Brevet FR3026900A1 — publié le 20160408

CIRCUIT ET PROCEDE DE PROTECTION CONTRE LE SURCOURANT DOMAINE TECHNIQUE Cette demande se rapporte à des convertisseurs courant continu-courant continu, et plus précisément à des circuits de protection pour des transistors de convertisseurs courant continu-courant continu. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION On utilise des accumulateurs (et parfois des accumulateurs multiples) pour alimenter divers types de système. Certains exemples d'utilisation d'accumulateurs sont d'utiliser des accumulateurs pour 15 alimenter le système électrique de véhicules à combustion interne classiques, le moteur de véhicules électriques ou de véhicules hybrides. Les accumulateurs dans ces systèmes peuvent être des blocs d'accumulateurs qui donnent des tensions dans la plage 20 allant de 12 à 400 volt. Des accessoires et d'autres éléments (par exemple des injecteurs de carburant), qui sont utilisés dans les mêmes véhicules, exigent normalement des tensions 25 qui sont différentes de 200 à 400 volt. Ces tensions sont fournies normalement par un accumulateur de 12V ou par un réseau d'accumulateurs de 24V. Un système de conversion de ce genre qui peut être utilisé est un convertisseur courant continu-courant continu. Dans 30 certains exemples de convertisseurs courant continu- continu, on peut faire passer la tension de 12 volt à 48 volt (par exemple, pour commander des injecteurs de carburant). D'autres exemples de transformation sont possibles. Bien que l'on ait utilisé des convertisseurs courant continu-courant continu, ils présentent des problèmes et des limitations de fonctionnement. Le circuit de conversion dans le convertisseur courant continu- courant continu utilise, par exemple, normalement des transistors. Des transistors peuvent être endommagés ou détruits lorsqu'un courant trop intense est appliqué. C'est ainsi, par exemple, que dans certaines applications qui utilisent des inductances, les inductances peuvent devenir défectueuses en introduisant des courants intenses dans les transistors qui commandent les circuits. Dans d'autres exemples, des surcharges à la sortie ou des signaux transitoires dans la logique de commande du circuit peuvent se traduire par trop de courant passant dans les transistors, entraînant éventuellement leur destruction. Les solutions antérieures n'ont pas entièrement réussi à résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus. Il s'en est suivi que les utilisateurs n'ont quelque peu pas été satisfaits par ces systèmes et solutions antérieures. DESCRIPTION SUCCINCTE DES DESSINS Pour avoir une compréhension meilleure de l'exposé, on se reportera à la description détaillée qui va suivre et aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente un diagramme d'un circuit de protection suivant divers modes de réalisation de l'invention ; La figure 2 représente un diagramme de circuit d'un système qui utilise le circuit de protection de la figure 1 suivant divers modes de réalisation de la présente invention ; La figure 3 représente un graphique montrant des aspects du fonctionnement de la figure 1 et de la figure 2 suivant divers modes de réalisation de la présente invention ; L'homme du métier comprendra que des éléments dans les figures sont illustrés par souci de simplicité et de clarté. Il comprendra en outre que certains effets et/ou stades peuvent être décrits ou représentés dans un ordre particulier d'apparition, alors qu'il va de soi que 15 cette précision de séquence n'est pas exigée vraiment. L'homme du métier comprendra aussi que les termes et expressions utilisés dans le présent mémoire ont la signification ordinaire telle qu'elle est accordée à ces termes et expressions dans leurs domaines respectifs de 20 recherche et d'étude, sauf lorsque que des significations précises ont été mentionnées dans le présent mémoire. DESCRIPTION DÉTAILLÉE 25 On décrit ici des solutions qui font cesser le fonctionnement d'un canal ou de plusieurs canaux d'un convertisseur courant continu-continu de haute tension à un instant où le courant atteint plus qu'un seuil 30 déterminé à l'avance. On désactive en particulier un transistor de commande, qui est utilisé par l'un quelconque des canaux de manière à ce qu'un état de surintensité ne puisse pas porter atteinte au transistor. Le transistor reste à l'état bloqué pendant tout un temps fixé, ce qui assure que le transistor survit à l'état de surintensité. Dans nombre de ces modes de réalisation, on effectue