Brevet FR2978324A1 — publié le 20130125

La présente invention concerne un dispositif électronique muni de moyens de coupure d'alimentation, tels par exemple un fusible thermique. La présente invention a été réalisée dans le domaine de l'électronique appliquée à l'industrie automobile. Elle peut toutefois trouver des applications dans tout domaine industriel mettant en oeuvre des circuits électroniques protégés par un fusible thermique ou similaire. Il s'agit donc généralement de circuits électroniques gérant des courants de puissance. Dans le domaine de l'industrie automobile, l'invention s'appliquera à des circuits gérant par exemple une direction assistée électrique, un système d'antiblocage de roues, ... De manière classique, un dispositif électronique comporte une carte dite carte de circuit imprimé (connue également sous l'acronyme PCB pour Printed Circuit Board). Cette carte est un support électronique constitué d'un substrat rigide (ou semi-rigide) généralement peu épais et sur lequel sont gravées des pistes conductrices qui permettent d'assurer des liaisons entre divers composants électroniques implantés sur ledit support. Une telle carte de circuit imprimé est alimentée en énergie électrique et comporte à cet effet une entrée, c'est-à-dire une zone dans laquelle est réalisée la connexion du circuit réalisé sur la carte de circuit imprimé à une source d'alimentation électrique extérieure. Cette carte comporte également une sortie, destinée à livrer des signaux à des dispositifs situés à son aval. Il est alors connu de disposer à l'entrée et / ou à la sortie d'un tel circuit électronique un fusible thermique, par exemple un fusible thermique élastique. Les documents EP-0352771 et WO-2006/102876 A2 divulguent un tel fusible. La présence d'un fusible, notamment un fusible thermique, à l'entrée d'un dispositif électronique permet d'éviter d'avoir des courants trop importants à l'intérieur de ce circuit et apporte donc une protection efficace contre les diverses conséquences (par exemple élévation anormale de température) que peut avoir la circulation d'un courant trop important par rapport au courant nominal dans un circuit électronique. La présence d'un fusible thermique en sortie d'une telle carte électronique permet de protéger d'éventuels dispositifs électroniques placés en aval de la carte contre les mêmes problèmes de surchauffe et / ou de sur intensité. Un fusible, notamment un fusible thermique, permet de couper en un endroit prédéterminé l'alimentation électrique du dispositif correspondant lorsque les conditions prédéterminées (température et/ou intensité du courant) sont réunies. Un fusible thermique est plus particulièrement adapté pour couper l'alimentation du circuit imprimé pour éviter notamment toute surchauffe de ce circuit, cette surchauffe étant généralement provoquée par des courants d'intensité trop élevés. Cette coupure de circuit est généralement réalisée entre deux points de connexion. II est connu, par exemple des documents précités, que l'élément fusible, du fusible thermique soit une brasure au niveau d'au moins l'un des deux points de connexion. Ainsi lorsqu'une surchauffe apparaît en raison d'un courant d'intensité trop élevé, cette surchauffe fait fondre la brasure ce qui provoque la coupure de l'alimentation électrique du circuit. La présente invention a quant à elle pour but d'optimiser un dispositif mettant en oeuvre des moyens permettant de couper l'alimentation en énergie électrique dudit dispositif entre deux points de connexion dans des conditions prédéterminées, que ce fusible soit placé en entrée de la carte électronique ou en sortie. En effet, l'inventeur a remarqué que les points de connexion utilisés pour réaliser la fonction de fusible pouvaient être mis à profit pour optimiser la conception d'un dispositif électronique en remarquant que ces points de connexion pouvaient être utilisés également pour une autre fonction, telle la mesure de courant à l'entrée du circuit considéré. En outre, lorsque le fusible, notamment fusible thermique, disposé à l'entrée d'un dispositif électronique se déclenche, l'alimentation électrique dudit circuit est coupée empêchant par la suite tout fonctionnement dudit dispositif. Un autre but de la présente invention est alors de fournir des moyens permettant d'éviter la mise hors service du dispositif électronique considéré lorsque le courant alimentant ce dispositif augmente de façon trop importante. À cet effet, la présente invention propose un