Brevet FR2953078A1 — publié le 20110527

Dispositif de sortie de commande logique à faible tension de déchet. La présente invention concerne un dispositif de sortie de commande logique pour calculateur, présentant une faible tension de déchet. L'invention est particulièrement efficace dans le contexte de sorties logiques ayant à délivrer des courants d'intensité supérieure à 500 mA. Tous les calculateurs embarqués comprennent un certain nombre de sorties de commande logique, plus simplement appelées, sorties logiques, et également couramment désignées sous l'acronyme de DSO pour « DiScrete Output » en anglais, signifiant « sortie discrète », synonyme de « sortie logique ». Les sorties logiques permettent de commander une charge : elles autorisent ou non le passage du courant dans celle-ci. Deux types de sortie logique sont connus : • les sorties logiques du premier type, que l'on appellera « sorties GND/OPEN », sont telles qu'elles commandent une charge dont une extrémité est connectée en permanence à la tension du réseau de bord, typiquement à 28 V pour les calculateurs embarqués aéronautiques, et l'autre extrémité, connectée à la sortie de commande logique, est laissée « en l'air », c'est-à-dire ouverte, à l'état inactif de la sortie logique, et est connectée à la masse à l'état actif de la sortie logique ; • les sorties logiques du second type, que l'on appellera « sorties 28V/OPEN », sont telles qu'elles commandent une charge dont une extrémité est connectée en permanence à la masse, et l'autre extrémité, connectée à la sortie de commande logique, est laissée « en l'air », c'est-à-dire ouverte, à l'état inactif de la sortie logique, et est connectée à la tension du réseau de bord, typiquement à 28 V pour les calculateurs embarqués aéronautiques, à l'état actif de la sortie logique. De façon courante, des sorties logiques peuvent être configurées en parallèle pour commander une même charge. Dans ce cas, les sorties logiques de l'état de la technique sont munies d'une diode de puissance, pour éviter que des courants ne circulent vers la charge de manière intempestive. La fonction d'une telle diode de puissance est donc de compartimenter les étages correspondant aux différentes sorties logiques. L'inconvénient principal de ces sorties logiques connues, susceptibles d'être configurées en parallèle pour commander une même charge, et nécessairement équipées, à cette fin, d'une diode de puissance, réside dans le fait qu'il existe en son sein une forte chute de tension, appelée tension de déchet. Or, ces tensions de déchet produites par les sorties logiques doivent être minimisées, sous peine de risquer d'engendrer des dysfonctionnements de la charge commandée. De plus, plus la tension de déchet est élevée, plus la sortie logique dissipe de puissance, ce qui est également préjudiciable : la consommation augmente, de même que la chaleur dégagée. Un but de l'invention est par conséquent de réduire au minimum les tensions de déchet générées par des sorties logiques susceptibles d'être montées en parallèle en vue de commander une même charge. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de sortie de commande logique pour calculateur, susceptible d'être intégré à un composant configuré de telle sorte que plusieurs dispositifs de sortie de commande logique commandent une même charge, ledit dispositif étant connecté à un réseau d'alimentation apte à délivrer un courant de commande et une tension de commande, et présentant un état actif, dans lequel le dispositif laisse passer le courant de commande dans la charge, et un état inactif, dans lequel le courant de commande est empêché de passer dans la charge, ledit dispositif comportant un premier transistor, comprenant en outre un second transistor monté tête-bêche par rapport au premier transistor, configuré pour assurer la fonction de diode de puissance et associé à au moins deux diodes de faible puissance visant à, dans l'état inactif, limiter la tension grille-source du second transistor et empêcher la tension de grille du premier transistor d'être égale à la tension de commande, et au moins une résistance visant à ramener rapidement la tension grille-source du second transistor à zéro lors du passage de l'état actif à l'état inactif. Selon un premier mode de réalisation, le premier transistor et le second transistor sont tous deux de type MOSFET canal N. Avantageusement, le dispositif selon l'invention peut comporter une première diode de faible puissance, montée entre la grille du premier transistor et la grille du second transistor, et une deuxième diode de faible puissance en parallèle avec une résistance, montées entre la grille et la source du second transistor. Selon un second mode de réalisation, le premier transistor et le second transistor sont tous deux de type MOSFET canal P. Avantageusement, le dispositif selon l'invention peut comporter une première diode de faible puissance, montée entre