de sortie du comparateur 7 mo- difie le sens de comptage du compteur/decompteur 3 pour compter du o mode de decomptage au mode de comptage. Le compteur/decompteur 3 augmente son etat de comptage lors du signal dthorloge suivant (horloge) d'une valeur et augmente de facOon correspondante le courant Iq fourni par la source de courant commandee 6. Ensuite, le courant traversant le transistor T2 augmente et s la tension DS aux bornes du transistor diminue si bien que la tension du nceud K2 diminue. Le signal de sortie du comparateur 7 change d'etat et fait que le compteur/decompteur 3 decompte de nouveau. A ['instant tl, le courant d'excitation IT! chute brusquement et le compteur/decompteur 3 decompte jusqu'a ce que la densite du cou rant dans le transistor de reference T2 passe de nouveau en dessous de celle du transistor de commutation T1. Le courant IT? applique par la source de courant commandee 6 varie de nouveau pour se stabiliser sur le courant de charge ITT. A la sortie du compteur/decompteur 3 a n bits, le courant d'excitation IT) est genere comme valeur binaire de resolution a n bits et peut etre fourni directement a un appareil de commande, par exemple par une interface numerique. Le courant d'excitation IT! traversant le transis- tor T1 est donne par la formule suivante: IT! = m*etat de comptage*AI NOMENCLATURE 1 circuit d'excitation s 2 chemin de reference 3 compteur/decompteur 4 convertisseur numerique/analogique D/A mot de donnees a n bits 6 source de courant commander lo 7 comparateur K1, K2 nceud de circuit L enroulement d'excitation D 1 diode de roue libre IT! courant d'excitation T1, T2 transistors REVENDICATIONS 1 ) Dispositif de mesure du courant d'excitation (ITI) dans le circuit d'excitation (l) d'un generateur, notamment d'un generateur de vehicule, caracterise par s - un premier transistor (Tl) dans le circuit d'excitation (l) pour com- mander le courant d'excitation (ITI), - un second transistor (T2) dans un chemin de reference (2), ce transis- tor etant techniquement pratiquement identique au premier transistor (Tl), 0 - un comparateur (7) dont une entree est reliee a un nccud (K l) du cir cuit d'excitation (l) et dont l'autre entree est reliee a un nceud (K2) d'un chemin de reference (2), - un compteur/decompteur (3) relic a la sortie du comparateur (7) et qui en fonction du signal de sortie du comparateur (7) compte ou decompte et - une source de courant (6) commandee installee dans le chemin de refe rence (2), cette source etant commandee suivant l'etat de comptage du compteur/decompteur (3). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que ltentree du comparateur (7) est reliee a un nccud (Kl) entre le premier transistor (T1) et ltenroulement d'excitation (L) et la seconde entree du comparateur (7) est reliee a un nccud (K2) entre le second transistor (T2) et la source de courant commandee (6). 3 ) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caracterise en ce que les deux transistors (T1, T2) vent des transistors monolithiques integres. 4 ) Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que le compteur/decompteur (3) est un compteur numerique a n bits. 3s 5 ) Dispositif selon la revendication 1, caracterise par une interface numerique transmettant l'etat de comptage du comp- teur/decompteur (3) a un appareil de commande. 6 ) Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que le premier et le second transistor (T1, T2) vent des transistors MOS a ca nal (n) s 7 ) Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que les transistors (T1, T2) vent commandes par le meme signal d'horloge (DF). S ) Procede de mesure du courant d'excitation (ITI) dans le circuit d'excitation (1) d'un generateur, notamment d'un generateur de vehicule, caracterise par les etapes suivantes: - comparaison d'une tension de nceud dans le circuit d'excitation (1) a une tension de noeud dans un chemin de reference (2) a ['aide d'un comparateur (7), - modification du sens de comptage d'un compteur/decompteur (3) sui vant ltetat du signal de sortie du comparateur (7), - commande d'une source de courant (6) dans le chemin de reference (2) suivant l'etat de comptage du compteur/decompteur (3) et o - transmission de l'etat de comptage a une unite de traitement comme