dispositif électronique comportant : - une carte supportant un circuit électrique sur lequel sont implantés des composants électroniques, et - une entrée et / ou sortie pour alimenter en énergie électrique des composants montés en aval, munie de moyens permettant de couper l'alimentation en énergie électrique du circuit par rupture d'une liaison électrique entre deux points de connexion. Selon la présente invention, ce dispositif comporte en outre des moyens permettant de mesurer le courant électrique entre lesdits deux points de connexion. De cette manière, les points de connexion de l'art antérieur qui ne sont utilisés que pour réaliser une fonction de shunt électrique sont également utilisés ici pour la réalisation d'une mesure permettant de connaître le courant d'entrée du dispositif. II est donc inutile de prévoir une mesure en d'autres points du dispositif électronique. Ceci permet de limiter l'encombrement sur la carte du dispositif. Cette connaissance de l'intensité du courant permet de la réguler (lorsque c'est possible) et d'éviter des surchauffes inutiles et des mises hors circuit du dispositif trop hâtives, dues en fait à un courant dont l'intensité excède un seuil prédéterminé. Dans le dispositif électronique selon la présente invention, on peut par exemple prévoir que les moyens permettant de couper l'alimentation en énergie électrique du circuit comportent un fusible thermique, par exemple un fusible thermique qui se présente sous la forme d'un étrier précontraint élastiquement présentant une première branche connectée à un premier point de connexion et une seconde branche connectée à un second point de connexion, et monté sur la carte de telles sorte que le premier point de connexion et le second point de connexion relient le fusible thermique à respectivement une première piste et une seconde piste réalisées sur la carte. Dans une variante de réalisation mettant également en oeuvre un fusible thermique, on peut prévoir que le fusible thermique se présente sous la forme d'un étrier précontraint élastiquement présentant une première branche fixée sur la carte et une seconde branche connectée à la fois à un premier point de connexion et à un second point de connexion, et que le premier point de connexion et le second point de connexion relient le fusible thermique à respectivement une première piste et une seconde piste réalisées sur la carte. Dans une forme de réalisation avantageuse, le fusible thermique est réalisé dans un alliage à base de cuivre, tel par exemple du cuivre constantan, qui présente notamment la particularité d'avoir une résistivité quasiment indépendante de la température. Ainsi, il est donc possible de mesurer de manière fiable le courant circulant dans le fusible thermique en connaissant la différence de potentiel entre les deux points de connexion sur une large plage de températures. De manière certes classique mais très bien appropriée ici pour la forme de réalisation mettant en oeuvre un fusible thermique, ce dernier peut être monté sur la carte à l'aide d'au moins deux brasures. Il est avantageux, comme connu de l'art antérieur, que ces brasures fondent lorsqu'elles sont traversées par un courant d'une forte intensité et/ou soumises à une température élevée. Dans un dispositif électronique selon la présente invention, on prévoit avantageusement que la mesure de courant électrique est réalisée en mesurant une différence de potentiel entre les points de connexion et calcul du courant correspondant, la résistance de la liaison électrique entre les points de connexion étant connue. Il est en effet plus simple de mesurer une différence de potentiel que de mesurer directement une intensité de courant. Il est avantageux qu'un dispositif électronique selon l'invention comporte en outre des moyens de mesure du courant parcourant le fusible. De la sorte, il est possible de limiter le courant parcourant le fusible dudit dispositif et de l'empêcher de dépasser une valeur limite prédéterminée à partir de laquelle des dommages pourraient apparaître au niveau de composants électroniques mis en oeuvre pour la réalisation du dispositif et/ou risquant de déclencher les moyens permettant de couper l'alimentation électrique du dispositif. On évite de la sorte les coupures du courant parcourant le fusible liées à une surintensité du courant à l'entrée du dispositif électronique. La présente invention propose aussi une utilisation d'un dispositif électronique tel que décrit ci-dessus pour réaliser une