une détermination du point de savoir quand le courant passant dans le transistor principal dépasse un seuil déterminé à l'avance. Lorsque le courant dépasse le seuil déterminé à l'avance, le transistor est désactivé. La désactivation du transistor est efficace pour limiter le l'interrupteur principal et sa dissipation de puissance. courant qui passe dans réduire significativement La limitation du courant est efficace pour empêcher un endommagement du transistor dans un état de surintensité. On maintient le transistor à l'état désactivé jusqu'à ce qu'un circuit d'expiration du temps remette le convertisseur courant continu-courant continu à l'état initial. Maintenir le transistor dans l'état désactivé est efficace supplémentairement pour réduire significativement le coefficient d'utilisation (temps à l'état passant) et la fréquence de fonctionnement de l'interrupteur principal, et réduire ainsi sa dissipation de puissance. Dans d'autres aspects encore, l'état de surintensité peut être provoqué par une inductance défectueuse dans le circuit de convertisseur courant continu-continu. Une façon de détecter cet état de surintensité consiste à comparer une tension de référence à une tension proportionnelle au courant passant dans le transistor. On fait cette comparaison 30 en utilisant un circuit électronique agencé en comparateur. On utilise le signal de sortie du comparateur pour remettre à l'état initial le verrou de mémoire de canal et désactiver l'interrupteur principal. La sortie du verrou pourrait aussi être utilisée comme une indication d'état d'anomalie envoyée à une microunité de commande. Dans certains aspects, le convertisseur courant continu-courant continu commande un dispositif sur le véhicule. Dans certains exemples, le dispositif est un dispositif d'injection de carburant. D'autres exemples de dispositifs sont possibles. En reportant maintenant à la figure 1 et à la figure 2, on décrit un exemple d'un circuit 102 de protection disposé dans un convertisseur 100 courant continu-courant continu. Le circuit 102 de protection comprend une première résistance 104 (R1999), une deuxième résistance 105 (R2000), un amplificateur 106 opérationnel (U3), un premier condensateur (Cl) 107, une troisième résistance 111 (2001), un deuxième amplificateur opérationnel (U2) 108, une première porte NON ET 109, et une deuxième porte NON ET 110. Les portes NON ET 109 et 110 sont agencées en verrou. Le convertisseur 100 de courant continu-courant continu a un circuit 120 d'entrée, un circuit 130 de sortie, un circuit 140 de commande, un circuit 150 d'expiration du temps, un circuit 160 de réaction de courant, une mémoire 170 de canal, un transistor 190, une porte NON ET 192, un transistor 93 bipolaire, une résistance 194 et un condensateur 195. Le circuit 120 d'entrée comprend un accumulateur 122, un condensateur 124, une résistance 126 et une inductance 128. Le circuit 130 de sortie comprend un condensateur 132, un interrupteur 134 et une charge 136. La charge 136 peut être un accessoire de véhicule dans un exemple. Dans un autre exemple, la charge peut être un injecteur de carburant. D'autres exemples sont possibles. Le circuit 140 de commande comprend un premier transistor 141, un deuxième transistor 142 et un troisième transistor 143, un condensateur 144 et des résistances 145, 146 et 147. Le circuit 150 d'expiration du temps comprend un amplificateur opérationnel 151, une résistance 152 et des condensateurs 153 et 154. Le circuit 160 de réaction de courant comprend des résistances 161, 162 et 163 et des condensateurs 164 et 165, et un amplificateur opérationnel 166. La mémoire 170 de canal comprend des portes NON ET 171, 172, 173 et 174. Le transistor 190 est monté inverseur et est couplé à la porte NON ET 192 au circuit 102 de protection, au circuit 120 d'entrée et au circuit 180 de sortie. Dans certains aspects du fonctionnement des circuits de la figure 1 et de la figure 2, l'accumulateur 122 produit une tension et un courant. Le courant passe dans l'inductance 128 et y est emmagasiné. Du courant de l'inductance 128 va au circuit 140 de commande lorsque le transistor 143 est fermé. Le courant passe à la résistance 161 de shunt en créant une tension au noeud 167 du circuit 160 de réaction du courant. Lorsque cette tension dépasse une valeur déterminée à l'avance, la sortie de l'amplificateur opérationnel 166 du circuit 160 de réaction de courant passe à une valeur logique basse. La valeur basse à la sortie de l'amplificateur