Brevet FR2930092A1 — publié le 20091016

Domaine de l'invention La présente invention concerne un circuit de commande pour des bougies-crayons destiné à les protéger contre les erreurs de polarité, comportant une unité de commande pour commander une bougie-crayon, l'unité de commande ayant un premier transistor à effet de champ branché dans le même chemin de courant que la bougie-crayon. L'invention concerne également un procédé de commande de bougies-crayons, pour protéger contre les erreurs de polarité, corn-portant une unité de commande pour commander une bougie d'allumage, l'unité de commande ayant un premier transistor à effet de champ branché dans un chemin de courant commun avec la bougie-crayon. Enfin l'invention concerne l'utilisation d'un circuit dédié 15 ASIC pour la protection du circuit. Etat de la technique L'appareil actuel de commande en fonction du temps de bougies-crayons des quatre marques mondiales Nagarez, Bosch, BERU et NGK est équipé des circuits ASIC L9524 de la société STM qui pro- 20 duit un nombre considérable de telles pièces. Ce circuit ASIC est un circuit indépendant, commandé par la commande électronique de données EDC avec une tension d'alimentation propre selon le principe de fonctionnement maître-esclave. Un tel appareil de commande du temps de fonctionnement peut être endommagé ou occasionner des dommages 25 s'il est par exemple mal branché par le client dans le véhicule. C'est pourquoi de plus en plus les clients exigent une protection contre les erreurs de polarité ou détrompage pour éviter qu'en cas de batterie branchée de façon inversée, les bougies et l'appareil de commande ainsi raccordés ne soient pas endommagés par 30 le passage du courant dans des diodes parasitaires d'un circuit de commande FET (transistor à effet de champ). But de l'invention La présente invention a pour but de développer un dispositif de protection contre les erreurs de polarité du circuit de commande 35 des bougies-crayons, qui soit fiable, simple à réaliser, économique. En principe il existe différentes possibilités pour réaliser une telle protection contre l'erreur de polarité. C'est ainsi que l'on peut envisager le montage d'un relais dans le chemin principal du circuit de commande des bougies-crayons. Mais pour des courants forts cela se traduit par un encombrement élevé du fait de la taille nécessaire du relais. De plus on a des limites concernant les contraintes de secousses et les évacuations de chaleur. D'autre part, il est possible de monter une diode dans le chemin principal. La perte de tension engendrée par la diode peut dé-passer 1 V ce qui impose des limites de fonctionnement aux tensions basses. En outre la taille des diodes et leur puissance pour des courants élevés est problématique. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un circuit de commande 15 du type défini ci-dessus caractérisé par un second transistor à effet de champ branché en opposition avec le premier transistor à effet de champ de façon à bloquer le passage du courant dans les deux directions du chemin de courant, et une unité de commutation pour activer le second transistor de manière à libérer le passage du courant dans la 20 direction du chemin de courant, lorsque la polarité correspond à celle prescrite pour la bougie-crayon. Un point essentiel de l'invention se situe dans la simplicité de la construction du circuit de commande qui ne prévoit qu'un second transistor à effet de champ relié en opposition avec le premier 25 transistor pour bloquer le passage du courant dans les deux directions du chemin de courant. Le moyen de commutation permet d'activer le second transistor pour libérer le passage du courant dans le chemin de courant qui correspond à la polarité prescrite pour la bougie-crayon . La simplicité de construction de ce circuit de protection contre les défauts 30 de polarité, le rend particulièrement fiable et économique. Selon un mode de réalisation avantageux les deux transistors à effet de champ sont réalisés respectivement comme transistors à canal P ou à canal N. Le montage du transistor FET à canal P permet ainsi une activation simple du transistor sans pompe de charge. En plus cela permet une bonne évacuation de la chaleur. Selon un autre mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'unité de commutation comprend une pompe de charge notamment dans le cas où les transistors à effet de champ sont réalisés comme transistors à canal N. Dans ce cas également on réalise une bonne évacuation de la chaleur. De plus le montage de transistors à effet de champ FET à canal N est significativement plus avantageux que celui des transistors FET à canal P, comparables. Selon un autre mode de réalisation préférentiel de l'invention, il comporte une unité de protection pour surveiller l'unité de commutation et pour neutraliser le premier transistor à effet de champ lorsqu'un critère de désactivation est rempli. Cela permet ainsi de blo- quer un passage de courant dans les conditions déterminées. Le critère de désactivation (ou neutralisation) est satisfait avantageusement si la valeur d'activation d'une grandeur électrique caractéristique de l'unité de commutation est inférieure ou égale à une valeur limite prédéfinie pour cette grandeur. Cela permet de reconnaître par exemple d'une manière particulièrement simple un défaut de l'unité de commutation et d'exclure ainsi une fonction défectueuse du circuit de commande. La grandeur électrique caractéristique est de préférence une tension qui se mesure très facilement et qui est par exemple une tension déjà surveillée comme