carte mère d'un système électronique destiné à une automobile, par exemple une carte mère d'un dispositif d'antiblocage de roue, d'un système électro-stabilisateur programmé (plus connu sous l'acronyme ESP), d'une direction assistée électrique, .... Des détails et avantages de la présente invention apparaitront mieux de la description qui suit, faite en référence au dessin schématique annexé sur lequel : La figure 1 est une vue de dessus de l'entrée d'un dispositif électronique selon la présente invention, et La figure 2 est une vue en élévation correspondant à la figure 1. Les figures 1 et 2 illustrent une zone d'un dispositif électronique disposée à l'entrée de celui-ci. Cette zone correspond donc à une partie du dispositif électronique 30 par laquelle ce dernier est alimenté en énergie électrique. On notera que dans l'exemple représenté il s'agit de protéger une entrée du dispositif électronique 30. Cependant l'invention s'applique de la même manière à une sortie d'un dispositif électronique (car cette sortie constitue l'entrée d'un dispositif électronique situé en aval). De manière classique, le dispositif dont il est question ici est réalisé sur une carte de circuit imprimé (appelée couramment aussi PCB, acronyme anglais de Printed Circuit Board) et appelée par la suite carte 2 (figure 2). Cette carte 2 sert de support pour un circuit électronique. De manière classique on trouve donc sur cette carte des composants électroniques C (figure 2) et des pistes conductrices 6, 4 reliant électriquement les composants implantés sur la carte 2. Les figures 1 et 2 montrent une première piste 4 ainsi qu'une seconde piste 6 30 distincte de la première piste 4. Ces deux pistes sont reliées l'une à l'autre par un fusible thermique 8. Le fusible thermique 8 (figure 2) se présente sous la forme d'un étrier présentant deux branches 8a, 8b. Chaque branche est pourvue à son extrémité d'une patte de connexion. Le fusible thermique 8 comporte ainsi une première patte de 35 connexion 10 et une seconde patte de connexion 12. Dans sa position représentée sur les figures, le fusible thermique 8 est précontraint. Un fusible thermique du type du fusible thermique 8 est connu de l'art antérieur et est par exemple décrit dans le document WO-2006/102876 A2 auquel il est fait référence ici. Le fusible thermique 8 correspond plus particulièrement à un fusible du type de celui montré dans ce document à droite sur les figures 2 et 3. Dans la forme de réalisation choisie ici et représentée sur les figures, la 5 première patte de connexion 10 est fixée sur la carte 2 à l'aide d'une première brasure 14 reliant ladite première patte de connexion 10 à la première piste 4. La seconde patte de connexion 12 du fusible thermique 8 est reliée quant à elle, d'une part, par une deuxième brasure 16 à la première piste 4 et, d'autre part, par une troisième brasure 18 à la seconde piste 6. On suppose ici que la seconde patte de 10 connexion 12 assure la liaison électrique entre la première piste 4 et la seconde piste 6 et qu'il n'y a pas d'autre liaison électrique entre ces deux pistes. Pour réaliser la fonction de fusible, on suppose ici que la deuxième brasure 16 et la troisième brasure 18 sont dimensionnées de telle sorte que dans des conditions de température données, correspondant à l'échauffement dû à la circulation d'un courant 15 d'une intensité prédéterminée dans lesdites brasures, celles-ci fondent et libèrent ainsi la seconde patte de connexion 12. Comme décrit alors dans le document WO-2006/102876 A2, le fusible thermique se déforme de manière à ce que la seconde patte de connexion 12 s'écarte de la carte 2 et donc aussi de la seconde piste 6 notamment. La liaison électrique entre la première piste 4 et la seconde piste 6 est alors coupée. 20 La présente invention propose d'utiliser un premier point de connexion réalisé au niveau de la deuxième brasure 16 et le deuxième point de connexion utilisé au niveau de la troisième brasure 18 lorsque la seconde patte de connexion 12 relie la première piste 4 à la seconde piste 6, pour mesurer le courant circulant dans la première piste 4 et la seconde piste 6. Ce courant parcourt le dispositif électronique à l'entrée duquel se 25 trouve le fusible thermique 8. Les figures 1 et 2 illustrent une patte 20 en liaison électrique avec la première piste 4 et le fusible thermique 8 et plus précisément la première patte de connexion 10 dudit fusible. Cette patte 20 est également en liaison mécanique avec la carte 2 pour éviter une rupture de la brasure 14. Cette patte 20 sert à donner un « effet ressort » au 30 fusible 8 et entraine le basculement du fusible 8 vers la droite (flèche F figure 2) lorsque les brasures 16 et 18 fondent. Cette patte 20 permet donc de donner de l'élasticité au fusible et permet le décollement de la patte de connexion 12 des deux brasures 16 et 18 en cas de fonte de celles-ci, tout en maintenant une liaison mécanique entre la carte 2 et le fusible 8. 