opérationnel 166 remet à l'état initial le verrou de la mémoire 170 de canal. En particulier, la sortie de la porte NON ET 172 passe au niveau logique haut, la sortie de la porte NON ET 173 suivante passe à un niveau logique bas, et la sortie de la porte NON ET 174 suivante passe à un niveau logique haut si l'autre entrée de la porte 174 est mise à un niveau logique haut (l'entrée de validation). Ce niveau logique haut provenant de la porte NON ET 174 est retransmis au circuit 140 de commande. Celui-ci active à son tour le transistor 142. L'activation du transistor 142 met à l'état bloqué le transistor 143 de commande. En conséquence, du courant ne passe plus par le trajet allant de l'inductance 128 au circuit 160 de réaction de courant. Au lieu de cela, le courant va à la sortie 130. Si l'inductance 128 a un courant nul, tension négative à la sortie de l'inductance (cet état est appelé « retour »), la diode 193 est polarisée dans le sens direct, et cela permet au condensateur 153 de se décharger. Le circuit 102 de protection est dans cet exemple configuré en ayant plusieurs étages et, dans le premier étage, l'amplificateur 106 peut être un comparateur LM2903 configuré comme amplificateur non inverseur dans un exemple. Vshunt est relié au shunt de détection du courant du convertisseur de courant continu/courant continu, c'est-à-dire qui passe dans le transistor 143 de commande. Cet étage amplifie la tension du shunt d'environ 11 fois. C'autres amplifications sont possibles. Le deuxième étage du circuit de protection dans cet exemple est le comparateur 108, lorsque le Vshunt amplifié passe par le seuil de la tension de référence de 2,5V, la sortie passe à OV et est maintenue à 5V sinon. D'autres valeurs sont possibles. Le troisième étage des circuits 102 de protection est un verrou S-R fait de deux portes NON ET à commutation rapide (porte NON ET 109 et 110). Lorsque la sortie du comparateur 108 passe à OV, le verrou est remis à l'état initial en faisant que les sorties (Q et 0 commutent des états logiques. Q- est désignée aussi par « Q négative » dans le présent mémoire. Q est normalement dans l'état haut, tandis que Q. est dans l'état bas. Lorsqu'un état de surintensité est détecté, Q passe à l'état bas et Q- passe à l'état haut. Q est reliée au transistor 190 (qui dans un exemple est un NMOS qui active/désactive la détection du « retour ».) Lorsque Q est dans un état haut, le transistor 190 est fermé et la détection du « retour » est activée, le convertisseur 100 de courant continu/courant continu fonctionnant ainsi normalement. Lorsque Q est bas, le transistor 190 15 s'ouvre en désactivant ainsi la détection du « retour ». Cela coupe effectivement la fréquence de fonctionnement du circuit de la figure 2 à un minimum. Ainsi, cela force le circuit 140 de commande à rester déconnecté pendant aussi longtemps que la tension au 20 réseau RC (condensateur 153 et résistance 152) du circuit 150 d'expiration du temps est au-dessus du seuil (par exemple 2,5 volt). Q- est reliée à un transistor 197 (par exemple un NPN numérique), qui peut remettre à l'état initial le 25 verrou de la mémoire 170 de canal, lequel à son tour met le transistor 143 de commande à l'état bloqué. Cela limite efficacement le courant maximum qui peut passer dans le transistor 143 et dans l'inductance 128. Finalement, et lorsque le comparateur 30 d'expiration du temps du circuit de convertisseur de courant continu/courant continu passe à OV, le verrou de la mémoire 171 de canal est remis à l'état initial et tout est prêt pour le cycle suivant. Finalement, le circuit 150 d'expiration du temps change pour avoir une sortie à O. Cela met à l'état initial le verrou de circuit 170 de mémoire et un nouveau cycle de fonctionnement débute. Enfin, et lorsque la sortie du comparateur 151 d'expiration du temps passe à OV, le verrou (porte NON ET est 110) du circuit 102 de protection est remis à l'état initial et tous les composants du convertisseur 100 de courant continu/courant continu sont prêt pour le cycle suivant. En se reportant maintenant à la figure 3, on décrit des exemples d'application des solutions présentes. L'exemple de la figure 3 utilise deux circuits (c'est-à-dire des canaux), chaque canal ayant un circuit suivant la figure 2. Un premier courant 302 (à partir de l'inductance 128) du premier canal est le comportement correct d'une inductance non défectueuse. Mais, la deuxième inductance est défectueuse et produit la forme d'onde 304 du courant. Celle-ci est limitée