la grille du premier transistor et la grille du second transistor, et une deuxième diode de faible puissance en parallèle avec une résistance, montées entre la grille et la source du second transistor. Un calculateur destiné à être embarqué, par exemple sur un aéronef, peut en outre comprendre au moins un dispositif selon l'une des revendications 1 à 5. En particulier, un calculateur peut comprendre un composant 25 comportant au moins deux dispositifs de sortie logique conformes à l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront 30 à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent : • la figure la : le schéma d'une partie de sortie de commande logique d'un premier type connu, appelée GND/OPEN ; • la figure 1 b : le schéma d'une partie de sortie de commande 35 logique d'un second type connu, appelée 28V/OPEN ; • la figure 2a : le schéma du premier type de sortie de commande logique, modifiée selon l'invention ; • la figure 2b : le schéma du second type de sortie de commande logique, modifiée selon l'invention. Les figures la et lb présentent des schémas des deux types de sorties logiques connus, conformément à l'état de la technique. Le dispositif de sortie logique du premier type, sur la figure la, est conforme à la description de la sortie logique de type GND/OPEN connu. Le transistor T1, de type canal N, assure la fonction d'interrupteur en vue de commander la charge quelconque CH. L'une de ses extrémités est constamment reliée à la masse GND. L'autre extrémité est reliée, à travers la charge CH, à la tension V du réseau d'alimentation embarqué, typiquement à 28 V, lorsque la sortie logique est active ; elle est laissée « en l'air » sinon. Le dispositif de sortie logique du second type, sur la figure lb, est conforme à la description de la sortie logique de type 28V/OPEN connu. Le transistor T2, de type canal P, assure la fonction d'interrupteur en vue de commander la charge quelconque CH. L'une de ses extrémités est constamment reliée à la tension V du réseau d'alimentation embarqué, typiquement à 28 V. L'autre extrémité est reliée, à travers la charge CH, à la masse TOGND lorsque la sortie logique est active ; elle est laissée « en l'air » sinon. Pour les sorties logiques connues, telles que schématiquement représentées sur les figures la et 1 b, et comme on l'a vu précédemment, une diode de puissance D, respectivement D', est nécessaire pour éviter que des courants ne circulent de façon intempestive en direction de la charge CH, en particulier lorsqu'une pluralité de sorties logiques sont montées en parallèle pour commander une même charge. Ces diodes de puissances D, D' doivent être capables de gérer, c'est-à-dire de bloquer ou de laisser passer, des courants d'une intensité de l'ordre de grandeur de celle du courant de commande I passant par la sortie logique. Un ordre de grandeur typique pour des sorties logiques de calculateurs embarqués se situe à 500 mA. On les appelle diodes de puissance parce qu'elles doivent être en mesure d'assumer des courants importants ù par exemple 500 mA ù dans le contexte d'une sortie logique. Les figures 2a et 2b illustrent le principe de l'invention. La diode de puissance D, respectivement D', est remplacée par une association de composants fondée sur un second transistor T10, respectivement T20, du même type que le premier transistor T1, respectivement T2, déjà présent dans les sorties logiques connues, et monté tête-bêche par rapport audit premier transistor T1, respectivement T2. Les diodes de puissances D, D', utilisées dans les sorties logiques connues, présentent une tension de déchet qui peut atteindre environ 0,8V dans des conditions défavorables : à faible température, -40 °C par exemple, et pour des courants supérieurs à 500 mA. Dans les mêmes conditions, les seconds transistors T10, respectivement T20, présentent une tension de déchet ne dépassant pas 0,1 V. Or, un transistor dimensionné pour faire passer un courant de commande I fait sensiblement la même taille qu'une diode de puissance D, D', dimensionnée pour faire passer le même courant de commande I. L'avantage des seconds transistors T10, T20 réside ainsi principalement dans la réduction de la tension de déchet précédemment évoquée, générant une moindre puissance dissipée, sans augmenter l'encombrement. Il est à noter que pour un fonctionnement adéquat des sorties logiques selon l'invention, les seconds transistors T10, respectivement T20, doivent être du même type que les premiers transistors T1, respectivement T2. Sur la figure 2a, le premier transistor T1 et le second transistor T10 sont tous deux de type canal N. Sur la figure 2b, le premier transistor T2 et le second transistor T20 sont tous deux de type canal P. Par ailleurs, les seconds transistors T10, respectivement T20, sont montés tête-bêche vis-à-vis des premiers transistors T1, respectivement T2. Cela signifie que le drain du second transistor T10, respectivement