Brevet FR2858137A1 — publié le 20050128

Arrière-plan de l'invention L'invention concerne un système de contrôle de vitesse d'un moteur de groupe moto-ventilateur. Le domaine d'application est notamment celui des installations de chauffage et/ou de climatisation, en 10 particulier pour les véhicules automobiles. Pour de telles applications, il est connu de réaliser un groupe motoventilateur du type comportant un boîtier de volute, une turbine logée dans le boîtier de volute pour engendrer un flux d'air dans celle-ci, un moteur d'entraînement de la turbine, et un module de commande du 15 moteur comportant un système de contrôle permettant de faire varier la vitesse du moteur selon les besoins. Habituellement, le système de contrôle de vitesse du moteur de groupe moto-ventilateur comporte un transistor à effet de champ de type MOS. Les figures 3A et 3B montrent deux exemples de systèmes de contrôle de vitesse d'un moteur 101 comportant des transistors à effet de champ 103, 105 fonctionnant en mode linéaire. La figure 3A montre un circuit avec un transistor à effet de champ 103 flottant. En effet, la borne drain du transistor 103 est reliée à 25 une tension d'alimentation 107 tandis que sa borne source est reliée à une borne du moteur 101. L'autre borne du moteur 101 est reliée à la masse. Selon la figure 3B le transistor à effet de champ 105 est relié à la masse. En effet, la borne source du transistor 105 est reliée à la masse tandis que sa borne drain est reliée à une borne du moteur 101. L'autre 30 borne du moteur 101 est reliée à la tension d'alimentation 107. Un problème à résoudre est l'évacuation de la chaleur générée par les pertes par effet joule du transistor à effet de champ lorsqu'il fonctionne en mode linéaire. En effet, une absence de refroidissement du transistor risque de diminuer sa fiabilité et ses performances ou même de le détruire. Il est connu à cet effet d'associer au module de commande du moteur un radiateur pour dissiper la chaleur engendrée par le transistor à effet de champ ainsi que celle engendrée par d'autres composants électroniques. En général, ce radiateur est exposé au flux d'air engendré 10 dans le boîtier de volute. Du fait de la grande quantité de chaleur à évacuer, il est nécessaire de recourir à des radiateurs de tailles importantes, présentant un grand encombrement et un grand coût. De plus, la grande taille du radiateur peut engendrer des perturbations d'écoulement du flux d'air issu 15 de la volute et du bruit gênant pour les passagers du véhicule. Une solution consiste à utiliser une technologie en modulation d'impulsion en durée PWM qui diminue la chaleur engendrée par le système de contrôle de vitesse du moteur et par conséquent diminue la taille du radiateur. En revanche, pour satisfaire la compatibilité 20 électromagnétique CEM cette technologie nécessite des filtres électromagnétiques coûteux. Une autre solution consiste à mettre deux transistors à effet de champ en parallèle en mode linéaire, mais ceci engendre un système instable. En effet, en mode linéaire, un transistor à effet de champ est utilisé comme une source de courant de valeur variable en fonction de la tension de sa borne de grille. Dans ce cas, la fonction de transfert du courant de la borne de drain en fonction de la tension de la borne de grille du transistor à effet de champ possède un coefficient de température 30 positif. Alors, pour une tension de grille donnée, plus le transistor à effet de champ est chaud, plus le courant de drain sera élevé. Ainsi, deux transistors à effet de champ, lorsqu'ils sont pilotés par une même tension de grille, n'auront pas exactement la même 5 température au départ. Le transistor le plus chaud des deux, conduit plus de courant que l'autre, et par conséquent va chauffer encore d'avantage. Très rapidement, on se retrouve dans un système instable ou pour une même tension de grille, I'un des deux transistors à effet de champ va passer la totalité du courant. Afin de palier à ce défaut intrinsèque des transistors à effet de champ, une solution habituelle consiste de faire un double asservissement en courant de chacun des transistors à effet de champ. C'est une solution qui permet donc d'équilibrer en permanence les courants entre les deux transistors mais c'est une méthode complexe et coûteuse qui nécessite de 15 réaliser beaucoup de modifications dans le système de contrôle du moteur. Objet et résumé de l'invention L'invention a pour but de réaliser un système de contrôle de 20 vitesse d'un moteur ayant des transistors à effet de champ qui pallie les inconvénients précités. Ce but est atteint grâce à un système de contrôle de vitesse d'un moteur de groupe moto-ventilateur, comportant: -un premier et un second transistors à effet de champ connectés en 25 parallèle et reliés au moteur au travers d'une source de tension continue commandant la rotation du moteur, -un moyen de commande des premier et second transistors pour assurer alternativement un fonctionnement en mode linéaire des deux transistors afin d'alimenter en continu le moteur. La résistance thermique avec deux transistors à effet de champ est plus faible qu'avec un seul transistor à effet de champ diminuant ainsi l'augmentation de température et permet une meilleure évacuation de la chaleur et une réduction de la taille du radiateur en répartissant la puissance à dissiper entre les deux transistors à effet de champ. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le moyen de commande des premier et second transistors est un multivibrateur astable ayant un rapport cyclique prédéterminé, ledit multivibrateur astable étant relié aux deux transistors à effet de champ de sorte que le 10 fonctionnement alterné des deux transistors est régi selon ledit rapport cyclique prédéterminé. Le rapport cyclique peut être compris entre 50% et 60% et de préférence d'environ 50%. Avantageusement, le multivibrateur astable comporte une 15 première sortie délivrant un premier signal de sortie et une seconde sortie délivrant un second signal de sortie en opposition de phase par rapport au premier signal de sortie. Chacun des premier et second transistors à effet de champ comporte une borne de source, une borne de drain et une borne de grille, 20 les bornes de drain des premier et second transistors à effet de champ étant connectées à une borne du moteur, les bornes de source des premier et second transistors à effet de champ étant connectées à la masse, et les bornes de grille des premier et second transistors forment des entrées des premier et second transistors à effet de champ qui sont 25 couplées aux première et seconde sorties du multivibrateur astable. L'entrée du premier transistor est connectée d'une part à une tension de polarisation via une première résistance et d'autre part à la première sortie du multivibrateur astable via un premier filtre RC et l'entrée du second transistor est connectée d'une part à la tension de polarisation via une seconde résistance et d'autre part à la seconde sortie du multivibrateur astable via un second filtre RC. Les deux transistors à effet de champ peuvent être des transistors MOSFET. L'invention a aussi pour objet un module de commande d'un groupe motoventilateur, muni d'un système de contrôle de vitesse tel que défini cidessus et une installation de chauffage et/ou climatisation pour véhicule automobile, comportant un groupe moto-ventilateur muni du module de commande. Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ciaprès, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue très schématique d'un système de contrôle de vitesse d'un moteur comportant deux transistors à effet de champ et un moyen de commande selon l'invention, - la figure 2 illustre un mode de réalisation du système de contrôle de la figure 1, et - les figures 3A et 3B sont des vues très schématiques de systèmes de contrôle de vitesse d'un moteur selon l'art antérieur. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention Conformément à l'invention, la figure 1 montre très 25 schématiquement un système de contrôle de vitesse d'un moteur 1 comportant deux transistors à effet de champ 3, 5 et un moyen de commande 9. En effet, le système de contrôle de vitesse comporte un premier transistor à effet de champ 3 connecté en parallèle avec un second 30 transistor à effet de champ 5. Les deux transistors à effet de champ 3, 5 sont reliés à un moteur 1 au travers d'une source de tension continue 7 et commandent la rotation du moteur. La source de tension peut être alimentée par une batterie du véhicule. Chacun des premier et second transistors à effet de champ 3, 5 5 comporte une borne de source S, une borne de drain D et une borne de grille G. Ainsi, selon l'exemple de la figure 1, les bornes de drain D des premier et second transistors 3, 5 sont connectées à une borne du moteur 1 et les bornes de source S des premier et second transistors 3, 5 sont connectées à la masse. Le système de contrôle de vitesse comporte également un moyen de commande 9 des premier et second transistors à effet de champ 3, 5 pour assurer alternativement un fonctionnement en mode linéaire de ces deux transistors à effet de champ 3, 5 afin d'alimenter en continu le moteur 1. Ainsi, le moyen de commande 9 est couplé aux bornes de grille G des premier et second transistors à effet de champ 3, 5. Un tel système avec deux transistors à effet de champ 3, 5 connectés en parallèle et fonctionnant en mode linéaire est en principe instable à cause du déséquilibre de courant existant entre les deux 20 transistors. Toutefois, la solution apportée par l'invention n'est pas basée sur un principe d'équilibrage des courants mais au contraire sur un principe permettant de forcer le déséquilibre en le maîtrisant grâce au moyen de commande 9. Ainsi, le moyen de commande 9 est destiné à forcer et à 25 maîtriser le déséquilibre entre les deux transistors à effet de champ 3, 5, en pilotant un signal périodique de déséquilibre contrôlé d'une grille d'un transistor à effet de champ par rapport à l'autre grille de l'autre transistor à effet de champ. A titre d'exemple, le moyen de commande 9 injecte deux 30 signaux sinusdidaux en opposition de phases sur chacune des grilles G, de sorte qu'à la fréquence de ce signal sinusoïdal, le courant va alternativement passer dans chacun des deux