par la comparaison de la forme d'onde 306 au seuil 308 en raison du fonctionnement du circuit 102 de protection. S'il n'y avait pas de circuit 102 de protection, la forme d'onde 304 du courant présenterait une surintensité et le transistor 143 serait endommagé ou détruit. Une forme d'onde 306 montre le signal de sortie d'un amplificateur 106 non négatif. La forme d'onde 310 fait partie de la forme d'onde 304 et représente le temps où le transistor reste à l'état bloqué, même si le courant dans la bobine défectueuse s'abaisse à zéro ampère. Des modes de réalisation préférés de cette invention sont décrits dans le présent mémoire, y compris le mode le meilleur connu des inventeurs pour effectuer l'invention. Il va de soi que les modes de réalisation illustrés le sont seulement à titre d'exemples, et ne doivent pas être pris comme limitant la portée de l'invention. La présente invention se rapporte à un procédé de prévention d'une surcharge de courant dans un 5 transistor utilisé dans un circuit convertisseur courant continu-courant continu, le procédé comprenant : déterminer quand le courant passant dans le transistor dépasse un seuil déterminé à l'avance, et, lorsque le courant dépasse le seuil déterminé à 10 l'avance, désactiver le transistor, la désactivation du transistor étant efficace pour limiter significativement le courant qui passe dans le transistor, la limitation du courant étant efficace pour prévenir un endommagement du transistor dans un 15 état de surintensité ; maintenir le transistor à l'état désactivé jusqu'à ce qu'un circuit d'expiration du temps remette le circuit du convertisseur courant continu-courant continu à l'état initial, étant efficace supplémentairement pour réduire le temps à 20 l'état passant (coefficient d'utilisation-courant continu) et la fréquence afin de prévenir un endommagement du transistor dû à des pertes de puissance de commutation. De préférence, le convertisseur courant continu-courant continu commande 25 un dispositif sur le véhicule. De préférence, le dispositif est un dispositif d'injection de carburant. De préférence, déterminer si le courant passant dans le transistor dépasse un seuil déterminé à l'avance comprend comparer une tension associée au transistor à 30 un seuil de tension en utilisant un comparateur. De préférence, si le courant passant dans le transistor dépasse un seuil déterminé à l'avance comprend comparer une tension associée au transistor à un seuil de tension en utilisant un comparateur. De préférence, le procédé comprend en outre envoyer une indication d'état d'anomalie à une unité de commande. De préférence, l'état de surintensité est provoqué par une inductance défaillante du circuit de convertisseur courant continu-courant continu. De préférence, désactiver le transistor comprend remettre un verrou de mémoire de canal à l'état initial. La présente invention se rapporte aussi à un dispositif qui est configuré pour prévenir une surcharge de courant à un transistor qui est utilisé dans un circuit de convertisseur de courant continu-courant continu, le dispositif comprenant : un circuit de protection qui détermine quand le courant, passant dans le transistor, dépasse un seuil déterminé à l'avance et, lorsque le courant dépasse le seuil déterminé à l'avance, fonctionne pour désactiver le transistor, la désactivation du transistor étant efficace pour réduire significativement la fréquence de fonctionnement et /ou le courant continu du circuit de convertisseur courant continu-continu, la désactivation du transistor limitant le courant qui passe dans le transistor, la limitation du courant étant efficace pour prévenir un endommagement du transistor dans un état de surintensité, de manière à ce que le transistor soit maintenu dans un état désactivé par le circuit de protection jusqu'à ce qu'un circuit d'expiration du temps remette le circuit du convertisseur courant continu-courant continu à l'état initial, le maintien du transistor dans l'état désactivé étant efficace supplémentairement pour empêcher un endommagement du transistor à partir d'un état de surintensité. De préférence, le convertisseur courant continu-courant continu commande un dispositif sur le véhicule. De préférence, le dispositif est un dispositif d'injection de carburant. De préférence, déterminer si le courant passant dans le transistor dépasse un seuil déterminé à l'avance comprend comparer une tension associée au transistor à un seuil de tension en utilisant un comparateur. De préférence, une