Brevet FR2862817A1 — publié le 20050527

L'invention concerne, de façon générale, le domaine de la coupure électrique et de la protection contre les courts-circuits. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de commutation de charge électrique, comprenant au moins une borne d'alimentation active et une borne d'alimentation neutre respectivement raccordées en fonctionnement à des lignes d'alimentation électrique active et neutre, une borne sous commande, un interrupteur interposé entre la borne active et la borne sous commande, un conducteur actif reliant la borne active à l'interrupteur, un conducteur sous commande reliant l'interrupteur à la borne sous commande, et un support auquel les bornes, l'interrupteur et les conducteurs sont fixés, la charge étant, en fonctionnement, branchée entre la borne neutre et la borne sous commande. Des dispositifs de ce type sont universellement connus et 20 utilisés depuis plus d'un siècle. Néanmoins, lorsque de tels dispositifs sont fabriqués en grande série, le problème se pose de réduire leur taille et leur coût de fabrication tout en optimisant leur niveau de sécurité. En particulier, l'évolution des normes de sécurité vers une sévérité accrue et souhaitable impose de prévoir que ces dispositifs supportent des courts-circuits sans mettre en danger leur environnement, et notamment sans émission de flammes ou de particules enflammées, et sans faire apparaître ou laisser subsister de parties métalliques sous tension. Aujourd'hui, ces résultats sont atteints soit par l'utilisation d'un fusible, dont l'inconvénient est de conduire à un coût et à un encombrement élevés du dispositif, soit par l'utilisation d'une piste fusible, qui fait apparaître d'importantes difficultés de mise au point et de calibrage, ainsi qu'une grande dispersion de performances du dispositif. De plus, aucune de ces deux solutions connues n'est en mesure de garantir la tenue des exigences de fiabilité dans le cas où la charge électrique à commander est constituée par une source lumineuse telle qu'une lampe halogène ou dichroïque en fin de vie. Dans ce contexte, l'invention a pour but de proposer un dispositif de commutation de charge électrique qui, sans présenter les défauts précédemment mentionnés, puisse écarter tout risque de détérioration pour son environnement en cas de court-circuit. A cette fin, le dispositif de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le support comprend un empilement formé d'au moins deux couches isolantes superposées et présentant une face externe supérieure et une face externe inférieure, et en ce que le conducteur actif et le conducteur sous commande sont l'un et l'autre séparés de chaque face externe du support par au moins une couche isolante de l'empilement. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, l'empilement prend la forme d'un circuit imprimé multicouche et chaque conducteur est formé par une piste conductrice déposée sur l'une des couches isolantes de ce circuit imprimé. Le support comprend par exemple un empilement d'au moins trois couches isolantes, auquel cas le conducteur actif et le conducteur sous commande peuvent être séparés l'un de l'autre par l'une au moins de ces couches isolantes. Dans un mode de réalisation avancé de l'invention, une première au moins des faces externes de l'empilement peut présenter des pistes conductrices supplémentaires, et ce dispositif peut comprendre des composants électroniques connectés à ces pistes conductrices supplémentaires et solidaires de la première face externe de l'empilement. En pratique, l'interrupteur peut notamment être constitué par un composant électromécanique tel qu'un relais, ou par un composant électronique tel qu'un thyristor, un triac, un transistor IGBT, un transistor MOS, ou plus génériquement un composant semi-conducteur de puissance. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est un schéma général illustrant, dans ses fonctions électriques, un dispositif conforme à un premier ou à un second mode de réalisation de l'invention et représenté dans son environnement fonctionnel; - la figure 2 est une vue de dessus de la couche isolante 5 supérieure que présente le dispositif illustré à la figure 1; - la figure 3 est une vue de dessus de la couche isolante intermédiaire que présente le dispositif illustré à la figure 1 et supposé conforme au second mode de réalisation, cette figure représentant sous forme de pointillés l'emplacement de certains des éléments du dispositif visibles sur les figures 1 et 2; - la figure 4 est une vue de dessus de la couche isolante inférieure que présente le dispositif illustré à la figure 1 et supposé conforme au second mode de réalisation, cette figure représentant sous forme de pointillés l'emplacement de certains des éléments du dispositif visibles sur les figures 1 et 2; - la figure 5 est une vue de dessous de la couche isolante inférieure que présente le dispositif illustré à la figure 1 et supposé conforme au second mode de réalisation, cette figure représentant sous forme de pointillés l'emplacement de certains des éléments du dispositif visibles sur les figures 1 et 2; - la figure 6 est une vue en coupe suivant un plan 30 vertical du dispositif illustré à la figure 1 et supposé conforme au premier mode de réalisation; et - la figure 7 est une vue en coupe suivant un plan vertical du dispositif illustré à la figure 1 et supposé conforme au second mode de réalisation. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un dispositif de commutation de charge électrique comprenant notamment une borne d'alimentation neutre 10, une borne d'alimentation active 11 et une borne sous commande 12. La borne d'alimentation active 11 et la borne d'alimentation neutre 10 sont, en fonctionnement (figure 1), respectivement raccordées à une ligne d'alimentation électrique active LA dénommée "phase" par l'homme du métier, et à une ligne d'alimentation électrique neutre LN. Par ailleurs, le dispositif comprend un interrupteur 2 interposé entre la borne active 11 et la borne sous commande 12, un conducteur actif 31 reliant la borne active 11 à l'interrupteur 2, et un conducteur sous commande 32 reliant l'interrupteur 2 à la borne sous commande 12. L'invention s'applique particulièrement au cas où l'interrupteur 2 est constitué par un composant électromécanique tel qu'un relais, ou par un composant électronique tel qu'un thyristor, un triac, un transistor IGBT, un transistor MOS, ou plus génériquement un composant semi-conducteur de puissance. En fonctionnement, la charge électrique K, représentée sur la figure 1 sous la forme d'une ampoule, est branchée entre la borne neutre 10 et la borne sous commande 12, de sorte qu'elle est, ou non, traversée par un courant électrique en fonction de l'état de l'interrupteur 2. Les éléments que forment les bornes 10 à 12, l'interrupteur 2, et les conducteurs 31 et 32 sont fixés à un support 4 sur lequel se concentrent plus spécifiquement les caractéristiques principales de l'invention. Selon l'invention, en effet, le support 4 comprend un empilement de couches isolantes superposées, telles que 41 à 43, et chacun des conducteurs que constituent le conducteur actif 31 et le conducteur sous commande 32 est séparé à la fois de la face externe supérieure 4s et de la face externe inférieure 4i du support 4 par une ou plusieurs couches isolantes, telles que 41 à 43, de l'empilement que forme ce support. Dans sa forme d'exécution la plus industrielle, le support 4 est essentiellement constitué par un circuit imprimé multicouche, et chacun des conducteurs actif et sous commande, 31 et 32, est formé par une piste conductrice déposée sur l'une des couches isolantes 41 à 43 de ce circuit imprimé. Comme le montre la figure 6, le support 4 peut ne comprendre que deux couches isolantes, les conducteurs actif et sous commande 31 et 32 étant alors disposés entre la face supérieure de la couche isolante inférieure 42 et la face inférieure de la couche isolante supérieure 41, c'est-à-dire séparés de la face externe inférieure 4i du support 4 par la couche inférieure 42 et séparés de la face externe supérieure 4s du support 4 par la couche supérieure 41. Dans un mode de réalisation conçu pour supporter des conditions de fonctionnement plus sévères, le support 4 comprend par exemple un empilement d'au moins trois couches isolantes 41 à 43 (figure 7), le conducteur actif 31 et le conducteur sous commande 32 étant alors séparés l'un de l'autre au moins par la couche isolante 42. En plus des éléments déjà mentionnés, et en particulier dans le cas où l'interrupteur 2 est constitué par un composant électronique, le dispositif de l'invention peut comprendre des composants électroniques auxiliaires 6, propres à coopérer, suivant des schémas bien connus de l'homme de métier, avec l'interrupteur 2. Dans ce cas, les faces externes 4s et 4i de l'empilement, ou au moins l'une d'entre elles, présentent des pistes conductrices supplémentaires, telles que 51 à 54, auxquelles les composants électroniques 6 sont connectés et par lesquelles ils sont fixés au support, en plus d'éventuels autres moyens de fixation. Par exemple, tous les composants 6 sont fixés sur la face supérieure externe 4s du support 4 comme le montre la figure 2, ces composants étant reliés entre eux, à l'interrupteur 2, et à la borne neutre 10 par des pistes conductrices dont certaines (51 et 52) sont déposées sur la face supérieure externe 4s et dont d'autres (53 et 54) sont déposées sur la face inférieure externe 4i. Grâce à cet agencement, le dispositif de l'invention réagit à un courtcircuit de la charge K sans déflagration et sans dommage pour son environnement. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commutation de charge électrique, comprenant au moins une borne d'alimentation active (11) et une borne d'alimentation neutre (10) respectivement raccordées en fonctionnement à des lignes d'alimentation électrique active (LA) et neutre (LN), une borne sous commande (12), un interrupteur (2) interposé entre la borne active (11) et la borne sous commande (12), un conducteur actif (31) reliant la borne active (11) à l'interrupteur (2), un conducteur sous commande (32) reliant l'interrupteur (2) à la borne sous commande (12), et un support (4) auquel les bornes (10 à 12), l'interrupteur (2) et les conducteurs (31, 32) sont fixés, la charge (K) étant, en fonctionnement, branchée entre la borne neutre (10) et la borne sous commande (12), caractérisé en ce que le support (4) comprend un empilement formé d'au moins deux couches isolantes superposées (41 à 43) et présentant une face externe supérieure (4s) et une face externe inférieure (4i), et en ce que le conducteur actif (31) et le conducteur sous commande (32) sont l'un et l'autre séparés de chaque face externe (4s, 4i) du support (4) par au moins une couche isolante (41 à 43) de l'empilement. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'empilement prend la forme d'un circuit imprimé multicouche et en ce que chaque conducteur (31, 32) est formé par une piste conductrice déposée sur l'une des couches isolantes (41 à 43) de ce circuit imprimé. 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le support (4) comprend un empilement d'au moins trois couches isolantes (41 à 43), et en ce que le conducteur actif (31) et le conducteur sous commande (32) sont séparés l'un de l'autre par l'une au moins de ces couches isolantes (42). 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une première au moins (4s) des faces externes (4s, 4i) de l'empilement présente des pistes conductrices supplémentaires (51 à 54), et en ce que ce dispositif comprend des composants électroniques (6) connectés à ces pistes conductrices supplémentaires (51 à 54) et solidaires de la première face externe (4s) de l'empilement. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'interrupteur (2) est constitué par un composant électromécanique tel qu'un relais. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'interrupteur (2) est constitué par un composant électronique ou un composant semi-conducteur de puissance, tel qu'un thyristor, un triac, un transistor IGBT, ou un transistor MOS.