transistors à effet de champ 3, 5. Ceci a pour conséquence de réduire la résistance thermique des 5 deux transistors à effet de champ 3, 5 diminuant ainsi l'augmentation de température et permettant une meilleure dissipation de la chaleur. Alors, un radiateur (non représenté) de taille réduit suffit pour évacuer la chaleur dissipée par ces deux transistors à effet de champ 3, 5. La figure 2 montre un mode de réalisation selon l'invention où 10 le moyen de commande 9 des premier et second transistors à effet de champ 3, 5 est un multivibrateur astable Il ayant un rapport cyclique prédéterminé. Le multivibrateur astable Il comporte deux transistors 13 et 15 reliés à une source de tension 8. La sortie du transistor 13 est reliée à 15 I'entrée du transistor 15 par une liaison capacitive 17 de capacité Cl et réciproquement la sortie du transistor 15 est reliée à l'entrée du transistor 13 par une autre liaison capacitive 19 de capacité C2. Le multivibrateur astable 1l comporte aussi des résistances RI, R2 de collecteurs et des résistances R3, R4 de bases. Ainsi, le multivibrateur astable 11 oscille en 20 permanence entre deux états à une fréquence et un rapport cyclique qui peuvent être ajustés par les valeurs des capacités Cl et C2 et les résistances de bases R3 et R4, sachant que les résistances des collecteurs sont beaucoup plus faible que celles des bases. A titre d'exemple, pour une bonne stabilité de commande la fréquence peut être ajustée à environ 25 10 kHZ. Le multivibrateur astable 11 est relié aux deux transistors à effet de champ 3, 5 de sorte que le fonctionnement alterné de ces deux transistors 3, 5 est régi selon ledit rapport cyclique prédéterminé. Ce rapport cyclique peut être par exemple, compris entre 50% 30 et 60% et de préférence d'environ 50%. Ainsi, le multivibrateur astable 11 comporte une première sortie S1 délivrant un premier signal de sortie Q1 et une seconde sortie S2 délivrant un second signal de sortie Q2 en opposition de phase par rapport au premier signal de sortie. Selon l'exemple de la figure 2, les bornes de drain D des premier et second transistors à effet de champ 3, 5 sont connectées à une borne du moteur 1, les bornes de source S des premier et second transistors à effet de champ 3, 5 sont connectées à la masse, les bornes de grille G des premier et second transistors à effet de champ 3, 5 10 formant des entrées E1 et E2 sont couplées aux première et seconde sorties S1, S2 du multivibrateur astable 11. Plus particulièrement, la figure 2 montre que l'entrée El est connectée d'une part à la borne de grille G du premier transistor à effet de champ 3, au travers une résistance R5 et d'autre part à la borne de drain 15 D de ce même transistor, au travers une liaison capacitive C3. De même, I'entrée E2 est connectée d'une part à la borne de grille G du second transistor à effet de champ 5, au travers une résistance R6 et d'autre part à la borne de drain D de ce même transistor, au travers une liaison capacitive C4. En outre, I'entrée El du premier transistor à effet de champ 3 est connectée d'une part à une tension de polarisation 21 via une première résistance R7 et d'autre part à la première sortie S1 du multivibrateur astable 11 via un premier filtre comportant une résistance R9 et un condensateur de capacité C5. De même, I'entrée E2 du second 25 transistor à effet de champ 5 est connectée d'une part à la tension de polarisation 21 via une seconde résistance R8 et d'autre part à la seconde sortie S2 du multivibrateur astable 11 via un second filtre comportant une résistance R10 et un condensateur de capacité C6. Ainsi, I'un après l'autre, chacun des filtres R9, C5 et R10, C6 se décharge en injectant un signal sinusoïdal sur chaque entrée El, E2 correspondante des deux transistors à effet de champ 3, 5. Alors, I'injection des deux signaux sinusdoïdaux en opposition de 5 phases sur chacune des grilles G des deux transistors à effet de champ 3, 5 permet au courant de passer alternativement dans chacun de ces transistors à effet de champ 3, 5 permettant de partager entre eux la puissance dissipée. Ce partage est de préférence de 50%/50%. On notera que les deux transistors à effet de champ 3, 5 sont 10 asservis séparément et successivement (c'est à dire l'un après l'autre), ce qui permet de compenser les différences de tension de grille d'un transistor à effet de champ à l'autre. Cet asservissement peut être réalisé par la tension de polarisation 21 afin de répartir uniformément le courant entre les deux transistors à effet de champ. D'une manière générale, les deux transistors à effet de champ 3, 5 peuvent être des transistors du type MOSFET. Afin de permettre l'évacuation de la puissance dissipée par le ou les transistors à effet de champ 3, 5, ces derniers sont de manière connue plaqués sur un radiateur (non représenté) qui est lui-même ventilé 20 et qui présente une résistance thermique totale qui peut être composée en trois types de résistances thermiques. Une première résistance thermique résulte de la jonction entre les puces (non représenté) des transistors MOSFET et leur boîtier (non représenté). De façon connue, les puces des transistors