indication d'état d'anomalie est envoyée à une unité de commande. De préférence, l'état de surintensité est provoqué par un inductance défaillante du circuit de convertisseur courant continu-courant continu. De préférence, la désactivation du transistor est efficace pour remettre un verrou de mémoire de canal à l'état initial. REVENDICATIONS1. Procédé de prévention d'une surcharge de courant dans un transistor utilisé dans un circuit de 5 convertisseur courant continu-courant continu, le procécé comprenant : déterminer quand le courant passant dans le transistor dépasse un seuil déterminé à l'avance, et, lorsque le courant dépasse le seuil déterminé à 10 l'avance, désactiver le transistor, la désactivation du transistor étant efficace pour limiter significativement le courant qui passe dans le transistor, la limitation du courant étant efficace pour prévenir un endommagement du transistor dans un 15 état de surintensité ; maintenir le transistor à l'état désactivé jusqu'à ce qu'un circuit d'expiration du temps remette le circuit de convertisseur courant continu-courant continu à l'état initial, étant efficace 20 supplémentairement pour réduire le temps à l'état passant (coefficient d'utilisation-courant continu) et la fréquence afin de prévenir un endommagement du transistor dû à des pertes de puissance de commutation. 25 2. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel le convertisseur courant continu-courant continu commande un dispositif sur le véhicule. 30 3. Procédé suivant la revendication 2, dans lequel le dispositif est un dispositif d'injection de carburant. 4. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel déterminer si le courant passant dans le transistor dépasse un seuil déterminé à l'avance comprend comparer une tension associée au transistor à un seuil de tension en utilisant un comparateur. 5. Procédé suivant la revendication 1 comprenant en outre envoyer une indication d'état d'anomalie à une unité de commande. 6. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel l'état de surintensité est provoqué par une inductance défaillante du circuit de convertisseur courant continu-courant continu. 7. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel désactiver le transistor comprend remettre un verrou de mémoire de canal à l'état initial. 20 8. Dispositif qui est configuré pour prévenir une surcharge de courant à un transistor qui est utilisé dans un circuit de convertisseur courant continu-courant continu, le dispositif comprenant : un circuit de protection qui détermine quand le 25 courant, passant dans le transistor, dépasse un seuil déterminé à l'avance et, lorsque le courant dépasse le seuil déterminé à l'avance, fonctionne pour désactiver le transistor, la désactivation du transistor étant efficace pour réduire significativement la fréquence 30 de fonctionnement et /ou le courant continu du circuit du convertisseur courant continu-courant continu, la désactivation du transistor limitant le courant qui passe dans le transistor, la limitation du courant 15étant efficace pour prévenir un endommagement du transistor dans un état de surintensité, de manière à ce que le transistor soit maintenu dans un état désactivé par le circuit de protection jusqu'à ce qu'un circuit d'expiration du temps remette le circuit du convertisseur courant continu-courant continu à l'état initial, le maintien du transistor dans l'état désactivé étant efficace supplémentairement pour empêcher un endommagement du transistor à partir d'un état de surintensité. 9. Dispositif suivant la revendication 8, dans lequel le convertisseur courant continu-courant continu commande un dispositif sur le véhicule. 10. Dispositif suivant la revendication 9, dans lequel le dispositif est un dispositif d'injection de carburant. 11. Dispositif suivant la revendication 8, dans lequel déterminer si le courant passant dans le transistor dépasse un seuil déterminé à l'avance comprend comparer une tension associée au transistor à un seuil de tension en utilisant un comparateur. 12. Dispositif suivant la revendication 8, dans lequel une indication d'état d'anomalie est envoyée à une unité de commande. 13. Dispositif suivant la revendication 8, dans lequel l'état de surintensité est provoqué par un inductance défaillante du circuit de convertisseur courant continu-courant continu. 14. Procédé suivant la revendication 8, dans lequel la désactivation du transistor est efficace pour remettre un verrou de mémoire de canal à l'état initial.