35 Une première piste de mesure 22 (figure 1) s'étend au-delà de la première piste 4 à partir de la deuxième brasure 16. De même, une seconde piste de mesure 24 s'étend au-delà de la seconde piste 6 à partir de la troisième brasure 18. On a ainsi deux pistes de mesure s'étendant à partir de la deuxième brasure 16 et de la troisième brasure 18, c'est-à-dire à partir des deux points de connexion utilisés pour réaliser un shunt électrique. Un dispositif de mesure de tension 26 est connecté à la première piste 22 et à la seconde piste de mesure 24. Ce dispositif permet ainsi de connaitre la différence de potentiel régnant entre la deuxième brasure 16 et la troisième brasure 18. II est connu également, par construction, la résistance électrique de la seconde patte de connexion 12 entre la deuxième brasure 16 et la troisième brasure 18. Par application de la loi d'Ohm, il est ainsi possible de déterminer le courant circulant dans la seconde patte de connexion 12 et donc dans la première piste 4 et la seconde piste 6. Pour éviter des variations de la résistivité du fusible thermique 8 et notamment de sa seconde patte de connexion 12, ce fusible est avantageusement réalisé dans un alliage à base de cuivre, par exemple en cuivre constantan. La connaissance du courant circulant dans le fusible 8 peut être utilisée pour contrôler l'intensité du courant à l'entrée du dispositif électronique 30. Un dispositif de contrôle à micro processeur 28 est représenté schématiquement à la figure 1. Ce dispositif de contrôle a pour but de permettre une calibration et une régulation de l'intensité du courant circulant entre la piste 6 et la piste 4. Le micro processeur 28 reçoit en effet la valeur de tension (représentative de l'intensité du courant circulant dans le fusible 8) du dispositif de mesure de tension 26. Le micro processeur 28 module alors l'intensité du courant parcourant la piste 6 de sorte que le fusible ne soit traversé que par un courant dont l'intensité est inférieure à une valeur prédéterminée. Ceci permet d'éviter d'endommager partiellement ou totalement le dispositif électronique. De préférence, le dispositif à microprocesseur 28 permet la limitation de l'intensité du courant de manière à éviter tout déclenchement du fusible thermique 8 dû à une surintensité sur laquelle il peut avoir par ailleurs un contrôle. Ainsi, grâce au dispositif de mesure 26 et au micro processeur 28, le fusible thermique 8 continue d'assurer efficacement sa fonction mais a pour but d'éviter tout déclenchement du fusible dû à une augmentation incontrôlée de l'intensité du courant à l'entrée du dispositif électronique. Il est donc prévu que le fusible thermique ne se déclenche (réalise une coupure électrique) qu'en cas de surchauffe à l'entrée du dispositif électronique. Cette surchauffe pourrait être due soit à une élévation de la température ambiante autour du dispositif électronique 30 soit à une augmentation de l'intensité du courant circulant dans le fusible, non contrôlable par le microprocesseur 28. Ainsi s'il est possible de réguler le courant pour éviter la déconnexion du fusible on le fait grâce au micro processeur 28. Si cette régulation n'est plus possible, il y a surchauffe du fusible et coupure de l'alimentation du circuit électronique. De ce fait le fusible ne coupe plus systématiquement dés qu'une trop forte intensité de courant le traverse. Dans un premier temps la mesure de l'intensité du courant par le dispositif 26 et le microprocesseur 28 permet de réguler ce courant pour le maintenir sous une valeur déterminée. Le fusible n'est alors pas endommagé inutilement. Dans un second temps si le contrôle de l'intensité du courant n'est plus possible à l'aide des dispositifs de mesure 26 et du microprocesseur 28, il y a élévation de la température dans le fusible et déconnexion électrique entre la première et la seconde piste 4, 6. Dans un dispositif électronique tel que décrit précédemment, grâce à la mesure du courant parcourant le fusible, il est ainsi possible d'éviter tout