T20, est relié au drain du premier transistor T1, respectivement T2, sur la figure 2a, respectivement sur la figure 2b. Par ailleurs, pour un fonctionnement optimal de la solution selon l'invention, il faut noter que des petites diodes Dl, D2, respectivement Dl', D2', de faible puissance, et une résistance R, respectivement R', sont intégrés à la sortie logique selon l'invention pour éviter les mauvais fonctionnements suivants : • une première diode de faible puissance D1, respectivement Dl', empêche la tension de grille du premier transistor T1, respectivement T2, de prendre, dans l'état inactif, la valeur V, ce qui provoquerait une activation intempestive de la charge CH ; • une seconde diode de faible puissance D2, respectivement D2', permet, dans l'état inactif, de limiter la tension grille- source du second transistor T10, respectivement T20, à une valeur supportable par ces transistors ; • une résistance R, respectivement R', permet de ramener rapidement la tension grille-source du second transistor T10, respectivement T20, à zéro lors du passage de l'état actif à l'état inactif. Ainsi, la première diode de faible puissance Dl, respectivement Dl', est montée entre la grille du premier transistor T1 et la grille du second transistor Tl0, respectivement entre la grille du premier transistor T2 et la grille du second transistor T20. La seconde diode de faible puissance D2, respectivement D2', avec en parallèle la résistance R, respectivement R', sont montées entre la grille et la source du second transistor T10, respectivement T20. Par diode de faible puissance Dl, D2, Dl', D2', on entend des diodes capables de gérer des courants d'intensité faible devant l'intensité du courant de commande I, c'est-à-dire au moins cinq fois inférieurs. De même, la résistance R, respectivement R', doit être en mesure de dissiper des courants faibles, petits devant le courant de commande I de la sortie logique. Il s'agit donc de composants n'augmentant pas significativement l'encombrement du dispositif. En résumé, l'invention a pour principal avantage de proposer un dispositif de sortie logique susceptible d'être monté en parallèle d'une ou plusieurs sorties logiques du même type, et générant une tension de déchet faible, et donc une consommation et une puissance dissipée également diminuées. REVENDICATIONS1. Dispositif de sortie de commande logique pour calculateur, susceptible d'être intégré à un composant configuré de telle sorte que plusieurs dispositifs de sortie de commande logique commandent une même charge (CH), ledit dispositif étant connecté à un réseau d'alimentation apte à délivrer un courant de commande (I) et une tension de commande (V), et présentant un état actif, dans lequel le dispositif laisse passer le courant de commande (I) dans la charge (CH), et un état inactif, dans lequel le courant de commande (I) est empêché de passer dans la charge (CH), ledit dispositif comportant un premier transistor (Tl ,T2), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un second transistor (Tl O,T20) monté tête-bêche par rapport au premier transistor (Tl ,T2), configuré pour assurer la fonction de diode de puissance et associé à au moins deux diodes de faible puissance (D1,D2,D1',D2') visant à, dans l'état inactif, limiter la tension grille-source du second transistor (T10, T20) et empêcher la tension de grille du premier transistor (T1,T2) d'être égale à la tension de commande (V), et au moins une résistance (R,R') visant à ramener rapidement la tension grille-source du second transistor (T10, T20) à zéro lors du passage de l'état actif à l'état inactif. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier transistor (T1) et le second transistor (T10) sont tous deux de type MOSFET canal N. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une première diode de faible puissance (D1), montée entre la grille du premier transistor (T1) et la grille du second transistor (T10), et une deuxième diode de faible puissance (D2) en parallèle avec une résistance (R), montées entre la grille et la source du second transistor (T10). 15 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier transistor (T2) et le second transistor (T20) sont tous deux de type MOSFET canal P. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une première diode de faible puissance (D1'), montée entre la grille du premier transistor (T2) et la grille du second transistor (T20), et une deuxième diode de faible puissance (D2') en parallèle avec une résistance (R'), montées entre la grille et la source du second 1 o transistor (T20). 6. Calculateur destiné à être embarqué, par exemple sur un aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif selon l'une des revendications 1 à 5. 7. Calculateur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un composant comportant au moins deux dispositifs de sortie logique selon l'une des revendications 1 à 5 et commandant une même charge (CH). 20