grandeur de commande. Si la valeur limite prédéfinie de la tension dépasse d'au moins 3,5 volts la tension d'alimentation du circuit cela permet une neutralisation particulièrement fiable. Du point de vue de l'économie de place il est avantageux que l'unité de commande comporte un composant électrique ou électronique adapté pour commander le premier transistor à effet de champ d'une manière spécifique à l'application et l'unité de protection est réalisée en une seule partie avec ce composant. De façon particulièrement avantageuse, la pompe de charge fait corps avec le composant. Ainsi tout composant distinct de-vient inutile ce qui simplifie la construction du circuit de commande et se traduit en outre par une économie. Le problème posé ci-dessus est également résolu par un procédé de commande de bougie-crayon du type défini ci-dessus caractérisé en ce que le procédé de commande de bougies-crayons, pour protéger contre les erreurs de polarité, comportant une unité de commande pour commander une bougie d'allumage, l'unité de commande ayant un premier transistor à effet de champ branché dans un chemin de courant commun avec la bougie-crayon, caractérisé par les étapes suivantes - branchement d'un second transistor à effet de champ dans le chemin de courant pour être relié en sens opposé avec le premier transistor et bloquer le passage du courant dans ce chemin de courant, dans les deux directions, et - activer le second transistor pour libérer le passage du courant dans la direction du chemin de courant, direction qui correspond à la polarisation prescrite de la bougie. Un point essentiel du procédé selon l'invention réside dans le déroulement simple de la commande. Selon ce déroulement, un second transistor à effet de champ est branché dans le chemin de courant en opposition au premier transistor pour bloquer le passage du courant dans les deux directions de ce chemin de courant ; le second transistor est activé pour libérer le passage du courant dans le sens du chemin de courant qui correspond à la polarité prescrite pour la bougie-crayon. Dans ce cas également la simplicité de l'exécution du procédé constitue une protection fiable et économique contre toute erreur de branchement. La valeur d'activation d'une grandeur caractéristique électrique appliquée au second transistor à effet de champ se surveille de manière préférentielle et le premier transistor à effet de champ est désactivé si cette valeur correspond à une valeur limite, prédéfinie, de cette grandeur ou descend en dessous de cette valeur limite. Cela per- met de bloquer en toute sécurité le passage du courant même si le circuit de commande présente un défaut. La construction du circuit de commande selon l'invention est particulièrement simple et ainsi plus fiable et moins encombrante si la pompe de charge d'un circuit dédié ASIC est utilisée dans une unité de commutation pour activer le second transistor à effet de champ. Dessins Le circuit de commande et le procédé de commande selon l'invention seront décrits ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation se rapportant aux dessins annexées dans lesquels les mêmes éléments portent les mêmes références : - la figure 1 montre un circuit de commande de bougie-crayon avec une polarité standard (prescrite) comportant une unité de commuta- tion et de protection, intégrée très largement dans l'unité de corn- mande, - la figure 2 montre le circuit de commande de la figure 1, selon l'invention avec une polarité standard (inversée), l'unité de commutation et de protection n'étant pas représentée, - la figure 3 montre un circuit de commande connu pour des bougies- crayons avec une polarité standard (prescrite), et - la figure 4 montre le circuit de commande connu de la figure 3 avec une polarité non standard (inversée). Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 monte un circuit de commande 10 selon l'invention pour des bougies-crayons 20 avec une polarité standard c'est-à-dire prescrite, est une unité de commutation et de protection 40, 50 intégrée très largement dans une unité de commande 30 du circuit 10. Le chemin principal de courant P du circuit 10 comporte selon l'invention, deux transistors à effet de champ FET1 et FET2, branchés en opposition, et qui sont traversés selon la polarité par un courant dans la direction D. Lorsque le transistor FET2 n'est pas activé, le courant traverse sa diode parasite (celle-ci est représentée par une ligne en trait mixte) de sorte que le transistor FET2 est surchargé. Pour activer le transistor FET2 on applique une tension U > Ubatt + 3,5 V à l'entrée de la grille qui garantit l'activation. Cela est effectué par une pompe de charge distincte de l'unité de commutation 40 ou (comme représenté) par l'utilisation de la pompe de charge 41 existant déjà dans un composant électronique A (composant ASIC) ; dans le présent exemple il s'agit du composant ASIC L9524. La pompe de charge 41 est reliée par un transistor de commutation 42 au transistor FET2. Si la tension de la pompe de charge 41 est trop basse, lorsque les transistors FET2 et FET2 sont à l'état activé, cela est détecté par l'unité de protection 5 servant à surveiller la pompe de charge ; le transistor FET1 est désactivé par le signal GTx (horloge générale). L'unité de protection 50 est intégrée ici dans le composant A comme l'unité de commutation 40 ; cette solution évite toute pièce supplémentaire et se construit ainsi d'une manière particulièrement peu encombrante. En cas de surcharge du transistor FET2, aucun courant ne passe et le circuit 10 sera protégé d'une manière simple