Brevet FR3089635A1 — publié le 20200612

Description Titre de l'invention : Dispositif de protection d'un circuit de servitude, et dispositif de mesure d'un courant dans un circuit électrique mettant en oeuvre un tel dispositif de protection [pop La présente invention concerne le domaine des systèmes de protection des circuits de servitude et en particulier des protections des circuits de mesure de courant, et sur un dispositif de mesure d'un courant dans un circuit électrique le mettant en oeuvre. [0002] Il est connu de mesurer la chute de tension aux homes d'un transistor (par exemple, un transistor à effet de champ métal-oxyde-semi-conducteur (MOSFET) couramment appelé transistor MOS) dans un circuit électrique pour mesurer le courant circulant dans ce dernier. En effet, les circuits électriques dans lesquels circule un fort courant comportent généralement au niveau de leurs contacteurs des composants interrupteurs de puissance de type MOS. La résistance drain-source à l'état passant (couramment appelée RON) du transistor MOS est alors utilisée pour mesurer le courant circulant dans le circuit électrique. [0003] Dans le cas d'une mesure de courant qui utilise la résistance à l'état passant d'un transistor à semi-conducteurs de type MOS, il est important que le circuit de mesure supporte la tension de celui-ci quand ce même transistor est ouvert. [0004] Un circuit de servitude est un circuit qui remplit une ou plusieurs fonctions parti- culières, notamment mais non exclusivement une mesure de tension, une mesure de courant, une commande. [0005] La Figure 1 représente un dispositif de mesure de courant selon l'état antérieur de la technique. Ce dispositif de mesure de courant existant comprend un transistor de puissance MOS de type N (couramment appelé NMOS) Ml incorporé en série dans un circuit électrique de type contrôleur de puissance à semi-conducteurs (SSPC) entre une entrée du SSPC (Entrée-SSPC) et une sortie du SSPC (Sortie-SSPC), la sortie (Sortie-SSPC) étant reliée à la masse M du circuit. Une tension Vin est ainsi mesurée entre le drain et la source du transistor Ml. Le dispositif de mesure de courant comprend une servitude Z qui est un circuit de mesure comportant un amplificateur opérationnel Ul dont la sortie est configurée pour être reliée à un convertisseur analogique-numérique (CAN). L'amplificateur opérationnel Ul est configuré pour être utilisé en tant que circuit amplificateur de tension, une résistance R9 étant disposée entre son entrée inverseuse et la masse M, et une résistance R40 étant disposée entre son entrée inverseuse et sa sortie, le gain de l'amplificateur opérationnel Ul dépendant alors des valeurs des résistances R9 et R40, la tension à la sortie de l'amplificateur opérationnel Ul étant l'image du courant aux bornes du transistor Ml lorsque ce 2 dernier est fermé. [0006] Lorsque le transistor M1 est ouvert, le courant de fuite lin circulant vers l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel Ul doit être très faible. En effet, l'amplificateur opérationnel Ul ne doit pas être détruit par la tension d'entrée Vin lorsque le transistor Ml est ouvert. [0007] Pour des applications dont la tension du réseau de puissance est inférieure à 200 Volts, l'ajout d'une résistance série R1 en amont de l'entrée non inverscuse de l'amplificateur opérationnel Ul permet de contenir ce courant de fuite Tin. [0008] Un dispositif de protection P sous la forme d'un contacteur S1 peut également être ajouté entre le drain du transistor M1 et la résistance R1 pour limiter le courant de fuite lin pendant la phase d'ouverture du transistor Ml, le contacteur S1 pouvant, par exemple, être réalisé à base d'un relais électromécanique ou électronique, par exemple un relais à couplage optique. [0009] Cependant, cette configuration existante oblige à suivre un séquencement particulier au moment de la fermeture du transistor Ml. En effet, dans un premier temps, il faut fermer le contacteur SI, puis commander la fermeture du transistor Ml. Pour la phase d'ouverture, il faut opérer dans le sens inverse. [0010] De plus, pour des tensions supérieures à 200 Volts, le dispositif existant de la Figure 1 ne peut pas être utilisé du fait de la puissance en jeu dans la résistance R1 ou de la valeur de la résistance R1 qui ne permet plus à l'amplificateur opérationnel Ul de fonctionner, par limitation de sa bande passante. Dans le cas d'une tension importante, il faut en outre synchroniser la fermeture du contacteur Si avec la fermeture du transistor MI, le contacteur Si devant aussi être en mesure de supporter la tension du réseau de puissance quand le transistor MI est ouvert. [0011] La présente invention vise à résoudre les inconvénients de l'état antérieur de la technique, en proposant un dispositif permettant la protection d'un circuit de servitude, et en particulier la protection d'un circuit de mesure de courant dans un circuit électrique, permettant ainsi de protéger l'amplificateur opérationnel lorsque le transistor de puissance est ouvert, et approprié pour un réseau haute tension. [0012] La présente invention a donc pour objet un dispositif de protection d'un circuit de servitude raccordé à un circuit électrique de puissance comprenant un transistor de puissance incorporé en série dans le circuit électrique de puissance et à une borne duquel est relié le circuit de servitude, caractérisé par le fait que ledit dispositif de protection comprend en outre un transistor de protection dont le drain est relié au drain du transistor de puissance et dont la source est reliée au circuit de servitude, une première source de tension reliée à la grille du transistor de protection, et une première résistance dont l'une des bornes est reliée à la source du transistor de protection et dont l'autre des bornes est reliée à la masse. 3 [0013] Dans le dispositif de protection selon la présente invention, le transistor de protection reste ouvert tant que la tension aux homes du transistor de puissance est trop importante pour le circuit de servitude. [0014] Quand le transistor de puissance est ouvert, un courant s'établit à travers le transistor de protection afin de respecter l'équation suivante : Vusm, = V1 - VR1. Où Vcsw est la tension entre la grille et la source du transistor de protection, V1 est la tension de la première source de tension, et V11 est la tension aux bornes de la première résistance. Le point d'équilibre est atteint lorsque la tension Vcsw est égale à la tension de seuil de grille du transistor de protection. Le choix de la tension de la première source de tension V1 et de la valeur de la première résistance R1 permet ainsi de limiter la tension V', à une tension acceptable pour l'entrée du circuit de servitude. [0015] Au moment de la fermeture du transistor de puissance, des que la tension aux bornes de celui-ci est inférieure à V11 + Vus m2, alors le transistor de protection se ferme. La tension à l'entrée du circuit de servitude est alors l'image de la tension drain-source du transistor de puissance, cette tension étant une image du courant qui traverse le transistor de puissance. [0016] Lorsque le circuit de servitude est un circuit de mesure de courant, la résistance à prendre en compte pour l'évaluation du courant est la première résistance R1 (typiquement d'une valeur de plusieurs l