MOSFET sont 25 reportées sur une base en cuivre (non représenté) et surmoulées dans du plastique. Ainsi, la résistance thermique de la jonction puce-boîtier est la résistance thermique entre la puce et la base en cuivre. Cette première résistance thermique dépend principalement de la qualité du report de la puce, de la surface d'échange puce-base en cuivre et de l'épaisseur de la puce et elle est en générale de l'ordre de 0,5 C/W. La semelle de la base en cuivre est en contact avec le radiateur engendrant ainsi, une deuxième résistance thermique entre le boîtier et le 5 radiateur. Cette deuxième résistance thermique dépend principalement de la surface d'échange entre le ou les boîtiers des MOSFET et le radiateur, de la qualité d'un gel thermo-conducteur utilisé pour l'interface boîtierradiateur, de l'épaisseur résiduelle entre le boîtier et le radiateur, liée aux défauts de planéité des deux pièces en contact et de la granularité du gel 10 thermo-conducteur utilisé. La deuxième résistance thermique est en générale de l'ordre de 0,1 C/W. Une troisième résistance thermique résulte de l'interface radiateur-air qui est fonction de la taille du radiateur et de la vitesse de l'air. Cette troisième résistance thermique est en générale de l'ordre de 15 0, 6 C/W. Par conséquent, un système de contrôle de vitesse d'un moteur comportant deux MOSFET en parallèle au lieu d'un seul permet de doubler la surface d'échange de l'interface puce-boitier ainsi que celle du boîtierradiateur. Ainsi, pour un même bilan thermique, et dans les proportions de la réduction de résistance thermique obtenue en passant de un MOSFET à deux MOSFET, on peut diminuer la taille du radiateur, c'est-àdire augmenter sa résistance thermique, ou augmenter la puissance des transistors. Le système de contrôle de vitesse ainsi conçu peut dès lors être incorporé facilement dans un module standard de commande d'un groupe motoventilateur pour une installation de chauffage et/ou climatisation pour véhicule automobile. REVENDICATIONS 1.Système de contrôle de vitesse d'un moteur de groupe moto-ventilateur, caractérisé en ce qu'il comporte: -un premier et un second transistors à effet de champ (3, 5) connectés en parallèle et reliés au moteur (1) au travers d'une source de tension (7) continue commandant la rotation du moteur (1), -un moyen de commande (9) des premier et second transistors à effet de champ (3, 5) pour assurer alternativement un fonctionnement en mode 10 linéaire desdits deux transistors afin d'alimenter en continu le moteur (1). 2.Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de commande (9) des premier et second transistors comporte un multivibrateur astable (11) ayant un rapport cyclique prédéterminé, ledit 15 multivibrateur astable (11) étant relié aux deux transistors à effet de champ (3, 5) de sorte que le fonctionnement alterné desdits deux transistors est régi selon ledit rapport cyclique prédétermine. 3.Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport 20 cyclique est compris entre 50% et 60%. 4.Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rapport cyclique est d'environ 50%. 5.Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le multivibrateur astable (11) comporte une première sortie (SI) délivrant un premier signal de sortie (Q1) et une seconde sortie (S2) délivrant un second signal de sortie (Q2) en opposition de phase par rapport au premier signal de sortie. 6.Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chacun des premier et second transistors à effet de champ (3, 5) comporte une borne de source (S), une borne de drain (D) et une borne de grille (G), les bornes de drain (D) des premier et second transistors à 5 effet de champ (3, 5) étant connectées à une borne du moteur (1), les bornes de source (S) des premier et second transistors à effet de champ (3, 5) étant connectées à la masse, et en ce que les bornes de grille (G) des premier et second transistors forment des entrées (El, E2) des premier et second transistors à effet de champ (3, 5) qui sont couplées 10 aux première et seconde sorties (St, S2) du multivibrateur astable (11) . 7.Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'entrée (El) du premier transistor à effet de champ (3) est connectée d'une part à une tension de polarisation (21) via une première résistance (R7) et d'autre 15 part à la première sortie (Si) du multivibrateur astable (11) via un premier filtre (R9, C5) et l'entrée (E2) du second transistor à effet de champ (5) est connectée d'une part à la tension de polarisation (21) via une seconde résistance (R9) et d'autre part à la seconde sortie (S2) du multivibrateur astable (11) via un second filtre (R10, C6). 20 8.Système selon l'une quelconque des revendications i à 7, caractérisé en ce que les deux transistors à effet de champ (3, 5) sont des transistors MOSFET. 9. Module de commande d'un groupe moto-ventilateur, muni d'un système de contrôle de vitesse selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Installation de chauffage et/ou climatisation pour véhicule automobile, comportant un groupe moto-ventilateur muni d'un module de commande 30 selon la revendication 9.