et fiable. La figure 2 montre le circuit de commande 10 de la figure 1 selon l'invention avec une polarité non standard, c'est-à-dire inversée. Cette figure ne montre pas l'unité de commutation et de commande 40 ou 50. Il s'agit en principe d'unités distinctes ou d'unités intégrées dans d'autres groupes fonctionnels de l'électronique du véhicule. Dans le cas d'une inversion de polarité selon la figure 2, le passage du courant à travers le transistor FET2 branché en opposition, sera bloqué. Sa diode parasite et le transistor bloqué c'est-à-dire coupé, arrêtent le passage du courant dans la direction D du chemin de courant P. Le transistor FET2 assure ainsi sa fonction et exclut de manière simple et fiable tout endommagement de la bougie-crayon 20 et/ ou des transistors à effet de champ FET 1, FET2. En revanche la figure 3 montre un circuit de commande 10', connu, pour des bougies-crayons 20 avec une polarité standard, c'est-à-dire prescrite. Contrairement à la réalisation de l'invention pour le circuit de commande, le chemin principal de courant P du circuit de commande 10' comporte l'unique transistor à effet de champ FET1. Une unité de commande 30' comporte en plus du transistor FET1, égale-ment un composant électronique A' (composant ASIC) qui est ici le composant ASIC L9524. Ce composant commande le transistor FET1 par le signal GTx permettant de charger la bougie-crayon 20. La figure 4 montre le circuit de commande 10' connu de la figure 3 avec une polarité non standard, c'est-à-dire inversée. Dans le cas d'un tel branchement erroné, le courant passe dans la direction D du chemin de courant P et il traverse ainsi la diode parasite du transis- tor FET1. Il en résulte l'endommagement de la bougie-crayon ou du transistor ce que la conception du circuit de commande selon l'invention permet d'exclure de manière simple, fiable et économique. REVENDICATIONS1 °) Circuit de commande (10) pour des bougies-crayons destiné à les protéger contre les erreurs de polarité, comportant une unité de commande (30) pour commander une bougie-crayon (20), l'unité de commande ayant un premier transistor à effet de champ (FET1) branché dans le même chemin de courant (P) que la bougie-crayon, caractérisé par - un second transistor à effet de champ (FET2) branché en opposition 10 avec le premier transistor à effet de champ (FET1) de façon à bloquer le passage du courant dans les deux directions du chemin de courant (P), et - une unité de commutation (40) pour activer le second transistor (FET2) de manière à libérer le passage du courant dans la direction 15 (D) du chemin de courant (P), lorsque la polarité correspond à celle prescrite pour la bougie-crayon (20). 2°) Circuit (10) selon la revendication 1, selon lequel 20 les deux transistors à effet de champ (21, FET2) sont réalisés respectivement comme transistors à canal P ou à canal N. 3°) Circuit (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que 25 l'unité de commutation (40) comprend une pompe de charge (41) notamment dans le cas où les transistors à effet de champ (FET1, FET2) sont réalisés comme transistors à canal N. 4°) Circuit (10) selon l'une des revendications 1 à 3, 30 caractérisé en ce qu' il comporte une unité de protection (50) pour surveiller l'unité de commutation (40) et pour neutraliser le premier transistor à effet de champ (FET1) lorsqu'un critère de désactivation est rempli. 35109 5°) Circuit (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le critère de désactivation est rempli si la valeur d'activation d'une grandeur caractéristique électrique de l'unité de commutation (40) est égale 5 ou inférieure à une valeur limite prédéfinie de cette grandeur. 6°) Circuit (10) selon la revendication 5, selon lequel la grandeur électrique caractéristique est une tension. 7°) Circuit (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la valeur limite prédéfinie de la tension dépasse d'au moins 3,5 volts, la tension d'alimentation du circuit (10). 15 8°) Circuit (10) selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'unité de commande (30) comprend un composant (A) électrique ou électronique adapté pour la commande spécifique adaptée du premier 20 transistor à effet de champ (FET1) et l'unité de protection (50) est réalisée exclusivement par ce composant (A). 9°) Circuit (10) selon la revendication 8, caractérisé en ce que 25 la pompe de charge (41) fait corps avec le composant (A). 10°) Procédé de commande de bougies-crayons, pour protéger contre les erreurs de polarité, comportant une unité de commande (30) pour commander une bougie d'allumage (20), 30 l'unité de commande (30) ayant un premier transistor à effet de champ (FET1) branché dans un chemin de courant (P) commun avec la bougie-crayon (20), caractérisé par les étapes suivantes : - branchement d'un second transistor à effet de champ dans le chemin 35 de courant (P) pour être relié en sens opposé avec le premier transis-tor (FET1) et bloquer le passage du courant dans ce chemin de courant (P), dans les deux directions, et - activer le second transistor (FET2) pour libérer le passage du courant dans la direction (D) du chemin de courant (P), direction qui corres-5 pond à la polarisation prescrite de la bougie (20). 11 °) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu' on surveille la valeur d'activation d'une grandeur caractéristique électrique appliquée au second transistor à effet de champ (FET2) et le premier transistor à effet de champ (FET1) est neutralisé si cette valeur correspond à une valeur limite prédéfinie de cette grandeur ou est inférieure à celle ci. 15