déclenchement du fusible lié à une augmentation de l'intensité dans la mesure où cette augmentation de l'intensité peut être contrôlée. On évite de la sorte de mettre le dispositif hors service pour tout problème électrique lié à une surintensité. Ceci permet donc de limiter sensiblement le nombre de pannes liées à un déclenchement intempestif du fusible thermique. Comme il ressort de la description qui précède, la présente invention permet d'optimiser un dispositif électronique comportant un fusible, notamment un fusible thermique à son entrée (ou à sa sortie). Il est en effet proposé d'utiliser des points de connexion utilisés pour le fusible afin de réaliser une mesure du courant à l'entrée (ou la sortie) du dispositif électronique. Ceci permet ainsi tout d'abord de limiter les points de connexion sur la carte correspondante du dispositif électronique. Par la suite, la connaissance de l'intensité du courant parcourant le fusible permet de supprimer certains déclenchements du fusible liés à une surintensité (contrôlable) à l'entrée (ou à la sortie) du dispositif. Dans la présente invention, divers types de fusibles peuvent être utilisés. De même, la régulation du courant peut être réalisée de toute manière appropriée. De même, divers moyens connus de l'homme du métier peuvent être utilisés pour la mesure de tension et ou courant entre les points de connexion utilisés par le fusible. La présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation préférée décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif et aux variantes évoquées. Elle concerne également les autres variantes de réalisation à la portée de l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS1. Dispositif électronique comportant : - une carte (2) supportant un circuit électrique sur lequel sont implantés des composants électroniques, et une entrée et / ou une sortie pour alimenter en énergie électrique des composants montés en aval, munie de moyens (8) permettant de couper l'alimentation en énergie électrique du circuit par rupture d'une liaison électrique entre deux points de connexion (16, 18), le dit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (22, 24, 26, 28) permettant de mesurer le courant électrique entre lesdits deux points de 10 connexion (16, 18). 2. Dispositif électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens permettant de couper l'alimentation en énergie électrique du circuit comportent un fusible thermique (8). 3. Dispositif électronique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le 15 fusible thermique (8) se présente sous la forme d'un étrier précontraint (20) élastiquement présentant une première branche connectée à un premier point de connexion et une seconde branche connectée à un second point de connexion, et en ce que le premier point de connexion et le second point de connexion relient le fusible thermique (8) à respectivement une première piste et une seconde piste réalisées sur la carte. 20 4. Dispositif électronique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fusible thermique (8) se présente sous la forme d'un étrier précontraint élastiquement présentant une première branche (8a) fixée (20) sur la carte (2) et une seconde branche (8b) connectée à la fois à un premier point de connexion (16) et à un second point de connexion (18), et en ce que le premier point de connexion (16) et le second 25 point de connexion (18) relient le fusible thermique (8) à respectivement une première piste (4) et une seconde piste (6) réalisées sur la carte (2). 5. Dispositif électronique selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le fusible thermique (8) est réalisé dans un alliage à base de cuivre constantan. 6. Dispositif électronique selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce 30 que le fusible thermique (8) est monté sur la carte (2) à l'aide d'au moins deux brasures (16, 18). 7. Dispositif électronique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la mesure (26) de courant électrique est réalisée en mesurant une différence depotentiel entre les points de connexion (16, 18) et calcul du courant correspondant, la résistance de la liaison électrique entre les points de connexion étant connue. 8. Dispositif électronique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de contrôle (28) de l'intensité du courant. 9. Utilisation d'un dispositif électronique selon l'une des revendications 1 à 8 pour réaliser une carte mère d'un système électronique destiné à une automobile.